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Die Erfindung betrifft ein Druckregelventil für Druckregelventil für
hydraulische Anlagen hydraulische Anlagen mit einem Schließglied, das in öffnungsrichtung
dem in der Anlage herrschenden Druck, in Schließrichtung der Kraft einer Schließfeder
unterworfen ist und bei dem die Schließfeder auf einem Widerlager abgestützt ist,
das unter dem Einfluß der Flüssigkeit, deren Druck sich abhängig von der Stellung
des Schließgliedes- verändert, längs der Achse der Schließfeder verschiebbar ist
und bei dem eine Steuerkammer vorgesehen ist, welche abhängig von der Stellung eines
Schließgliedes wechselweise unter einem Steuerdruck steht oder entlastet ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Druckregelventil dieser
Art zu schaffen, das eine besonders niedrige und veränderbare Schaltspanne zum Öffnen
und Schließen gewährleistet.
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Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der Steuerkammer,
wie an sich bekannt, ein eigenes Schließglied zugeordnet ist und daß der Druck der
Steuerkammer auf das Federwiderlager in die Federspannung verrin 'gerndem Maß- einwirkt,
wenn das Druckregelventil geschlossen ist, und umgekehrt.
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Das Druckregelventil ist im Aufbau einfach gehalten. Die Anforderungen
an die Bearbeitungsgenauigkeit liegen unter denen bekannter Ventile dieser Art.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung wiedergegeben.
Es zeigen Fig. 1 bis 3 einen vereinfachten Längsschnitt durch ein
Druckreaelventil in drei verschiedenen CD
Stellungen, F i g. 4 ein
zweites, F i g. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 1
bis
3 hat die hydraulische Anlage eine Pumpe N,
einen Druckspeicher
U, eine Verbraucherleitung L, ein Entlastungsventil V, das der Pumpe
N nachgeschaltet ist, und ein Hilfsventil P, welches das Entlastungsventil
steuert. Entlastungs- und Hilfsventil bilden zusammen ein Druckregelventil.
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Die Pumpe N saugt Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter
10 an und drückt sie in eine Förderleitung 11, die an einem Abzweigpunkt
12 mit zwei Leitungen 13 und 14 verbunden ist. Die Leitung 13 führt
zu dem Entlastungsventil V. In die Leitung 14 ist ein Rückschlagventil
15 eingesetzt; sie setzt sich in drei Leitungen 17 bis 19 fort.
Die Leitung 17 ist mit dem Hilfsventil P verbunden. Die Leitung
18 ist an den ruckspeicher U angeschlossen, die Leitung
17 führt zur Verbraucherleitung L.
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Das Entlastungsventil Y hat einen zylindrischen Hohlraum 22,
in dem ein Kolben 23 gleitend geführt ist. Der Kolben hat einen zylindrischen
Abschnitt 24 und einen kegeligen Teil 25. Der zylindrische Ab-
schnitt
ist in dem Hohlraum 22 durch Vorsprünge zentriert, zwischen denen in Längsrichtung
verlaufende Durchlässe 26 liegen; der kegelige Teil 25 bildet eine
Dichtfläche. Der Kolben 23 stellt das Schließglied des Entlastungsventils
V dar. Die Dichtfläche arbeitet mit einem Sitz 28 zusammen, der am inneren
Ende einer mit dem Vorratsbehälter 10 verbundenen Leitung 29 liegt.
Eine Druckfeder 30 ist zwischen eine Endwand des Hohlraums 22 und die dem
kegeligen Teil entgegengesetzte Stirnfläche 31
des Kolbens 23 eingespannt;
sie sucht den Kolben auf seinen Sitz 28 zu drücken. Der Kolben
23 teilt in dem Hohlraum 22 eine Schaltkammer M ab sowie eine Rücklaufkammer
33. Die Schaltkammer M ist durch eine Leitung 34 mit dem Hilfsventil P verbunden;
in die Rücklaufkammer 33 mündet die Leitung 13.
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Das Hilfsventil P hat ein Gehäuse 35 mit zylindrischen Bohrungen
36, 37, die miteinander durch einen Durchlaß 38 mit kleinerem Querschnitt
verbunden sind.
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In der Bohrung 36 ist ein Zwischenkolben 39 gleitend
geführt. Er grenzt auf der Seite des Durchlasses 38 eine Entlastungskammer
D und auf der anderen, nach außen gerichteten Seite eine Druckkammer
C
ab. Die Entlastungskammer D ist durch eine Leitung 42 mit dem Vorratsbehälter
10 verbunden; an der
Druckkammer C ist mit Hilfe eines
dicht eingeschraubten Anschlußstückes 43 die Leitung 17 angeschlossen.
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In der Bohrung 37 ist ein Widerlager in Form eines Kolbens
J gleitend und abdichtend geführt Der Kolben teilt auf der Seite des Durchlasses
38 eine SteuerkammerA ab und hat auf der entgegengesetzten Seite eine Kolbenstange
46. Die Steuerkammer A
ist mit der Leitung 34 verbunden. Die Kolbenstange
46 hat eine Schulter 47, an welche sich ein mit kleinerem Durchmesser ausgeführtes
Teil 48 anschließt, das an seinem äußeren Abschnitt ein Gewinde 49 trägt. Der Teil
48 der Kolbenstange ragt durch ein Loch 50 in einem Deckel 51, der
in Form einer überwurfmutter ausgebildet und mit Hilfe eines Gewindes
52 auf das Gehäuse 35 aufgeschraubt ist. Auf das Gewinde 49 des Teils
48 sind eine Mutter 53 und eine Gegenmutter 54 aufgeschraubt.
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Die Mutter 53 und die Schulter 47 liegen auf Vera schiedenen
Seiten des Deckels 51 und bilden zwei mit diesem Deckel zusammenwirkende
Anschläge, mit denen sie zwei Endstellungen des Kolbens J in der Bohrung
37 bestimmen. Zwischen den Deckel 51 und den Kolben J ist eine
Stützfeder 55 eingespannt; eine weniger starke Schließfeder R ist zwischen
den Kolben J und eine Kugel 57 eingesetzt, die mit seitlichem Spiel in der
Steuerkammer A liegt und sich auf das Schließglied p des Hilfsventils
legt. Die Spannung der Schließfeder R hängt von der Stellung des Kolbens
J
ab.
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Die Kugel 57 stellt keinen dichten Abschluß der Steuerkammer
A dar. Sie berührt die Bohrung 37
bestenfalls nur längs einer Linie;
Druckmittel kann daher leicht an ihr vorbeiströmen, so daß sie jeweils in eine neue
Endstellung rücken kann, ehe sich die Betätigungseinrichtung des Ventils umkehrt.
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Das Schließglied p wirkt an seinem Kopf mit dem als Ventilsitz
ausgebildeten Ende 59 des Durchlasses 38 an der Steuerkammer
A zusammen. Mit dem Kopf des Schließgliedes ist ein Stößel 60 verbunden,
der den Durchlaß 38 mit Spiel durchdringt und dessen dem Kopf entgegengesetztes
Ende 61 sich in der Mittelachse auf dem Grund einer Höhlung 62 abstützt,
die in den Zwischenkolben 39 eingearbeitet ist.
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Nimmt der Kolben J in der Bohrung 37 eine solche Stellung
ein, daß die Schulter 47 an dem Deckel 51
anliegt, so hat die Druckfeder.R
eine bestimmte Vorspannung, die durch Schrauben an dem Gewinde 52
eingestellt
werden kann und die aus nachstehend an-0 -"eführten Gründen als Offnungsvorspannung
be zeichnet werden kann.
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Hat der Kolben J in der Bohrung 37 eine solche Lage,
daß sich die Mutter 53 gegen den Deckel 51
legt, so hat die, Schließfeder
R eine andere, bestimmte Vorspannung, die durch Verschrauben der Muttern
53 und 54 eingestellt werden kann und einen hohen Wert hat; sie kann als
Schließvorspannung bezeichnet -werden.
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Wenn die Anlage unter Druck gesetzt wird, so kommt von der Pumpe
N geförderte Flüssigkeit in die Leitung 13 und die Rücklaufkammer
33, durch die drosselnden Durchlässe 26 längs des zylindrischen Abschnitts
24 des Kolbens 23 in die Schaltkammer M, die Leitung 34 und die Steuerkammer
A, so
daß der dort herrschende Druck steigt, Das Ent-C , lossen,
da die wirksame lastun-sventil V ist gesch Druck.fläche des kegeligen Teils 25 kleiner
als die Stirnfläche 31 ist und die Feder 30 dazu in Schließrichtung wirkt.
Gleichzeitig kommt Druckflüssigkeit von der Pumpe N durch die Leitungen 14
und 18 und lädt den Druckspeicher R auf; durch die Leitungen 14 und
17 fließt Druckmittel in die Druckkammer C und erhöht deren Druck.
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Solange der Druck verhältnismäßig niedrig ist, haben die Teile des
Druckregelventils die Stellung nach F i g. 1, wo das Schließglied
p in Schließstellung steht und die Mutter 53 an dem Deckel
51 anliegt.
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Ist der Druck in der Steuerkammer A hoch genug geworden, um
den Kolben 1 gegen die Kraft der Feder 55 zurückzuschieben, so rückt
dieser langsam dem Druckverlauf folgend in seine andere Endstellung, in welcher
sich die Schulter 47 gegen den Dekkel 51 legt. Die Druckfeder R hält das
Schließglied p
immer noch geschlossen, hat aber noch die öffnungsvorspannung
(F i g. 2). Ist der Druck so groß geworden, daß die vom Unterschied der Querschnitte
in der Bohrung 36 und dem Durchlaß 38 herrührende Differenz der Druckkräfte
die öffnungsvorspannung der Stützfeder R überwindet, so öffnet sich das Schließglied
P. Die Steuerkammer A wird dadurch über den Durchlaß 38, die Entlastungskammer
D
und die Leitung 42 mit dem Vorratsbehälter 10 verbunden. Der verhältnismäßig
kleine freie Querschnitt des Durchlasses 38 wirkt dabei dämpfend und verhindert
schlagartige Bewegungen. Gleichzeitig dehnt sich die Stützfeder 55 aus und
schiebt den Kolben J
wieder in eine Stellung, in der die Mutter
53 an dem Deckel 51 anliegt, die Schließfeder R also wieder die Schließvorspannung
hat. Da der Druck in der Schaltkammer M stark abnimmt, öffnet sich gleichzeitig
das Entlastungsventil V, und die Pumpe N fördert in den drucklosen Umlauf
11-13-33-29-10. Das Rückschlagventil 15 schließt sich und hält den
Druck in den Leitungen 17 bis 19 aufrecht, so daß der in der Druckkammer
C herrschende Druck weiterhin das Schließglied p in Offenstellung
hält. In dieser Aufladestellung nehmen die Teile des Druckregelventils die Lage
nach F i g. 3 ein.
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Wird der Druckbedarf der Verbraucherleitung L vom Druckspeicher
U aus befriedigt, so nimmt der Druck in der Leitung 17 und der Druckkammer
ab. Ist er so gering geworden, daß die Schließvorspannung der Schließfeder R überwiegt,
so rückt das Schließglied p wieder in Schließstellung, und die Teile nehmen
wieder die Lage nach F i g. 1 ein, wobei das Entlastungsventil V geschlossen
ist und die Pumpe N wieder in die Leitung 14 und die anschließenden Leitungen
fördert.
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Das Schließglied p öffnet sich also und führt zum öffnen des
Entlastungsventils V, wenn die Schließfeder R eine kleinere Vorspannung hat wie
die, unter der sich das Schließglied p schließt, was zum Schließen des Entlastungsventils
V führt. Die Vorspannung wird dabei in einem vorgesehenen Zeitraum vor dem öffnen
oder Schließen geändert. Aus diesem Grund kann die Schaltspanne zwischen öffnen
und Schließen auf z. B. 3 oder 4 % des Anlagedruckes gesenkt werden, an Stelle
von 15 oder 20%, die gewöhnlich notwendig sind, um bisher bekannte Druckregelventile
eindeutig arbeiten zu lassen. Diese Verkleinerung der Schaltspanne auf Grund der
Erfindung dient dazu, daß das Ventil sehr empfindlich arbeitet, wie es für zahlreiche
Anwendungsfälle wünschenswert oder notwendig ist.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 ist die Anlage ähnlich
wie nach F i g. 1 bis 3 aufgebaut.
Lediglich das Hilfsventil
P' ist anders ausgebildet. Es hat zwei gleichachsige zylindrische Bohrungen, von
denen eine 66 einen kleineren Durchmesser hat als die andere 67. In
diesen Bohrungen ist der als Widerlager dienende Kolben T gleitend und dichtend
geführt. Ein Teil 69 des Kolbens gleitet in der Bohrung 66. Ein zweites
Teil 70 des Kolbens ist durch ein Gewinde 76 mit dem ersten verbunden,
bildet eine diesem zugewendete Schulter 68 und gleitet in der Bohrung
67.
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Das äußere Ende der Bohrung 66 ist durch einen Stopfen
72 verschlossen, der einen Dich.triiig 73 trägt und sich auf einen
Deckel 74 stützt, der mit einem Gewinde 75 verstellbar auf das Gehäuse
65 des Hilfsventils P' geschraubt ist.
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Die durch die Leitung 42 mit dem Vorratsbehälter verbundene Entlastungskammer
D' liegt, in der Bohrung 66 und wird von dem Kolbenteil
69 und dem Stopfen 72 begrenzt. Die mit der Leitung 17 verbundene,
Druckkammer C liegt im Inneren des Kolbens f'. Mit Rücksicht auf die Verschiebbarkeit
des die Druckkammer enthaltenden Kolbens ist die Kammer mit der Leitung
17 durch eine Ringnut 76 verbunden, die in den Kolben eingedreht ist.
Die mit der Leitung 34 verbundene Steuerkammer A' befindet sich am
inneren Ende der Bohrung 67 um den Kolbenteil 69 herum und wird von
der Schulter 68
begrenzt. Die Schließfeder R' liegt in der Entlastungskammer
D' zwischen dem Stopfen 72 und einer Kugel 77.
Letztere legt
sich gegen ein Ende des Schließgliedes p', dessen eine Dichtfläche mit der einen
Ventilsitz bildenden Mündung 79 eines Durchlasses 80 zusammenwirkt,
der den Kolbenteil 69 durchdringt. An seinem anderen Ende mündet der Durchlaß
in die Druckkammer C und bildet dort einen Sitzt 81, der mit einem
zweiten Kopf 82 des Schließgliedes zusammenwirkt. Der Sitzdurchmesser am
Kopf 82 ist größer als der am Ventilsitz 79. Die beiden Köpfe des
Schließgliedes sind mit Hilfe zweier Stangen 83 und 83 a verbunden,
die aneinanderstoßend mit weitem Spiel in dem Durchlaß 80 liegen. Das Innere
des Durchlasses ist durch eine Querbohrung 84 mit der Steuerkammer A' verbunden.
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Die Stützfeder 55' ist kräftiger als die Schließfeder R' und
zwischen den Kolbenteil 70 und einen Deckel 85 eingespannt, der einstellbar
mit Hilfe eines Gewindes 86 auf das Gehäuse 65 aufgeschraubt ist.
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Das Ventil nach F i g. 4 arbeitet entsprechend dem nach F i
g. 1 bis 3 beschriebenen. Die Durchlässe 26
zwischen dem Kolben
23 des Entlastungsventils und dessen Holikaum können weggelassen werden.
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Wenn der Druck in den Kammern C und A'
steigt, nimmt
die Stützfeder 55" die in F i g. 4 gezeigte Lage ein, die der öffnungsvorspannung
der Schließfeder R' entspricht. Der Schließkopf 82 ist offen, der entgegengesetzte
Kopf des Schließgliedes p' ist geschlossen.
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Wenn der Druck steigt, öffnet sich dieser in F i g. 4 links
dargestellte Schließkopf gegen die öffnungsvorspannung der Schließfeder R' und führt
dadurch zum öffnen des Entlastungsventils Y. Die Stützfeder 55
schiebt darauf
den Kolben T nach links, bis seine Schulter 68 am Ende der Bohrung
67 anschlägt; dadurch erhält die Schließfeder R' eine große Vorspannung,
die für das spätere Schließen des Ventils maßgeblich ist. Das Hilfsventil P' öffnet
sich mit dem kleineren Querschnitt des Ventilsitzes 79 und wird offengehalten
mit dem auf den größeren Querschnitt des Sitzes 81 einwirkenden Druck, was
zu einem sicheren Ansprechen des Ventils führt.
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In F i g. 5 ist eine, weitere Ausbildungsform der Einrichtung
nach der Erfindung gezeigt.
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Das Entlastungsventil V' hat in einem Gehäuse 90
einen Doppelkolben
91, 92, zwischen dessen Kolben eine Kammer 93 in Form einer Ringnut
liegt, welche mit der Förderleitung 13 der Pumpe N verbunden ist,
Der Kolben 92 grenzt am rechten Ende der den Doppelkolben führenden Bohrung
eine Schaltkammer IW ab, die über eine Leitung 95 mit dem Hilfsventil Y'
verbunden ist. Der Kolben 92 dichtet die Kammer 93
und IW gegeneinander
ab. In einer Federkammer 97,
die an den Kolben 91 anschließt,
liegt eine Druckfeder 96; sie versucht den Doppelkolben 91, 92 in
eine Ladestellung zu schieben, in welcher der Kolben 91 eine öffnung
98 verdeckt, welche durch eine Leitung 99 mit dem Vorratsbehälter
10 verbunden ist.
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Wenn der Druck in der Schaltkaminer M' hinreichend groß ist, hält
er den Doppelkolben 91, 92 gegen die Kraft der Druckfeder 96 in einer
gegenüber F i g. 5 links liegenden Endstellung, in welcher die Leitungen
13 und 99 über die Kammer 93 verbunden sind, so daß die Pumpe
N in den Vorratsbehälter 10
zurückfördem kann.
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Das Hilfsventil P" hat ein Gehäuse 100 mit einer Längsbohrung
101. Der als Widerlager dienende Kolben F' gleitet in dieser Längsbohrung
zwischen zwei Endlagen, die durch Anschläge 103 und 104 bestimmt sind. Diese
wirken mit einem Deckel 105
zusammen, der mit Hilfe eines Gewindes 105a einstellbar
auf das Gehäuse 100 geschraubt ist. Wie bei dem Ausführungsbeispiel nach
F i g. 1 ist einer der Anschläge eine Schulter 103 des Kolbens J",
der andere Anschlag eine verstellbar aufgeschraubte Mutter 104. In dem Deckel
105 ist eine, Stützkammer 111 angebracht; der dort herrschende Druck
wirkt auf die Schulter 103 des Kolbens f.
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Die Entlastungskammer D", die mit dem Vorratsbehälter 10 durch
die Leitung 42 verbunden ist, befindet sich in der Längsbohrung 101 zwischen
dem Kolben f' und einem dicht eingesetzten Stopfen 106,
der mit I-Llfe
eines Gewindes 107 im Gehäuse 100
befestigt ist.
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Der Stopfen 106 hat drei Teile 120, 121, 122, Der Teil 120
grenzt an die Entlastungskammer U' und legt sich gegen eine Schulter 123
des Gehäuses. Der Stopfen 121 liegt zwischen den Teilen 120 und 122. Der Teil 122
trägt das Gewinde 107 und bestimmt die Lage der anderen Teile, Die Steuerkammer
X' liegt in dem Stopfenteil 121 und ist ständig durch eine Querbohrung 124
und eine Ringnut 125 mit der Leitung 95 und durch eine Querbohrung
126 und eine Ringnut 127 mit einem Kanal 108 verbunden, der
zu der Stützkammer 111
führt. In der Steuerkammer A" liegt eine kleine
Kugel p", Sie kann sich gegen einen Sitz 110 legen, der am inneren
Ende einer als Druckkammer C dienenden Leitung des Stopfens 106 liegt
und mit de-Leitung 17 verbunden ist, oder auf einen Sitz 112, der einen größeren
Querschnitt als der Sitz 110 hat und am inneren Ende eines Durchlasses
113 gebildet ist, der zu der Entlastungskaminer Y' führt.
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Die Schließfeder R" liegt in der Entlastungskammer D" zwischen dem
Kolben T' und einer Kugel 114, die sich ihrerseits auf eine Stange 115 stützt,
welche
den Durchlaß 113 mit Spiel durchdringt und an der als Schließglied dienenden
Kugel p" anliegt Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Vorspannung der Schließfeder
R" ausschließlich durch Druckmittel verändert, ohne Mithilfe eines anderen elastischen
Mittels (wie z. B. einer Stützfeder 55) als der Schließfeder R," selbst.
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Solange der Druck ansteigt, liegt das Schließglied p" auf dem kleineren
Sitz 110. Die Schaltkammer IW des Entlastungsventils ist mit dem Vorratsbehälter
10 auf dem Weg 95-A"-113-D"-42 verbunden, so daß-das Entlastungsventil V'
geschlossen ist. Die Stützkammer 111 ist über 108-A"-113-D"-42 mit dem Vorratsbehälter
verbunden, so daß der Kolben T' in seiner linken Endstellung steht, in welcher sich
die Schulter 103 gegen den Deckel 105 legt und die Schließfeder R"
ihre zum öffnen erforderliche kleine Vorspannung hat. Wenn der Druck in der Leitun-
17 und der Druckkammer C" steigt, so wird die Kugel p" gegen die kleine Vorspannung
der Schließfeder R" von dem kleinen Sitz 110 abgehoben und legt sich gegen
den großen Sitz 112. Infolgedessen kommt Druck von der Leitung 17 durch die
Steuerkammer A" und die Leitung 95 in die Schaltkammer IW, schiebt
den Doppelkolben 91, 92 des Entlastungsventils V nach links und führt zur
Entlastung der Pumpe N in den Vorratsbehälter 10.
Gleichzeitig kommt
Druckmittel von der Leitung 17
durch die gteuerkammer A-" und den Kanal
108 in die Stützkammer 111 und schiebt den Kolben f'
nach rechts,
bis sich die Mutter 104 gegen den Deka kel 105 legt. Dadurch wird die Schließfeder
Y' zusammengedrückt und wieder auf große Vorspannung gebracht, wie sie zum Schließen
des Ventils nötig ist.