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Die
Erfindung betrifft eine Druckbegrenzungs- und Nachsaugventileinheit.
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Aus
der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2004 061 862 A1 ist
eine Druckbegrenzungs- und Nachsaugventileinheit mit Druckbegrenzungsfunktion
gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Die Ventileinheit
umfasst einen Ventilschließkörper, der eine Ventilschließfläche
aufweist, welche zusammen mit einem der Ventilschließfläche
gegenüberliegenden ersten Ventilsitz einen ersten Dichtsitz
für die Einspeisefunktion bildet, und der eine Ventilschließkörper-Öffnung
aufweist, die von einem zweiten Ventilsitz umgeben ist, welche zusammen
mit einem an einem axial beweglichen Ventilbolzen ausgebildeten Schließkopf
einen zweiten Dichtsitz für die Druckbegrenzungsfunktion
bildet. Ein Federteller und der Ventilschließkörper
werden dabei in verschiedenen Bohrungsabschnitten geführt.
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Nachteilig
an bekannten, direkt gesteuerten Druckbegrenzungs- und Nachsaugventileinheiten
ist neben der Baulänge und dem begrenzten Platz zur Anordnung
der Federn, dass bei größeren Volumenströmen
die Querschnitte und damit auch die Angriffsflächen des
Drucks größer werden, wodurch auch die Druckfedern
stärker sind.
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Deshalb
wurde es in der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2004 061 862 A1 auch
schon vorgeschlagen, durch eine Längsbohrung über
die komplette Länge des Ventilbolzens einen Druckausgleich zwischen
einem ersten Druckbereich und einer Sackbohrung, in die sich ausschließlich
der Ventilbolzen abschnittsweise erstreckt, zu erreichen. Dadurch wird
die in Öffnungsrichtung ausgeübte Kraft auf den Ventilschließkörper
lediglich durch eine Differenzfläche aus dem Sackbohrungsquerschnitt
und der Ventilschließfläche bestimmt. Es lassen
sich durch kleine Differenzflächen kleine Öffnungskräfte
und damit Federn mit niedrigen Federkonstanten realisieren. Durch
die Variation der radialen Ausdehnung des Ventilbolzens im Bereich
des zweiten Druckbereichs kann man entsprechend kleine Differenzflächen
für den zweiten Druckbereich erzeugen.
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Nachteilig
an der bekannten Druckbegrenzungs- und Nachsaugventileinheit ist
es jedoch, dass die Führung des Ventilbolzens von der Ventilschließkörper-Öffnung
bis in die Sackbohrung zu einem sehr langen Ventilbolzen und zu
einem überbestimmten System führt. Dies führt
zu kurzen Lebensdauern der Druckbegrenzungs- und Nachsaugventileinheit
und zu hohen, nicht vorhersehbaren Reibungseinflüssen im
Betrieb, die die Öffnungseigenschaften der Druckbegrenzungs-
und Nachsaugventileinheit nachteilig verändern können.
Der lange Ventilbolzen führt zusätzlich zu einer
insgesamt sehr langen Druckbegrenzungs- und Nachsaugventileinheit
für die große Einbauräume vorgesehen
werden müssen, welche teuer oder teilweise gar nicht vorhanden
sind. Der zur Anordnung der Federn vorgesehene Raum ist dagegen
relativ klein.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es, die Probleme des Stands der Technik
der Druckbegrenzungs- und Nachsaugventileinheiten zu beseitigen
und Druckbegrenzungs- und Nachsaugventileinheiten zu verbessern,
kostengünstiger und einfacher zu montieren und ihre Größe
zu reduzieren. Eine wichtige Aufgabe ist dabei die Verbesserung
der Gängigkeit des Ventilbolzens und die Vergrößerung
des Federraums.
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Die
Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Druckbegrenzungs-
und Nachsaugventileinheit gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Druckbegrenzungs- und Nachsaugventileinheit
weist einen Ventilschließkörper mit einer Ventilschließfläche
zur Bildung eines ersten Dichtsitzes mit einem der Ventilschließfläche gegenüberliegenden
ersten Ventilsitz auf. Der Dichtsitz trennt einen ersten Druckbereich
von einem zweiten Druckbereich. Der Ventilschließkörper
weist seinerseits eine Ventilschließkörper-Öffnung
auf, die von einem zweiten Ventilsitz umgeben ist, welche zusammen
mit einem an einem axial bewegbaren Ventilbolzen ausgebildeten Schließkopf
einen zweiten Dichtsitz zum Trennen des zweiten Druckbereichs von
dem ersten Druckbereich bildet. Ein Federteller ist mit dem Ventilbolzen
verbunden und mit diesem zusammen axial bewegbar. Eine zwischen
dem Federteller und dem Ventilschließkörper eingespannte erste
Schließfeder spannt den Ventilbolzen gegen den an dem Ventilschließkörper
ausgebildeten zweiten Ventilsitz vor. Eine zweite Schließfeder
spannt eine Ventilbaugruppe umfassend Ventil schließkörper,
Ventilbolzen, Federteller und erste Schließfeder gegen
den ersten Ventilsitz vor. Der Ventilbolzen weist dabei einen Verbindungskanal
auf, der den ersten Druckbereich mit einer Aufnahmeausnehmung verbindet,
in der der Ventilschließkörper in axialer Richtung
bewegbar, radial gedichtet gegenüber dem zweiten Druckbereich
geführt ist. Der Führungs- und Dichtdurchmesser
der Ventilbaugruppe in der Aufnahmeausnehmung ist kleiner als der
Durchmesser des ersten Dichtsitzes. Wegen des Verbindungskanals
in dem Ventilbolzen ist der auf die durch den Führungsdurchmesser
bestimmten, ersten Fläche in Schließrichtung wirkende
Druck gleich dem auf die durch den Sitzdurchmesser bestimmte, zweite
Fläche in Öffnungsrichtung des ersten Dichtsitzes
wirkende Druck. Da die zweite Fläche größer
ist als die erste Fläche, erzeugt der im ersten Druckbereich herrschende
Druck an der Ventilbaugruppe eine gegen die zweite Schließfeder
in Öffnungsrichtung des ersten Dichtsitzes wirkende resultierende
Kraft, die durch die Differenzfläche zwischen der zweite
Fläche und der ersten Fläche bestimmt ist. An
einer Fläche, die genauso groß wie die Differenzfläche
ist, erzeugt der im zweiten Druckbereich anstehende Druck eine Kraft
auf die Ventilbaugruppe in Schließrichtung des ersten Dichtsitzes.
Somit wird der erste Dichtsitz geöffnet, wenn der Druck
im ersten Druckbereich um das Druckäquivalent der zweiten
Schließfeder größer als der Druck im
zweiten Druckbereich ist.
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Durch
die Verbindung des ersten Druckbereichs mit der Aufnahmeausnehmung,
die wiederum gegenüber dem zweiten Druckbereich abgedichtet ist,
können die Vorteile des Stands der Technik beibehalten
werden und gleichzeitig dessen Nachteile vermieden werden. Durch
diese Verbindung muss der Ventilbolzen nicht mehr so lang ausgeführt
sein, die Sackbohrung kann entfallen und das System ist nicht mehr überbestimmt.
Dadurch reduziert sich gleichzeitig die Gesamtlänge der
Druckbegrenzungs- und Nachsaugventileinheit und es entstehen Raumersparnisse
an den Montageorten der erfindungsgemäßen Druckbegrenzungs-
und Nachsaugventileinheit.
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Durch
die Vergrößerung der in der Aufnahmeausnehmung
der Ventilbaugruppe ausgebildeten Fläche im Vergleich zu
der druckwirksamen Fläche in der Sackbohrung des Standes
der Technik können nun größere Ventilschließflächen
für größere Volumenströme mit
Federn gleichbleibender oder noch geringeren Federkonstanten realisiert
werden, indem man die Differenzfläche zwischen der druckwirksamen
Fläche an der Ventilbaugruppe in der Aufnahmeausnehmung
und der druckwirksamen Ventilschließfläche minimal
hält. Auf diese beiden druckwirksamen Flächen
wirkt dabei jeweils der Druck aus dem ersten Druckbereich.
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Durch
die gedichtete Führung des Ventilschließkörpers
in der Aufnahmeausnehmung bei gleichzeitiger Verbindung des ersten
Druckbereichs mit der Aufnahmeausnehmung durch den Verbindungskanal
ergibt sich eine besonders leichtgängige Führung
der Ventileinheit. Diese Kombination erlaubt auch eine besonders
kostengünstige Produktion und Installation, da in der Aufnahmeausnehmung
die komplette Führung der Ventilbaugruppe der Druckbegrenzungs-
und Nachsaugventileinheit enthalten ist und somit die hohe Präzision
und Abstimmung bei der Herstellung und der Montage der beiden Bauteile entfällt.
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Die
Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der
erfindungsgemäßen Druckbegrenzungs- und Nachsaugventileinheit.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung betrifft die gedichtete Führung
des Ventilbolzens in dem Ventilschließkörper durch
mindestens einen Dichtring zur Abdichtung des zweiten Druckbereichs
gegen die Aufnahmeausnehmung.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung stellt die Reduzierung der druckwirksamen
Fläche an dem Schließkopf des Ventilbolzens bezüglich
des zweiten Druckbereichs auf eine ringförmige Differenzfläche dar.
Dies erlaubt eine Reduzierung der Schließkraft der ersten
Schließfeder.
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Eine
besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist, dass die
Aufnahmeausnehmung zur Aufnahme und Führung des Ventilschließkörpers und
zur Aufnahme und Führung des Federtellers in nur einem
Gehäuseteil realisiert ist.
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Als
Druckbegrenzungs- und Nachsaugventileinheit wird vorliegend ein
Ventil bezeichnet, das zwei Druckbereiche voneinander trennt und
in entgegengesetzte Richtungen eines Druckgefälles bei
jeweils vorher konstruktiv oder durch Feinjustierung bestimmten Öffnungsdrücken öffnet.
Es handelt sich also um ein Ventil mit kombinierter Druckbegrenzungs-
und Nachsaug- oder Rückschlagventilfunktion.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. In
der Zeichnung zeigen:
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1 eine
Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen
Druckbegrenzungs- und Nachsaugventileinheit, und
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2 eine
Schnittdarstellung eines alternativen Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Druckbegrenzungs- und Nachsaugventileinheit.
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1 zeigt
ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Druckbegrenzungs- und Nachsaugventileinheit 1. Bevor anhand
der 1 der Aufbau und die Funktion der Druckbegrenzungs-
und Nachsaugventileinheit 1 beschrieben wird, soll zur Verdeutlichung
der Funktion ein Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Druckbegrenzungsund Nachsaugventileinheit 1 beschrieben
werden.
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Druckbegrenzungs-
und Nachsaugventileinheiten 1 finden z. B. in geschlossenen
hydraulischen Kreisläufen eine wichtige Anwendung. Da hydrostatische
Maschinen durch Leckage immer etwas Flüssigkeit verlieren,
muss die Flüssigkeitsmenge durch Einspeisung von Druckflüssigkeit
ausgeglichen werden, um damit auch den Druck und den Flüssigkeitsstrom
in den Arbeitsleitungen, die Hydromotor und Pumpe verbinden, konstant
zu halten. Deshalb müssen Nachsaugventile aus einem Speisesystem,
an dem Niederdruck von beispielsweise ungefähr 5 bar anliegt,
erforderliche Mengen Druckflüssigkeit in eine Arbeitsleitung
speisen, falls ein Druckabfall in der Arbeitsleitung unter eine
einzustellende oder konstruktiv festgelegte Grenze für
einen Öffnungsdruck der Druckbegrenzungs- und Nachsaugventileinheit
in einer ersten Richtung des Druckgefälles stattfindet.
Zur Einspeisung von Druckmittel wird eine Druckmittelquelle, meist
in Form einer Speisepumpe, vorgesehen.
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Im
geschlossenen Kreislauf gibt es zwei Arbeitsleitungen zwischen z.
B. Hydromotor und Hydropumpe, wobei einer der Arbeitsleitungen ein
Hochdruck anliegt und in der anderen Arbeitsleitung Niederdruck
herrscht. Auf der Niederdruckseite wird zum Nächfördern
von Leckageflüssigkeit über eine Druckbegrenzungs-
und Nachsaugventileinheit 1 Flüssigkeit von einer
Speiseleitung des Speisesystems in die Arbeitsleitung eingespeist,
falls der Druck in dieser Arbeitsleitung unter einen festgelegten
Wert fällt. In der Arbeitsleitung der Hochdruckseite wird
durch eine bei einem maximalen Druck öffnende Druckbegrenzungs-
und Nachsaugventileinheit 1 dagegen aus Sicherheitsgründen
der herrschende Hochdruck begrenzt.
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Der
beschriebene hydraulische Kreislauf dient lediglich der einfachen
Erläuterung der Funktion. Andere Einsatzmöglichkeiten
sind selbstverständlich ebenfalls denkbar.
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Die
Druckbegrenzungs- und Nachsaugventileinheit 1 weist ein
erstes Ventilgehäuseteil 2 auf, welches in ein
Gewinde 24 eines nur schematisch dargestelltes Ventilgehäuseteils 3 als
zweites Gehäuseteil eingeschraubt und mittels eines Dichtrings 4 abgedichtet
ist. In dem zweiten Ventilgehäuseteil 3 sind ein
Speise-Anschluß 5 z. B. des oben beschriebenen
Speisesystems als erster Druckbereich und ein Arbeitsleitungs-Anschluß 6 zur
Verbindung mit einer Arbeitsleitung als zweiter Druckbereich ausgebildet,
die durch die Druckbegrenzungs- und Nachsaugventileinheit 1 miteinander
verbunden werden können.
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An
seinem dem Speise-Anschluß 5, der im oben beschriebenen
Beispiel mit dem Speisesystem verbunden ist, zugewandten Ende weist
die Druckbegrenzungs- und Nachsaugventileinheit 1 einen
Ventilschließkörper 7 auf, an dem eine
im Ausführungsbeispiel kegelstumpfförmig ausgebildete
Ventilschließfläche 8 ausgebildet ist.
Die Ventilschließfläche 8 wirkt mit einem
der Ventilschließfläche 8 gegenüberliegenden
ersten Ventilsitz 9 zur Ausbildung eines ersten Dichtsitzes
zusammen.
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Der
Ventilschließkörper 7 weist ferner eine Ventilschließkörper-Öffnung 11 auf,
die an ihrem Umfang von einem zweiten Ventilsitz 12 umgeben
ist. Der zweite Ventilsitz 12 wirkt mit einem an einem Ventilbolzen 13 vorgesehenen
Schließkopf 14 zur Ausbildung eines zweiten Dichtsitzes
zusammen. Im Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Ventilbolzen 13 durch
die Ventilschließkörper-Öffnung 11 hindurch,
so dass diese von dem Schließkopf 14 außenseitig
abgedichtet ist. An seinem von dem Schließkopf 14 abgewandten
Ende ist der Ventilbolzen 13 mit einem Federteller 15 verbunden.
Eine erste Schließfeder 10 erstreckt sich zwischen
dem Federteller 15 und dem Ventilschließkörper 7 so,
dass die erste Schließfeder 10 zwischen dem Federteller 15 und
dem Ventilschließkörper 7 eingespannt
ist. Dadurch wird der Ventilbolzen 13 so vorgespannt, dass dessen
Schließkopf 14 dichtend an dem die Ventilschließkörper-Öffnung 11 umgebenden
zweiten Ventilsitz 12 anliegt. Der Ventilbolzen 13,
die erste Schließfeder 10, der Federteller 15 und
der vom Speise-Anschluss 5 abgewandte Teil des Ventilschließkörpers 7 werden
von einer Axialbohrung 16 als Aufnahmeausnehmung in das
erste Ventilgehäuseteil 2 aufgenommen.
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Der
Federteller 15 ist durch einen Sicherungskörper 17 z.
B. einer Kontermutter auf dem Ventilbolzen 13 gesichert.
In dem Ventilbolzen 13 ist eine axiale Längsbohrung 53 ausgebildet.
Der Ventilbolzen 13 ist an dem von dem Schließkopf 14 abgewandten
Ende mit einem Außengewinde 23 versehen, das mit
einem entsprechenden Innengewinde des Federtellers 15 und
des Sicherungskörpers 17, der den Federteller 15 kontert,
zusammen wirkt. Die axiale Lage des Federtellers 15 gegenüber
dem Ventilbolzen 13 ist daher durch Drehen des Ventilbolzens 13 gegenüber
dem Federteller 15 veränderlich, wodurch die Vorspannung
der ersten Schließfeder 10 einstellbar ist.
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Zwischen
der vom Schließkopf 14 abgewandten Stirnfläche 36 des
Federtellers 15 und der Stirnfläche 37 der
Axialbohrung 16 des Gehäuses 2 als Aufnahmeausnehmung
ist eine zweite Schließfeder 35 angeordnet, um
eine Rückstellkraft auf eine Ventilbaugruppe bestehend
aus dem Ventilschließkörper 7, dem Ventilbolzen 13,
dem Federteller 15 und der ersten Schließfeder 10 auszuüben.
Die Ventilbaugruppe 7, 13, 17, 15, 10 ist
dabei in der Axialbohrung 16 des ersten Gehäuseteils 2 axial
bewegbar geführt. Die eingespannte zweite Schließfeder 35 spannt
also die Ventilbaugruppe 7, 13, 17, 15, 10 auf der
außerhalb der Axialbohrung 16 befindlichen Ventilschließfläche 8 gegen
den ersten Ventilsitz 9 vor. Die Ventilbaugruppe wirkt
damit insgesamt wie eine den ersten Druckbereich 5 von
dem zweiten Druckbereich trennende Schließkörpereinheit.
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In
der erfindungsgemäßen Druckbegrenzungs- und Nachsaugventileinheit 1 wird
im Gegensatz zum Stand der Technik der Ventilbolzen 13 nicht mehr
in einer zusätzlichen Sackbohrung am Grund der Axialbohrung
geführt, sondern die Längsbohrung 53 mündet
direkt in die Axialbohrung 16 des ersten Gehäuseteils 2 aus,
welche die Ventilbaugruppe 7, 10, 17, 13, 15 aufnimmt.
Bei der erfindungsgemäßen Druckbegrenzungs- und
Nachsaugventileinheit 1 wird der Ventilschließkörper 7 zum
Teil in die Axialbohrung 16 mitaufgenommen. Der Ventilschließkörper 7 ist
in der Axialbohrung 16 mit engem Spiel dichtend geführt
und es besteht keine fluidische Verbindung zwischen dem zweiten
Druckbereich 6 und der Aufnahmebohrung 16. Entsprechend
ist der Ventilbolzen 13 in dem Ventilschließkörper 7 mit
engem Spiel dichtend geführt, um auch hier eine solche
Verbindung zu vermeiden. An den Dichtstellen können auch
Dichtringe vorgesehen sein. Das bedeutet jedoch zusätzlichen
Aufwand und verschlechtert dynamische Verhalten des Ventils.
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Um
eine Öffnung der Druckbegrenzungs- und Nachsaugventileinheit 1 durch
die Ventilbaugruppe 7, 13, 17, 10, 15 bei
Erreichen eines bestimmten Druckunterschieds zwischen dem ersten
und dem zweiten Druckbereich, im Falle eines höheren Drucks
im ersten Druckbereich 5, zu erreichen, muss die druckwirksame
Fläche der Ventilbaugruppe 7, 10, 17, 13, 15,
die sich im Bereich des Speise-Anschlusses 5 befindet,
größer sein als die druckwirksame Fläche
der Ventilbaugruppe 7, 10, 17, 13, 15 im
Bereich des Anschlusses 6. Die druckwirksame Fläche der
Ventilbaugruppe 7, 10, 17, 13, 15 im
Bereich des Speise-Anschlusses 5 ergibt sich aus den in
Bezug auf die Kraftrichtung der zweiten Schließfeder 35 positiv
und negativ wirkenden Flächen des Ventilschließkörpers 7 und
des Schließkopfes 14, die sich in dem Bereich
des Speise-Anschlusses 5 befinden. Sie ergibt sich als
Querschnittsfläche des Speise-Anschlusses 5 minus
dem Querschnitt der Längsbohrung 53. Die druckwirksame
Fläche der Ventileinheit 7, 10, 13, 15 im
Bereich der Axialbohrung 16 ergibt sich entsprechend aus
der Differenz Axialbohrungsquerschnitts und des minimalen Querschnitts
der Längsbohrung 53.
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In
dem Ausführungsbeispiel der 1 ergibt sich
die Wahl der Federkonstante der zweiten Schließfeder 35 aus
dem Kräftegleichgewicht der die Ventilbaugruppe 7, 10, 17, 13, 15 schließenden
Kräfte und der öffnenden hydraulischen Kräfte.
Die öffnenden Kräfte ergeben sich aus dem Druck
in dem ersten Druckbereich und der druckwirksamen Fläche dort.
Die schließenden Kräfte setzen sich aus der Federkraft
der zweiten Schließfeder 35, der in der Axialbohrung 16 an
der dortigen druckwirksamen flächenwirkenden hydraulischen
Kraft und der Kraft, die durch den Druck des zweiten Druckbereichs 6 auf
die druckwirksame Fläche der Ventileinheit 7, 10, 13, 15 in
diesem Bereich 6 ausgeübt wird, zusammen. Da der
Druck im zweiten Druckbereich 6 in diesem Fall kleiner
als im ersten Druckbereich 5 ist, ergibt sich eine resultierende
hydraulische Kraft auf die Ventilbaugruppe entgegen der Kraft der
zweiten Schließfeder 35.
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Bis
jetzt wurde der Fall beschrieben, dass in dem Speise-Anschluss 5 Niederdruck
anliegt, der höher ist als der Druck in dem Arbeitsleitungsanschluss 6 als
zweiten Druckbereich. Dies entspricht der oben beschriebenen Rückschlagventilfunktion
zum Einspeisen von Druckmittel in eine Niederdruck führende
Arbeitsleitung eines geschlossenen Kreislaufs. In dem zweiten Fall,
wenn in der Arbeitsleitung und damit an dem mit dieser verbundenem
Arbeitsleitungsanschluss 6 ein Hochdruck anliegt, der höher
ist als der Druck im Speise-Anschluss 5, wird der Ventilschließkörper 7 mit
der Ventilschließfläche 8 immer auf den
ersten Ventilsitz 9 gedrückt, da die hydraulische
Kraft des Hochdrucks auf die druckwirksame Fläche im Bereich
des Arbeitsleitungsanschlusses 6 gleichsinnig mit der Kraft
der zweiten Schließfeder 35 wirkt.
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Der
Durchmesser des Ventilbolzens 13 im Bereich seiner Führung
durch den Ventilschließkörper 7 ist kleiner
als der Öffnungsdurchmesser des zweiten Ventilsitzes 12.
Es ergibt sich damit eine hydraulische Kraft auf den Ventilbolzen 13,
der der Kraft der ersten Schließfeder 10 entgegen
wirkt. Bei Überschreiten eines durch die Flächendifferenz
aufgrund der unterschiedlichen Durchmesser und die Kraft der ersten
Schließfeder 10 sich ergebenden Grenzwerts öffnet
daher die Druckbegrenzungsund Nachsaugventileinheit 1 durch
Abheben des Schließkopfes 14 von dem zweiten Ventilsitz 12.
Der Ventilschließkörper 7 weist eine
Zufuhr 20 in Form einer Mehrzahl von Querbohrungen auf,
die sich in der Symmetrieachse im Bereich 27 schneiden.
Dieser Bereich 27 ist wiederum mit der Ventilschließkörper-Öffnung 11 verbunden,
die beim Abheben des Schließkopfs 14 eine Verbindung
zwischen dem Speise-Anschluss 5 und dem Arbeitsleitungsanschluss 6 herstellt.
Durch das Zusammendrücken der ersten Schließfeder 10 kann der
Federteller 15 und der damit verbundene Ventilbolzen 13 in
dem Ventilschließkörper 7 in Richtung des
Einspeise-Anschlusses 5 verschoben werden und die Ventilschließkörper-Öffnung 11 durch
das Abheben des Schließkopfes 14 des Ventilbolzens 13 von
dem zweiten Ventilsitz 12 öffnen.
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Zur
Einstellung der Öffnungsbedingungen des Schließkopfes 14 muss
wie bereits kurz erläutert das Kräftegleichgewicht
aus den den Schließkopf 14 schließenden
und öffnenden Kräften betrachtet werden. Wobei „schließend” hier
den Schließkopf 14 auf den zweiten Ventilsitz 12 drückend
bedeutet und „öffnend” den Schließkopf 14 von
dem zweiten Ventilsitz 12 abhebend bedeutet.
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Der
Schließkopf 14 wird durch die öffnende, hydraulische
Kraft des zweiten Druckbereichs und in geringem Maß durch
die zweite Schließfeder 35 öffnend beaufschlagt.
Zudem wirkt die hydraulische Kraft des in dem Speiseanschluss 5 und
in der Axialbohrung 16 herrschenden Drucks wegen der Flächendifferenz
schließend auf den Ventilbolzen. Diese Kräfte
sind vergleichsweise klein und können bei der Einstellung
der Federspannung der ersten Schließfeder 10 berücksichtigt
werden.
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Die
Federkraft der zweiten Schließfeder 35 kann eventuell
auch gegenüber der wesentlich stärkeren ersten
Schließfeder 10 vernachlässigt werden. Die
schließende hydraulische Kraft des ersten Druckbereichs
kann ebenfalls eventuell vernachlässigt werden. Durch das
Gewinde 23 kann die Position des Federtellers 15 gegenüber
dem Ventilbolzen 13 variiert werden. Dadurch lässt
sich die Federkraft der ersten Schließfeder 10 feinjustieren.
Dabei ist zu beachten, dass dies gleichzeitig die Federkraft der zweiten
Schließfeder 35 variiert. Allerdings ist dieser Effekt
größtenteils vernachlässigbar, da die
Federkostante der zweiten Schließfeder 35 wesentlich
kleiner als die Federkonstante der ersten Schließfeder 10 ist
und somit geringe Auslenkungen der zweiten Schließfeder 35 eine
wesentlich kleinere Kraftveränderung bewirken.
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2 zeigt
ein alternatives Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Druckbegrenzungs- und Nachsaugventileinheit 1. Dabei wurden
gleiche Bezugszeichen für Bauteile mit der gleichen Funktion übernommen.
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In
der alternativen Druckbegrenzungs- und Nachsaugventileinheit 1' wird
die Aufnahmeausnehmung 16 in dem Gehäuse 2 nicht
als Längsbohrung realisiert wie in der Druckbegrenzungs-
und Nachsaugventileinheit 1 der 1. Die Aufnahmeausnehmung
weist dabei in den die Ventileinheit 7, 10, 13, 15 führenden
Bereichen eine Verengung des Radius der Aufnahmeausnehmung 16 auf.
Eine erste Verengung 29 führt den Federteller 15 und
eine zweite Verengung 30 führt den Teil des Verschließkörpers 7,
der sich in der Aufnahmeausnehmung 16 befindet. Eine solche
Aufnahmeausnehmung kann z. B. durch das Gießen des Gehäuses 2 und
spanende Bearbeitung der Führungsabschnitte realisiert
werden. Dabei sollte zweite Verengung 30 radial mindestens
so groß sein wie die erste Verengung 29, um bei
der Produktion die Ventileinheit 7, 10, 13, 15 einfach
in die Aufnahmeausnehmung 16 einführen zu können.
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Der
Arbeitsleitungsanschluss 6 ist weiterhin mit der Ventilschließkörper-Öffnung 11 über
den Bereich 27 und die aufgrund der Lage des Schnitts in 2 nicht
erkennbare Zufuhr 20 verbunden. Allerdings entspricht nun
der Durchmesser des Ventilbolzens 13 in der Aussparung 27 dem
Ventilschließkörper-Öffnungsdurchmesser,
wodurch in dem Bereich 27 an dem Ventilbolzen 13 keine
druckwirksame Fläche erzeugt wird. Deshalb verbindet eine
zweite Zufuhr 25 den Arbeitsleitungsanschluss 6 mit
einer in dem Ventilschließkörper 7 angeordneten
den Ventilbolzen 13 umgebenden Nut 26. In diesem
Bereich der Nut 26, in dem an dem Ventilbolzen 13 ebenfalls der
Druck des Arbeitsleitungsanschlusses 6 anliegt, ist eine
Verengung des Radius in Richtung der Aufnahmeausnehmung 16 realisiert.
Die sich ergebende ringförmige Fläche 28 ergibt
die dritte druckwirksame Differenzfläche bezüglich
des zweiten Druckbereichs, die eine öffnende Kraft durch
den Druck des zweiten Druckbereichs erzeugt.
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Der
Federteller 15 und der Ventilschließkörper 7 weisen
zu der ersten Schließfeder 10 hin gerichtet jeweils
den Ventilbolzen 13 umgebende Schäfte auf, die
so ausgestaltet sind, dass sie die erste Schließfeder 10 an
deren Enden zentrieren können. Dies erleichtert ebenfalls
die Produktion der Ventilbaugruppe 7, 10, 17, 13, 15.
Durch diesen zur ersten Schließfeder 10 hin gerichteten
Schaft des Verschließkörpers 7 können
die Dichtringe 22, die den Ventilbolzen 13 in
dem Ventilschließkörper 7 gedichtet führen,
in Richtung der ersten Schließfeder 10 versetzt
angeordnet werden, da durch die Zufuhr 25, der zweite Druckbereich
auch weiter in Richtung der ersten Schließfeder 10 an
den Ventilbolzen 13 herangeführt ist.
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Die
Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt, sondern auch für andere Bauweisen
von Ventilen anwendbar. Alle Merkmale der Erfindung sind beliebig
miteinander kombinierbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004061862
A1 [0002, 0004]