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Die
Erfindung betrifft eine hydraulische Ventilanordnung mit einem in
eine in einem Ventilblock ausgebildete und mit in dem Ventilblock
angeordneten Strömungskanälen in Verbindung
stehende Bohrung eingestecktem Einbauventil, bestehend aus einer
in die Bohrung eingesetzten Ventilhülse und einem darin geführten Schließglied,
wobei die Ventilhülse
einen Ventilsitz für
das Schließglied
in dessen Schließstellung
ausbildet und das Schließglied
mittels einer angeschlossenen hydraulischen Vorsteuerung zwischen
seiner auf dem Ventilsitz aufsitzenden und die Strömungskanäle gegeneinander
trennenden Schließstellung
und einer in der Ventilhülse
verschobenen Öffnungsstellung
bewegbar ist und die Bohrung mit dem darin eingesteckten Einbauventil über einen
mit dem Ventilblock verbundenen Ventildeckel dicht verschlossen
ist.
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Eine
derartige Ventilanordnung ergibt sich aus dem Produktkatalog „Instustriehydraulikventile” der Firma
Parker Hannifin GmbH & Co.
KG, Serie TDA, Katalogseite 8–69.
Bei dem derart ausgebildeten und zum Einsatz in einer in einem gemäß DIN ISO
7368 ausgestalteten Ventilblock eingebrachten Bohrung vorgesehenen
Einbauventil wirkt die hydraulische Vorsteuerung auf die gesamte
obere, dem Ventildeckel zugewandte Fläche des Schließgliedes. Insbesondere
mit steigenden Nenngrößen des
Einbauventils erhöhen
sich der von der hydraulischen Vorsteuerung aufzubringende Druck
wie auch entsprechend der Volumenstrom an Steueröl, um das Schließglied entgegen
dem in dem in der Verstellrichtung des Schließgliedes in der Ventilhülse verlaufenden
Strömungskanal
herrschenden und damit auf das Schließglied einwirkenden Druck in
seiner Schließstellung
zu halten. Dieser erhebliche Steuerdruck wirkt über das Schließglied auch
auf die Ventilhülse
und drückt
die Ventilhülse
in die Bohrung des Ventilblocks ein. Um dem entgegenzuwirken, sieht die
DIN ISO 7368 vor, die Bohrung zur Aufnahme des Einbauventils mit
einer Stufe abzusetzen, so dass die Ventilhülse auf der Stufe der Bohrung
eine Anlage findet, wobei der an die Bohrung anschließende, im Ventilblock
ausgebildete Strömungskanal
einen kleineren Durchmesser aufweist als die Bohrung.
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Mit
der bekannten Ventilanordnung ist der Nachteil verbunden, dass es
aufgrund unvermeidbarer Toleranzen bei der Herstellung der Bohrung
im Ventilblock zu unterschiedlichen Stellungen der Ventilhülse bzw.
von deren Ventilsitz im Verhältnis
zum Ventildeckel kommen kann, da die Ventilhülse beim Betrieb des Einbauventils
von dem Schließglied
unter der Wirkung des Steueröldrucks
jeweils in Anlage an der toleranzbedingt eine unterschiedliche Lage aufweisenden
Stufe gedrückt
wird. Dies erweist sich insbesondere bei als Regelventilen ausgebildeten Einbauventilen
als nachteilig, bei denen der Öffnungszustand,
also die jeweilige Stellung des Schließgliedes zum Ventilsitz der
Ventilhülse,
maßgeblich
ist.
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Aus
der
WO 2002/021032
A1 ist weiterhin eine Ventilanordnung mit einem in eine
Ventilblockbohrung einsteckbaren Einbauventil bekannt, dessen in
einer Ventilhülse
bewegliches Schließglied
durch einen proportional verstellbaren Elektromagneten zwischen
seiner Öffnungsstellung
und seiner Schließstellung
steuerbar ist. Um die Stellkräfte
des Schließgliedes
zu mindern, wird der stirnseitig auf das Schließglied wirkende Druck über einen
entsprechend vorgesehenen Verbindungsweg in einen rückwärtigen Druckraum
geführt,
so dass das Schließglied
im wesentlichen druckausgeglichen ist. Hierzu weist gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der
WO 2002/021032
A1 das zur Ausbildung eines Strömungsweges zwischen den im
Ventilblock ausgebildeten Strömungskanälen als
Hohlschieber mit zugeordneten radialen Manteldurchbrüchen ausgebildete Ventilglied
ausgehend von seinem Innenraum noch eine eine Verbindung zum rückwärtigen Druckraum herstellende
Innenbohrung auf, in die ein den Innenraum durchsetzendes und bis
in den zugeordneten Strömungskanal
des Ventilblockes reichendes Röhrchen
eingesetzt ist, mittels dessen der im Strömungskanal anstehende Druck
für den
rückwärtigen Druckraum
abgreifbar ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventilanordnung mit den
gattungsgemäßen Merkmalen
so auszugestalten, dass sich eine von den Herstellungstoleranzen
unabhängige
Lage des Einbauventils im Ventilkörper ergibt.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen
und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche
dieser Beschreibung nachgestellt sind.
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Die
Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken vor, dass das Schließglied als
ein eine Durchgangsbohrung und dadurch an seinen beiden Enden jeweils
Ringflächen
mit identischer Flächengröße aufweisender
hülsenförmiger Schließkörper ausgebildet und
in dem Ventildeckel eine mit der Durchgangsbohrung des Schließkörpers korrespondierende
Druckausgleichskammer ausgebildet ist derart, dass der Schließkörper beidseitig
mit dem in seiner Verstellrichtung wirkenden Druck beaufschlagt
und in der Ventilhülse
vollständig
druckausgeglichen gelagert ist, wobei zur Verstellung des Schließkörpers an
dessen äußerem Umfang
ein radial vorstehender Bund mit in der Verstellrichtung einander
gegenüberliegenden
Steuerflächen
angeordnet ist, die mit dem über die
hydraulische Vorsteuerung geleiteten Steueröl zur Bewegung des Schließkörpers in
der Ventilhülse beaufschlagbar
sind, und dass die in die Bohrung des Ventilblockes eingesteckte
Ventilhülse
an dem Ventildeckel festgelegt ist und dadurch der an der Ventilhülse ausgebildete
Ventilsitz beim Betrieb der Ventilanordnung einen unveränderten
Abstand zum Ventildeckel einhält.
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Mit
der Erfindung ist der Vorteil verbunden, dass aufgrund der bezüglich des
auf der Zuströmseite
einwirkenden Drucks druckausgeglichenen Anordnung des Schließkörpers in
der Ventilhülse
nur sehr geringe Steuerkräfte
erforderlich sind, um die Umsteuerung de Schließkörpers von der Schließstellung in
die Öffnungsstellung
und umgekehrt zu bewirken. Aus diesem Grunde reichen kleine Steuerflächen aus,
wie sie an dem umlaufenden Bund des Schließkörpers vorgesehen sind. Hieraus
ergibt sich die vorteilhafte Auswirkung einer Verringerung des in
der hydraulischen Vorsteuerung einzustellenden Drucks wie auch der über die
Vorsteuerung zu führenden Steuerölmenge.
Da aufgrund des geringen Steuerdrucks von dem Schließkörper keine
Druckbelastung in Richtung der Ventilhülse mehr ausgeht, ist es nunmehr
möglich,
die Ventilhülse
an dem Ventildeckel zu haltern, so dass die Ventilhülse und
damit der an der Ventilhülse
ausgebildete Ventilsitz immer eine gleiche, unveränderte Lage
zum Ventildeckel aufweist. Damit liegt auch der Öffnungspunkt des Einbauventils
jeweils fest und ist bei der Montage des Einbauventils in der Bohrung
des Ventilblocks wie auch beim Betrieb des Einbauventils keinen Änderungen
unterworfen.
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Aufgrund
der fehlenden Druckausübung
von dem Schließkörper auf
die Ventilhülse
ist es nicht mehr erforderlich, die Ventilhülse in dem Ventilblock abzustützen und
insoweit die Bohrung zur Aufnahme des Einbauventils gestuft auszubilden.
Da die Ventilhülse
erfindungsgemäß an dem
Ventildeckel gehaltert ist, ist es ausreichend, dass der im Ventilblock
in der Verstellrichtung des Schließkörpers des Einbauventils verlaufend
ausgebildete Strömungskanal
den gleichen Durchmesser aufweist, wie die der Aufnahme des Einbauventils
dienende Bohrung. Hiermit ist der Vorteil verbunden, dass bei gleichem
Bohrungsaufwand die Menge der durch den Ventilblock zu leitenden
Flüssigkeit
vergrößert ist.
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In
einer ersten Ausführungsform
der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Ventilhülse an dem
Ventildeckel mittels den Ventildeckel durchgreifender und in die
Hülsenwandung
eingeschraubter Schrauben gehalten ist.
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In
einer alternativen Ausführungsform
kann vorgesehen sein, dass die ein Außengewinde aufweisende Ventilhülse in eine
in dem Ventildeckel ausgebildete und mit Innengewinde versehene Öffnung eingeschraubt
und dadurch an dem Ventildeckel in einer definierten Lage festgelegt
ist.
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Soweit
die Ventilhülse
nunmehr auf ihrer Stirnseite nicht mehr gegen eine Bohrungsstufe
anliegt und insoweit an dieser Stelle nicht mehr abgedichtet werden
kann, ist gemäß der Erfindung
nach einem Ausführungsbeispiel
vorgesehen, dass die in die Bohrung des Ventilblocks eingesetzte
Ventilhülse auf
ihrem äußeren Umfang
gegen den Ventilblock mittels einer zwischengesetzten Dichtung abgedichtet
ist.
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Soweit
im Einzelnen die Größe der Steuerflächen an
die Größe und Abmessungen
des Einbauventils anzupassen sind, ist es aber nach einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung ausreichend, wenn der die Steuerflächen ausbildende Bund des Schließkörpers mit
seinem Außendurchmesser
den Außendurchmesser
der Ventilhülse
nicht überragt.
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Wie
beim Stand der Technik auch, kann vorgesehen sein, dass der Schließkörper durch
eine sich im Ventildeckel abstützende
Feder in seine am Ventilsitz der Ventilhülse anliegende Schließstellung vorgespannt
ist.
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In
der Zeichnung ist das Ausführungsbeispiel der
Erfindung wiedergegeben, welches nachstehend beschrieben ist. Die
einzige Figur zeigt in einer schematischen Darstellung ein in einem
Ventilblock eingebautes Einbauventil.
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In
einem Ventilblock 10 ist eine Bohrung 11 zur Aufnahme
eines noch zu beschreibenden Einbauventils eingebracht. In dem Ventilblock 10 sind ferner
ein Strömungskanal 12 (Anschluss
A) und ein Strömungskanal 13 (Anschluss
B) angeordnet, die jeweils so mit der Bohrung 11 in Verbindung
stehen, dass die Verbindung zwischen den Strömungskanälen 12 und 13 durch
das in die Bohrung 11 eingesetzte Einbauventil geschlossen
oder geöffnet
sein kann. Die Bohrung 11 ist durch einen auf den Ventilblock 10 aufgesetzten
und mittels Schrauben 26 damit fest verschraubten Ventildeckel 20 verschlossen.
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Das
in die Bohrung 11 des Ventilblocks 10 eingesetzte
Einbauventil besteht aus einer in die Bohrung 11 eingesetzten
Ventilhülse 14,
in der ein Schließkörper 17 beweglich
ist. Die Ventilhülse 14 weist
im Bereich des von der Bohrung 11 abgehenden Strömungskanals 13 (Anschluss
B) mehrere Öffnungen
zum Austritt der über
den Strömungskanal 12 (Anschluss
A) in den Ventilblock 10 eingeleiteten Hydraulikflüssigkeit
auf, und zur Aufnahme der aus der Ventilhülse 14 austretenden
Hydraulikflüssigkeit
ist die Bohrung 11 um eine die Ventilhülse 14 umschließende Auskesselung 15 erweitert,
die ein Umströmen
des aus der Ventilhülse 14 austretenden
Hydrauliköls
zum Strömungskanal 13 hin
ermöglicht.
In ihrem Tiefsten weist die Ventilhülse 14 einen Ventilsitz 16 für den Schließkörper 17 auf,
der in seiner auf dem Ventilsitz 16 aufsitzenden Schließstellung
den Strömungskanal 12 (Anschluss
A) gegen den Strömungskanal 13 (Anschluss
B) sperrt.
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Der
Schließkörper 17 weist
eine sich über dessen
Länge erstreckende
Durchgangsbohrung 18 auf, so dass der Schließkörper 17 seinerseits
nach Art einer Hülse
mit an seinen beiden Enden jeweils ausgebildeten Ringflächen mit
identischer Flächengröße ausgebildet
ist. In dem Ventildeckel 20 ist eine mit der Durchgangsbohrung 18 des
Schließkörpers 17 korrespondierende
Druckausgleichskammer 19 ausgebildet, so dass der Schließkörper auch
in seiner Schließstellung
beidseitig mit dem vom Strömungskanal 12 (Anschluss
A) her einwirkenden Druck beaufschlagt und in der Ventilhülse 14 vollständig druckausgeglichen
gelagert ist. In der Druckausgleichskammer 19 ist eine
den Schließkörper 17 in
seiner am Ventilsitz 16 der Ventilhülse 14 anliegende
Schließstellung
vorspannende Feder angeordnet.
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Zu
seiner Verstellung ist an dem Schließkörper 17 in dessen
in den Ventildeckel 20 reichenden Bereich ein radial vorstehender
Bund 21 mit in der Verstellrichtung einander gegenüberliegenden
Steuerflächen 22 und 23 ausgebildet,
wobei der Bund 21 mit Steuerflächen 22, 23 in
einem Steuerölraum 24 angeordnet
ist, der seinerseits an eine bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
auf den Ventildeckel 20 aufgesetzte und entsprechend mit
dem Steuerölraum 24 verbundene
hydraulische Vorsteuerung 25 angeschlossen ist.
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Die
Ventilhülse 14 ist über den
Ventildeckel 20 durchgreifende und in die Wandung der Ventilhülse 14 eingreifende
Schrauben 27 an dem Ventildeckel 20 gehaltert.
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Es
ist weiterhin zu erkennen, dass im Vergleich mit dem Stand der Technik,
insbesondere mit dem durch die DIN ISO 7368 vorgegebenen Bohrungsbild,
die Anschlussbohrung 12 den gleichen Durchmesser bzw. Querschnitt
hat, wie die in den Ventilblock 10 eingebrachte Bohrung 11 zur
Aufnahme des Einbauventils ohne Berücksichtigung der die Bohrung 11 erweiternden
Auskesselung 15. Soweit somit über den Anschluss A (Strömungskanal 12) eine
wesentlich größere Menge
an Hydraulikflüssigkeit
in den Ventilblock eingeleitet werden kann, ist schematisch ein
zweiter Anschluss B angedeutet, um im Vergleich mit dem Stand der
Technik deutlich zu machen, dass auch eine entsprechend größere Menge
an Hydraulikflüssigkeit über zwei
Anschlüsse
B abzuführen
ist. Selbstverständlich
kann auch der Strömungskanal 13 (Anschluss
B) mit einer entsprechenden Größe ausgelegt
sein.
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Aufgrund
der druckausgeglichenen Lage des Schließkörpers 17 in der Ventilhülse 14 kann
der Schließkörper 17 über die
hydraulische Vorsteuerung 25 und die an seinem Bund 21 angeordneten
Steuerflächen 22 und 23 durch
jeweils in der gewünschten Bewegungsrichtung
des Schließkörpers 17 in
den Steuerölraum 24 eingeleitetes
Steueröl
in der gewünschten
Richtung verstellt werden, wobei nur geringe Steuerkräfte erforderlich
sind. Da aufgrund dieser geringen Steuerkräfte der Schließkörper 17 in seiner
Schließstellung
keine maßgebliche
Kraft auf die Ventilhülse 14 bzw.
auf deren Ventilsatz 16 ausübt, ist es ausreichend, wenn
die Ventilhülse 14 über entsprechend
angeordnete Schrauben 27 an dem Ventildeckel 20 gehaltert
ist. Damit ist sichergestellt, dass der an der Ventilhülse 14 ausgebildete
Ventilsitz 16 jeweils einen gleichen, unveränderten
Abstand zum Ventildeckel 20 aufweist, so dass auch der
durch Abheben des Schließkörpers 17 von
dem Ventilsitz 16 bestimmte Öffnungspunkt des Einbauventils
keine Veränderungen
erfährt.