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Die
Erfindung betrifft ein Wegeventil nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
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Derartige
Wegeventile sind zum Steuern von doppelwirkenden und einfachwirkenden
Verbrauchern einsetzbar. Ein Wegeventil mit zwei Steuerschiebern
in einer Schieberbohrung ist in der
DE 36 29 479 A1 offenbart. In Grundstellung
sind die beiden Steuerschieber voneinander beabstandet und die beiden
Arbeitsanschlüsse
sind zum Tank hin geöffnet.
Bei einer einseitigen Betätigung
der Steuerschieber wird der eine Steuerschieber in Richtung des zweiten
Steuerschiebers ausgelenkt und nimmt diesen nach Zurücklegung
eines dem Abstand entsprechenden Weges mit.
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Nachteilig
an dieser Lösung
ist, daß bei
einseitiger Betätigung
der angesteuerte Steuerschieber einen großen Weg zurücklegen muß, bevor er auf den zweiten
Steuerschieber aufläuft
und diesen mitnimmt.
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Ein
anderes Wegeventils ist in der
US 6,408,877 B2 gezeigt. Bei dieser Lösung sind
zwei Steuerschieber zum einen durch eine äußere Feder bis zu einem Anschlag
aufeinander zubelastet und werden zum anderen gleichzeitig durch
eine mittlere Feder auseinandergedrückt. Die Vorspannung der mittleren
Feder ist wesentlich höher
als die der äußeren Federn
gesetzt, so daß bei
einer einseitigen Betätigung
die Steuerschieber gemeinsam bewegt werden sollen, ohne das die
mittlere Feder zusammengedrückt
wird.
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Die
starke mittlere Feder dürfte
das Ansprechverhalten des bekannten Wegeventils jedoch nachteilig
beeinflussen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Wegeventil zu schaffen, daß die vorgenannten Nachteile
beseitigt und sowohl zur Steuerung doppelwirkender als auch einfachwirkender
Verbraucher geeignet ist.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch ein Wegeventil mit den Merkmalen nach dem Patentanspruch 1.
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Erfindungsgemäß hat das
Wegeventil zum Ansteuern eines Verbrauchers zwei Steuerschieber, die
in Grundstellung vorgespannt sind, wobei zwischen den Steuerschiebern
eine Federeinrichtung mit einem Federelement angeordnet ist, dessen
Axiallänge
begrenzt ist.
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Somit
sind die Steuerschieber durch die "Fesselung" des mittig angeordneten Federelements nur
noch bis auf ein bestimmtes Maß voneinander entfernbar,
so daß die
Steuerschieber in der Grundstellung im wesentlichen über die
Vorspannung ihrer jeweiligen äußeren Feder
kraftbeaufschlagt werden und eine definierte Grundstellung einnehmen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Begrenzung als Zugstange mit zwei verschiebbaren Federtellern
ausgeführt,
die über
das Federelement, vorzugsweise eine Druckfeder, gegen jeweils eine
Schulterfläche
der Zugstange gespannt sind.
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Bei
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
haben die Steuerschieber zwei axial verschiebbare Zugkörper, die
mit hakenförmigen
Endabschnitten ineinandergreifen und die in ihrer Begrenzungsposition
die maximale Länge
des Federelements und damit die Vorspannung bestimmen.
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Der
Zwischenraum wird vorteilhafterweise zwischen den beiden Steuerschiebern
zum Tank hin druckentlastet sein. Die Tankbohrungen zur Druckentlastung
sind vorzugsweise in den Steuerschiebern ausgebildet.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist zwischen den beiden Steuerschiebern ein Anschlag ausgebildet,
gegen den die Steuerschieber bei Beaufschlagung mit einem maximalen Steuerdruck
spannbar sind. Vorteilhaft an dem Anschlag ist, daß ein einfachwirkender
Verbraucher über
das Wegeventil angesteuert werden kann; und zwar wird der eine Steuerschieber
gegen den Anschlag gefahren und der zweite Steuerschieber wird im
Zusammenspiel der Federkräfte
seiner äußeren Feder
und des mittleren Federelements in Abhängigkeit vom Steuerdruck bewegt.
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Bevorzugterweise
ist der Anschlag ein Sprengring, der in einer gehäuseseitigen
Innenumfangsnut aufgenommen ist.
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Vorzugsweise
ist zwischen den Steuerschiebern und den Arbeitsanschlüssen je
ein entsperrbarer Sperrblock vorgesehen, der durch Beaufschlagung
mit einem Entsperrsteuerdruck in Abströmrichtung durchschaltet. Die
Sperrblöcke
haben je einen Aufstoßkolben,
der von dem ablaufseitigen Lastdruck beaufschlagbar ist, so daß über die
Sperrblöcke bspw.
bei ziehender Last eine Ablaufregelung möglich ist.
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Zur
konstanten Steuerung des Steuerdrucks kann stromabwärts der
Steuerschieber je ein Druckregelventil angeordnet sein.
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Vorteilhafterweise
ist das Wegeventil als ein 6-Stellungsventil ausgeführt.
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Sonstige
vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
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Im
Folgenden erfolgt eine ausführliche
Erläuterung
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung anhand schematischer Darstellungen. Es zeigen
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1 ein Schaltschema eines
erfindungsgemäßen LS-Wegeventils in Grundstellung,
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2 eine vergrößerte Darstellung
des Wegesystems aus 1,
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3 eine perspektivische Darstellung
einer Federeinrichtung aus 1,
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4 einen vergrößerten Teilschnitt
einer Anordnung der erfindungsgemäßen Federeinrichtung aus 3,
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5 eine perspektivische Darstellung
einer zweiten erfindungsgemäßen Federeinrichtung,
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6 ein Schaltschema des LS-Systems aus 1 doppelwirkend bei Betätigung eines
Steuerschiebers,
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7 ein Schaltschema des LS-Systems aus 1 doppelwirkend im Freigang,
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8 ein Schaltschema des LS-Systems aus 1 einfachwirkend in Grundstellung,
und
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9 ein Diagramm mit beispielhaften Schaltstellungen
des Wegeventils aus 1.
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1 zeigt ein Schaltschema
eines LS-Systems 2, über
das ein nicht dargestellter Verbraucher mit Druckmittel versorgbar
ist. Das LS-System 2 weist eine Individualdruckwaage 4,
ein proportional verstelltbares 6-Stellungswegeventil 6 mit zwei
Steuerschiebern 8, 10, zwei Druckregelventile 12, 14 und zwei
entsperrbare Sperrblöcke 16, 18 auf, über die dem
Verbraucher aus einer nicht dargestellten Pumpe Druckmittel zuführbar und über die
das Druckmittel vom Verbraucher zu einem nicht dargestellten Tank
zurückführbar ist. Über die
Druckregelventile 12, 14 kann jeweils ein Steuerdruck
zum Bewegen der Steuerschieber 8, 10 und ein Entsperrsteuerdruck
zum Durchschalten der Sperrblöcke 16, 18 eingestellt
werden.
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Beispielsweise
ist der Verbraucher ein doppeltwirkender Differentialzylinder, der
mit seinem Zylinderraum an einen Arbeitsanschluß A und mit einem Ringraum
an einen Arbeitsanschluß B
angeschlossen ist. Die Pumpe ist an einen Druckanschluß P und
der Tank an einen Ablaufanschluß R
angeschlossen.
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Gemäß 1 ist die Individualdruckwaage 4 – im Folgenden
Druckwaage genannt – dem
Wegeventil 6 vorgeschaltet (LS-System). Sie hat einen Druckwaagenkolben 20,
der in einer Druckwaagenbohrung 22 axial verschiebbar aufgenommen
ist. Der Druckwaagekolben 20 ist über eine mittlere Ringnut in
einen Steuerbund 24 und einen Federbund 26 unterteilt.
Bei einer derartigen LS-Schaltung wird der Druckverlust über den
vom Wegeventil 6 ausgebildeten Zumeßblenden unabhängig vom
Lastdruck des Verbrauchers konstant gehalten. Da diese LS-Systeme
aus dem Stand der Technik bekannt sind, kann auf weitere Erläuterungen
des Zusammenwirkens der Zumeßblende
und der Druckwaage 4 verzichtet werden.
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Der
Steuerbund 24 hat eine Vielzahl von Steuerkerben, die eine
Steuerkante 28 ausbilden und über die eine Druckmittelverbindung
von einem an den Druckanschluß P
angeschlossenen Druckraum 30 zu einem benachbarten Druckkanal 32,
der in zwei zum Wegeventil 4 führende Kanäle 48, 50 verzweigt,
auf- bzw. zusteuerbar ist. Der Druckwaagenkolben 20 ist
mittels einer an einer Stirnseite der Druckwaagenbohrung 22 abgestützten Regelfeder 34 in
eine Richtung vorgespannt, in der die Verbindung zwischen dem Druckraum 30 und
dem Druckkanal 32 geöffnet
ist. Ein die Regelfeder 34 aufnehmender Federraum 36 ist
an einem ersten Steuerkanal 38 angeschlossen, der zu einem
Wechselventil 40 führt.
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Die
in 1 rechte Stirnfläche der
Druckwaagenbohrung 22 begrenzt mit der gegenüberliegenden
Stirnfläche
des Steuerbundes 24 einen Steuerraum 42, der über einen
zweiten Steuerkanal 44 mit dem Druck im Druckkanal 32 beaufschlagt
ist. Zur Dämpfung
hochfrequenter Schwingungen ist in dem zweiten Steuerkanal 44 eine
Dämpfungsdrossel 46 vorgesehen.
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Die
beiden Steuerschieber 8, 10 sind in einer Schieberbohrung 52 axial
verschiebbar geführt.
Die Steuerschieber 8, 10 sind identisch ausgebildet
und über
eine Zentrierfederanordnung 54, 56 in ihrer dargestellten
Grundstellung vorgespannt, wobei sie über eine erfindungsgemäße Federeinrichtung 58,
auf die später
anhand der 3, 4 und 5 ausführlich eingegangen wird, voneinander
beabstandet sind. Die Zentrierfederanordnungen 54, 56 haben
jeweils eine Zentrierfeder 60, 62, die in einem
endseitigen Steuerdruckraum 64, 66 aufgenommen
sind. Die Zentrierfedern 60, 62 tauchen jeweils
in einen becherartigen Körper 68, 70 ein
und stützen
sich an dessen innenliegender Bodenfläche 72, 74 ab,
wobei sie an Gehäuseschultern 134, 256 mit
ihrem entgegengesetzten Endabschnitt über axial verschiebbare Federteller 76, 78 angreifen.
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Die
Steuerschieber 8, 10 lassen sich prinzipiell aus
ihrer Grundposition mechanisch, elektrisch oder hydraulisch in eine
Arbeitsposition verschieben. Bei der hier dargestellten Ausführungsform
erfolgt die Betätigung
der Steuerschieber 8, 10 hydraulisch über jeweils
einen individuellen Steuerdruck PBX und PAX in den Steuerdruckräumen 64, 66,
die über
die Druckregeleventile 12, 14 eingestellt werden.
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Die
maximale Verschiebung der Steuerschieber 8, 10 ist über einen
erfindungsgemäßen Anschlag 80 in
der Mitte der Schieberbohrung 52 begrenzt. Der Anschlag 80 ist
als Sprengring ausgebildet und in einer Innenumfangsnut der Schieberbohrung 52 gehäusefest
aufgenommen. Bei Beaufschlagung der Steuerschieber 8, 10 mit
einem hinreichenden Steuerdruck PBX bzw.
PAX laufen diese auf den Sprengring 80 auf
und nehmen somit eine definierte Anschlagposition ein. Eine ausführliche
Erläuterung des
Anschlags 80 folgt im späteren Verlauf der Beschreibung.
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Vorzugsweise
ist zumindest ein Steuerschieber 8, 10 mit einem
nicht dargestellten Wegmesser zur genauen Bestimmung des jeweiligen
Hubs versehen.
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Die
Schieberbohrung 52 ist gemäß der vergrößerten Darstellung in 2 mit mehreren Ringräumen versehen.
Beidseitig des Anschlags 80 sind zwei ringförmige Ablaufräume 82, 84 vorgesehen,
die über
Tankkanäle
R mit dem Tank verbunden sind. Zwischen dem Anschlag 80 und
den Ablaufräumen 82, 84 ist
jeweils ein Entlastungsraum 86, 88 angeordnet,
der bei entsprechender Stellung des Steuerschiebers 8, 10 ebenfalls
mit dem Ablaufraum 82, 84 verbunden ist. Benachbart
zu den Ablaufräumen 82, 84 sind
zwei weitere Ringräume
vorgesehen, wobei im Folgenden der linke als Vorlaufraum 90 und der
rechte als Rücklaufraum 92 bezeichnet
wird. Neben dem Vorlauf- bzw. Rücklaufraum 90, 92 befinden sich
zwei Druckräume 94, 96,
die an die Kanäle 48, 50 angeschlossen
sind. In Richtung der Steuerdruckräume 62, 64 sind
jeweils drei weitere Ringräumen 114, 116, 118; 120, 122, 124 vorgesehen,
die zur Weiterleitung des Steuerdrucks PX an
Aufstoßkolben 172, 174 der Sperrblöcke 16, 18 bzw.
zur Druckentlastung der Aufstoßkolben 172, 174 vorgesehen sind.
Dabei sind die mittleren Ringräume 116, 122 über Verbindungskanäle 184, 186 mit
Entsperrungsräumen 180, 182 der
Aufstoßkolben 172, 174 verbunden,
die außenliegenden
Ringräume 118, 124 sind
mit dem Ablaufanschluß R
verbunden und die innenliegenden Ringräume 114, 120 sind
mit jeweils einer Steuerdruckleitung 258, 260 zum
Zuführen
des Steuerdrucks PX verbunden.
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Die
Steuerschieber 8, 10 haben im Bereich der Ablaufräume 82, 84 zwei
Steuerbünde 98, 100,
in deren Ringstirnflächen
jeweils Steuerkerben vorgesehen sind, so daß an jedem Steuerbund 98, 100 eine
Ablaufsteuerkante 102, 104 ausgebildet ist. Im Bereich
der Druckräume 94, 96 haben
die Steuerschieber 8, 10 jeweils einen Steuerbund 106, 108, der
mit einer Vielzahl von Steuerkerben zur Bildung einer Zulaufsteuerkante 110, 112 ausgebildet
ist. Die Geometrie der Steuerbünde 106, 108 ist
so ausgelegt, daß in
der dargestellten Grundposition der Vorlaufraum 90 und
der Rücklaufraum 92 zum
benachbarten Druckraum 94, 96 und zum benachbarten
Ablaufraum 82, 84 verschlossen sind. Im Bereich
der Entlastungssräume 86, 88 ist
in den Steuerschiebern 8, 10 jeweils eine Umfangsnut 130, 132 vorgesehen, so
daß bei
entsprechender Stellung der Steuerschieber 8, 10 die
Entlastungsräume 86, 88 zum
Tank druckentlastet werden können.
Des Weiteren ist im Bereich der Anordnung der drei weiteren Ringräume 114, 116, 118; 120, 122, 124 in
den Steuerschiebern 8, 10 jeweils eine Umfangsnut 126, 128 vorgesehen, so
daß die
Aufstoßkolben 172, 174 in
eine Entsperr- bzw eine Ruheposition überführbar sind. In der dargestellten
Grundstellung sind die Entlastungsräume 86, 88 zum
Tank entlastet und die Sperrblöcke 16, 18 in
Abströmrichtung
in ihrer Sperrstellung.
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Die
Sperrblöcke 16, 18 sind
identisch ausgebildet und haben einen Sperrkolben 136, 138,
der in einer Bohrung 140, 142 geführt und
gegen einen Ventilsitz 144, 146 vorgespannt ist.
In der dargestellten Sperrstellung ist die Verbindung zwischen einer Vorlaufkammer 148 und
einer Arbeitskammer 150 bzw. einer Arbeitskammer 152 und
einer Rücklaufkammer 154 leckagefrei
abgesperrt. Die Sperrkolben 136, 138 sind als
Hohlkolben ausgeführt,
wobei in einem als Kegel ausgeführten
Kolbenboden ein Vorsteuerkegel 156, 158 geführt ist,
der über
eine Vorsteuerfeder 160, 162 gegen einen Vorsteuersitz 164, 166 vorgespannt
ist. Ebenfalls sind die Sperrkolben 136, 138 über diese
Vorsteuerfedern 160, 162 gegen ihren Ventilsitz 144, 146 vorgespannt.
Die Vorsteuerkegel 156, 158 haben jeweils einen
Vorsprung 168, 170, der in Richtung der Vorlauf- bzw. Rücklaufkammer 148, 154 hervorspringt.
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In
den von den Sperrkolben 136, 138 entfernten Endabschnitten
der Bohrungen 140, 142 sind die als Stufenkolben
ausgeführten
Aufstoßkolben 172, 174 axial
verschiebbar angeordnet, deren Kolbenstange 176, 178 sich
in Richtung der Vorsprünge 168, 170 der
Vorsteuerkegel 156, 158 erstrecken. In den die
Aufstoßkolben 172, 174 aufnehmenden
Endabschnitten der Bohrungen 140, 142 mündet jeweils einer
der Entsperrungsräume 180, 182,
der jeweils über
einen der Verbindungskanäle 184, 186 mit
einem der Ringräume 116, 122 verbunden
ist und in den somit der Steuerdruck PX geführt werden
kann.
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Die
Vorlaufkammer 148 des Sperrblocks 16 ist über einen
Zwischenkanal 188 mit dem Vorlaufraum 90 und entsprechend
die Rücklaufkammer 154 des
Sperrblocks 18 über
einen Zwischenkanal 190 mit dem Rücklaufraum 92 verbunden.
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Bei
der in 1 dargestellten
Ausführungsform
sind der Vorlaufraum 90 und der Rücklaufraum 92 jeweils über eine
Steuerleitung 192, 194 mit den beiden Eingängen des Wechselventils 40 verbunden. D.h. über das
Wechselventil 40 wird der größere der beiden im Vorlaufraum 90 und
im Rücklaufraum 92 abgegriffene
Lastdruck YA, YB in
den Steuerkanal 38 gemeldet. Des Weiteren sind die Lastdrücke YA, YB über Steuerleitungen 196, 198,
die sich zwischen den Entlastungsräumen 86, 88 und
den Steuerleitungen 192, 194 erstrecken, zu den
Ablaufräumen 82, 84 entlastbar.
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3 zeigt eine vergrößerte und
geschnittene Teilansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Federeinrichtung 58.
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Die
Federeinrichtung 58 hat eine Begrenzung zur Begrenzung
der Wirklänge
und damit der Vorspannung eines Federelements 200. Sie
weist eine Zugstange 202 mit zwei verschiebbaren Federtellern 204, 206 auf,
die in der dargestellten Grundstellung über das Federelement 200,
vorzugsweise eine Druckfeder, jeweils gegen eine endseitige Schulterfläche 208, 210 der
Zugstange 202 gespannt sind. Somit ist die Druckfeder 200 über die
Begrenzung "gefesselt". Die Federteller 204, 206 umgreifen axial
verschiebbar die Zugstange 202, so daß durch Verschiebung zumindest
eines der Federteller 204, 206 die Feder 200 gestaucht
werden kann. Die Vorspannung der Druckfeder 200 ist so
gewählt,
daß ihre Vorspannkraft
größer als
die Federkraft der Zentrierfedern 60, 62 der Steuerschieber 8, 10 bei
Maximalhub ist.
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Die
Federeinrichtung 58 ist gemäß 4 abschnittsweise in einem Zwischenraum 212 zwischen den
Steuerschiebern 8, 10 aufgenommen. Zur Verdeutlichung
der Anordnung ist der linke Steuerschieber 8 teilweise
geschnitten dargestellt. Die Federeinrichtung 58 taucht
in Grundstellung der Steuerschieber 8, 10 abschnittsweise
jeweils in eine stufenartige Sacklochbohrung 216 der Steuerschieber 8, 10 ein und
stützt
sich mit ihren Federtellern 204 an einer Ringfläche 218 der
Stufenbohrung 216 ab. Der axiale Abstand zwischen den beiden
Steuerschiebern 8, 10 wird in der Grundstellung
im wesentlichen über
die axiale Länge
der vorgespannten Druckfeder 200 bestimmt, wobei sich aufgrund
der Vorspannung der Zentrierfedern 60, 62 die
Federteller 204, 206 an den Ringflächen 218 abstützen. Die
Zugstange 202 ist mit ihrer Stirnfläche 220 vom Grund 222 der
Sacklochbohrung 216 beabstandet, so daß sich bei einer Betätigung zumindest
eines der Steuerschieber 8, 10 die Zugstange 202 in
Richtung des Grundes 222 bewegen kann und somit der Relativabstand
zwischen den beiden Steuerschiebern 8, 10 verringerbar
ist. Der Zwischenraum 212 steht über jeweils eine axiale Tankbohrung 214,
die in den Grund 222 der Stufenbohrung 216 mündet und
eine radiale Tankbohrung 224 mit dem Ablaufraum 82 in
Verbindung.
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Des
Weiteren ist der Sprengring 80 in der Innenumfangsnut 234 der
Schieberbohrung 52 in der Mitte des Zwischenraums 212 zu
erkennen, gegen den die Steuerschieber 8, 10 in
Anschlagposition bringbar sind.
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Eine
andere bevorzugte Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Federeinrichtung 58 ist
in 5 gezeigt. Die Begrenzung
ist durch zwei Zugkörper 226, 228 ausgeführt, die
vorzugsweise an den Steuerschiebern 8, 10 ausgebildet
sind und mit hakenförmigen
Endabschnitten 230, 232 ineinandergreifen. Die
Zugkörper 226, 228 werden
von der Druckfeder 200 umgriffen, die sich endseitig an
Stirnflächen 236, 238 der
Steuerschieber 8, 10 abstützt und durch das Ineinanderhaken
der beiden Zugkörper 226, 228 in
Begrenzungsfunktion vorgespannt und somit in ihrer axialen Länge begrenzt
ist. Durch eine Betätigung
zumindest eines der Steuerschiebers 8, 10 kann
entsprechend der vorbeschriebenen Ausführungsform nach den 2 und 3 die Druckfeder 220 gestaucht
und somit der relative Abstand zwischen den Steuerschiebern 8, 10 verändert werden.
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Im
Folgenden wird die Funktion des LS-Systems mit Bezug zu den 1 bzw. 2, 4, 6, 7 und 8 beschrieben.
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Dabei
zeigen die 1 bzw. 2, 6 und 7 beispielhaft "doppelwirkende Funktionen" des Wegeventils 6 bspw.
bei Ansteuerung eines doppelwirkenden Hubzylinders und die 8 zeigt eine "einfachwirkende Funktion" bspw. bei Ansteuerung
eines einfachwirkenden Hubzylinders.
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Es
ist zu beachten, daß die
dargestellten Schaltstellungen nur als Beispiele zu verstehen sind. So
ist es selbstverständlich
möglich,
das LS-System 2 aufgrund seiner Symmetrie spiegelverkehrt
anzusteuern. Um Wiederholungen zu Vermeiden, werden diese spiegelverkehrten
Schaltstellungen nicht näher erläutert.
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1 und 2 zeigen das Wegeventil 4 in
vorgespannter Grundstellung bzw. in Neutralstellung, in der die
Sperrblöcke 16, 18 geschlossen
sind und Druckmittel zwischen einem Verbraucher und den Sperrblöcken 16, 18 eingespannt
ist, so daß eine Vebraucherlast
sicher an den Arbeitsanschlüssen
A, B gehalten werden kann.
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Die
Steuerschieber 8, 10 sind nicht mit Steuerdruck
PBX, PAX beaufschlagt
und somit über
die Zentrierfederanordnungen 54, 56 zentriert.
Die Verbindung von dem Druckraum 30 zum Druckkanal 32 ist über die
Steuerkante 28 verschlossen. Ebenso ist eine Verbindung
von dem Vorlaufraum 90 und dem Rücklaufraum 92 mit
den Ablaufräumen 82, 84 über die
Ablaufsteuerkanten 102, 104 verschlossen. Die Lastdrücke YA und YB, die in
den Vorlaufräumen 90, 92 abgegriffen
werden, werden über
die Steuerleitungen 192, 194, 196, 198 und
Schieberkanten der Umfangsnuten 130, 132 zum Tank
geführt.
Des Weiteren sind die Entsperrungsräume 180, 182 über die
Ringnuten 116, 122, Schieberkanten der Umfangsnuten 126, 128 und
die Ringnuten 118, 124 zum Tank entlastet.
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6 zeigt die LS-Wegeventilanordnung 2 in
einer Arbeitsposition, in der der rechte Arbeitsanschluß B zum
Tank entlastet und der Verbraucher über den linken Arbeitsanschluß A mit
Druckmittel versorgt wird.
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Der
rechte Steuerschieber 10 wird über den Steuerdruckraum 66 mit
dem Steuerdruck PAX beaufschlagt, so daß er nach
links gegen den Anschlag 80 bewegt und in Anschlagposition
gebracht wird. Aufgrund der großen
Vorspannkraft der Druckfeder 200 wird diese nur vernachlässigbar
gestaucht, so daß sie
als Übertragungselement
zur Übertragung
der axialen Auslenkung des rechten Steuerschiebers 10 auf
den linken Steuerschieber 8 wirkt. Beide Steuerschieber 8, 10 verhalten
sich quasi wie ein gemeinsamer Steuerschieber und der linke Steuerschieber 8 wird
entsprechend der Bewegung des rechten Steuerschiebers 10 nach
links ausgelenkt. Dabei wird der Kanal 50 über den
Steuerbund 108 verschlossen und der Zwischenkanal 190 der
Rücklaufkammer 154 wird über die
Ablaufsteuerkante 104 mit dem Ablaufraum 84 verbunden.
Gleichzeitig wird die LS-Entlastung für YB zum
Ablaufraum 84 verschlossen sowie der Steuerdruck PX in den Entsperrungsraum 182 geleitet.
Bei ausreichend großem
Steuerdruck PX läuft der Aufstoßkolben 174 auf
den Vorsteuerkegel 158 auf und hebt diesen gegen die Kraft
der Vorsteuerfeder 162 und gegen den auf die Sitzfläche wirkenden Lastdruck
YB von dem Vorsteuersitz 166 ab,
so daß der
Sperrblock 18 in Abströmrichtung
auf gesteuert wird und das abströmende
Druckmittel aus der Arbeitskammer 152 in die Rücklaufkammer 154 strömen kann.
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Der
linke Steuerschieber 8 öffnet
seinen durch die Zulaufsteuerkante 110 bestimmten Zumeßblendenquerschnitt
und Druckmittel strömt
aus dem Druckkanal 32 in den Vorlaufraum 90 und
von dort über
den Sperrblock 16 zum Verbraucher. Die LS-Entlastung für YA zum Ablaufraum 82 ist verschlossen,
so daß über die
Steuerleitung 192 der Lastdruck YA an
das Wechselventil 40 und von dort in den Federraum 36 der
Druckwaage 4 geführt
wird. Gleichzeitig wird der Druck in dem Kanal 50 in den Steuerraum 42 geführt. Folglich
nimmt die Druckwaage 4 eine entsprechende Regelstellung
im Zusammenspiel der Federkraft der Regelfeder 34 und dem
Lastdruck YA mit dem Druck in dem Steuerraum 42 ein,
in der der Druckabfall des Zulaufstroms über der Zumeßblende
konstant ist. Somit ist der Zulaufstrom zum Verbraucher lastunabhängig.
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Zur
lastdruckunabhängigen
Steuerung des Ablaufstroms, z.B. bei ziehender Last, sind die Sperrblöcke 16, 18 derart
ausgebildet, daß sie
als Druckregler arbeiten können.
Entsprechend dem rechten in 6 dargestellten
Sperrblock 18 taucht der Aufstoßkolben 174 in steuerdruckbeaufschlagter
Stellung abschnittsweise in die Arbeitskammer 154 ein und
wird mit den Druck in der Arbeitskammer 154 beaufschlagt,
so daß sich
je nach Größe der Öffnungsquerschnitt über dem
Vorsteuersitz 166 und somit über dem Ventilsitz 146 verändert.
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7 zeigt das Wegeventil 6 im
Freigang, in dem der Druckraum 30 verschlossen und beide
Arbeitsanschlüsse
A, B, des Verbrauchers mit dem jeweiligen Ablaufraum 82, 84 verbunden
sind.
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Beim
Beaufschlagen beider Steuerschieber 8, 10 mit
identischem Steuerdruck PBX, PAX werden sie
nach Überwindung
einer Druckschwelle, die der Vorspannung der mittleren Druckfeder 200 entspricht,
in Anschlagposition an dem Anschlag 80 gebracht und die
Zugstange 202 taucht in die Sacklochbohrungen 216 (4) ein. Die Relativposition
der Federeinrichtung 58 zum Anschlag 80 ist unverändert.
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Wie
bereits unter 6 an dem
rechten Steuerschieber 10 erläutert, werden in Anschlagposition
die Vorlauf- und
die Rücklaufkammer 148, 152 über die
Ablaufsteuerkanten 102, 104 mit den Ablaufräumen 82, 84 verbunden,
wobei gleichzeitig der Steuerdruck PX in
die Entsperrungsräume 180, 182 geführt wird
und die beide Sperrblöcke 16, 18 in
Ablaufströmrichtung
durchschalten.
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Vorteilhaft
ist, daß der
Freigang erreichbar ist, ohne daß über eine aktive Stellung gegangen werden
muß, bei
der zumindest kurzzeitig der Druckraum 30 mit einem der
Arbeitsanschlüsse
A, B zu verbinden ist.
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8 zeigt eine Arbeitsstellung
des LS-Systems 2 zur Steuerung eines einfachwirkenden Verbrauchers.
Der rechte Steuerschieber 10 befindet sich in Anschlagposition
und der linke Steuerschieber 8 ist derart mit Steuerdruck
PBX beaufschlagt, daß er gegen die Vorspannung
der mittleren Druckfeder 200 in eine lasthaltende Position überführt ist,
in der Arbeitsanschluß A
gegenüber
dem Druckraum 94 und dem Ablaufraum 82 verschlossen
ist.
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Wie
bereits unter den 6 und 7 erläutert, ist der Arbeitsanschluß B in Anschlagposition
des rechten Steuerschiebers 10 mit dem Ablaufraum 84 verbunden
und somit zum Tank entlastet, wobei der Sperrblock 18 gleichzeitig
als Druckregler für
den Ablaufstrom wirkt.
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Der
linke Steuerschieber 8 ist unabhängig von dem rechten Steuerschieber 10 mit
einem Steuerdruck PBX beaufschlagt und in
einer lasthaltenden Position, wobei bei entsprechender Wahl des
Steuerdrucks PBX der Arbeits anschluß A über die
Zulaufsteuerkante 110 mit dem Druckraum 94 und
somit mit dem Druckkanal 32 (vgl. 6) oder über die Ablaufsteuerkante 102 mit
dem Ablaufraum 82 (vgl. 7) verbunden
wird. Beispielsweise kann eine Erhöhung des Steuerdrucks PBX (Steuerkolben 8 wird über seine
Mittelstellung gegen die Kraft der Druckfeder 200 nach
rechts ausgelenkt) ein Heben einer Last und eine Verringerung des
Steuerdrucks PBX (Steuerkolben 8 wird
aus seiner Mittelstellung mittels der Kraft der Druckfeder 200 nach
links verschoben) ein Sinken einer Last bedeuten.
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Vorteilhaft
an der dargestellten Ansteuerung der Steuerschieber 8, 10 ist,
daß der
rechte Steuerschieber 10 in eine definierte Position gefahren
ist und somit die Kraft der mittleren Druckfeder 200 auf den
linken Steuerschieber 8 bestimmt ist, und sich der linke
Steuerschieber 8 in einer Mittelstellung befindet, aus
der er durch Erhöhung
bzw. Verringerung in eine enstprechende lasthebende bzw. lastsenkende
Position überführbar ist.
Eine derartige Ansteuerung eignet sich daher vor allem zur Ansteuerung
einfachwirkender Verbraucher.
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Anhand
von 9 werden Schaltstellungen erläutert, die
mit unterschiedlichen Steuerdrücken PAX, PAB erreicht
werden können.
Selbstverständlich kann
bei entsprechender Wahl der Steuerdrücke PAX, PBX jede Zwischenstellung angefahren werden.
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Schaltstellung 240 stellt
die Grundstellung des Wegeventils 6 dar. Die Steuerdrücke PAX, PBA sind Null
und die Arbeitsanschlüsse
A, B, der Druckraum P und der Tankanschluß T sind gegeneinander verschlossen.
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Bei
Erhöhung
des Steuerdrucks PAX geht das Wegeventil 6 in
die Schaltstellung 242 über,
in der der Druckraum P mit dem Arbeitsanschluß A und der Arbeitsanschluß B mit
dem Rückführraum R
verbunden ist. Entsprechend nimmt das Wegeventil 6 bei einseitiger
Erhöhung
des Steuerdrucks PBX Schaltstellung 244 ein,
in der der Druckraum P mit dem Arbeitsanschluß B und der Arbeitsanschluß A mit
dem Rückführraum R
verbunden ist. Somit erlauben diese Schaltstellungen 240, 242, 244 die
Ansteuerung eines doppeltwirkenden Verbrauchers.
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Bei
Beaufschlagung der Steuerschieber 8, 10 mit einem
mittleren Steuerdruck PBX und einem maximalen
Steuerdruck PAX nimmt das Wegeventil 6 die
in 8 beschriebene Mittelstellung
ein (Schaltstellung 246), in der der Arbeitsanschluß A abgesperrt
und der Arbeitsanschluß B
zum Tank druckentlastet ist. Durch Erhöhung des Steuerdrucks PBX kann die Freigangstellung 248 erreicht
werden, in der ebenfalls der Arbeitsanschluß A zum Tank druckentlastet
(7) ist. Durch Verringerung
des Steuerdrucks PBX kann die Schaltstellung 250 erreicht
werden, in der der Druckraum P mit dem Arbeitsanschluß A verbunden
ist. Die Schaltstellung 250 entspricht zwar grundsätzlich der
Schaltstellung 242, jedoch auf einem höheren Steuerdruckniveau PAX. Da bei den Schaltstellungen 246, 248, 250 der
Arbeitsanschluß B
stets mit dem Tank verbunden ist, können über das Wegeventil 6 einfachwirkende
Verbraucher gesteuert werden.
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Bei
entsprechender spiegelverkehrter Ansteuerung des Wegeventils 6,
d.h. der Steuerdruck PXB ist auf maximalen
Druck konstant gehalten und der Steuerdruck PAX wird
erhöht
bzw. verringert, nimmt das Wegeventil 6 Schaltstellungen 248, 252, 254 zur
Ansteuerung eines einfachenwirkenden Verbrauchers ein, in denen
der Arbeitsanschluß A
stets mit dem Tank verbunden und der Arbeitsanschluß B nach
der Größe des Steuerdruck
PAX mit dem Druckraum P oder dem Rückführraum R
verbunden ist.
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Das
erfindungsgemäße Wegeventil 6 erlaubt sowohl
die Steuerung einfachwirkender als auch doppeltwirkender Verbraucher.
Folglich bieten sich eine Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten. Beispielhaft sei
auf die Verwendung des Wegeventils 6 zur Druckregelung
von Arbeitsgeräten
an einem Traktor oder von Hubwerken bei Baumaschinen verwiesen,
bei denen beispielsweise zum Heben eine Zylinderseite mit Druck
beaufschlagt wird und die andere Zylinderseite druckentlastet ist.
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Gleichzeitig
eignet sich das Wegeventil 6 bspw. für "einfachwirkende Funktionen" bei Motoranwendungen
zum freien Auslaufen oder zur Lageregelung bei einfachwirkenden
Zylindern.
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Offenbart
ist ein Wegeventil mit zwei in einer Schieberbohrung koaxial geführten Steuerschiebern zur
Ansteuerung eines Verbrauchers über
zwei Arbeitsanschlüsse,
wobei zwischen den beiden Steuerschiebern eine Federeinrichtung
mit einem Federelement vorgesehen ist, dessen Wirklänge mittels
einer Begrenzung begrenzt ist.
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- 2
- LS-System
- 4
- Individualdruckwaage
- 6
- Wegeventil
- 8
- Steuerschieber
- 10
- Steuerschieber
- 12
- Druckregelventil
- 14
- Druckregelventil
- 16
- Sperrblock
- 18
- Sperrblock
- 20
- Druckwaagenkolben
- 22
- Druckwaagenbohrung
- 24
- Steuerbund
- 26
- Federbund
- 28
- Steuerkante
- 30
- Druckraum
- 32
- Druckkanal
- 34
- Regelfeder
- 36
- Federraum
- 38
- erster
Steuerkanal
- 40
- Wechselventil
- 42
- Steuerraum
- 44
- zweiter
Steuerkanal
- 46
- Dämpfungsdrossel
- 48
- Kanal
- 50
- Kanal
- 52
- Schieberbohrung
- 54
- Zentrierfederanordnung
- 56
- Zentrierfederanordnung
- 58
- Federeinrichtung
- 60
- Zentrierfeder
- 62
- Zentrierfeder
- 64
- Steuerdruckraum
- 66
- Steuerdruckraum
- 68
- Körper
- 70
- Körper
- 72
- Bodenfläche
- 74
- Bodenfläche
- 76
- Federteller
- 78
- Federteller
- 80
- Anschlag
- 82
- Ablaufraum
- 84
- Ablaufraum
- 86
- Entlastungsraum
- 88
- Entlastungsraum
- 90
- Vorlaufraum
- 92
- Rücklaufraum
- 94
- Druckraum
- 96
- Druckraum
- 98
- Steuerbund
- 100
- Steuerbund
- 102
- Ablaufsteuerkante
- 104
- Ablaufsteuerkante
- 106
- Steuerbund
- 108
- Steuerbund
- 110
- Zulaufsteuerkante
- 112
- Zulaufsteuerkante
- 114
- Ringraum
- 116
- Ringraum
- 118
- Ringraum
- 120
- Ringraum
- 122
- Ringraum
- 124
- Ringraum
- 126
- Umfangsnut
- 128
- Umfangsnut
- 130
- Umfangsnut
- 132
- Umfangsnut
- 134
- Gehäuseschulter
- 136
- Sperrkolben
- 138
- Sperrkolben
- 140
- Bohrung
- 142
- Bohrung
- 144
- Ventilsitz
- 146
- Ventilsitz
- 148
- Vorlaufkammer
- 150
- Arbeitskammer
- 152
- Arbeitskammer
- 154
- Rücklaufkammer
- 156
- Vorsteuerkegel
- 158
- Vorsteuerkegel
- 160
- Vorsteuerfeder
- 162
- Vorsteuerfeder
- 164
- Vorsteuersitz
- 166
- Vorsteuersitz
- 168
- Vorsprung
- 170
- Vorsprung
- 172
- Aufstoßkolben
- 174
- Aufstoßkolben
- 176
- Kolbenstange
- 178
- Kolbenstange
- 180
- Entsperrungsraum
- 182
- Entsperrungsraum
- 184
- Verbindungskanal
- 186
- Verbindungskanal
- 188
- Zwischenkanal
- 190
- Zwischenkanal
- 192
- Steuerleitung
- 194
- Steuerleitung
- 196
- Steuerleitung
- 198
- Steuerleitung
- 200
- Federelement
- 202
- Zugstange
- 204
- Federteller
- 206
- Federteller
- 208
- Schulterfläche
- 210
- Schulterfläche
- 212
- Zwischenraum
- 214
- Tankbohrung
- 216
- Stufenbohrung
- 218
- Ringfläche
- 220
- Stirnfläche
- 222
- Grund
- 224
- Tankbohrung
- 226
- Zugkörper
- 228
- Zugkörper
- 230
- Endabschnitt
- 232
- Endabschnitt
- 234
- Innenumfangsnut
- 236
- Stirnfläche
- 238
- Stirnfläche
- 240
- Schaltstellung
- 242
- Schaltstellung
- 244
- Schaltstellung
- 246
- Schaltstellung
- 248
- Freigangstellung
- 250
- Schaltstellung
- 252
- Schaltstellung
- 254
- Schaltstellung
- 256
- Gehäusschulter
- 258
- Steuerleitung
- 260
- Steuerleitung