DE102022118308A1 - PRESSURE REGULATOR VALVE - Google Patents
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Abstract
Druckregelventil für eine Hydraulikleitung, das ein Ventilgehäuse mit einem zylindrischen Wandbereich aufweist. Das Ventilgehäuse definiert eine Längsachse, wobei ein Bodenteil das Ventilgehäuse an einem Ende verschließt. Das Druckregelventil weist weiterhin eine Ventilkörpergruppe mit einem kegelförmigen hohlen Ventilkegel auf, der mit einem Stößelkopf im Eingriff steht. Der Ventilkegel ist durch eine erste Feder so belastet, dass er mit einer inneren Dichtfläche gegen die Dichtkontur einer Hülse abdichtet. Eine Kontaktfläche am Stößelkopf stellt eine Führung zu Auflageflächen an Speichen im Inneren des Ventilkegels bereit, so dass der Ventilkegel um Achsen senkrecht zur Längsachse schwenkbar ist.Pressure control valve for a hydraulic line, which has a valve housing with a cylindrical wall area. The valve housing defines a longitudinal axis, with a base part closing the valve housing at one end. The pressure control valve further comprises a valve body group with a conical hollow valve cone which engages a plunger head. The valve cone is loaded by a first spring so that it seals with an inner sealing surface against the sealing contour of a sleeve. A contact surface on the tappet head provides a guide to contact surfaces on spokes inside the valve cone, so that the valve cone can be pivoted about axes perpendicular to the longitudinal axis.
Description
Die Erfindung betrifft Druckregulierventile für Hydraulikleitungen. Die Erfindung bezieht sich ferner auf Ventilvorrichtungen, die ein solches Druckregelventil aufweisen, auf Hydraulikkreise mit solchen Ventilvorrichtungen und auf hydraulische Axial- oder Radialkolbeneinheiten mit Ventilvorrichtungen.The invention relates to pressure regulating valves for hydraulic lines. The invention further relates to valve devices which have such a pressure control valve, to hydraulic circuits with such valve devices and to hydraulic axial or radial piston units with valve devices.
Ventilvorrichtungen sind ein wesentlicher Bestandteil vieler hydraulischer Axial- oder Radialkolbeneinheiten. Ein spezielles Anwendungsgebiet sind Hochdruckventile, die in Hochdruckleitungen der Hydraulikaggregate angeordnet sind, um Hydraulikflüssigkeit abzulassen, wenn der Druck in der Leitung über einen vordefinierten Grenzwert ansteigt. Andererseits ist es für den erfolgreichen Betrieb von Hydraulikaggregaten wichtig, dass der Druck in der Niederdruckleitung nicht unter einen bestimmten Grenzwert fällt. Zu diesem Zweck kann in der Niederdruckleitung ein Ventil mit Speisefunktion angeordnet werden, das eine Einspeise-/Ladeverbindung zu einem Hydraulikflüssigkeitsbehälter öffnet, um der Niederdruckleitung Hydraulikflüssigkeit zuzuführen. Abhängig von den Betriebsbedingungen, z.B. der Drehrichtung eines hydrostatischen Aggregats, der Fahrtrichtung eines Fahrzeugs oder dessen Antriebsart, kann sich der Druck in den Druckleitungen eines Hydraulikaggregats von Hochdruck auf Niederdruck und umgekehrt ändern. Daher ist es wünschenswert, dass Ventile, die in den Hydraulikleitungen angeordnet sind, sowohl die Druckbegrenzungsfunktion als auch die Einspeisefunktion erfüllen.Valve devices are an essential part of many hydraulic axial or radial piston units. A special area of application is high-pressure valves, which are arranged in high-pressure lines of hydraulic units to drain hydraulic fluid when the pressure in the line rises above a predefined limit. On the other hand, for the successful operation of hydraulic units, it is important that the pressure in the low-pressure line does not fall below a certain limit. For this purpose, a valve with a feed function can be arranged in the low-pressure line, which opens a feed/loading connection to a hydraulic fluid container in order to supply hydraulic fluid to the low-pressure line. Depending on the operating conditions, e.g. the direction of rotation of a hydrostatic unit, the direction of travel of a vehicle or its type of drive, the pressure in the pressure lines of a hydraulic unit can change from high pressure to low pressure and vice versa. Therefore, it is desirable that valves arranged in the hydraulic lines fulfill both the pressure relief function and the feed function.
Diese Ventilvorrichtungen können daher als Hochdruckbegrenzungsventil mit Einspeisefunktion betrachtet werden. Bei bekannten Ventilvorrichtungen, die diese Funktion erfüllen können, ist der Durchflussquerschnitt aus konstruktiven Gründen eingeschränkt. Gerade für die druckbegrenzende Funktion ist jedoch ein schnelles Ansprechen zwingend erforderlich, wofür relativ große Durchflussquerschnitte gewünscht werden. Auch aus thermischen Gründen sollte der Durchflussquerschnitt so wenig wie möglich eingeschränkt werden, um die Hydraulikflüssigkeit nicht zu überhitzen. Um diese Anforderungen zu erfüllen, müssten die in der Technik bekannten Ventilvorrichtungen mit sehr großen Querschnitten ausgelegt werden. Dies ist jedoch beim Einbau in Axialkolbenmaschinen oder aus Gründen der Dimensionierung nicht möglich.These valve devices can therefore be viewed as a high-pressure relief valve with a feed function. In known valve devices that can fulfill this function, the flow cross section is restricted for design reasons. However, a quick response is absolutely necessary, especially for the pressure-limiting function, for which relatively large flow cross sections are desired. For thermal reasons, the flow cross section should be restricted as little as possible so as not to overheat the hydraulic fluid. In order to meet these requirements, the valve devices known in the art would have to be designed with very large cross sections. However, this is not possible when installing in axial piston machines or for dimensioning reasons.
Außerdem sind die bekannten Konstruktionen aufgrund von Fertigungstoleranzen und Ungenauigkeiten anfällig für Fehlfunktionen. Daher müssen die Komponenten der Ventilvorrichtungen sowie die Teile der Hydraulikeinheiten, in die die Ventilvorrichtungen eingebaut werden, mit hoher Präzision gefertigt werden. Dies erhöht nicht nur die Kosten für die Produktion der Ventilvorrichtungen und der Hydraulikleitungen, in die die Hochdruckentlastungsventile eingebaut werden, sondern auch die Kosten für den Ersatz im Falle eines Komponentenausfalls.In addition, the known designs are prone to malfunctions due to manufacturing tolerances and inaccuracies. Therefore, the components of the valve devices as well as the parts of the hydraulic units into which the valve devices are installed must be manufactured with high precision. This not only increases the cost of producing the valve devices and the hydraulic lines into which the high pressure relief valves are installed, but also the cost of replacement in the event of component failure.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Ventilvorrichtung der genannten Art zur Verfügung zu stellen, die große Durchflüsse bei geringen Druckverlusten ermöglicht, wenig Bauraum beansprucht, tolerant gegenüber Fertigungstoleranzen und Ungenauigkeiten ist, kurze Reaktionszeiten hat und unter Hoch- und Niederdruckbedingungen zuverlässig arbeitet und kostengünstig hergestellt werden kann.It is therefore an aim of the present invention to provide a valve device of the type mentioned which enables large flow rates with low pressure losses, requires little installation space, is tolerant of manufacturing tolerances and inaccuracies, has short response times and works reliably under high and low pressure conditions can be produced inexpensively.
Diese Aufgabe wird durch ein Druckregelventil nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den davon abhängigen Unteransprüchen offenbart. Die Aufgabe wird weiter gelöst durch eine Ventilvorrichtung nach Anspruch 12 und in bevorzugten Ausführungsformen gemäß den davon abhängigen Unteransprüchen. Die Aufgabe wird ferner gelöst durch einen Hydraulikkreislauf nach Anspruch 15 und durch eine hydraulische Axial- oder Radialkolbeneinheit nach Anspruch 16.This task is solved by a pressure control valve according to claim 1. Preferred embodiments are disclosed in the dependent claims. The object is further solved by a valve device according to
Erfindungsgemäß ist ein Druckregelventil für eine Hydraulikleitung vorgesehen. Das Druckregelventil weist ein Ventilgehäuse mit einem zylindrischen Wandbereich auf, das eine Längsachse definiert, die die Mittelachse der zylindrischen Wand darstellt. Ein Abschlußteil schließt das Ventilgehäuse an einem Ende ab. Das Druckregelventil weist ferner eine Ventilkörpergruppe auf, die eine hohlzylindrische Hülse aufweist, die koaxial im Ventilgehäuse beweglich angeordnet ist. Die Hülse wird von dem zylindrischen Wandabschnitt des Ventilgehäuses - zumindest von Teilen des zylindrischen Wandbereiches - gleitend geführt und kann relativ zum Ventilgehäuse in Richtung der Längsachse gleiten. Dabei ist die Mittel-/Rotationsachse der Hülse im Wesentlichen identisch mit der Längsachse des Ventilgehäuses.According to the invention, a pressure control valve is provided for a hydraulic line. The pressure control valve includes a valve housing with a cylindrical wall portion that defines a longitudinal axis that represents the central axis of the cylindrical wall. A closing part closes the valve housing at one end. The pressure control valve further has a valve body group which has a hollow cylindrical sleeve which is movably arranged coaxially in the valve housing. The sleeve is slidably guided by the cylindrical wall section of the valve housing - at least by parts of the cylindrical wall area - and can slide relative to the valve housing in the direction of the longitudinal axis. The central/rotational axis of the sleeve is essentially identical to the longitudinal axis of the valve housing.
Die äußere Umfangsfläche eines längs verlaufenden inneren Endbereichs der Hülse dichtet mit der inneren Umfangsfläche des Ventilgehäuses ab und bildet so mit dem Bodenbereich eine Druckkammer. Die Druckkammer erstreckt sich vom Bodenbereich des Ventilgehäuses bis zur Innenseite der Hülse. An einem in Längsrichtung äußeren Endabschnitt der Hülse, der aus dem Ventilgehäuse herausragt, befindet sich eine nach außen gerichtete Hülsendichtungskontur und ein radial nach innen gerichteter Federsitz. Der Federsitz am in Längsrichtung äußeren Endabschnitt kann zum Beispiel als Schulter ausgebildet sein, die sich in Bezug auf die Längsachse radial nach innen erstreckt.The outer peripheral surface of a longitudinal inner end region of the sleeve seals with the inner peripheral surface of the valve housing and thus forms a pressure chamber with the base region. The pressure chamber extends from the bottom area of the valve housing to the inside of the sleeve. At a longitudinally outer end portion of the sleeve, which protrudes from the valve housing, there is an outwardly directed sleeve seal contour and a radially inwardly directed spring seat. The spring seat on the longitudinally outer end section can be designed, for example, as a shoulder which extends radially inwards with respect to the longitudinal axis.
Ein Ventilstößel ist koaxial in der Hülse angeordnet, d.h. die Achse des Ventilstö-ßels ist identisch mit der Mittelachse der Hülse und des Ventilgehäuses. Der Ventilstößel ragt mit einem ersten Ende, das einen Stößelkopf aufweist, aus dem in Längsrichtung äußeren Endabschnitt der Hülse heraus. An dem Stößelkopf ist eine konvexe Kontaktfläche zur Hülse hin ausgebildet. Wenn das in Längsrichtung äußere Ende der Hülse, wie oben beschrieben, mit einer nach innen vorstehenden Schulter versehen ist, dann weist die Schulter bevorzugt ein zentrales Durchgangsloch auf, durch das der Ventilstößelschaft hindurch geführt werden kann.A valve tappet is arranged coaxially in the sleeve, ie the axis of the valve tappet is identical to the central axis of the sleeve and the valve housing. The valve tappet protrudes with a first end, which has a tappet head, from the longitudinally outer end section of the sleeve. A convex contact surface towards the sleeve is formed on the plunger head. If the longitudinally outer end of the sleeve is provided with an inwardly projecting shoulder, as described above, then the shoulder preferably has a central through hole through which the valve tappet stem can be guided.
Eine erste Feder ist koaxial im Inneren der Hülse und um den Stößelschaft herum angeordnet. Die Feder ist mit einem Ende an einem Federsitz befestigt, der an dem freien, dem Stößelkopf gegenüberliegenden Ende des Stößelschafts angeordnet ist. An ihrem anderen Ende stützt sich die Feder auf dem Federsitz am längsseitigen äußeren Teil der Hülse ab. In dieser Anordnung ist die erste Feder in der Lage, den Ventilstößel in Richtung der Hülsen-Innenseite vorzuspannen, d.h. im montierten Zustand in Richtung der Druckkammer. Nach dem Prinzip „actio = reactio“ wirkt die Vorspannkraft auf den Federsitz an der Hülse und drückt die Hülse in Richtung Stößelkopf.A first spring is coaxially disposed inside the sleeve and around the plunger shaft. The spring is attached at one end to a spring seat which is arranged at the free end of the plunger shaft opposite the plunger head. At its other end, the spring is supported on the spring seat on the longitudinal outer part of the sleeve. In this arrangement, the first spring is able to bias the valve lifter towards the inside of the sleeve, i.e. in the assembled state towards the pressure chamber. According to the “actio = reactio” principle, the preload force acts on the spring seat on the sleeve and pushes the sleeve towards the plunger head.
Die Ventilkörpergruppe weist ferner einen hohlen, im Wesentlichen kegelförmigen Ventilkegel auf, der im Bereich des größeren Durchmessers eine innere Dichtfläche zur Abdichtung mit der Hülsendichtungskontur aufweist. Der Ventilkegel weist außerdem eine äußere Dichtfläche im unteren Durchmesserbereich auf, die sich um eine Einlassöffnung des Ventilkegels herum erstreckt, um mit einem Ventilsitz einer Hydraulikleitung abzudichten. Eine Vielzahl von radial nach innen gerichteten Speichen erstreckt sich in den Innenraum des hohlen Ventilkegels. Zumindest einige der Speichen weisen konkave Lagerflächen auf, die der Einlassöffnung zugewandt sind.The valve body group also has a hollow, essentially conical valve cone, which has an inner sealing surface in the area of the larger diameter for sealing with the sleeve seal contour. The valve cone also has an outer sealing surface in the lower diameter region which extends around an inlet opening of the valve cone in order to seal with a valve seat of a hydraulic line. A plurality of radially inwardly directed spokes extend into the interior of the hollow valve cone. At least some of the spokes have concave bearing surfaces facing the inlet opening.
Der Stößelkopf berührt mit den Speichen des Ventilkegels, d.h. mit den konvexen Kontaktflächen des Stößelkopfes, die konkaven Anlageflächen des Ventilkegels. Dadurch wird die Vorspannkraft der ersten Feder über den Stößelkopf auf den Ventilkegel übertragen, um den Ventilkegel durch die erste Feder gegen die äußere Dichtungskontur der Hülse zu drücken. Gleichzeitig sorgt die Kontaktfläche am Stößelkopf für die Führung der Lagerflächen an den Speichen, so dass der Ventilkegel um Achsen senkrecht zur Längsachse verschwenkt und um die Längsachse gedreht werden kann.The tappet head touches the concave contact surfaces of the valve plug with the spokes of the valve cone, i.e. with the convex contact surfaces of the tappet head. As a result, the preload force of the first spring is transmitted to the valve cone via the tappet head in order to press the valve cone against the outer sealing contour of the sleeve through the first spring. At the same time, the contact surface on the tappet head ensures guidance of the bearing surfaces on the spokes, so that the valve cone can be pivoted about axes perpendicular to the longitudinal axis and rotated about the longitudinal axis.
Die größte Bewegungsfreiheit ist gegeben, wenn die Lagerflächen am Ventilkegel und die Kontaktflächen am Stößelkopf einen gemeinsamen Drehpunkt haben und damit ein Kugelgelenk mit drei Rotationsfreiheitsgraden bilden. Es soll auch zum Erfindungsumfang gehören, dass die Schwenkbewegung des Ventilkegels relativ zum Stößelkopf um eine oder zwei Achsen mit vordefinierter Ausrichtung beschränkt ist. Zum Beispiel kann eine Drehung des Ventilkegels um die Längsachse der Ventilkörpergruppe blockiert werden.The greatest freedom of movement is given when the bearing surfaces on the valve cone and the contact surfaces on the tappet head have a common pivot point and thus form a ball joint with three degrees of rotational freedom. It should also be part of the scope of the invention that the pivoting movement of the valve cone relative to the tappet head is limited about one or two axes with a predefined orientation. For example, rotation of the valve plug about the longitudinal axis of the valve body group can be blocked.
Aufgrund der Rotationsfreiheit des Ventilkegels in Bezug auf den Stößelkopf kann sich der Ventilkegel um ein Bewegungszentrum/ einen Mittelpunkt drehen, um Fehlausrichtungen zwischen der Längsachse von Komponenten des Druckregelventils und einer Achse einer Bohrung in der von der Ventilbaugruppe zu überwachenden Hydraulikleitung und/oder der Bohrung, in die das Druckregelventil eingebaut ist, auszugleichen. Diese Fehlausrichtungen können z.B. durch Fertigungstoleranzen entstehen. Auch Fertigungsungenauigkeiten der Komponenten des erfindungsgemäßen Druckregelventils können durch Kippen/Schwenken des Ventilkegels ausgeglichen werden.Due to the freedom of rotation of the valve plug with respect to the tappet head, the valve plug can rotate about a center of motion/center to avoid misalignments between the longitudinal axis of components of the pressure control valve and an axis of a bore in the hydraulic line to be monitored by the valve assembly and/or the bore, in which the pressure control valve is installed. These misalignments can arise, for example, due to manufacturing tolerances. Manufacturing inaccuracies in the components of the pressure control valve according to the invention can also be compensated for by tilting/pivoting the valve cone.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Ventilstößel bzw. die Hülse in Richtung der Längsachse in Richtung aus dem Ventilgehäuse heraus, d.h. in Richtung vom Bodenbereich des Ventilgehäuses zum äußeren Endbereich der Hülse hin, mittels einer zweiten Feder vorgespannt, die auf das innere Ende des Ventilstößels bzw. auf den inneren Endbereich der Hülse wirkt und sich am Bodenbereich des Ventilgehäuses abstützt. Im Allgemeinen sind die vorgesehenen Vorspannkräfte der ersten Feder und der zweiten Feder voneinander verschieden, da jede Feder eine andere Funktion des erfindungsgemä-ßen Druckregelventils überwacht. Die Vorspannkraft beeinflusst den Grenzwert für die Öffnung des Ventils, der in der Regel für beide Betriebsarten, d.h. für die Druckbegrenzungsfunktion und für die Füll-/Speisefunktion, unterschiedlich ist. Da das Druckniveau für die Druckentlastung, insbesondere für die Hochdruckbegrenzung, und der Speisedruck in der Regel sehr unterschiedlich sind, ist auch die Stärke der beiden Federn sehr unterschiedlich. Ein Faktor 10 oder sogar 20 zwischen Hochdruckniveau und Speisedruckniveau ist nicht ungewöhnlich.In a preferred embodiment, the valve tappet or the sleeve is biased in the direction of the longitudinal axis in the direction out of the valve housing, i.e. in the direction from the bottom region of the valve housing towards the outer end region of the sleeve, by means of a second spring which is applied to the inner end of the valve tappet or . acts on the inner end region of the sleeve and is supported on the bottom region of the valve housing. In general, the intended biasing forces of the first spring and the second spring are different from one another, since each spring monitors a different function of the pressure control valve according to the invention. The preload force influences the limit value for the opening of the valve, which is usually different for both operating modes, i.e. for the pressure relief function and for the filling/feeding function. Since the pressure level for the pressure relief, especially for the high pressure limitation, and the feed pressure are usually very different, the strength of the two springs is also very different. A factor of 10 or even 20 between the high pressure level and the feed pressure level is not unusual.
Alternativ kann der Ventilstößel auch mit seinem zweiten, dem Stößelkopf gegenüberliegenden Ende am Bodenbereich des Ventilgehäuses befestigt werden. In dieser Konfiguration ist nur eine Feder vorgesehen, die eine Vorspannkraft zum Schließen des Druckregelventils aufbringt. Die Vorspannkraft der Feder bestimmt den Öffnungsdruck, der sowohl für die Aktivierung der Druckbegrenzungsfunktion des Ventils als auch für die Aktivierung der Speisefunktion erforderlich ist. Wenn also ein anderer Grenzwert für die Öffnung des Ventils erforderlich sein soll, können die Bereiche, auf die der Druck einwirken kann, verändert werden, um das Betriebsverhalten des Ventils anzupassen.Alternatively, the valve tappet can also be attached to the bottom area of the valve housing with its second end opposite the tappet head. In this configuration, only one spring is provided, which applies a biasing force to close the pressure control valve. The preload force of the spring determines the opening pressure required for both the activation of the pressure relief function of the valve and the activation of the feed function. So if a different limit value is required for the opening of the valve, the areas to which the pressure can be adjusted can act, can be changed to adapt the operating behavior of the valve.
In einer Ausführungsform weisen die innere Dichtfläche und die äußere Dichtfläche des Ventilkegels beide eine Kugelform auf und die Mittelpunkte der beiden kugelförmigen Dichtflächen liegen auf der Drehachse des Ventilkegels, aber in einem Längsabstand zueinander.In one embodiment, the inner sealing surface and the outer sealing surface of the valve cone both have a spherical shape and the centers of the two spherical sealing surfaces lie on the axis of rotation of the valve cone, but at a longitudinal distance from one another.
Das Rotationszentrum des Ventilkegels wird durch die übereinstimmenden Rotationszentren der inneren Dichtfläche des Ventilkegels und der konkaven Lagerflächen des Stifts definiert. In diesem Fall bewirkt ein Kontakt der äußeren Dichtfläche des Ventilkegels mit einem Ventilsitz einer hydraulischen Leitung eine Drehung des Ventilkegels in Bezug auf sein Drehzentrum, da die Achse des Ventilsitzes der Leitung nicht mit der Längsachse des erfindungsgemäßen Regelventils übereinstimmt.The center of rotation of the valve plug is defined by the coincident centers of rotation of the inner sealing surface of the valve plug and the concave bearing surfaces of the pin. In this case, contact of the outer sealing surface of the valve cone with a valve seat of a hydraulic line causes a rotation of the valve cone with respect to its center of rotation, since the axis of the valve seat of the conduit does not coincide with the longitudinal axis of the control valve according to the invention.
Alternativ kann der Drehpunkt des Ventilkegels durch den Drehpunkt der Lagerflächen der Speiche definiert werden und in einem Abstand zum Mittelpunkt der inneren Dichtfläche des Ventilkegels angeordnet sein. In diesem Fall wird die Ausrichtung des Ventilkegels durch den winkligen und/oder linearen Versatz zwischen der Längsachse des Ventilgehäuses und der inneren Dichtungsfläche des Ventilkegels beeinflusst, dessen Position durch die Ausrichtung der Längsachse des Ventilkegels bestimmt wird. Darüber hinaus kann der winklige und/oder lineare Versatz der Längsachse des Ventilgehäuses in Bezug auf eine Flüssigkeitsleitung, in die das Ventil eingebaut ist, die Position des Ventilkegels bestimmen, wodurch eine Dreh- oder Kippbewegung des Ventilkegels aufgrund des Längsabstands zwischen dem Mittelpunkt der Abstützflächen des Ventilkegels und dem Mittelpunkt der äußeren Dichtungsfläche entsteht. In jedem Fall wird der Drehpunkt des Ventilkegels um den Stößelkopf durch die Abstützflächen der Speichen definiert, die durch die Kontaktflächen am Stößelkopf geführt werden.Alternatively, the pivot point of the valve cone can be defined by the pivot point of the bearing surfaces of the spoke and can be arranged at a distance from the center of the inner sealing surface of the valve cone. In this case, the orientation of the valve plug is influenced by the angular and/or linear offset between the longitudinal axis of the valve housing and the inner sealing surface of the valve plug, the position of which is determined by the orientation of the longitudinal axis of the valve plug. In addition, the angular and/or linear offset of the longitudinal axis of the valve housing with respect to a fluid line in which the valve is installed can determine the position of the valve cone, thereby causing rotation or tilting movement of the valve cone due to the longitudinal distance between the center of the supporting surfaces of the Valve cone and the center of the outer sealing surface is created. In any case, the pivot point of the valve plug around the tappet head is defined by the support surfaces of the spokes, which are guided through the contact surfaces on the tappet head.
Es ist aber auch von der Erfindung umfasst, dass die innere und/oder die äußere Dichtfläche des Ventilkegels eine konische Form anstelle einer Kugelform aufweist.However, it is also included in the invention that the inner and/or the outer sealing surface of the valve cone has a conical shape instead of a spherical shape.
Erfindungsgemäß kann der Bodenbereich des Ventilgehäuses durch eine in den zylindrischen Wandbereich einschraubbare Endkappe gebildet werden. In dieser Ausführungsform ist der Abstand zwischen dem Bodenbereich des Ventilgehäuses und dem zylindrischen Wandbereich der hohlen Hülse einstellbar. Damit kann die Größe der Druckkammer variiert und damit die Vorspannkraft der zweiten Feder - sofern eine zweite Feder vorgesehen ist - eingestellt werden.According to the invention, the bottom area of the valve housing can be formed by an end cap that can be screwed into the cylindrical wall area. In this embodiment, the distance between the bottom portion of the valve housing and the cylindrical wall portion of the hollow sleeve is adjustable. This allows the size of the pressure chamber to be varied and thus the preload force of the second spring - if a second spring is provided - to be adjusted.
Es gibt jedoch auch andere Ausführungsformen, bei denen die Vorspannkraft der ersten Feder und/oder die Vorspannkraft der zweiten Feder einstellbar ist. Zum Beispiel könnte der Federsitz zur Befestigung der ersten Feder am Ventilstift, an dem dem Stößelkopf gegenüberliegenden Ende des Stößelschafts eine verstellbare Scheibe sein, die entlang der Längsachse des Stößelschafts schraubbar ist. Damit kann der Abstand zwischen dem Federsitz am äußeren Ende der Hülse und der Fixierung am Schaftende variiert und die Vorspannkraft der ersten Feder eingestellt werden. Zum Einstellen der Vorspannkraft der zweiten Feder kann der Bodenbereich des Ventilgehäuses, an dem die Feder anliegt, beweglich sein, z.B. aufgrund seiner Konstruktion als Endkappe. Der Bodenbereich kann aber auch ein bewegliches Element aufweisen, wie z.B. einen Federsitz an einem Ende einer Schraube, die in den Endbereich eingeschraubt wird und von der Außenseite des Ventilgehäuses zugänglich ist. Durch Hinein- oder Herausdrehen der Schraube kann die Längsposition des Federsitzes verändert und damit die Vorspannkraft der zweiten Feder eingestellt werden.However, there are also other embodiments in which the preload force of the first spring and/or the preload force of the second spring is adjustable. For example, the spring seat for fastening the first spring to the valve pin, at the end of the tappet shaft opposite the tappet head, could be an adjustable disk which can be screwed along the longitudinal axis of the tappet shaft. This allows the distance between the spring seat at the outer end of the sleeve and the fixation at the shaft end to be varied and the preload force of the first spring to be adjusted. To adjust the preload force of the second spring, the bottom region of the valve housing, on which the spring rests, can be movable, for example due to its construction as an end cap. However, the bottom area can also have a movable element, such as a spring seat at one end of a screw, which is screwed into the end area and is accessible from the outside of the valve housing. By screwing the screw in or out, the longitudinal position of the spring seat can be changed and the preload force of the second spring can be adjusted.
In einer alternativen Ausführungsform weisen die Kontaktflächen am Ventilstößelkopf und die Abstützflächen an den Speichen des Ventilkegels eine Kugelform mit demselben Drehpunkt auf, der sich von den Mittelpunkten der inneren Dichtfläche und der äußeren Dichtfläche des Ventilkegels unterscheidet. Wie bereits erwähnt, wird in diesem Fall durch die Kontaktflächen und die Abstützflächen eine kugelförmige Verbindung gebildet, die es ermöglicht, den Ventilkegel in Bezug auf die Achse des Stiftschafts zu kippen.In an alternative embodiment, the contact surfaces on the valve tappet head and the support surfaces on the spokes of the valve cone have a spherical shape with the same pivot point, which differs from the centers of the inner sealing surface and the outer sealing surface of the valve cone. As already mentioned, in this case a spherical connection is formed by the contact surfaces and the support surfaces, which makes it possible to tilt the valve cone with respect to the axis of the pin shaft.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt der gemeinsame Drehpunkt der Kontaktflächen am Stößelkopf und der Stützflächen an den Speichen sowie der Mittelpunkt der inneren Dichtfläche des Ventilkegels bzw. der Hülsendichtkontur der Hohlhülse ohne Abstand zueinander auf der Längsachse des Ventilgehäuses, d.h. auf der Längsachse des Druckregelventils. Dadurch ist das erfindungsgemäße Regelventil in der Lage, mittels des kippbaren Ventilkegels Fertigungsungenauigkeiten zwischen der inneren Dichtfläche und der äußeren Dichtfläche sowie Toleranzen der Hülsendichtkontur und Fluchtungsfehler zwischen der Längsachse des Ventilgehäuses und der Bohrung, in die das Ventilgehäuse eingebaut ist, auszugleichen.According to a preferred embodiment of the invention, the common pivot point of the contact surfaces on the tappet head and the support surfaces on the spokes as well as the center of the inner sealing surface of the valve cone or the sleeve sealing contour of the hollow sleeve lies without any distance from one another on the longitudinal axis of the valve housing, i.e. on the longitudinal axis of the pressure control valve. As a result, the control valve according to the invention is able, by means of the tiltable valve cone, to compensate for manufacturing inaccuracies between the inner sealing surface and the outer sealing surface as well as tolerances of the sleeve sealing contour and misalignment between the longitudinal axis of the valve housing and the bore into which the valve housing is installed.
Alternativ muss der gemeinsame Mittelpunkt der Kontaktflächen des Stößelkopfes und der Stützflächen der Speichen nicht mit dem Mittelpunkt der inneren Dichtfläche des Ventilkegels identisch sein. Von diesem Mittelpunkt kann der Mittelpunkt der äußeren Dichtfläche entlang der Längsachse beabstandet sein. Bei dieser Anordnung ist der Ventilkegel in Bezug auf den Mittelpunkt der Kontakt-/Stützflächen kippbar. Der Kontakt der äußeren Dichtfläche des Ventilkegels mit einem Ventilsitz an der Öffnung der Flüssigkeitsleitung bestimmt die endgültige Ausrichtung/den Kippwinkel des Ventilkegels.Alternatively, the common center of the contact surfaces of the tappet head and the supporting surfaces of the spokes does not have to be identical to the center of the inner sealing surface of the valve cone. From this center point, the center point of the outer sealing surface can be located along the longitudinal axis be standing. With this arrangement, the valve plug can be tilted in relation to the center of the contact/support surfaces. Contact of the outer sealing surface of the valve plug with a valve seat at the fluid line opening determines the final orientation/tilt angle of the valve plug.
Bevorzugt werden die Mittelpunkte der inneren Dichtfläche und/oder der äußeren Dichtfläche entlang der Längsachse verschoben, wenn sich der Ventilkegel um seinen Mittelpunkt bewegt und wenn das Ventil Fluchtungsfehler ausgleicht. Da nicht alle Mittelpunkte der Stützflächen des Ventilkegels, der inneren Dichtfläche und der äußeren Dichtfläche identisch sind, bewirkt eine Schwenkbewegung des Ventilkegels um einen der Mittelpunkte eine Verschiebung der anderen Mittelpunkte in Richtung der Längsachse. Die Größe der Kraft, die für die Bewegung des Ventilkegels erforderlich ist, und die Länge des Weges, den die Mittelpunkte entlang der Längsachse zurücklegen, werden durch den anfänglichen linearen und/oder winkligen Versatz bestimmt, der kompensiert werden muss.Preferably, the center points of the inner sealing surface and/or the outer sealing surface are shifted along the longitudinal axis when the valve cone moves about its center point and when the valve compensates for misalignment. Since not all center points of the support surfaces of the valve cone, the inner sealing surface and the outer sealing surface are identical, a pivoting movement of the valve cone about one of the center points causes a displacement of the other center points in the direction of the longitudinal axis. The magnitude of the force required to move the valve plug and the length of the path the centers travel along the longitudinal axis are determined by the initial linear and/or angular displacement that must be compensated for.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist der Ventilkegel zumindest drei Speichen mit jeweils einer konkaven Stützfläche auf. Im Allgemeinen beeinflussen die Anzahl der Speichen und der Querschnitt der Speichen die Stabilität des Ventilkegels und den Durchflussquerschnitt, insbesondere das Ausmaß des freien Durchflusses. Wenn, wie oben erwähnt, jede Speiche eine konkave Stützfläche aufweist und die entsprechenden Stützflächen am Stößelkopf eine komplementäre konvexe Form aufweisen, bilden die Stützflächen in Verbindung mit den Kontaktflächen ein sphärisches Lager. Im Allgemeinen ist es wünschenswert, dass Druckbegrenzungsventile einen großen Querschnitt für die Flüssigkeitsströmung aufweisen.In one embodiment of the invention, the valve cone has at least three spokes, each with a concave support surface. In general, the number of spokes and the cross-section of the spokes influence the stability of the valve plug and the flow area, especially the extent of free flow. As mentioned above, if each spoke has a concave support surface and the corresponding support surfaces on the ram head have a complementary convex shape, the support surfaces in conjunction with the contact surfaces form a spherical bearing. In general, it is desirable for pressure relief valves to have a large cross section for fluid flow.
Erfindungsgemäß kann die Drehposition des Ventilkegels um die Längsachse in Bezug auf den Ventilstößel fixiert werden. Dies erleichtert den Zusammenbau des erfindungsgemäßen Druckregelventils und die Montage an einer Hydraulikleitung oder einem Hydraulikaggregat. Außerdem wird dadurch ein zuverlässiger Betrieb des Ventils gewährleistet.According to the invention, the rotational position of the valve cone can be fixed about the longitudinal axis with respect to the valve tappet. This makes it easier to assemble the pressure control valve according to the invention and to mount it on a hydraulic line or a hydraulic unit. This also ensures reliable operation of the valve.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die Federkraft der ersten Feder unterschiedlich zur Federkraft der zweiten Feder. Wie bereits erwähnt, beeinflusst die Federrate die Vorspannkraft der Federn und damit die Grenzkraft, die zum Zusammendrücken der Federn erforderlich ist, damit das Druckbegrenzungsventil seine Funktion erfüllen kann. In einer Ausführungsform der Erfindung definiert die erste Feder die Öffnungsdruckdifferenz der (hohen) Druckbegrenzungsfunktion des Druckregelventils. Die zweite Feder definiert die Öffnungsdruckdifferenz für die Speisfunktion des Ventils. Da die Druckbegrenzungsfunktion in einer Hochdruckleitung benötigt wird und die Einspeisefunktion einer Niederdruckleitung eines Hydraulikaggregats zur Verfügung gestellt wird, kann die Federkraft der ersten Feder vorzugsweise höher sein als die Federkraft der zweiten Feder. Wenn die Federn zusammengedrückt sind, können sich Teile, die zur Erfüllung der Druckbegrenzungsfunktion oder der Speisefunktion des Druckregelventils erforderlich sind, gegeneinander bewegen. Folglich ist die Federkraft der Federn einer der Parameter, der sich auf die Ansprechgrenzwert für die Druckbegrenzungsfunktion und die Einspeisefunktion auswirkt.In another preferred embodiment, the spring force of the first spring is different from the spring force of the second spring. As already mentioned, the spring rate influences the preload force of the springs and therefore the limiting force required to compress the springs in order for the pressure relief valve to perform its function. In one embodiment of the invention, the first spring defines the opening pressure difference of the (high) pressure limiting function of the pressure control valve. The second spring defines the opening pressure difference for the feed function of the valve. Since the pressure limiting function is required in a high-pressure line and the feed function is provided in a low-pressure line of a hydraulic unit, the spring force of the first spring can preferably be higher than the spring force of the second spring. When the springs are compressed, parts necessary to perform the pressure relief function or the feed function of the pressure control valve can move against each other. Consequently, the spring force of the springs is one of the parameters that affects the response limits for the pressure relief function and the injection function.
Das erfindungsgemäße Druckregelventil kann in eine Ventilvorrichtung integriert werden. Da das Ventilgehäuse so gestaltet werden kann, dass es den in Hydraulikaggregaten verwendeten Standardabmessungen entspricht, kann das erfindungsgemäße Druckregelventil auch als Ersatzteil zum Austausch von Druckregelventilen nach dem Stand der Technik bereitgestellt werden.The pressure control valve according to the invention can be integrated into a valve device. Since the valve housing can be designed so that it corresponds to the standard dimensions used in hydraulic units, the pressure control valve according to the invention can also be provided as a spare part for replacing prior art pressure control valves.
Eine erfindungsgemäße Ventilvorrichtung weist z.B. eine erste Durchflussbohrung auf, die in eine zweite Durchflussbohrung mündet. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die zweite Durchflussbohrung senkrecht zur ersten Durchflussbohrung ausgerichtet sein. In anderen Ausführungsformen kann die zweite Durchflussbohrung schräg zur ersten Durchflussbohrung ausgerichtet sein. In der Verlängerung der ersten Durchflussbohrung befindet sich eine Ventilmontageöffnung. Ein erfindungsgemäßes Druckregelventil wird so in die Ventilmontagebohrung eingesetzt, dass die äußere Dichtfläche des Ventilkegels mit einem Ventilsitz abdichtet, der an der Innenseite der ersten Durchflussbohrung, d.h. der der zweiten Durchflussbohrung zugewandten Seite, ausgebildet ist. Damit wird über die Einlassöffnung im Ventilkegel eine Fluidverbindung zwischen der ersten Durchflussbohrung und dem Druckraum im Druckregelventil ermöglicht. Die zweite Durchflussbohrung verbindet das Druckregulierventil seitlich mit dem äußeren Endabschnitt der Hülse. In diesem Ausgangszustand ist die Flüssigkeitsverbindung zwischen der ersten Durchflussbohrung und der zweiten Durchflussbohrung durch den Kontakt der äußeren Dichtfläche des Ventilkegels mit dem Ventilsitz blockiert. Wie bereits erwähnt, weist die Achse der Ventilaufnahmebohrung und die Achse der ersten Durchflussbohrung aufgrund von Fertigungsungenauigkeiten oder -toleranzen oft einen linearen und/oder winkligen Versatz auf, d.h. sie sind nicht identisch. Das heißt, die Achsen der Ventilaufnahmebohrung und der ersten Durchflussbohrung sind nicht parallel zueinander, d.h. die Achsen schließen einen Winkel β ein, der von 180° abweicht, und/oder die Achse der Ventilaufnahmebohrung weist einen linearen Versatz zur Achse der ersten Durchflussbohrung in Richtung senkrecht zur Längsachse des erfindungsgemäßen Druckregelventils auf.A valve device according to the invention has, for example, a first flow hole which opens into a second flow hole. In an exemplary embodiment, the second flow hole may be aligned perpendicular to the first flow hole. In other embodiments, the second flow hole may be aligned obliquely to the first flow hole. There is a valve mounting hole in the extension of the first flow hole. A pressure control valve according to the invention is inserted into the valve mounting hole in such a way that the outer sealing surface of the valve cone seals with a valve seat which is formed on the inside of the first flow hole, ie the side facing the second flow hole. This enables a fluid connection between the first flow hole and the pressure chamber in the pressure control valve via the inlet opening in the valve cone. The second flow hole connects the pressure regulating valve laterally to the outer end portion of the sleeve. In this initial state, the fluid connection between the first flow hole and the second flow hole is blocked by the contact of the outer sealing surface of the valve cone with the valve seat. As already mentioned, the axis of the valve receiving bore and the axis of the first flow bore often have a linear and/or angular offset due to manufacturing inaccuracies or tolerances, ie they are not identical. This means that the axes of the valve receiving bore and the first flow bore are not parallel to one another, ie the axes enclose an angle β that deviates from 180° and/or the axis of the valve opening The receiving bore has a linear offset to the axis of the first flow bore in the direction perpendicular to the longitudinal axis of the pressure control valve according to the invention.
In den meisten Betriebszuständen der Ventilvorrichtung ist der Druck in der ersten Durchflussbohrung und in der zweiten Durchflussbohrung unterschiedlich. Die Ventilvorrichtung befindet sich in ihrer Ausgangsstellung, wenn weder die Druckentlastungsfunktion noch die Speisefunktion aktiviert sind. In einer typischen Konfiguration wirkt der Druck in der ersten Durchflussbohrung auf den Teil der äußeren Dichtfläche des Ventilkegels, der benachbart zur ersten Durchflussbohrung liegt, und wird durch den verbleibenden Bereich der äußeren Dichtfläche des Ventilkegels innerhalb der Kontaktlinie/- fläche des Ventilsitzes der ersten Durchflussbohrung mit der äußeren Dichtfläche des Ventilkegels begrenzt. Der Druck der ersten Durchflussbohrung wird über die Einlassöffnung des Ventilkegels in den Hohlraum im Inneren des Ventilkegels geleitet und wird ferner über den Innenraum der Hülse in die Druckkammer neben dem Bodenbereich des Ventilgehäuses geleitet. Der Druck der zweiten Durchflussbohrung liegt an dem Teil der äußeren Dichtfläche des Ventilkegels an, der benachbart zur zweiten Durchflussbohrung liegt und wird außerhalb der Kontaktfläche zwischen der äußeren Dichtfläche des Ventilkegels und dem Ventilsitz der ersten Durchflussbohrung begrenzt. Folglich wird die äußere Dichtfläche des Ventilkegels durch den Ventilsitz an der ersten Durchflussbohrung in einen inneren Bereich, in dem ein (hoher) Druck in der ersten Durchflussbohrung herrscht, und in einen äußeren Bereich, in dem der Druck in der zweiten Durchflussbohrung herrscht, unterteilt.In most operating states of the valve device, the pressure in the first flow hole and in the second flow hole is different. The valve device is in its initial position when neither the pressure relief function nor the feed function are activated. In a typical configuration, the pressure in the first flow hole acts on the portion of the outer sealing surface of the valve plug that is adjacent to the first flow hole and is carried by the remaining area of the outer sealing surface of the valve plug within the contact line/surface of the valve seat of the first flow hole limited to the outer sealing surface of the valve cone. The pressure of the first flow hole is conducted via the inlet opening of the valve cone into the cavity inside the valve cone and is further conducted via the interior of the sleeve into the pressure chamber next to the bottom region of the valve housing. The pressure of the second flow hole is applied to the part of the outer sealing surface of the valve cone that is adjacent to the second flow hole and is limited outside the contact surface between the outer sealing surface of the valve cone and the valve seat of the first flow hole. Consequently, the outer sealing surface of the valve cone is divided by the valve seat on the first flow hole into an inner area in which there is a (high) pressure in the first flow hole and into an outer area in which the pressure prevails in the second flow hole.
Wenn ein hydraulischer Druck an der Einlassöffnung des Ventilkegels, d.h. ein hydraulischer Druck in der ersten Durchflussbohrung, eine Kraft auf die Stirnfläche(n) des äußeren Endbereichs der Hülse erzeugt, die hoch genug ist, um die erste Feder zusammenzudrücken, wird die Druckbegrenzungsfunktion des Ventils aktiviert. Dabei wird die Hülse vom Ventilkegel abgehoben und in Richtung des Bodenbereichs des Ventilgehäuses bewegt. Ein Endanschlag oder der Boden der Druckkammer kann die Bewegung der Hülse entlang der Längsachse begrenzen, um eine Beschädigung der ersten Feder zu vermeiden. Bei der Druckbegrenzungsfunktion wird über die Einlassöffnung, den Hohlraum im Ventilkegel und den Abstand zwischen der inneren Dichtfläche des Ventilkegels und der Dichtfläche der Hülse, die an die zweite Durchflussbohrung angrenzt, eine Hydraulikflüssigkeitsverbindung von der ersten Durchflussbohrung zur zweiten Durchflussbohrung hergestellt. Ein zu hoher Druck aus der ersten Flüssigkeitsbohrung wird so lange in die zweite Flüssigkeitsbohrung geleitet, bis die durch den hydraulischen Druck in der ersten Flüssigkeitsbohrung erzeugte Kraft niedriger ist als der von der ersten Feder definierte Grenzwert. In dieser Situation bewegt sich der Ventilkegel aufgrund der Rückstellkraft der ersten Feder in Richtung der inneren Dichtfläche des Ventilkegels, bis der Kontakt zwischen der inneren Dichtfläche des Ventilkegels und der Dichtkontur des Ventilkegels wiederhergestellt ist.When a hydraulic pressure at the inlet port of the valve plug, i.e. a hydraulic pressure in the first flow bore, produces a force on the face(s) of the outer end portion of the sleeve high enough to compress the first spring, the pressure limiting function of the valve activated. The sleeve is lifted off the valve cone and moved towards the bottom area of the valve housing. An end stop or the bottom of the pressure chamber can limit the movement of the sleeve along the longitudinal axis to avoid damage to the first spring. In the pressure limiting function, a hydraulic fluid connection is established from the first flow hole to the second flow hole via the inlet opening, the cavity in the valve cone and the distance between the inner sealing surface of the valve cone and the sealing surface of the sleeve adjacent to the second flow hole. Too high a pressure from the first liquid bore is directed into the second liquid bore until the force generated by the hydraulic pressure in the first liquid bore is lower than the limit value defined by the first spring. In this situation, the valve cone moves towards the inner sealing surface of the valve cone due to the restoring force of the first spring until contact between the inner sealing surface of the valve cone and the sealing contour of the valve cone is restored.
Wenn ein hydraulischer Druck in der zweiten Bohrung höher ist als ein hydraulischer Druck in der ersten Durchflussbohrung und wenn die Druckdifferenz zwischen dem hydraulischen Druck in der zweiten Bohrung und dem Druck in der ersten Durchflussbohrung hoch genug ist, um eine Kraft zu erzeugen, die die zweite Feder zusammendrücken kann, wird die Einspeisefunktion aktiviert. In diesem Fall sind die Druckkräfte, die den Ventilkegel vom Ventilsitz abheben, höher als die Federkräfte, und es wird eine Flüssigkeitsverbindung zwischen der zweiten Durchflussbohrung und der ersten Durchflussbohrung hergestellt, indem die gesamte Ventilkörpergruppe in Richtung des Bodenbereichs des Ventilgehäuses bewegt wird. Dann kann Hydraulikflüssigkeit von der zweiten Durchflussbohrung zur ersten Durchflussbohrung durch den Spalt zwischen dem Ventilkegel und dem Ventilsitz an der ersten Durchflussbohrung geleitet werden. Dadurch verringert sich die Druckdifferenz zwischen dem Druck in der zweiten Durchflussbohrung und dem Druck in der ersten Durchflussbohrung, bis die durch die Druckdifferenz erzeugte Kraft zu gering ist, um die zweite Feder zusammenzudrücken. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, wird die Ventilkörpergruppe von der zweiten Feder in Richtung Ventilsitz gedrückt und das Ventil kehrt automatisch in seine Ausgangsstellung zurück, in der die Fluidverbindung zwischen der ersten Durchflussbohrung und der zweiten Durchflussbohrung gesperrt ist.When a hydraulic pressure in the second bore is higher than a hydraulic pressure in the first flow bore and when the pressure difference between the hydraulic pressure in the second bore and the pressure in the first flow bore is high enough to produce a force that the second If the spring can be compressed, the feed function is activated. In this case, the pressure forces that lift the valve plug from the valve seat are higher than the spring forces, and a fluid connection is established between the second flow hole and the first flow hole by moving the entire valve body group towards the bottom region of the valve housing. Hydraulic fluid can then be directed from the second flow hole to the first flow hole through the gap between the valve cone and the valve seat at the first flow hole. This reduces the pressure difference between the pressure in the second flow hole and the pressure in the first flow hole until the force generated by the pressure difference is too low to compress the second spring. When this condition is met, the valve body group is pressed toward the valve seat by the second spring and the valve automatically returns to its initial position, in which the fluid connection between the first flow hole and the second flow hole is blocked.
Eine erfindungsgemäße Ventilvorrichtung kann in hydraulischen Kreisläufen des offenen oder geschlossenen Typs verwendet werden. Eine erfindungsgemäße Ventilvorrichtung kann z.B. in hydraulische Axial- oder Radialkolbeneinheiten integriert werden.A valve device according to the invention can be used in hydraulic circuits of open or closed type. A valve device according to the invention can be integrated, for example, into hydraulic axial or radial piston units.
Anhand der beigefügten Figuren werden bevorzugte Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Druckregelventils und einer erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung näher erläutert, um das Verständnis des Grundgedankens der Erfindung zu verbessern. Die vorliegenden Ausführungsformen schränken den Umfang der erfinderischen Idee der Erfindung nicht ein, sondern stellen lediglich eine mögliche Ausführungsvariante dar, an der im Rahmen der Kenntnisse einer Person mit Kenntnissen auf dem einschlägigen Gebiet Änderungen vorgenommen werden können, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. Daher sind alle diese Modifikationen und Änderungen durch die beanspruchte Erfindung abgedeckt.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Druckbegrenzungsventil; -
2 zeigt einen Ventilkegel eines erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventils; -
3 zeigt eine Schnittdarstellung eines Ventilkegels eines erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventils; -
4 zeigt einen Ventilstößel eines erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventils; -
5 zeigt eine Detailaufnahme eines Stößelkopfes eines Ventilstößels eines erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventils; -
6 zeigt eine erfindungsgemäße Ventilvorrichtung.
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1 shows a pressure relief valve according to the invention; -
2 shows a valve cone of a pressure relief valve according to the invention; -
3 shows a sectional view of a valve cone of a pressure relief valve according to the invention; -
4 shows a valve lifter of a pressure relief valve according to the invention; -
5 shows a detailed view of a tappet head of a valve tappet of a pressure relief valve according to the invention; -
6 shows a valve device according to the invention.
Eine Ventilkörpergruppe 8 ist im Inneren des hohlzylindrischen Wandbereichs 5 des Ventilgehäuses 2 angeordnet. Die Ventilkörpergruppe 8 weist eine hohlzylindrische Hülse 10 auf, die in dem zylindrischen Wandbereich 5 des Ventilgehäuses 2 verschiebbar untergebracht ist. Ein in Längsrichtung innerer Endbereich 13 der Hülse 10 dichtet gegen die innere Umfangsfläche des Ventilgehäuses 2 ab. Ein in Längsrichtung äußerer Endabschnitt 12 der Hülse 10 ragt in Längsrichtung aus dem Ventilgehäuse 2 heraus. An dem vom Bodenbereich 4 abgewandten Ende der Hülse 10 weist der äußere Endabschnitt 12 eine Hülsendichtungskontur 14 auf. Der äußere Endabschnitt 12 weist ferner eine Schulter auf, die sich von der Außenfläche der Hülse 10 radial nach innen erstreckt und einen Federsitz 16 bildet. Die Schulter erstreckt sich nicht bis zur Längsachse, sondern weist einen zentralen Hohlraum auf, der z.B. als Durchgangsbohrung ausgebildet ist und von einem Ventilstößel 20 durchdrungen wird, der koaxial im Inneren der Hülse 10 angeordnet ist. Der Ventilstößel 20 weist an seinem aus der Hülse 10 herausragenden Ende einen pilzförmigen Stößelkopf 22 auf. Am gegenüberliegenden Stößelschaftende 24 ist ein Gewinde angeordnet, über das ein Federspannelement 17 an einem Stößelschaft 25 des Ventilstößels 20 befestigt ist.A
Der Stößelkopf 22 weist an seinem der Hülse bzw. dem zum Bodenbereich 4 des Ventilgehäuses 2 Stößelschafts 25 zugewandten Ende konvexe Kontaktflächen 23 auf. Diese Kontaktflächen 23 stehen in Kontakt mit den konkaven Stützflächen 36 eines Ventilkegels 30. Der Ventilkegel 30 weist die allgemeine Form eines hohlen Kegelstumpfes auf, der an der dem Bodenbereich 4 abgewandten Seite eine Einlassöffnung 37 an seinem kleineren Durchmesser aufweist. Mehrere Speichen 33 erstrecken sich von der Außenfläche radial nach innen in einen Hohlraum des Ventilkegels. An den radial inneren Enden der Speichen 33 sind Stützflächen 36 ausgebildet, die komplementär zu den Kontaktflächen 23 am Stößelkopf 22 geformt sind. Die Kombination aus konvexen Kontaktflächen 23 und konkaven Stützflächen 36 bildet eine Art Kugelgelenk mit zumindest einem Freiheitsgrad in Drehrichtung. Bevorzugt sind die Kontaktflächen 23 und die komplementären konkaven Stützflächen 36 so gestaltet, dass sie ein Kugelgelenk mit zwei Dreh-Freiheitsgraden bilden. Der dritte Freiheitsgrad, d.h. die Drehung um die Längsachse, wird durch die Positionierungsflächen 27 am Stößelkopf 22 gegenüber den radialen inneren Enden der Speiche blockiert (siehe auch
Der hohle, konische Ventilkegel 30, der eine Rotationssymmetrie in Bezug auf eine Rotationsachse 35 aufweist, weist ferner eine äußere Dichtfläche 34 und eine innere Dichtfläche 32 auf.The hollow,
Im montierten Zustand wird der Ventilkegel 30 von einer ersten Feder 40, die radial innerhalb der Hülse 10 zwischen dem Federsitz 16 und dem Federspannelement 17 um den Ventilstößel 20 angeordnet ist, in Richtung des Bodenbereichs 4 gegen die Hülsendichtkontur 14 herangezogen. Damit wird der Kontakt zwischen der inneren Dichtfläche 32 und der Hülsendichtfläche 14 gewährleistet. Die Vorspannkraft der ersten Feder 40 kann z.B. durch Verstellen der Längsposition des Federspannelements 17 eingestellt werden. Wenn der Ventilkegel 30 durch eine beliebige Kraft in seiner Position gehalten wird, die z.B. durch einen hohen Druck erzeugt wird, der auf den Ventilkegel 30 am Ende der Stirnfläche(n) 15 der Hülse einwirkt, bestimmt die Vorspannkraft der ersten Feder 40 die Kraft, die erforderlich ist, um die Hülse 10 mit der Hülsendichtkontur 14 von der inneren Dichtfläche 32 des Ventilkegels 30 abzuheben.In the assembled state, the
In einigen Ausführungsformen ist der Mittelpunkt der inneren Dichtfläche 32 des Ventilkegels 30 identisch mit dem Mittelpunkt, der durch die Kombination der konkaven Stützflächen 36 an den Speichen 33 des Ventilkegels 30 und den konvexen Kontaktflächen 23 am Stößelkopf 22 definiert ist. In diesem Fall ist der Ventilkegel 30 auch nach dem Zusammenbau des Druckbegrenzungsventils 1 in der Lage, in Bezug auf den gemeinsamen Mittelpunkt zu kippen oder gekippt zu werden.In some embodiments, the center of the
Eine zweite Feder 45 ist zwischen dem Bodenbereich 4 des Ventilgehäuses und dem dem Stößelkopf 22 gegenüberliegenden Stößelschaftende 24 auf dem Stößelschaft 25 angeordnet. Die zweite Feder 45 ist ebenfalls vorgespannt. Die Vorspannkraft der zweiten Feder 45 bestimmt die Kraft, die erforderlich ist, um die gesamte Ventilkörpergruppe 8 in Bezug auf das Ventilgehäuse 2 in Längsrichtung zu bewegen und bestimmt den Anpressdruck der äußeren Dichtfläche 34 des Ventilkegels auf einen Ventilsitz.A
Um die Ventilkörpergruppe 8 in Längsrichtung am Ventilgehäuse 2 zu befestigen und um zu verhindern, dass die vorgespannte zweite Feder 45 die Ventilkörpergruppe 8 aus dem Ventilgehäuse 2 herausdrückt, kann ein Sicherungsring 7 vorgesehen werden. Der Sicherungsring 7 weist z.B. gabelförmige Enden auf, die das Gehäuse 2 in radialer Richtung durchdringen und mit einer Nut in der äußeren Umfangsfläche der Hülse 10 (nicht dargestellt) zusammenwirken. Das Zusammenspiel zwischen der Nut und den Enden des Sicherungsrings 7 setzt der Beweglichkeit der Hülse 10 in Bezug auf das Ventilgehäuse 2 vordefinierte Grenzen, so dass zumindest der innere Endbereich 13 der Hülse 10 im Inneren des Ventilgehäuses 2 verbleibt, auch wenn das Druckbegrenzungsventil bspw. nicht in einer Ventilvorrichtung installiert ist.In order to fasten the
Die äußere Dichtfläche 34 ist im vorderen Bereich, dem Bereich mit dem kleineren Durchmesser des Kegelstumpfs, nahe der Einlassöffnung 37 angeordnet, durch die Hydraulikflüssigkeit in den Hohlraum im Inneren des Ventilkegels 30 eintreten kann. Die eintretende Hydraulikflüssigkeit kann durch den Ventilkegel durch den Raum zwischen den Speichen 33 zur Auslassöffnung 38 in der Bodenfläche des Ventilkegels 30 geleitet werden. Die innere Dichtfläche 32 des Ventilkegels 30 ist im Bereich des größeren Durchmessers des kegelstumpfförmigen Ventilkegels 30 an der inneren Umfangsfläche angeordnet. Die innere Dichtfläche 32 weist eine kugelförmige Gestalt auf, z.B. mit einem Mittelpunkt auf der Längsachse 3. Dieser Mittelpunkt kann vom Mittelpunkt der äußeren Dichtfläche 34 entfernt oder an derselben Stelle angeordnet sein. Der Mittelpunkt der konkaven Stützflächen 36 sollte in der gleichen Längsposition angeordnet sein, wie der Mittelpunkt der inneren Dichtfläche 32, um eine gleich große und gleich ausgerichtete Dichtkontur für die Hülsendichtkontur 14 zu schaffen, wenn der Ventilkegel aus seiner Ausgangsposition gekippt wird, in der die Drehachse 35 des Ventilkegels mit der Längsachse 3 des Ventilgehäuses 2 ausgerichtet ist.The
Ein Druckbegrenzungsventil 1 gemäß den zuvor beschriebenen Ausführungsformen wird in der Ventilaufnahmebohrung 130 fixiert, z.B. durch Verschrauben. Die zweite Feder 45 drückt den beweglichen Ventilkörper 8 gegen den Ventilsitz 140, um die erste Durchflussbohrung 110 von der zweiten Durchflussbohrung 120 fluidisch zu trennen. Dabei wirkt der Druck in der ersten Durchflussbohrung 110 auf den Teil der Außenfläche des Ventilkegels 30, der durch die Kontaktfläche der äußeren Dichtfläche 34 mit dem Ventilsitz 140 begrenzt ist. Die Flüssigkeit aus der ersten Durchflussbohrung 110 kann über die Einlassöffnung 37 in die Ventilkörpergruppe 8 eintreten. Infolgedessen herrscht im Inneren der Ventilkörpergruppe 8 und in der Druckkammer 9 dieser oder ein reduzierter Druck. Der Druck in der zweiten Durchflussbohrung 120 wirkt auf den Teil der Außenfläche des Ventilkegels 30, der sich außerhalb der Kontaktfläche am Ventilsitz 140 befindet und der mit die zweiten Durchflussbohrung 120 in Fluidverbindung steht.A pressure relief valve 1 according to the previously described embodiments is fixed in the
In der Praxis weist die Achse 133 der Ventilbefestigungsbohrung einen winkligen und/oder linearen Versatz zur Achse der ersten Durchflussbohrung 113 auf, bedingt durch Ungenauigkeiten bei der Herstellung der Einzelteile oder Öffnungen oder durch inhomogene Materialeigenschaften, wie z.B. abweichende Wärmeausdehnungskoeffizienten. Erfindungsgemäß ist der Ventilkegel 30 gegenüber dem durch die Kombination der konkaven Stützflächen 36 mit den konvexen Anlageflächen 23 am Stößelkopf 22 definierten Mittelpunkt kippbar. Durch den winkligen und/oder linearen Versatz zwischen der Achse der ersten Durchflussbohrung 113 und/oder der Achse der Ventilbefestigungsbohrung 133 und/oder der Längsachse des Ventilgehäuses 3 kann die Dichtfunktion des Ventils negativ beeinflusst werden. Die Kippbewegung des Ventilkegels kann diese Unzulänglichkeiten ausgleichen, um eine zuverlässige Ventilvorrichtung 100 mit weniger strengen Anforderungen an die Fertigungsqualität bereitzustellen. Dabei erlaubt das erfindungsgemäße Druckbegrenzungsventil 1 nicht nur die Kippbewegung des Ventilkegels 30, um die Ventilkegelausrichtung, d.h. die Ausrichtung der Ventilkegel-Drehachse 35 zur versetzten ersten Durchflussbohrungsachse 113 anzupassen, damit die Drehachse 35 des Ventilkegels 30 sowohl die erste Durchflussbohrungsachse 113 als auch die Längsachse 3 des Ventilgehäuses 2 schneidet. Da die äußeren und auch die inneren Dichtflächen 34 und 14 vorzugsweise eine kugelförmige Kontur aufweisen, ist ein guter Dichtkontakt mit einem zylindrischen Ventilsitz, z.B. dem Ventilsitz 140 an der ersten Durchflussbohrung 110 oder der Dichtkontur 14 an der Stirnseite der Hülse 10, auch dann gewährleistet, wenn die Drehachse 35 des Ventilkegels 30 gegenüber einer oder beiden der zuvor genannten Achsen geneigt ist.In practice, the axis 133 of the valve mounting hole has an angular and/or linear offset to the axis of the
In einer Druckbegrenzungsfunktion, d.h. wenn der Druck im ersten Strömungskanal 110 höher ist als der Druck im zweiten Strömungskanal 120 und die Differenz zwischen dem Druck im ersten Strömungskanal 110 und dem Druck im zweiten Strömungskanal 120 höher ist als ein vordefinierter Grenzwert, wird die Hülsendichtkontur 14 von der inneren Dichtfläche 32 des Ventilkegels 30 abgehoben und eine Fluidverbindung zwischen den beiden Strömungsbohrungen 110, 120 hergestellt. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Grenzwert durch die Vorspannkraft der ersten Feder 40 und durch die Flächen am Ventilkegel 30 und an der Hülse 10 beeinflusst, auf die der in den Durchflussbohrungen 110, 120 herrschende Druck wirken kann. Der Ventilkegel 30 wird durch die Kraft, die der Druck erzeugt, der in der ersten Durchflussbohrung 110 herrscht, in seiner Position in Kontakt mit dem Ventilsitz 140 gehalten. Dabei bleibt der Ventilkegel 30 in seiner Drehposition, die eine Abdichtung des Ventilsitzes 140 gewährleistet, auch wenn die Hülse 10 nicht in Kontakt mit dem Ventilkegel 30 ist. Da sich die Hülse 10 jedoch lediglich entlang der Längsachse 3 bewegt, wird der abdichtende Kontakt zwischen der inneren Dichtfläche 32 und der Hülsendichtungskontur 14 wiederhergestellt, wenn die Hülse 10 in ihre Ausgangsposition zurückkehrt. Außerdem wird eine Kippbewegung des Ventilkegels 30 während der Druckbegrenzung korrigiert, wenn die Hülse 10 auf die innere Dichtfläche 32 des Ventilkegels 30 zurückkehrt.In a pressure limiting function, i.e. when the pressure in the
In der in
Die Ventilvorrichtung 100 ist auch in der Lage, eine Speisefunktion zu erfüllen. Dabei ist der Druck in der zweiten Durchflussbohrung 120 höher als der Druck in der ersten Durchflussbohrung 110 und die Differenz zwischen den Drücken ist höher als ein zweiter Grenzwert. Der Grenzwert wird durch die Vorspannkraft der zweiten Feder und die Flächen am Ventilkegel 30 und der Hülse 10 beeinflusst, auf die der Druck wirken kann. Bevorzugt ist die Federrate der ersten Feder 40 höher als die Federrate der zweiten Feder 45. Daher kann der Ventilkörper 8 in diesem Fall annähernd als starres Bauteil betrachtet werden. Wenn der Grenzwert überschritten wird, wird die gesamte Ventilkörpergruppe 8 vom Ventilsitz 140 abgehoben und Flüssigkeit aus der zweiten Durchflussbohrung 120 kann in die erste Durchflussbohrung 110 eintreten. Wenn die Ventilkörpergruppe 8 in ihre Ausgangsposition zurückkehrt, gleitet der Ventilkegel 30 wieder in den Ventilsitz 140, indem er eine Kippbewegung in Bezug auf den Mittelpunkt der Stützflächen 36 ausführt, falls der Ventilkegel 30 während der Einspeisefunktion in seiner Ausrichtung bewegt wurde.The
Wie sich aus der obigen Offenbarung, den beigefügten Figuren und Ansprüchen ergibt, bieten das erfindungsgemäße Druckregel-/Überdruckventil 1 mit Einspeisefunktion und die Ventilvorrichtung 100 viele Möglichkeiten und Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Der Fachmann erkennt ferner, dass an einem erfindungsgemäßen Druckregelventil 1 und einer erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung 100 weitere Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Daher fallen alle diese Modifikationen und Änderungen in den Anwendungsbereich der Ansprüche und werden von diesen abgedeckt. Es sollte ferner verstanden werden, dass die oben beschriebenen Beispiele und Ausführungsformen nur der Veranschaulichung dienen und dass verschiedene Modifikationen, Änderungen oder Kombinationen von Ausführungsformen, die einem Fachmann auf dem entsprechenden Gebiet bekannt sind, zum Wesen und Geltungsbereich der vorliegenden Anmeldung gehören.As can be seen from the above disclosure, the attached figures and claims, the pressure control/overpressure valve 1 according to the invention with a feed function and the
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- DruckbegrenzungsventilPressure relief valve
- 22
- VentilgehäuseValve housing
- 33
- LängsachseLongitudinal axis
- 44
- Bodenbereichfloor area
- 55
- Zylindrischer WandbereichCylindrical wall area
- 66
- EndkappeEnd cap
- 77
- SicherungsringCirclip
- 88th
- VentilkörpergruppeValve body group
- 99
- DruckkammerPressure chamber
- 1010
- Hülsesleeve
- 1212
- Äußerer EndabschnittOuter end section
- 1313
- Innerer EndabschnittInner end section
- 1414
- Dichtkontur HülseSealing contour sleeve
- 1515
- Stirnfläche HülseEnd face sleeve
- 1616
- FedersitzSpring seat
- 1717
- Federspannelement Spring tensioning element
- 2020
- VentilstößelValve tappet
- 2222
- StößelkopfPestle head
- 2323
- Konvexe KontaktflächenConvex contact surfaces
- 2424
- StößelschaftendeTappet shaft end
- 2525
- Stößelschaftplunger shaft
- 2727
- PositionierungsflächePositioning surface
- 3030
- Ventilkegelvalve cone
- 3232
- Innere DichtflächeInner sealing surface
- 3333
- Speiche(n)spoke(s)
- 3434
- Äußere DichtflächeExternal sealing surface
- 3535
- Rotationsachse VentilkegelAxis of rotation of the valve cone
- 3636
- Konkave StützflächeConcave support surface
- 3737
- EinlassöffnungInlet opening
- 3838
- Auslassöffnung Exhaust opening
- 4040
- Erste Feder First feather
- 4545
- Zweite Feder Second feather
- 100100
- VentilvorrichtungValve device
- 110110
- Erste DurchflussbohrungFirst flow hole
- 113113
- Achse der ersten DurchflussbohrungAxis of the first flow hole
- 120120
- Zweite DurchflussbohrungSecond flow hole
- 130130
- VentilmontagebohrungValve mounting hole
- 133133
- Achse der VentilmontagebohrungValve mounting hole axis
- 140140
- VentilsitzValve seat
Claims (17)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022118308.4A DE102022118308A1 (en) | 2022-07-21 | 2022-07-21 | PRESSURE REGULATOR VALVE |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022118308.4A DE102022118308A1 (en) | 2022-07-21 | 2022-07-21 | PRESSURE REGULATOR VALVE |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102022118308A1 true DE102022118308A1 (en) | 2024-02-01 |
Family
ID=89508632
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102022118308.4A Granted DE102022118308A1 (en) | 2022-07-21 | 2022-07-21 | PRESSURE REGULATOR VALVE |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102022118308A1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102016219720A1 (en) | 2016-10-11 | 2018-04-12 | Danfoss Power Solutions Gmbh & Co. Ohg | pressure valve |
-
2022
- 2022-07-21 DE DE102022118308.4A patent/DE102022118308A1/en active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102016219720A1 (en) | 2016-10-11 | 2018-04-12 | Danfoss Power Solutions Gmbh & Co. Ohg | pressure valve |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division |