DE1224577B - Selbsttaetiges, druckabhaengiges Speicherabschaltventil fuer hydraulische Anlagen - Google Patents

Description

• Selbsttätiges, druckabhängiges Speicherabschaltventil für hydraulische Anlagen Hydraulische Anlagen, bestehend aus Pumpen und Druckmittelspeichern, werden oft mit Speicherabschaltventilen versehen. Derartige Ventile haben zwei wichtige Aufgaben: 1. Bei überschreitung des Solldruckes im Speicher wird die Pumpe mit dem Rücklaufbehälter verbunden, wobei gleichzeitig ein Rückschlagventil zwischen Speicher und Pumpe bzw. Behälter ein unerwünschtes Entleeren des Speichers verhindert.
• 2. Sinkt der Speicherdruck infolge Druckmittelverbrauches durch den Verbraucher unter einen gegebenen Solldruck ab, so verbindet das Ab-_ schaltventil die Pumpe wieder mit dem Speicher, während gleichzeitig der Behälter abgeschaltet wird.
• Ein bekanntes Ventil besteht aus zwei.-federbeaufschlagten, im Ventilgehäuse gelagerten Verschlußstücken, z. B. Kugeln, zwischen denen die Pumpenleitung mündet und von denen das eine zur Steuerung der Speicherleitung und das andere zur Steuerung der Ventilrückleitung dient. Zur Erzielung einer Schnappwirkung ist es bei einem derartigen Ventil bekannt, die Ventilsitze der Kugeln stufenförmig auszubilden, so daß bei geringfügigem Abheben der Kugeln eine zusätzliche Kugelfläche mit Druckmittel beaufschlagt. und damit die in öffnungsrichtung wirkende Kraft vergrößert wird.
• Durch das Zu- bzw. Wegschalten von. Flächen kann das sichere Umschalten nicht zuverlässig erreicht werden, ebenso wie in der Ventilschaltnchtung kaum ein Kippeffekt erzielt wird, da die- zugeschaltete Fläche in Gegenrichtung erst unmittelbar vor dem Aufsetzen der Kugel auf den Ventilsitz wieder weggeschaltet wird.
• Der Zuschaltvorgang am oberen und unteren Umschaltpunkt soll plötzlich erfolgen, wobei es sich gezeigt hat, daß es schwierig ist, die Schaltsicherheit zu erreichen. Eine geringe Schaltsicherheit liegt vor, wenn die Ventileinrichtung des Abschaltventils in der neutralen Mittelstellung zwischen den beiden Sollstellungen stehenbleibt. Es muß also ein möglichst ausgeprägter Kippeffekt gegeben sein. Das wird durch die Erfindung erreicht.
• Die Erfindung hat ein selbsttätiges, druckabhängiges Abschaltventil zum Gegenstand, durch das eine Pumpe wechselweise an den Druckspeicher und an den Rücklaufbehälter einer hydraulischen Anlage angeschlossen ist. Dabei wirkt eine Schließkraft entgegen dem hydraulischen Druck auf das Verschlußstück ein. Sie besteht darin, daß die Schließkraft unmittelbar nach dem Abheben des Verschlußstücks vom Ventilsitz als Extremum ein Minimum hat und dann über dem Hubweg wieder ansteigt.
• Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird als Ventilfeder die Kombination einer metallischen Feder mit einem Magneten verwendet. Die Kennlinie dieser Kombination hat ein Minimum, das bei einem Abstand des Ventilkörpers um wenige zehntel Millimeter von seinem Sitz erreicht ist.
• Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird das Verschlußstück von einer Druckfeder über einen Federteller und einen Stößel gegen seinen Sitz gedrückt, wobei der Federteller als scheibenförmiger Anker eines Magneten ausgebildet ist, der im Gehäuse befestigt ist.
• Die Erfindung kann auf ein Abschaltventil mit zwei kugelförmigen Verschlußstücken, deren Sitze voneinander abgewendet sind und die in einen Ventilraum münden, in dem ein Stößel geführt ist, durch den die unter dem Druck ihrer Federn stehenden kugelförmigen Verschußstücke in Wirkverbindung miteinander gehalten sind, angewendet werden. Nach der Erfindung ist es hierbei vorteilhaft, wenn das kugelförmige Verschlußstück, das die Verbindung zwischen der an den Ventilraum angeschlossenen Pumpe und dem Druckspeicher steuert, von größerem Durchmesser ist als das kugelförmige Verschlußstück, das die Verbindung zwischen der Pumpe und dem Behälter steuert, daß der Ventilsitz des großen Verschlußstücks größer ist als der Ventilsitz des kleinen Verschlußstücks und daß beide Kugeln gut passend in ihrer Ventilbohrung geführt sind, bis nach dem Abheben vom Ventilsitz die Führungen durch Drosselkerben od. dgl. unterbrochen sind. Dadurch kommen Druckbegrenzungsventile und Rückschlagventile in Fortfall, die bei den bekannten Äbschaltventilen benötigt werden, um ein Rückströmen des Druckmittels zu verhindern.
• Ferner ist es von Vorteil,- wenn in der Speicherladestellung des Ventils zwischen dem Magneten und der Ankerplatte ein Luftspalt besteht. Hierdurch wird bewirkt, daß die zum Wegdrücken der Ankerplatte von dem Magneten benötigte hydraulische Energie nicht zu hoch bemessen zu werden braucht.
• Der Magnet kann ein Dauermagnet sein. Bei Verwendung eines Elektromagneten ist auf einfache Weise eine Verbindung der Ventilschaltkraft und damit- des°obereir Schaltpunktes möglich. - -Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht.` -Das in der Zeichnung wiedergegebene Ventil dient zur Steuerung eines vom Behälter 1 mit Hilfe der Pumpe 2 in die Verbraucherleitung 3 bzw. Speicherleitung 4 geförderten Ölstromes. Mit 5 ist die Ventilrückleitung und mit 6 die Verbraucherrückleitung bezeichnet.
• Das Ventil besteht aus zwei im Ventilgehäuse 7 gelagerten, von Federn 8 bzw. 9 beaufschlagten Verschlußstücken, im Beispielsfalle Kugeln 10 bzw. 11.. Die Ventilsitze 12 bzw. 13 sind stufenförmig ausgebildet. Die,. dadurch entstehenden Kugelführungen 14 bzw. 15 sind durch Aufschlitzen als Drosseln ausgebildet. Der Pumpenanschluß 16 mündet in den zwischen den Verschlnßstücken gelegenen Ventilraum 17. Die Beaufschlagung der Kugel 10 durch die Feder 8 erfolgt direkt.
• Erfindungsgemäß ist das die Ventilrückleitung 5 steuernde Verschlüßstück entgegen dem hydraulischen Druck von einer Schließkraft beaufschlagt, die auf es mit einer Kraft einwirkt, deren Kennlinie über dem Ventilhub so verläuft daß sie in einiger Entfernung von dem Ventilsitz als Extremum ein Minimum hat und dann wieder ansteigt. Zu diesem Zweck wird die Kugel 11 von einer Druckfeder 9 über einen Federteller 19 und einen Stößel 18 gegen ihren Sitz gedrückt, wobei der Federteller 19 als -scheibenförmiger Anker eines im Gehäuse 7 befestigten Magneten 22 dient. Der Federteller 19 ist mit Bohrurigen 20 versehen, die die Verbindung vom Inneren des Ventils zur Ventilrückleitung 5 bilden. Die Kugeln 10 und 11, von denen die die Speicherleitung steuernde Kugel 10 größer ist als die die Behälterleitung steuernde Kugel 11, sind über einen Stößel 21 in Wirkverbindung miteinander gehalten. In der in der Figur wiedergegebenen Speicherladestellung besteht zwischen Magnet 22 und Ankerplatte 19 ein geringer Luftspalt 23. Der Magnet 22 ist im Beispielsfall ein Dauermagnet, an dessen Stelle jedoch auch ein Elektromagnet vorgesehen sein kann. Ansätze 24 am Stößel 21 dienen der Führung und sind mit Aussparungen versehen, die den Durchfluß von Druckmittel erlauben. .
• In der in der Zeichnung wiedergegebenen Schaltstellung wird Druckmittel von der Pumpe 2 über den Ventilraum 17 in die Verbraucherleitung 3 bzw. die Speicherleitung 4 gefördert. Mit Steigen des Flüssigkeitsspiegels im Speicher nimmt auch der in der Speicherleitung 4 sowie dem Ventilraum 17 herrschende Druck zu; bis die von der Feder 8 und dem Druckmittel auf die Kugel 11 ausgeübte Kraft die von der Feder 9 und dem Magneten 22 über den Teller 19 und den Stößel 18 ausgeübte Gegenkraft erreicht. Nach überwindung der gemeinschaftlich wirkenden Feder- und Magnetkraft wird die Kugel 11 von ihrem Ventilsitz 13 abgehoben, wodurch einerseits infolge der stufenförmigen Ausbildung- des Ventilsitzes die volle Halbkugelfläche beaufschlagt wird und sich andererseits infolge des Verschiebens des Stößels 18 und der dadurch bewirkten Vergrößerung des Luftspaltes 23 die von dem Magneten 22 über den Teller 19 ausgeübte Gegenkraft stark vermindert, so daß schon nach geringem Öffnen des Ventils 1113 praktisch nur noch die Feder 9 als Gegenkraft wirkt. Darüber hinaus wird mit öffnen der Ventilrückleitung der Raum 17 druckentlastet, was weiterhin bewirkt, däß-dür in "der Speiclierleitüig 4- herrschdiide' Drück die Kuge110 ohne Zeitverzögerung gegen ihren Ventilsitz 12 drückt und gleichzeitig über den Stößel 21 zur Öffnung der Ventilrückleitung 5 beiträgt.
• Das Ventil wird somit schon bei geringstem Ab= heben der Kugel 11 von ihrem Ventilsitz 13 einmal durch die rasche Abnahme der magnetischen Gegenkraft bei größer werdendem Luftspalt 23,. zum anderen durch das Zuschalten der vergrößerten Kugeloberfläche und weiterhin infolge der mechanischen Wirkverbindung der beiden Verschlußstücke 10 und 11 plötzlich in seine äußerste Abschaltstellung- umgeschaltet.
• Nach Absinken des Flüssigkeitsspiegels im Speicher findet der gleiche Vorgang in umgekehrter Reihenfolge statt. Nach Absinken der von der Feder 8 und dem Speicherdruck auf die Kugel 10 ausgeübten Kraft. unter. die Kraft der Feder 9 wird die Kugel 10- von ihrem Ventilsitz 12 abgehoben, worauf Stößel 18 mit Teller 19, Kugel 11 und Stößel 21- unter gleichzeitiger ständiger Verkleinerung des Luftspaltes 23 nach links verschoben werden. Infolge der Verringerung des Luftspaltes 23 vergrößert sich die die Feder 9 unterstützende, über den Teller 19 und den Stößel 18 auf die Kugel 11 und weiter über den Stößel 21 auf die Kugel 10 wirkende Magnetkraft ständig, wodurch ein sicheres schnelles Schließen der Ventilrückleitung bzw. Öffnen der Speicherleitung bewirkt wird.

Claims (6)

1. Patentansprüche: -1. Selbsttätiges, druckabhängiges Abschaltventil, durch das eine Pumpe wechselweise an den Druckspeicher und an den Rücklaufbehälter einer hydraulischen Anlage angeschlossen ist mit einer entgegen dem hydraulischen Druck auf das Verschlußstück wirkenden Schließkraft, d a -durch gekennzeichnet, daß die Schließkraft unmittelbar nach dem Abheben des Verschlußstücks vom Ventilsitz als Extremum ein Minimum aufweist und dann über dem -Hubweg wieder ansteigt.
2. 2. Abschaltventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an sich bekannte, nach dem-Abheben des Verschlußstücks von seinem Sitz durch Zu- oder Abschalten einer Beaufschlagungsfläche zu erreichende Kippwirkung sowohl beim Öffnen als auch beim Schließen des Ventils durch Verwendung einer Ventilfeder verstärkt wird, deren Kennlinie als Extremum ein Minimum hat.
3. 3. Abschaltventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichet, .daß als Ventilfeder die Kombination einer metallischen Feder (9) mit einem' Magneten (22) verwendet wird, deren Kennlinie ein Minimum hat, das bei einem Abstand des Verschlußstücks (11) um wenige zehntel Millimeter von seinem Sitz (13) erreicht ist.
4. 4. Abschaltventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück (11) von einer Druckfeder (9) über einen Federteller (19) und einen Stößel (18) gegen seinen Sitz gedrückt wird, wobei der Federteller (19) als scheibenförmiger Anker eines Magneten (22) ausgebildet ist, der im Gehäuse (7) befestigt ist.
5. 5. Abschaltventil mit zwei kugelförmigen Verschlußstücken, deren Sitze voneinander abgewendet sind und die in einen Ventilraum münden, in dem ein Stößel geführt ist, durch den die unter dem Druck ihrer Federn stehenden kugelförmigen Verschlußstücke in Wirkverbindung miteinander gehalten sind, nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das kugelförmige Verschlußstück (10), das die Verbindung zwischen der an den Ventilraum (17) angeschlossenen Pumpe (2) und dem Druckspeicher steuert, von größerem Durchmesser ist als das kugelförmige Verschlußstück (11), das die Verbindung zwischen der Pumpe (2) und dem Behälter (1) steuert, daß der Ventilsitz (12) des großen Verschlußstücks (10) größer ist als der Ventilsitz (13) des kleinen Verschlußstücks (11) und daß beide Kugeln gut passend in ihrer Bohrung geführt sind, bis nach dem Abheben vom Ventilsitz die Führungen durch Drosselkerben (14, 15) od. dgl. unterbochen sind.
6. 6. Abschaltventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Speicherladestellung des Ventils zwischen dem Magneten (22) und der Ankerplatte (19) ein Luftspalt (23) besteht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 198 411, 671407; deutsche Auslegeschriften Nr. 1014 401, 1040 331, 1051591, 1055 909, 1060 207; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1833 477; britische Patentschrift Nr. 576167; USA.-Patentschrift Nr. 3 023 997.