DE1078837B - Vorrichtung zum Einhalten eines festgelegten Solldrucks in hydraulischen Anlagen mit einem Vorregelventil und einem Hauptventil - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einhalten eines festgelegten Solldrucks in hydraulischen Anlagen und bezweckt, eine Vorrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, in hydraulischen Anlagen den Druck weitgehend schwankungsfrei zu halten.

Bislang werden für diesen Zweck je nach Art der Verwendung entweder Überdruckventile oder Druckminderventile herangezogen. Die Ventile selbst sind dabei üblicherweise als Sitzventile, beispielsweise Kegelventile, ausgebildet. Bei einem solchen Ventil wird der Ventilkegel normalerweise mittels einer vorgespannten Feder auf seine Sitzfläche gepreßt. Die Feder ist so bemessen, daß nach Überschreiten eines vorbestimmten Drucks der Kegel von seiner Sitzfläche entgegen der Wirkung der Feder abgehoben wird. Sobald der Solldruck wieder erreicht ist, soll der Ventilkegel in seine Ausgangslage zurückkehren und das Entweichen des Druckmittels verhindern.

Dieser Forderung kommen die bekannten Ventile nur in unbefriedigendem Maße nach. Meist erfolgt das Schließen des Ventils erst dann, wenn der Druck in der Anlage um ein beachtliches Maß unterhalb des Solldrucks liegt. Die Ursache für solches Verhalten des Ventils liegt vor allem darin, daß auf den Kegel nicht nur die -statischen Kräfte des Druckmittels einerseits und der Feder anderseits, sondern noch zusätzliche Kräfte einwirken, die von dem Strömen des abfließenden Druckmittels bei geöffnetem Ventil herrühren. Beim Abfließen 'des Druckmittels über 4as offene Ventil wird sich nämlich in den seltensten Fällen eine gleichmäßige Strömung einstellen. Sie wird vielmehr meist turbulent sein. Infolgedessen wird auf den Kegel ein ungleichmäßiger Druck einwirken, mit der Folge, daß dieser in seinen Gleitflächen einseitig überbeansprucht, möglicherweise verklemmt wird. In diesem Fall wird die von der Belastungsfeder herrührende Federkraft nicht ausreichen, um den Kegel in die Schließlage in dem Augenblick zu bewegen, in dem in der hydraulischen Anlage der Solldruck wieder erreicht wird. Die Federkraft wird zum Schließen des Ventils vielmehr erst dann ausreichen, wenn der Druck in der Anlage den Solldruck um die durch die zusätzliche Reibung des Kegels bedingte Druckkraft unterschreitet. Häufig erfolgt das Schließen des Ventils erst dann, wenn der Druck in der Anlage um mehr als 10 % unterhalb desjenigen Drucks liegt, der das Öffnen des Ventils herbeiführt. Infolgedessen ist der Druck in der hydraulischen Anlage großen Schwankungen unterworfen.

Zur Vermeidung allzu großer Druckschwankungen ist bereits vorgeschlagen worden, ein Ventil in ein Vorregelventil und ein Hauptregelventil zu unterteilen und diese beiden Ventile in einer Baueinheit zu ver-Vorrichtung zum Einhalten

eines festgelegten Solldrucks

in hydraulischen Anlagen

mit einem Vorregelventil

und einem Hauptventil

Anmelder:
Ludwig Rexroth, Lohr/M., Beilstein weg 2

Helmut Thiel, Lohr/M.,
ist als Erfinder genannt worden

einigen. Das Hauptregelventil ist dabei als Stufenkolben mit Steuer- und Absperrteil ausgebildet, wobei der Steuerteil in der Schließstellung beiderseitig dem gleichen Druck ausgesetzt ist. Nach öffnen des Vorregelventils wird der Zylinderraum zwischen Vorregelventil und Stufenkolben mit der Abflußseite verbunden, so daß der Druck in diesem. Zylinderraum sinkt und der Stufenkolben durch den auf ihn von der Gegenseite im Zylinderraum noch vorhandenen wirksamen höheren Druck in die Offenstellung bewegt wird. Die Verbindung zwischen Druckmittelleitung und dem Zylinderraum des Stufenkolbens erfolgt über eine im Stufenkolben befindliche Düse.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, die bekannten Ventile zu vereinfachen und zu verbessern, um eine zuverlässige Druckregelung zu erzielen. Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemä.2> der Erfindung vorgesehen, daß das Vorregelventil bei Überschreitung eines festgelegten Soildrucks selbsttätig öffnet und die Zylinderräume beiderseits des Steuerteils des Stufenkolbens unabhängig voneinander mit der auf gleichbleibendem Druck zu haltenden Druckmittelleitung in Verbindung stehen.

Soll die erfindungsgemäße Vorrichtung als Überdruckventil Verwendung finden, dann empfiehlt es sich, den Zylinderraum zwischen Steuerteil und Vorregelventil in an sich bekannter Weise über eine im Stufenkolben befindliche Düse mit der Druckmittelleitung zu verbinden.

Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung aber an Stelle der bislang gebräuchlichen Druckminderventile verwendet werden soll, dann ist es ratsam, den Stufenkolben als doppeltwirkenden Kolben auszubilden und die Hoch- und Niederdruckleitung vornehmlich radial,

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aber mit axialem Abstand in den Kolbenzylinder zwischen den Kolbenteilen münden zu lassen.

Weitere Vorteile und Merkmale sind in der Beschreibung der Zeichnung erläutert, die zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellt. Es zeigt

Fig. 1 die an Stelle des bisher üblichen Überdruckventils zu verwendende Vorrichtung, längsgeschnitten,

Fig. 2 die an Stelle des bisher gebräuchlichen Druckminderventils zu benutzende Vorrichtung, längsgeschnitten.

Bei der Ausführung nach Fig. 1 nimmt das Gehäuse 1 den Stufenkolben 2 und das Vorregelventil 3 auf. Das Gehäuse 1 ist über das Gewindestück 4 an die Leitung, deren Druck konstant gehalten werden soll, anschließbar, wobei das Druckmittel durch die Bohrung 5 zur Vorrichtung fließen kann.

Der Stufenkolben 2 befindet sich mit seinem großflächigen, der Steuerung dienenden Teil innerhalb der Kammer 6. Mittels einer am Gehäuse sich abstützenden Feder 7 wird der Kolben in Richtung des Pfeils A gedrückt. Die Kammer 6 wird durch den Ventilkegel 8 des Vorregelventils verschlossen, der seinerseits durch die Druckfeder 9 in Schließlage gehalten wird. Die Spannung der Feder 9 kann über den Kopfgriff 10 eingestellt werden.

Der in der Zylinderbohrung 11 befindliche Kolbenteil 12 dient zum öffnen und Verschließen der radial abgehenden Leitungen 13, die zu einem Ringraum 14 führen, der seinerseits mit der Auslaßöffnung 15 in Verbindung steht. Der Stufenkolben 2 ist mit einer Düse 16 versehen, die eine Verbindung zwischen der Bohrung 5 und dem über der Kolbenoberseite 17 befindlichen Raum der Kammer 6 herstellt. Von der Bohrung 5 aus führt außerdem über die Erweiterung 18 eine Verbindungsleitung 19 in den unterseitig des großflächigen Kolbenteils befindlichen Raum 24 der Kammer 6.

Der Ventilraum 20 des Vorregelventils steht über eine Leitung 21 mit dem Ringraum 22 in Verbindung, der seinerseits über die Leitung 23 an die Auslaß öffnung 15 angeschlossen ist.

Das durch die Bohrung 5 eintretende Druckmittel gelangt über die Düse 16 in die Kammer 6 und über die Leitung 19 in den Raum 24. Solange der Druck in der Kammer 6 mit demjenigen in der Bohrung 5 übereinstimmt, bleibt der Kolben 2 in der in Fig. 1 dargestellten Ruhelage. Sofern irgendwelches Druckmittel über das Vorregelventil 3 nicht entweicht, stimmt der in der Kammer 6 herrschende Druck mit demjenigen, der in der Bohrung 5 vorhanden ist, überein. Auf die Kolbenoberseite 17 und die Kolbenunterseite wirken somit übereinstimmende Kräfte ein. Der Kolben bleibt in Ruhe.

Die Feder 9 des Vorregelventils ist so ausgelegt und eingestellt, daß der Kegel 8 bei Überschreiten eines festgelegten Solldrucks in der Bohrung 5 für die Druckmittelzuleitung abgehoben wird. Unmittelbar zu Beginn des Abhebens des Kegels 8 herrscht in der Kammer 6 noch derselbe Druck wie in der Druckmittelzuleitung. In diesem Augenblick wird somit auch der Kolben 2 noch die in Fig. 1 dargestellte Lage einnehmen. Sobald aber Druckmittel über das Vorregelventil 3 entweicht, stellt sich beim Nachströmen des Druckmittels über die Düse 16 in der Kammer 6 ein Druck ein, der niedriger ist als derjenige in der Druckmittelzuleitung. Weil nun auf den Kolben 2 tmterseitig das Druckmittel von der Druckmittelzuleitung über die Leitung 19 und auf die Kolbenstirnseite des Absperrteils unmittelbar einwirkt, und weil der Druck im Raum 6 geringer ist als in der Druckmittelzuleitung, so wird der Kolben 2 in Richtung des Pfeils B bewegt. Dabei öffnet der Kolbenteil 12 die Leitung 13, so daß Druckmittel zur Auslaßöffnung 15 abfließen kann. Der Kolben 2 bleibt so lange in der Öffnungslage, bis der Druck in der Kammer 6 so weit gesunken ist, daß der Kegel 8 unter der Wirkung der Feder 9 die Öffnung des Ventils 3 verschließt. Gleichzeitig kehrt auch der Kolben 2 in seine Ausgangslage zurück. Zur Einregelung des Drucks in der Druckmittelzuleitung wirken somit ein die Vorregelung übernehmendes Ventil 3 und ein die Hauptsteuerung ausführender Stufenkolben 2 zusammen.

Das durch das Ventil 3 entweichende Druckmittel gelangt über die Leitung 21 zur Auslaßöffnung 15.

Der Vorteil, den die Erfindung bringt, liegt vor allem darin, daß der die Hauptsteuerung des Drucks übernehmende Stufenkolben sehr leicht anspricht. Zu seinem Verstellen ist praktisch nur eine äußerst kleine Differenzdruckkraft erforderlich. Erreicht wird dies nicht zuletzt dadurch, daß der Kolben an den Angriffsstellen und im Bereich der Absperrstelle im Querschnitt klein gehalten wird. Durch die zuletzt angegebene Maßnahme ergeben sich zusätzlich nur verhältnismäßig kleine Reibungskräfte. Durch die Veras wendung des Stufenkolbens wird ferner erreicht, daß die Arbeitsverhältnisse der Vorrichtung weitgehend unabhängig von den Mengen des abfließenden Druckmittels sind. An ausgeführten Vorrichtungen nach der Erfindung wurde festgestellt, daß der Schließdruck nur noch wenig (etwa 2 °/o) unterhalb des Öffnungsdrucks liegt.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung, die zur Verwendung an Stelle des üblichen Druckminderventils bestimmt ist, nimmt das Gehäuse 101 wiederum einen Stufenkolben auf, der mit 102 bezeichnet und doppeltwirkend ausgebildet ist. Sein Kolbenteil 103 wirkt mit der Hochdruckleitung 104 und sein Teil 105 mit der Niederdruckleitung 106 zusammen. Der Kolben 102 wird durch die Feder 107 in die in Fig. 2 gezeigte Lage gedrückt. Die Kammer 108 wird durch das Vorregelventil 109 verschlossen, auf dessen Kegel 110 die Druckfeder 111 einwirkt, deren Spannung über den Kopfgriff 112 einstellbar ist. Vom Vorregelventil 109 führen Leitungen 113 zur Auslaßöffnung

114. Von der Niederdruckleitung 106 führt eine Leitung 115 in den Raum 116, welchem die Stirnseite des Kolbenteils 105 zugekehrt ist. Der Kolben weist eine ihn längs durchsetzende Düsenleitung 117 auf. Von dem Ringraum 118, der über vier radial verlaufende Leitungen 119 mit dem Zylinderraum 120 in Verbindung steht, führt eine Leitung 121 in den Raum 122 unterhalb des großflächigen Kolbenteils 123. Die Hochdruckleitung 104 führt über einen Ringkanal 124 und vier radial verlaufende Leitungen 125 ebenfalls zum Zylinderraum 120.

Die Feder 111 ist so ausgelegt und eingestellt, daß der Kegel 110 des Vorregelventils beim Überschreiten des Solldrucks in der Niederdruckleitung 106 abgehoben wird.

Das Druckmittel gelangt von der Hochdruckleitung 104 über die Leitungen 125 in den Zylinderraum 120 und von hier über die Leitungen 119 in den Ringkanal 118 und damit in die Niederdruckleitung 106. Vom Ringkanal 118 gelangt das Druckmittel ferner in die Räume 116 und 122. Aus dem Raum 116 gelangt das Druckmittel über die Düse 117 in die Kammer 108.

Ist der Druck in der Kammer 108 größer als der Solldruck, dann wird der Kegel 110 des Vorregelventils abgehoben; es fließt Druckmittel über das Ventil 109 nach den Leitungen 113 bzw. Auslaßöffnung 114

ab. Infolge des entstehenden Druckabfalls in der Kammer 107 wird der Kolben 102 in Richtung des Pfeils C bewegt. Dadurch werden die Leitungen 119 abgesperrt. Stimmt der Druck in der Leitung 106 mit dem Solldruck wieder überein, dann herrscht dieser Solldruck auch in der Kammer 108, so daß die Feder 111 das Schließen des Ventils 109 veranlaßt Gleichzeitig bewirkt die Feder 107 die Bewegung des Kolbens 102 in Richtung des Pfeils D so lange, bis der Kolben wieder die in Fig. 2 dargestellte Lage einnimmt. Hierdurch wird die Verbindung von der Hochdruckleitung 104 zur Niederdruckleitung 106 wieder hergestellt.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Einhalten eines festgelegten Solldrucks in hydraulischen Anlagen mit einem Vorregelventil und einem Hauptventil, wobei das Vorregelventil und das Hauptregelventil vornehmlich eine bauliche Einheit bilden und das Hauptregelventil als Stufenkolben mit Steuer- und Absperrteil ausgebildet ist, dessen Steuerteil in der Schließstellung beiderseitig dem gleichen Druck ausgesetzt ist und wobei nach Öffnen des Vorregelventils der Zylinderraum zwischen Steuerteil und Vorregelventil mit dem Abfluß in Verbindung steht sowie der in dem dem Vorregelventil abgewandten Zylinderraum des Steuerteils vorhandene Druck den Stufenkolben in die Offenstellung bewegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorregelventil (3,109) bei Überschreiten eines festgelegten Solldrucks selbsttätig öffnet und die Zylinderräume beiderseits des Steuerteiles des Stufenkolbens unabhängig voneinander mit der auf gleichbleibenden Druck zu haltenden Druckmittelleitung (5,106) in Verbindung stehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderraum zwischen Steuerteil und Vorregelventil in an sich bekannter Weise über eine im Stufenkolben (2, 102) befindliche Düse (16,117) mit der Druckmittelleitung (5,106) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anlagen mit Druckminderung der Absperrteil des Stufenkolbens (102) als doppeltwirkender Kolben mit den Kolbenteilen (103,105) ausgebildet ist und die Hoch- und Niederdruckleitung vornehmlich radial, aber mit axialem Abstand in den Zylinderraum (120) zwischen den Kolbenteilen (103,105) münden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 032 613, 1 486 452.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 909 768/228 3.