-
Die Erfindung betrifft ein Druckbegrenzungsventil, umfassend:
einen Ventilkörper mit einem Durchlass, der durch ein bewegliches Verschlusselement verschließbar ist,
einen Elektromagneten, der mit einem beweglichen, mit dem Verschlusselement in Antriebsverbindung stehenden Anker zusammenwirkt, und
eine mit dem Verschlusselement zusammenwirkende Feder, deren Vorspannung durch ein gegenüber dem Ventilkörper manuell bewegbares Verstellelement veränderbar ist, und eine Rundballenpresse mit einem derartigen Druckbegrenzungsventil.
-
Stand der Technik
-
Bei Rundballenpressen mit variabler Ballengröße wird die Spannung des Pressmittels üblicherweise durch einen Hydraulikzylinder definiert, der mit einem beweglichen Spannarm zusammenwirkt, welcher eine Umlenkrolle trägt, um die wiederum das Pressmittel (in der Regel ein oder mehrere Riemen oder Stabkettenförderer) umläuft. Der Druck im Hydraulikzylinder wird in der Regel mittels eines Druckbegrenzungsventils kontrolliert, dessen Öffnungsdruck elektromagnetisch steuerbar ist. Gemäß der
US 4 611 535 A1 ist eine Ansteuerung des Druckbegrenzungsventils im Sinne einer Verminderung des Drucks im Hydraulikzylinder und somit der Spannung des Pressmittels vorgesehen, wenn ein übermäßiges Drehmoment an der Hauptantriebswelle erfasst wird. In der
DE 197 18 229 A1 wird vorgeschlagen, das Druckbegrenzungsventil abhängig von einer gewünschten Ballendichte und der Ballengröße anzusteuern, während das Druckbegrenzungsventil in der
EP 1 059 476 A2 im stromlosen Zustand durch eine vorgespannte Feder im geschlossenen Zustand gehalten wird.
-
Bei der Ballenpresse nach
US 4 611 535 A1 ist der Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils von Hand durch Unterlegscheiben verstellbar, die zwischen eine Feder und den Anker des Elektromagneten eingeschoben werden können. In der
EP 1 059 476 A2 ist der Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils von Hand über eine die Vorspannung einer Druckfeder verändernde Stellschraube verstellbar. Diese manuelle Verstellbarkeit des Öffnungsdrucks des Druckbegrenzungsventils ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die elektronische Steuerung des Druckbegrenzungsventils gestört oder ausgefallen ist.
-
Aufgabe
-
Ein Ausfall oder eine Störung der elektronischen Steuerung des Druckbegrenzungsventils hat bei beiden zuletzt erwähnten Ballenpressen einen relativ hohen Öffnungsdruck zur Folge. Falls nun der Bediener von Hand den Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils versehentlich noch höher einstellt, ist es möglich, dass ein konstruktiv vorgesehener, maximaler Druck im Hydraulikzylinder überschritten wird, was wiederum Beschädigungen an der Ballenpresse zur Folge haben kann. Dieses Problem tritt in verschärftem Maße auf, wenn der Elektromagnet (wie bei der Ausführungsform nach
3 der
US 4 611 535 A1 ) im bestromten Zustand den Öffnungsdruck vergrößert und der Fehler in der Elektronik zu einer Dauerbestromung des Elektromagneten führt.
-
Das der Erfindung zu Grunde liegende Problem wird darin gesehen, ein Druckbegrenzungsventil mit elektromagnetisch und manuell veränderbarem Öffnungsdruck bereitzustellen, bei dem eine Überschreitung eines maximal zulässigen Drucks unterbunden ist.
-
Lösung
-
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Lehre der Patentansprüche 1 und 10 gelöst, wobei in den weiteren Patentansprüchen Merkmale aufgeführt sind, die die Lösung in vorteilhafter Weise weiterentwickeln.
-
Ein Druckbegrenzungsventil umfasst einen Ventilkörper mit einem darin vorgesehenen Durchlass, der durch ein bewegliches Verschlusselement verschließbar ist. Das Verschlusselement wirkt mit einem beweglichen Anker eines Elektromagneten und einer Feder zusammen. Um den Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils von Hand verändern zu können, wenn ein Fehler in der elektronischen Ansteuerung des Elektromagneten oder des Elektromagneten selbst auftritt, sind der Ventilkörper und ein manuell bewegbares Verstellelement derart ausgebildet, dass eine manuelle Verstellung der Vorspannung der Feder durch das Verstellelement nur dann möglich ist, wenn der Elektromagnet vom Ventilkörper abgenommen ist.
-
Auf diese Weise sind Situationen unterbunden, in denen der Elektromagnet und die von Hand verstellte Feder gemeinsam den Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils auf einen Wert hochsetzen, bei dem eine Beschädigung des Hydrauliksystems oder der mit dem Druckbegrenzungsventil ausgestatteten Rundballenpresse zu befürchten ist.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform bildet der Elektromagnet bzw. sein Gehäuse einen Anschlag für das Verstellelement. Wenn der Elektromagnet demnach am Ventilkörper montiert ist, kann das Verstellelement nicht weiter bewegt werden, als der Anschlag vorgibt, und somit die Vorspannung der Feder nicht vergrößern.
-
Das Verstellelement kann insbesondere mit einem Gewinde ausgestattet sein, das mit einem Gewinde des Ventilkörpers zusammenwirkt. Dabei ist es beliebig, ob der Ventilkörper ein Innen- oder Außengewinde hat; das Verstellelement hat dann ein Außen- oder Innengewinde.
-
Das Verstellelement kann direkt oder über ein verschiebbar am Ventilkörper gelagertes Zwischenelement mit der Feder zusammenwirken.
-
Die mit dem Verstellelement maximal einstellbare Vorspannung (die bei vom Ventilkörper abmontiertem Elektromagneten erreicht werden kann) ist vorzugsweise produktionsseitig vorgebbar, um zu erreichen, dass ein gewünschter maximaler Öffnungsdruck erreicht, aber nicht überschritten wird. Dazu kann insbesondere eine Verstellschraube dienen, die in einen Körper des Verstellelements eingeschraubt wird. Während der Körper gegenüber dem Ventilkörper bewegbar ist, verstellt die Verstellschraube ein Ende der Feder gegenüber dem Körper und demnach auch gegenüber dem Ventilkörper. Um nachträgliche Manipulationen zu erschweren, kann die Verstellschraube nach ihrer produktionsseitigen Justierung permanent am Körper des Verstellelements befestigt werden, z. B. durch Klebstoff oder Lack, und/oder sie wird durch eine Abdeckung verdeckt.
-
Die Feder ist zweckmäßigerweise eine Druckfeder, die das Verschlusselement in eine den Durchlass sperrende Verschlussposition vorspannt.
-
Der Elektromagnet spannt das Verschlusselement vorzugsweise ebenfalls in eine den Durchlass sperrende Verschlussposition vor, wenn er bestromt wird. Bei einer derartigen Konfiguration ist die erfindungsgemäße Ausformung des Verstellelements und des Ventilkörpers besonders sinnvoll, denn durch das Abnehmen des Elektromagneten wird die von letzterem bei fehlerhafter Dauerbestromung resultierende Erhöhung des Öffnungsdrucks vermieden. Die Vorspannung der Feder entspricht einem Minimalwert, wenn der Elektromagnet am Ventilkörper befestigt ist. Der Minimalwert entspricht vorzugsweise einem Öffnungsdruck von 0 bar. Nur bei abgenommenem Elektromagnet kann die Vorspannung der Feder (und damit der Öffnungsdruck) durch das Verstellelement gegenüber dem Minimalwert vergrößert werden.
-
Dadurch erreicht man, dass dem Elektromagneten der volle Verstellbereich des Druckbegrenzungsventils zur Verfügung steht.
-
Das beschriebene Druckbegrenzungsventil lässt sich besonders vorteilhaft an einer Rundballenpresse mit einem durch ein oder mehrere Pressmittel begrenzten Ballenpressraum einsetzen, bei der die Spannung des oder der Pressmittel mittels eines Hydraulikzylinders definierbar ist, dessen Druck durch ein erfindungsgemäßes Druckbegrenzungsventil bestimmt wird.
-
In den Zeichnungen ist ein nachfolgend näher beschriebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt:
-
1 eine Rundballenpresse in Seitenansicht und in schematischer Darstellung,
-
2 ein Hydraulikdiagramm des Hydraulikzylinders und der zugehörigen Hydraulik, welche die Spannung des Pressmittels der Rundballenpresse definieren,
-
3 ein Schnittbild durch ein Druckbegrenzungsventil mit montiertem Elektromagneten, und
-
4 ein Schnittbild durch das Druckbegrenzungsventil der 3 mit demontiertem Elektromagneten.
-
Die 1 zeigt eine Rundballenpresse 10 mit einem Gehäuse 12, das mittels einer Deichsel 14 an einen nicht dargestellten Ackerschlepper angehängt werden kann, um bezüglich der 1 nach rechts in einer Fahrtrichtung über ein Feld gezogen zu werden, und sich auf Rädern 16 abstützt. Das Gehäuse 12 setzt sich aus einer vorderen, starren Gehäusehälfte 18 und einer rückwärtigen, schwenkbaren Gehäusehälfte 20 zusammen, die in einem oben liegenden Gelenk schwenkbar miteinander verbunden sind. Das Gehäuse 12 trägt eine Vielzahl von Walzen. Über die Walzen verlaufen mehrere nebeneinander angeordnete endlose Presselemente 22, die zusammen mit Seitenwänden des Gehäuses 12 einen Ballenpressraum 24 größtenteils umgeben. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Presselemente 22 als Riemen ausgebildet. In dem unteren Bereich des Ballenpressraums 24 ist ein Einlass 26 vorgesehen, der rückwärtig von einer Walze 28 begrenzt wird und von einer Pick-Up 30 aufgenommenes Gut in den Ballenpressraum 24 eintreten lässt.
-
Die Rundballenpresse
10 umfasst mehrere seitlich nebeneinander angeordnete Presselemente
22. Sie werden beim Erntebetrieb in Bewegung versetzt und umschließen einen sich im Ballenpressraum bildenden Ballen
32 nach vorn, oben und hinten. Der Aufbau und die Funktion einer derartigen Rundballenpresse sind an sich bekannt. Es wird auf die Offenbarung der
DE 101 53 540 A verwiesen, deren Inhalt durch Verweis mit in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen wird. Mit den Bezugszeichen
32,
32' und
32'' sind Ballen anwachsenden Durchmessers gekennzeichnet.
-
Die Spannung der Presselemente 22 wird durch Walzen 28 bestimmt, die an einem Spannarm 34 befestigt sind. Der Spannarm 34 ist um eine horizontal und quer zur Vorwärtsrichtung verlaufende Achse 36 an der vorderen Gehäusehälfte 18 angelenkt und ist mit einem an der vorderen Gehäusehälfte 18 angelenkten Hydraulikzylinder 38 gekoppelt, dessen Kolbenstange über ein flexibles Mittel 40, wie ein Seil oder eine Kette, mit dem Spannarm 34 verbunden ist. Das flexible Mittel 40 umschlingt eine unterhalb des Spannarms 34 angeordnete Umlenkrolle um fast 180°. Je größer der Druck im Kolbenstangenraum des doppelt wirkenden Hydraulikzylinders 38 ist, umso mehr wird der Spannarm 34 nach unten vorgespannt und umso größer ist die Spannung der Pressmittel 28. Anders als in den Figuren dargestellt, sind an beiden Seiten der Rundballenpresse 10 Spannarme 34 und Hydraulikzylinder 38 vorgesehen.
-
Die 2 zeigt ein Hydraulikschema des Hydraulikzylinders 38 und der zu seiner Ansteuerung dienenden Hydraulik. Letztere umfasst eine Pumpe 44 zur Bereitstellung unter Druck stehenden Hydraulikfluids. Die Pumpe 44 kann sich an Bord der Rundballenpresse 10 oder des sie ziehenden Traktors befinden und ist mit einem Ventil 46 mit drei Stellungen und zwei Wegen verbunden, dessen anderer Eingangsanschluss mit einem Vorratsbehälter 48 für Hydraulikfluid gekoppelt ist. Das Ventil 46 ist mit seinem einen Ausgang durch eine Leitung 50 mit der Kolbenkammer und an seinem anderen Ausgang durch eine andere Leitung 52 mit der Kolbenstangenkammer des Hydraulikzylinders 38 verbunden. Ein Druckbegrenzungsventil 54 ist mit seinem Eingang 66 mit der Leitung 52 und der Kolbenstangenkammer des Hydraulikzylinders 38 und mit seinem Ausgang 68 mit der Leitung 50 und der Kolbenkammer verbunden. Eine elektronische Steuerung 56 ist mit einem Elektromagneten 58 verbunden, der den Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils 54 verstellen kann. Die durch den Hydraulikzylinder 38 auf den Spannarm 34 übertragene Kraft ist mit dem Buchstaben F gekennzeichnet und hängt vom Druck in der Kolbenstangenkammer ab.
-
Es wäre auch denkbar, die Kolbenstange des Hydraulikzylinders 38 direkt mit dem Spannarm zu verbinden. Dann wären in der 2 die Anschlüsse der Kolbenkammer und der Kolbenstangenkammer zu vertauschen.
-
Die 3 zeigt ein Schnittbild durch das Druckbegrenzungsventil 54 mit dem daran befestigten Elektromagneten 58. Das Druckbegrenzungsventil 54 umfasst einen Ventilkörper 60, der einen Durchlass 62 umfasst. Ein gegenüber dem Ventilkörper 60 in der 3 in vertikaler Richtung beweglich angeordnetes Verschlusselement 64 kann zwischen einer den Durchlass verschließenden und einer dargestellten, geöffneten Stellung bewegt werden. Der Eingang 66 ist mit der dem Verschlusselement 64 gegenüber liegenden Unterseite des Durchlasses 60 verbunden, während der Ausgang 68 mit einem das Verschlusselement 64 ringförmig umschließenden Raum 70 verbunden ist. Das Verschlusselement 64 ist am unteren Ende eines Stößels 72 angebracht, an dem ein Anker 74 aus ferromagnetischem Material befestigt ist. Der Anker 74 wird konzentrisch vom Elektromagneten 58 umschlossen. Im bestromten Zustand zieht der Elektromagnet 58 den Anker 74 nach unten und verbringt das Verschlusselement 64 in die Verschlussposition, aus der es gegen die Kraft des Elektromagneten 58 durch den Druck im Einlass 66 wieder geöffnet werden kann. Das dort hohlzylindrische Gehäuse 60 erstreckt sich innerhalb des Elektromagneten 58 konzentrisch zum Anker 74.
-
Weiterhin ist der Ventilkörper 60 an seinem vom Durchlass 62 beabstandeten Ende mit einem Gewinde 76 ausgestattet, in das ein Gewinde des Körpers 78 eines Verstellelements 80 eingreift. Der Körper 78 ist hohlzylindrisch und an seinem vom Durchlass 62 abgewandten Ende mit einem nach außen ragenden Griffring 82 ausgestattet. Im Innenraum des über den Elektromagneten 54 nach oben ragenden Teils des Ventilkörpers 60, der vom unteren Bereich des Körpers 78 umschlossen wird, ist ein Zwischenelement 84 angeordnet, das gegenüber dem Ventilkörper 60 in Bewegungsrichtung des Stößels 72 verschiebbar gelagert ist. Schultern 86 des Zwischenelements 84 und des über den Elektromagneten 54 nach oben ragenden Teils des Ventilkörpers 60 bilden eine obere Begrenzung für den Bewegungsbereich des Zwischenelements 84. Eine wendelförmige Feder 88 liegt mit ihrem oberen Ende am Zwischenelement 84 und mit ihrem anderen Ende an einer oberen Tellerplatte 90 des Stößels 72 an. Von oben her ist in ein zentrisches Gewinde des Körpers 78 des Verstellelements 80 eine mit einem oberen Innensechskant (oder einem anderen Eingriffselement, wie einem Schlitz oder Kreuzschlitz) ausgestattete Verstellschraube 92 eingeschraubt, die nach oben hin durch eine Abdeckung 94 abgedeckt ist.
-
Ein Gehäuse 96 des Elektromagneten 54 bildet mit seiner Oberseite einen Anschlag, an dem der Körper 78 des Verstellelements 80 zum Anliegen kommt, wenn er soweit wie möglich auf das Gewinde 76 geschraubt ist, wie in der 3 dargestellt. Dann verbleibt noch ein geringer Spalt zwischen der Feder 88 und dem Zwischenelement 84, sodass die Feder 88 nicht auf den Stößel 72 und auf das Verschlusselement 64 einwirkt. In der Situation gemäß 3 wird der Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils 54 einzig und allein durch den Elektromagneten 58 definiert, der den Anker 74 mehr oder weniger weit nach unten zieht und das Verschlusselement 64 nach unten vorspannt.
-
Der Elektromagnet 58 kann mit seinem Gehäuse 96 vom Ventilkörper 60 demontiert werden, nachdem das Verstellelement 80 vom Gewinde 76 abgeschraubt wurde. Diese Situation ist in der 4 dargestellt. Da nunmehr das Gehäuse 96 des Elektromagneten 58 keinen unteren Anschlag für das Verstellelement 80 mehr darstellt, kann es auf dem Gewinde 76 nach unten gedreht werden, bis eine Schulter 98 an der Innenseite des Körpers 78 am oberen Ende des (in der 3 über den Elektromagneten 54 nach oben ragenden Teils des) Ventilkörpers 60 anliegt, wie in der 4 gezeigt. In dieser Stellung ist die Feder 88 maximal vorgespannt und ein höchstmöglicher Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils 54 ist eingestellt. Dieser höchstmögliche Öffnungsdruck wird durch die Verstellschraube 92 herstellerseitig auf einen gewünschten Sollwert eingestellt und anschließend wird die Verstellschraube 92 im Körper 78 fixiert, beispielsweise durch Klebstoff oder Lack, und anschließend nach außen durch die Abdeckung 94 verdeckt, um eine nachträgliche Verstellung zu erschweren. In 4 ist das Druckbegrenzungsventil 54 in geöffneter Stellung dargestellt, d. h. bei zur Öffnung hinreichend druckbeaufschlagtem Eingang 66.
-
Im normalen Betrieb der Ballenpresse wird die elektronische Steuerung
56 mit Signalen beaufschlagt, anhand denen sie den Druck im Kolbenstangenraum des Hydraulikzylinders
38 an den Elektromagneten
58 vorgibt. Als Eingangsgrößen können beispielsweise die Rate des jeweils aufgenommenen Ernteguts dienen, die z. B. am Antrieb der Pick-Up erfasst werden kann, oder die Ballengröße oder ein vom Bediener vorgegebener Pressdruck. Hierzu sei auf die Offenbarung der
DE 197 18 229 A1 verwiesen. Der Elektromagnet
58 zieht den Anker
74 und das Verschlusselement
64 abhängig von der Größe des elektrischen Stroms durch den Elektromagneten
58 und/oder dessen Pulsweite, die wiederum von der Vorgabe durch die Steuerung
56 abhängen, mehr oder weniger in Richtung auf den Durchlass
62, während die Feder
88 keinen Einfluss auf den Stößel
72 und das Verschlusselement
64 hat. Sobald der hydraulische Druck im Durchlass
62 größer als der vom Anker auf das Verschlusselement
64 ausgeübte Druck ist, öffnet das Druckbegrenzungsventil
54. Dabei kann der Druck auf den Leitungen
50,
52 durch das Ventil
46 verstellt werden, das zur Druckerhöhung in der Leitung
52 aus der in
2 dargestellten Ruhestellung nach rechts und zur Druckverminderung in der Leitung
52 aus der in
2 dargestellten Ruhestellung nach links verschoben werden kann.
-
Die Spannung des Pressmittels 22 wird demnach durch die Steuerung 56 kontrolliert.
-
Falls nun ein Fehler in der elektronischen Steuerung 56 oder einem mit ihr verbundenen Sensor auftritt, wäre es nachteilig, wenn die Rundballenpresse 10 nicht mehr benutzt werden könnte. In diesem Fall kann der Bediener den Elektromagneten 58 vom Druckbegrenzungsventil 54 demontieren, wie oben anhand der 4 beschrieben, und den Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils 54 von Hand einstellen, wie in der 4 dargestellt. Dabei steht ihm der volle Einstellbereich des Öffnungsdrucks bis hin zu dem herstellerseitig durch die Position der Verstellschraube 92 vorgegebenen maximalen Öffnungsdruck zur Verfügung. Der fehlerhaft angesteuerte Elektromagnet 58 kann den Öffnungsdruck nicht mehr beeinflussen. Nach einer Reparatur kann die in 3 dargestellte Situation wieder hergestellt werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- US 4611535 A1 [0002, 0003, 0004]
- DE 19718229 A1 [0002, 0031]
- EP 1059476 A2 [0002, 0003]
- DE 10153540 A [0023]
