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Druckregelventil für hydraulische Anlagen Die Erfindung betrifft ein
Druckregelventil für hydraulische Anlagen, das mit Hilfe seiner Steuerfläche die
Vordruckleitung mit einem Rücklauf verbindet, wenn der Druck in der über ein Rückschlagventil
angeschlossenen Hauptdruckleitung einen oberen Grenzwert übersteigt, und die Vordruckleitung
mit der Hauptdruckleitung verbindet, wenn deren Druck unter einen unteren Grenzwert
fällt. Hierbei besitzt das Regelventil ein mit einer Steuerfläche versehenes, federbelastetes
Schließglied, ferner eine Schaltfläche, die abhängig von der Stellung des Schließgliedes
unter Druck steht oder entlastet ist, und eine dem Druck der Hauptdruckleitung ausgesetzte
Fühlfläche, die größer als die Schaltfläche ist.
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Es ist bekannt, die Fühlfläche als Stirnfläche eines federbelasteten
Kolbens auszubilden und ein davon getrenntes Glied mit der Schaltfläche zu versehen.
Das verlangt die Herstellung von mindestens zwei genau bearbeiteten beweglichen
Teilen und, besonders bei Ventilen, die in beliebiger Lage einbaubar sein sollen,
besondere Mittel, welche das getrennte Glied führen, in einer Richtung vorbelasten,
seine Bewegung dämpfen usw. Außerdem beeinträchtigt das Spiel zwischen den beiden
Teilen die Sicherheit und Ruhe der Ventiltätigkeit, besonders wenn mit schlagartigen
Druckbelastungen gerechnet werden muß, die auch ein schlagartiges Zusammentreffen
von Teilen des Ventils hervorrufen können.
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Diese Nachteile werden nach der Erfindung dadurch vermieden, daß der
die Fühl- und die Schaltfläche tragende Steuerkörper aus kraftschlüssig in Verbindung
gehaltenen Teilen besteht oder ein einziges Bauteil bildet.
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Weitere Ausbildungsmerkmale der Erfindung sind den Unteransprüchen
zu entnehmen. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
Es zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch ein erstes, Fig. 2 einen Schnitt durch ein zweites
Ausführungsbeispiel mit schematisch ergänzter Hydraulikanlage. An dem Gehäuse 1
ist ein durch eine Speiseleitung 2 mit einer Pumpe 2' verbundener Einlaß 3 angebracht,
ferner ein durch einen Rücklauf 4 mit einem Vorratsbehälter 4' verbundener Auslaß
5. Ein Anschluß 6 ist mit einem hydraulischen Speicher 7 und einer Hydraulikanlage
verbunden, die sich im wesentlichen aus einem Steuergerät 8 und einem Motor 9 zusammensetzt.
Von dem Motor führt eine Rückleitung 10 zu dem Vorratsbehälter 4', der seinerseits
durch eine* Saugleitung 11 mit der Pumpe 2' verbunden ist.
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Das Gehäuse 1 enthält eine Bohrung 12, deren inneres Ende durch einen
Kanal 13 mit dem Anschluß 6 verbunden ist. Ein zweiter Kanal 14 führt von der Bohrung
12 zu einer Bohrung 15, die ihrerseits durch eine Bohrung 16 wiederum mit dem Auslaß
6 zusammenhängt.
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Die Bohrung 12 wird gegen den Kanal 13 hin von einem Füllstück 17
verschlossen; zwischen dieses und die Wände der Bohrung 12 sind Dichtringe 18, 19
eingelegt. In das Füllstück 17 ist eine Ringnut 20 eingedreht, die nach außen mit
dem Auslaß 5, nach innen durch Öffnungen 21 mit einer Ausnehmung 22 des Füllstück
verbunden ist. Ein Bolzen 23 ist dicht und gleitend in dem Füllstück 17 geführt;
er ragt mit einem als Fühlfläche 24 dienenden Ende in den Kanal 13.
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In der Bohrung 12 ist anschließend an das Füllstück 17 ein Sitzkörper
25 untergebracht. Er hat außen eine Eindrehung 26, die nach außen mit dem Einlaß
3 und dem Kanal 14, nach innen durch Öffnungen 27 mit einer zylindrischen Ausnehmung
28 des Sitzkörpers 25 verbunden ist. An das linke Ende des Sitzkörpers 25 schließt
sich ein Zwischenstück 29, gegen das sich unter Zwischenlage eines Dichtringes 30
eine Verschlußschraube 31 legt. Diese Schraube verschließt die Bohrung 12 nach außen
und hält das Füllstück 17, den Sitzkörper 25 und das Zwischenstück 29 in ihrer Lage
fest.
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In dem Boden des Sitzkörpers 25 ist eine Öffnung 32. Wo sie in die
Ausnehmung 28 übergeht, ist ein Ventilsitz 33 gebildet.
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In der Ausnehmung 28 ist ein Schließglied 34 gleitend geführt. Es
paßt mit einem kegelig ausgebildeten Ende 35 auf den Ventilsitz 33 und berührt mit
seinem
den Ventilsitz durchdringenden Teil den Bolzen 23. Anschließend
an die innerhalb des Ventilsitzes 33 liegende Steuerfläche 36 liegt eine durch eine
Abstufung unterbrochene, teils kegelige, teils ebene Ringfläche 37. - -- :` Auf
der dem Ende 35 entgegengesetzten Seite ist in das Schließglied eine Aussparung
38 eingedreht. In ihr steckt eine Hülse 39. Sie legt sich unter dem Druck ;einer
zwischen ihren Bodenund leine Ausnehmung 40 der Schraube 31 eingespannten Feder
41 gegen den Boden der Aussparung 3`8.
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Die Hülse 39 und das Schließglied 34 sind mit Hilfe eines O-Ringes
42 gegeneinander abgedichtet. An der eine Ringfläche 43 darstellenden Stirnseite
des Schließgliedes 34 ist damit-e'in abgeschlossener Druckraum 44 gebildet, der
durch einen Kanal 45 mit dem Einlaß 3 verbunden ist. Der die Größe der Ringfläche
37 übersteigende Teil der Ringfläche 43 dient als Schaltfläche 43'. Durch ein Loch
46 im Boden der Hülse-39 und einen Kanal=47 des -Schließkörpers 34 ist das Innere
der Hülse 39 stets mit dem Auslaß 5 verbunden, also druckentlastet.
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In die Bohrung 15 ist ein Rückschlagventil 48 eingesetzt.
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Liefert die Pumpe 2' durch die Speiseleitung 2 Drucköl in den Einlaß
3, so'-fließt dieses zunächst über die Eindrehung 26 zu dem Kanal 14, öffnet das
Rückschlagventi148 und geht .durch die Bohrung 16 und den Anschluß 6 zu dem Speicher
7 und dem Steuergerät B. Der im Anschluß 6 `herrschende Druck pflanzt sich durch
den Kanal 13 fort und wirkt auf die Fühlfläche 24. Der Bolzen 23 liegt unter dem
Einfluß dieses Druckes gegen das Schließglied 34, das von der Feder 41 auf seinem
Sitz gehalten wird. Der im Einlaß 3 herrschende Druck wirkt auch durch die Öffnungen
27 auf die Ringfläche 37 und durch den Kanal 45 auf die Ringfläche 43. Da letztere
um die Schaltfläche 43' größer ist als die Ringfläche 37, überwiegt die das Schließglied
auf seinem Sitz haltende Kraft des Druckraumes 44.
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Steigt der Druck im Anschluß 6 über einen für den Druckspeicher bzw.
den Motor 9 zulässigen Wert, so schiebt er den Bolzen 23 und damit das Schließglied
34 nach links. Er überwindet dabei den auf die Ringfläche 43 wirkenden Drucküberschuß.
Die Steuerfläche 36 hebt sich von dem Sitz 33 ab, und das von der Pumpe zugeführte
Drucköl fließt durch die Öffnung 32, die Ausnehmung 22 und den Auslaß 5 in den Vorratsbehälter
4' zurück. Dabei sinkt der Druck in der Eindrehung 26 und dem Druckraum 44, so daß
der auf der Fühlfläche 24 lastende Druck den Schließkörper 34 rasch in seine linke-
Endstellung bringt. Das Rückschlagventil 48 ist dabi geschlossen.
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Wenn der Druck am Anschluß 6 unter den Wert sinkt, bei dem das Regelventil
geöffnet wurde, so bleibt der Schließkörper 34 doch zunächst noch in seiner linken
Endlage, da er in Schließrichtung nur noch der Kraft der Feder 41 ausgesetzt ist.
Erst wenn im Kanal 13 ein tiefer liegender Schließdruck erreicht ist, vermag die
Feder 41 den - Schließkörper 34 wieder auf seinen Sitz zu legen. Dadurch baut die
Pumpe wieder einen Druck in dem Einlaß 3 auf, so daß auch auf die Schaltfläche 43'
wieder eine zusätzliche Schließkraft ausgeübt wird. Das Regelventil kann sich also
erst wieder öffnen, wenn der um eine bestimmte Spanne höhere Öffnungsdruck im Anschluß
6wieder erreicht ist.
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Durch Einlegen von Scheiben 49 in die Ausnehrnung 40 kann die Kraft
der Feder 41 und damit die Höhe des Öffnungs- und Schließdrucks verändert werden.
Das Verhältnis der beiden Drücke ist im übrigen durch die Bemessung der Ringflächen
37 und 43 bestimmt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind die Teile des Druckregelventils
in einem Gehäuse 50 untergebracht. Das Gehäuse besitzt einen Einlaß 51, der über
eine Speiseleitung 52 mit einer Pumpe 53 verbunden ist, ferner einen Auslaß 54,
von dem ein Rücklauf 55 zu einem Vorratsbehälter 56 führt, und einem Anschluß 57,
an den ein Druckspeicher 58 und eine aus einem Steuergerät 59 und einem Verbraucher
60 bestehende hydraulische Anlage angeschlossen sind. Der Vorratsbehälter 56 ist
über eine Saugleitung 61 mit der Pumpe 53 und über eine Rückleitung 62 mit dem Verbraucher
60 verbunden. _ In dem Gehäuse 50 befindet sich eine Bohrung 63. Eine Ringnut 64
dieser Bohrung ist mit dem Auslaß 54, eine weitere Ringnut 65 mit dem Einlaß 51
verbunden. Von einer dritten Ringnut 66 führt ein Kanal 67 über ein Rückschlagventil,
68 zu dem Anschluß 57.
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In die Bohrung 63 ist ein Schaltschieber 69 eingesetzt. Er hat vier
Bunde 70, 71, 72, 73 und eine Längsbohrung 74, die den Raum zwischen den Bunden
70
und 71 mit dem linken Ende des Schaltschiebers verbindet. Zwischen dieses
linke Ende und eine die Bohrung 63 abschließende Schraube 75 ist eine Rückführfeder
76 eingespannt. Durch die Schraube 75 führt eine Leckölleitung 77 zu dem - Vorratsbehälter
56. Das rechte Ende der Bohrung 63 ist durch einen Stopfen 78 verschlossen, der
als Anschlag für das rechte Ende des Schaltschiebers 69 dient.
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Parallel zu der Bohrung 63 liegt in dem Gehäuse 50 eine zweite Bohrung
79. Sie enthält eine an beiden Enden abgedichtete Buchse 80, die mit Hilfe einer
Hülse 81 und einer die Bohrung 79 verschließenden Schraube 82 in ihrer Lage gehalten
ist. Die Buchse 80 hat eine Ringnut 83, die durch einen Kanal 84 mit dem rechten
Ende der Bohrung 63 und durch Querlöcher 85 und 86 mit einer Längsbohrung 87 der
Buchse verbunden ist. Der rechte Teil 88 dieser Längsbohrung hat einen kleineren
Durchmesser als deren linker Teil.
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In dieser Längsbohrung ist gleitend und gegen beide Teile dichtend
ein Schließglied 89 geführt. Es hat an der Übergangsstelle vom kleineren zum größeren
Durchmesser eine Ringnut 90 und außerdem einen Längskanal 91, der in einem
Querloch 92 endet. Mit seiner als Fühlfläche 93 ausgebildeten Stirnseite grenzt
das Schließglied an eine Kammer 94, die durch einen Kanal 95 mit dem Anschluß 57
verbunden ist.
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Das linke Ende des Schließgliedes 89 trägt einen Bund 96, gegen den
sich eine mit ihrem anderen Ende an der Schraube 82 anliegende Feder 97 unter Zwischenlage
einer Federscheibe 98 abstützt.
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Das Innere der Hülse 81 ist durch einen Kanal 99 mit dem linken Ende
der Bohrung 63 und mit der Leckölleitung 77 verbunden.
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Fördert die Pumpe 53 Drucköl, so kommt es durch den Einlaß 51 zu der
Ringnut 65 und fließt bei der dargestellten Lage der Teile durch das Innere der
Bohrung 63 und den Kanal 67, öffnet das Rückschlagventil 68 und füllt den Druckspeicher
58 oder treibt den Verbraucher 60 an. Der im Anschluß 57 herrschende Druck wird
über den Kanal 95 auf die Kammer 94 übertragen. Das Schließglied 89 bewegt sich
aber noch nicht, da es von der Feder 97 in seiner rechten Endlage gehalten wird.
Steigt der Druck weiter an, so schiebt -sich das Schließglied 89 nach links. Ist
der vorgesehene Öffnungsdruck erreicht, so ist das Schließglied 89 unter dem E.influß
der auf seine Fühlfläche 93 wirkenden Kraft so weit nach links geschoben,
daß
Flüssigkeit von der Kammer 94 in die Querlöcher 86 kommen kann. Der Druck dieser
Flüssigkeit pflanzt sich durch die Ringnut 83 und die Querlöcher 85 in die Ringnut
90 des Schließgliedes fort. Die Ringflächen, welche diese Ringnut begrenzen, sind
verschieden groß; der auf der links liegenden Ringfläche liegende Druck überwiegt
daher und schiebt das Schließglied rasch nach links, so daß die Querlöcher 86 völlig
geöffnet werden. Der Teil 90' der linken Ringfläche, der außerhalb des der rechten
Ringfläche gleichenden Teiles liegt, dient demnach als Schaltfläche.
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Die auf diesem Weg eindringende Flüssigkeit strömt auch durch den
Kanal 84 in das rechte Ende 63' der Bohrung 63; ihr Druck in diesem Druckraum verschiebt
den Schaltschieber 69 nach links. Sein Bund 71 verschließt nunmehr die Ringnut 66,
und der Kanal 67 wird durch die Längsbohrung 74 entlastet. Das Rückschlagventi168
schließt sich, der Druck im Anschluß 57 und in der Kammer 94 bleibt erhalten und
hält weiterhin das Schließglied 89 und den Schaltschieber 69 in ihrer linken Endlage.
Das von der Pumpe 53 noch weitergelieferte Öl fließt von der Ringnut 65 zur Ringnut
64 und durch den Auslaß 54 zu dem Vorratsbehälter 56 zurück.
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In den Rücklauf 55 kann ein Verbraucherkreis, d. h. ein Steuergerät
101 und ein Druckmittelverbraucher 102, eingeschaltet sein. Der in diesem Kreis
herrschende Druck wirkt nicht auf den Kreis des Verbrauchers 60 und umgekehrt, da
der Schaltschieber 69 immer nur einen dieser Kreise mit der Ringnut 65 und mit der
Pumpe verbindet.
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Sinkt der Druck in der Kammer 94 etwas unter den «ffnungsdruck, so
bleibt doch zunächst das Schließglied 89 noch nahe seiner linken Endlage, wobei
es die Querlöcher 86 verschließt, so daß der in der Ringnut 90 wirkende Druck der
Kraft der Feder 97 weiterhin entgegenwirkt. Erst bei einem niedriger liegenden Schließdruck
schiebt die Feder das Schließglied 89 nach rechts. Damit kommen die Querlöcher 92
in Verbindung mit den Querlöchern 86, und das rechte Ende der Bohrung 63 wird durch
den Kanal 84 und den Längskanal 91 entlastet. Der Schaltschieber 69 geht unter dem
Einfluß der Rückführfeder 76 in seine rechte Endlage zurück und stellt wieder eine
Verbindung von der Pumpe zu dem Kanal 67 und dem Anschluß 57 her. Der Speicher 58
erhält also wieder Druck, unabhängig davon, welcher Druck in dem Auslaß 54 bzw.
einer diesem nachgeschalteten hydraulischen Anlage herrscht.
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Die Höhe des öffnungs- und Schließdrucks kann durch Ändern der Spannung
der Feder 97 eingestellt werden; man legt entweder zwischen die Feder und die Schraube
82 Scheiben 103 entsprechender Dicke ein oder verwendet eine Hülse 81 mit anderer
Länge. Das Verhältnis zwischen Öffnungs- und Schließdruck ist durch den Unterschied
der Durchmesser in beiden Teilen der Längsbohrung 87 bestimmt. Zum Ändern dieses
Verhältnisses können die Buchse 80 und das Schließglied 89 leicht gegen anders bemessene
entsprechende Teile ausgewechselt werden.