-
Die Erfindung betrifft ein direktgesteuertes Druckbegrenzungsventil
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
-
Ein derartiges Druckbegrenzungsventil (DBV)
ist in 1 dargestellt.
Das dort abgebildete DBV geht zurück auf das Datenblatt RD 18 016-3.01/01.98
der Anmelderin. 1 zeigt
ein DBV 2 mit einem in einem Ventilgehäuse 4 geführten Sitzkolben 6.
Der Sitzkolben 6 ist in einer Längsbohrung 8 aufgenommen
und über
eine Feder 10 gegen einen Ventilsitz 12 zum Sperren
einer Druckmittelverbindung von einem zulaufseitigen Arbeitsanschluß A zu einem
ablaufseitigen Arbeitsanschluß B
vorgespannt. Der Sitzkolben 6 ist mit radialen Spiel in
der Längsbohrung 8 angeordnet.
In einer Umfangsnut 38 des Sitzkolbens 6 ist ein
Dichtring 34 aufgenommen, der dichtend an der Innenumfangswandung
der Längsbohrung 8 anliegt.
-
Nachteilig an dieser Lösung ist,
daß der
Sitzkolben in der geöffneten
Stellung um den Dichtring in Längsrichtung
Dreh- bzw. Kippbewegungen ausführen
kann.
-
Durch das daraus resultierende Flattern
wird der Sitzkolben stark mechanisch beansprucht, wodurch die Lebensdauer
eines derartigen DBV reduziert ist.
-
Des Weiteren äußert sich das Flattern in einer
störenden
Geräuschentwicklung,
wie zum Beispiel Pfeifen, und verhindert somit einen geräuscharmen
Betrieb.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, ein direktgesteuertes Druckbegrenzungsventil zu schaffen,
daß die
vorgenannten Nachteile beseitigt und kostengünstig herzustellen ist.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch
ein direktgesteuertes Druckbegrenzungsventil mit den Merkmalen nach
dem Patentanspruch 1.
-
Das erfindungsgemäße Druckbegrenzungsventil (DBV)
hat ein Ventilgehäuse
mit einem zu- und einem ablaufseitigen Arbeitsanschluß. In dem
Ventilgehäuse
ist ein Sitzkolben gegen einen Ventilsitz vorgespannt. Erfindungsgemäß ist der
Sitzkolben im Führungsbereich
zumindest über
zwei voneinander beabstandete, umfangsseitig auf dem Sitzkolben
aufgesetzte, umlaufende Führungselemente
in dem Ventilgehäuse
abgestützt.
-
Vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Lösung ist,
daß der
Sitzkolben zumindest über
zwei "Lager" – die beiden Führungselemente – in einer
Längsbohrung
des Ventilgehäuses
geführt
ist, so daß der Sitzkolben
keine Dreh- bzw. Kippbewegungen um seine Längsachse ausführen kann
und somit bei geöffneten
DBV nicht in Schwingungen versetzt werden kann. Ein Flattern wird
unterdrückt.
-
Des Weiteren ist an dem erfindungsgemäßen DBV
vorteilhaft, daß durch
die beiden Führungselemente
eine Dämpfung
des Sitzkolbens in axialer Richtung erfolgt.
-
Der Sitzkolben hat keinen axialen
Anschlag, der einen Öffnungshub
des Sitzkolbens axial begrenzt. Der maximale Öffnungshub bestimmt sich über die
Stauchung der Feder. Zum Schutz eines bei einer vorteilhaften Variante
in den Federraum einfahrenden und beim Schließhub zurückfahrenden Führungselements
ist die Längsbohrung
im Mündungsbereich
zum Federraum über
eine flache Phase radial erweitert, so daß das eingefahrene Führungselement
beim Zurückfahren
nicht beschädigt
werden kann.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform
sind die Führungselemente
O-Dichtringe, beispielsweise mit einer Shore-Härte A im Bereich von 90.
-
Bei einer Ausführungsform kann Druckmittel über Bohrungen
im Sitzkolben vom ablaufseitigen Arbeitsanschluß in den Federraum geführt werden,
so daß in
diesem ein Druck anliegt, der etwa dem Druck an dem ablaufseitigen
Arbeitsanschluß entspricht. Dabei
ist in vorgespannter Grundstellung zumindest eine Querbohrung zum
ablaufseitigen Arbeitsanschluß hin über Passungsspiel
bzw. einen Querschnitt geöffnet,
während
in Abhängigkeit
vom Öffnungshub
des Sitzkolbens ihr Öffnungsquerschnitt zugesteuert
werden kann und somit eine Druckmittelströmung durch die Querbohrung
nicht mehr möglich ist,
sondern nur noch über
einen Ringspalt erfolgen kann.
-
Zur Stabilisierung des Sitzkolben
sind die Führungselemente
möglichst
weit voneinander beabstandet, wobei vorzugsweise das erste Führungselement
nahe der Querbohrung angeordnet ist und das zweite Führungselement
nahe dem Mündungsbereich
der Längsbohrung
zum Federraum.
-
Eine andere Ausführungsform sieht zur Verringerung
einer Hysterese eine Eindrehung am Sitzkolben zwischen den Führungselementen
vor, so daß kein
Schleifen des Sitzkolbens auftreten kann.
-
Bei einer weiteren Ausführungsform
ist zur Erzielung eines verbesserten Ansprechverhaltens des DBV
ablaufseitig ein Stauraum in Form einer radialen Zurückstufung
des Sitzkolbens mit einer Ringstirnfläche ausgebildet. Axial ist
der Stauraum durch den Ventilsitz und die Ringstirnfläche begrenzt.
In Grundstellung kann Druckmittel aus dem Stauraum am Sitzkolben
entlang in Richtung des ablaufseitigen Arbeitsanschlusses abfließen. Ein
derartiger Stauraum ist in der älteren
deutschen Patentanmeldung Nr. 102 60 662.5 der Anmelderin beschrieben.
-
Sonstige vorteilhafte Ausführungsformen sind
Gegenstand weiterer Unteransprüche.
-
Im Folgenden erfolgt eine ausführliche
Erläuterung
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung anhand schematischer Darstellungen. Es zeigen
-
1 einen
Längsschnitt
durch eine bekannte Lösung
eines Druckbegrenzungsventils,
-
2 einen
Längsschnitt
durch eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung,
-
3 einen
Längsschnitt
durch den erfindungsgemäßen Sitzkolben
aus 2 und
-
4 eine
vergrößerte Darstellung
des Bereichs X der 2.
-
2 zeigt
eine geschnittene Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen direktgesteuerten
Druckbegrenzungsventils (DBV) 2. Das DBV 2 hat
ein mehrteiliges Ventilgehäuse 4 mit
einer Längsbohrung 8,
in der ein Sitzkolben 6 verschiebbar aufgenommen ist. Der Sitzkolben 6 ist über eine
Feder 10 in seiner Grundstellung gegen ein Ventilsitz 12 vorgespannt.
Die Feder 10 ist in einem Federraum 14 angeordnet
und über
eine Vorspanneinrichtung 16 verstellbar vorspannbar.
-
Das Ventilgehäuse 4 hat ein Federraumgehäuse 18 und
einem Sitzkolbengehäuse 20.
Das Federraumgehäuse 18 begrenzt
den Federraum 14 zur Aufnahme der Feder 10 und
ist über
einen Schraubeingriff mit dem Sitzkolbengehäuse 20 verbunden.
In dem Federraum 14 stützt
sich die Feder 10 mit einem Endabschnitt 72 an
einem Vorspannteller 60 der Vorspanneinrichtung 16 ab.
Mit ihrem zweiten Endabschnitt 62 liegt sie an einem Federteller 24 des
Sitzkolbens 6 an.
-
Die Vorspanneinrichtung 16 ist
im hinteren Bereich des Federraumgehäuses 18 angeordnet. Neben
dem Vorspannteller 60 und der Feder 10 hat die
Vorspanneinrichtung 16 eine Vorspannschraube 64,
die das Federraumgehäuse 18 durchsetzt
und rückseitig
an dem Vorspannteller 60 angreift. Zur Feststellung der
eingestellten Vorspannung steht außerhalb des Federraumgehäuses 18 eine
Feststellmutter 66 mit der Vorspannschraube 64 im
Wirkeingriff.
-
In dem Sitzkolbengehäuse 20 ist
die Längsbohrung 8 und
ein vom Ventilsitz 12 aus betrachtet zulaufseitiger axialer
Arbeitsanschluß A
sowie ein ablaufseitiger radialer Arbeitsanschluß B zum Anschluß von Arbeitsleitungen
(nicht dargestellt) ausgebildet. Die Längsbohrung 8 ist zum
axialen Arbeitsanschluß A
hin offen. Mit dem radialen Arbeitsanschluß B steht die Längsbohrung 8 über eine
Vielzahl gleichmäßig verteilter
Radialbohrungen 22 in Form eines Bohrungssterns in Verbindung.
Zwischen den Arbeitsanschlüssen
A, B ist im Sitzkolbengehäuse 20 in der
Längsbohrung 8 der
Ventilsitz 12 ausgebildet.
-
Die Längsbohrung 8 ist in
Richtung des Federraums 16 über vier Stufen 26, 28, 30, 32 radial
erweitert. Die erste Stufe 26 ist zwischen den beiden Arbeitsanschlüssen A,
B ausgeformt und dient zur Ausbildung des Ventilsitzes 12.
Die zweite Stufe 28 dient in vorgespannter Grundstellung
des Sitzkolbens 8 zur Aufnahme des Federtellers 24 und
des an der Rückseite
des Federtellers 18 angreifenden Endabschnitts 62 der
Feder 10. Die dritte und vierte Stufe 30, 32 dienen
zur Aufnahme des Federraumgehäuses 18.
-
Der Sitzkolben 6 ist ablaufseitig
jenseits des radialen Arbeitsanschlusses B in seinem Führungsbereich über zwei
umlaufende voneinander beabstandete Führungselemente 36 in
der Längsbohrung 8 radial
geführt.
Bei der beschriebenen Ausführungsform
sind die Führungselemente 36 O-Dichtringe,
die jeweils in einer Umfangsnut 38 (3) des Sitzkolbens 6 aufgenommen
sind und dichtend an gegenüberliegenden
Innenumfangsabschnitten 40 der Längsbohrung 8 anliegen.
-
Durch die Verwendung von zumindest
zwei voneinander beabstandeten Führungselementen 36 ist
gewährleistet,
daß der
Sitzkolben 6 bei einem Hub über zwei "Lager" in der Längsbohrung 8 geführt ist, so
daß eine
Dreh- bzw. Kippbewegung des Sitzkolbens 6 ausgeschlossen
oder auf ein vertretbares Maß reduziert
ist und der Sitzkolben 6 nicht wesentlich schwieriger in
Schwingungen versetzt werden kann. Dabei ist die radiale Führung des
Sitzkolbens 6 um so besser, je größer der Abstand zwischen den Führungselemente 36 ist.
Neben dieser radial stützenden
Funktion übernehmen
die Führungselemente 36 noch
eine axial dämpfende
Funktion. Das Material der Führungselemente 36 ist
so gewählt,
daß zum
Einen eine optimale Stützwirkung
und Dämpfung
erreicht wird, zum Anderen aber die über die Führungselemente 36 auf
den Sitzkolben 6 wirkenden Reibungskräfte minimal sind, so daß das Ansprechverhalten
des DBV 2 optimiert ist. Bei der beschriebenen Ausführungsform
ist als Material Fluorkautschuk mit einer Shore-Härte A im
Bereich von 90 gewählt.
-
Zwischen den Führungselementen 36 ist
der Sitzkolben 6 mit einer Eindrehung 42 versehen (3). Durch diese Eindrehung 42,
die vorzugsweise mittig zwischen den Führungselementen 36 ausgebildet
ist, wird ein radialer Abstand des Sitzkolbens 6 in seinem
Außenumfangsbereich 76 zwischen
den Führungselementen 36 und
einem gegenüberliegenden
Innenumfangsbereich 70 der Längsbohrung 8 vergrößert. Dadurch
wird die Gefahr eines Verkantens oder Reibens des Sitzkolbens 6 reduziert,
so daß die
Hysterese des DBV 2 verringerbar ist.
-
Der Sitzkolben 6 hat keinen
axialen Anschlag, der einen Öffnungshub
des Sitzkolbens 6 axial begrenzt. Der maximale Öffnungshub
bestimmt sich über
die Stauchung der Feder 10. Zum Schutz eines in den Federraum 14 eintauchenden
und beim Schließhub
in die Längsbohrung 8 zurückfahrenden Führungselements 36 vor
Beschädigung
ist die Längsbohrung 8 im
Mündungsbereich
zum Federraum 14 über
eine flache Phase 82 radial erweitert. Des Weiteren erfolgt
durch die flache Phase 82 beim Zurückfahren automatisch eine Zentrierung
des Sitzkolben 6 in der Längsbohrung 8.
-
Zulaufseitig bzw. stromaufwärts vom
radialen Arbeitsanschluß 8 aus
betrachtet ist der Sitzkörper 6 zur
Bildung eines Stauraums 44 (4)
zwischen dem Sitzkolben 6 und dem Sitzkolbengehäuse 22 in
der Längsbohrung 8 radial
zurückgestuft.
Dieser zurückgestufte
Bereich geht in eine stirnseitige Kegelfläche 68 über, die
in vorgespannter Grundstellung auf dem Ventilsitz 12 aufliegt.
Der Stauraum 44 ist axial durch den Ventilsitz 12 und
eine sich durch die radiale Zurückstufung
des Sitzkolbens 6 ergebende Ringstirnfläche
52 begrenzt, die
eine Sitzkolbenkante 46 bzw. Schieberkante bildet. Der
Stauraum 44 (4)
ist bereits in der Schließstellung
zu den Radialbohrungen 22 hin über kreissegmentartige Durehflußquerschnitte 48 zwischen
der Sitzkolbenkante 46 und Innenkanten 50 der
Radialbohrungen 22 des Sitzkolbengehäuses 20 geöffnet. Vorteilhafterweise
befinden sich die Sitzkolbenkante 46 und die Radialbohrungen 22 in
gewisser Entfernung vom Ventilsitz 12 bzw. vom axialen
Arbeitsanschluß A,
so daß eine
Axialströmung
des abfließenden
Druckmittels am Sitzkolben 6 entlang gegen die Ringstirnfläche 52 (3) auftritt.
-
Bei sich vom Ventilsitz 12 abhebenden
Sitzkolben 6 wirkt der Stauraum 44 in Verbindung
mit der Ringstirnfläche 52 als
Hubhilfe für
den Sitzkolben 6, so daß ein vom Öffnungshub und somit vom Federweg
weitgehend unabhängiges
Ansprechverhalten des DBV realisiert ist. Eine detaillierte Beschreibung der
Funktionsweise des Stauraums 44 ist der älteren deutschen
Patentanmeldung Nr. 102 60 662.5 der Anmelderin zu entnehmen.
-
In dem Sitzkolben 6 ist
eine sacklochartige Axialbohrung 54 (3) ausgebildet, die zum Federraum 14 hin
geöffnet
ist und ventilsitzseitig in zumindest einer Querbohrung 56 mündet. Somit
kann ein am ablaufseitigen Arbeitsanschluß B anliegender Druck abgegriffen
werden und im Federraum 14 anstehen. Vorzugsweise ist die
Querbohrung als ein Bohrungsstern ausgebildet. In vorgespannter
Grundstellung ist die Querbohrung 56 zum ablaufseitigen Arbeitsanschluß B hin
geöffnet,
während
bei zunehmenden Öffnungshub
ihr Öffnungsquerschnitt
zum Arbeitsanschluß B
hin durch eine Steuerkante 58 der Längsbohrung 8 zugesteuert
wird (4). Die Steuerkante 58 ist
in dem Sitzkolbengehäuse 20 kreissegmentartig
durch die Schnittbereiche der Radialbohrungen 22 mit der
Längsbohrung 8 ausgebildet.
Nach dieser Zusteuerung kann Druckmittel zwischen den Radialbohrungen 22 und
den Querbohrungen 56 nur über einen engen Ringspalt 80,
der sich zwischen dem Außenumfang 84 des
Sitzkolbens 6 und dem Innenumfang 78 der Längsbohrung 8 von
dem dem ablaufseitigen Arbeitsanschluß B zugewandten Führungselement 36 des
Sitzkolbens 6 bis zur Steuerkante 58 der Längsbohrung 8 erstreckt,
strömen,
so daß eine
Dämpfung
des Sitzkolbens 6 verstärkt
wird.
-
Wie bereits vorstehend erläutert, sind
zur verbesserten Stabilisierung des Sitzkolbens 6 die Führungselemente 36 möglichst
weit voneinander beabstandet. Vorzugsweise ist ein Führungselement 36 nahe
der Querbohrung 56 angeordnet ist und das andere Führungselement 36 – in Grundstellung – nahe dem
Mündungsbereich
der Längsbohrung 8 zum
Federraum 14 (2).
-
Offenbart ist ein direktgesteuertes
Druckbegrenzungsventil mit einem Sitzkolben in einer Längsbohrung
eines Ventilgehäuses,
der in seinem Führungsbereich über zwei
umlaufende voneinander beabstandete Führungselemente radial in der
Längsbohrung
geführt
ist.
-
- 2
- Druckbegrenzungsventil
- 4
- Ventilgehäuse
- 6
- Sitzkolben
- 8
- Längsbohrung
- 10
- Feder
- 12
- Ventilsitz
- 14
- Federraum
- 16
- Vorspanneinrichtung
- 18
- Federraumgehäuse
- 20
- Sitzkolbengehäuse
- 22
- Radialbohrung
- 24
- Federteller
- 26
- erste
Stufe
- 28
- zweite
Stufe
- 30
- dritte
Stufe
- 32
- vierte
Stufe
- 34
- Dichtring
- 36
- Führungselemente
- 38
- Umfangsnut
- 40
- Innenumfangsabschnitt
- 42
- Eindrehung
- 44
- Stauraum
- 46
- Sitzkolbenkante
- 48
- Durchflußquerschnitt
- 50
- Innenkante
- 52
- Ringstirnfläche
- 54
- Axialbohrung
- 56
- Querbohrung
- 58
- Steuerkante
- 60
- Vorspannteller
- 62
- Endabschnitt
- 64
- Vorspannschraube
- 66
- Feststellmutter
- 68
- Kegelfläche
- 70
- Innenumfangsbereich
- 72
- Endabschnitt
- 74
- Ringraum
- 76
- Außenumfangsbereich
- 78
- Innenumfang
- 80
- Ringspalt
- 82
- Phase
- 84
- Außenumfang