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Die Erfindung betrifft ein Wegeventil für hydraulische Anlagen mit
einem in einer Gehäusebohrung gleitenden Längsschieber, der durch Rastmittel wenigstens
in einer Arbeitsstellung gegen Verschieben festgehalten ist, mit einer Rückholeinrichtung
zum Rückführen des Längsschiebers aus der Arbeitsstellung in die Neutralstellung,
und mit einer Entrastungsvorrichtung zum selbsttätigen Entrasten des Längsschiebers,
bei der Druckmittel einem in einem Längsschieberende ausgebildeten Druckraum zugeleitet
wird, der durch einen dicht aber gleitend in ihm angeordneten, sich mit seinem dem
Druckraum abgewandten Ende an einem gehäusefesten Teil abstützenden Bolzen begrenzt
wird.
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Bei einer aus der USA.-Patentschrift 2 689 585 bekannten hydraulischen
Entrastung für ein Wegeventil mit Längsschieber ist ein mit einem Kolben versehener
Rastbolzen senkrecht zur Schieberlängsachse im Ventilgehäuse gelagert und greift
mit seiner Spitze in Rastnuten des Längsschiebers, wenn sich dieser in Arbeitsstellung
befindet. Der Rastbolzen wird durch eine Kraft aus einem am Kolben wirksamen Druckunterschied
in seiner eingerasteten Stellung gehalten, solange ein federbelastetes Ventil in
dem zum Verbraucher fließenden Druckmittelstrom diesen Druckunterschied erzeugt.
In Endstellung des Verbrauchers fließt kein Druckmittel über das Ventil; der Druckunterschied
beiderseits des Kolbens gleicht sich über eine im Kolben angeordnete Drosselbohrung
aus und der Schieber wird entrastet. Diese Ausführung hat einerseits den Nachteil,
daß das Ventil wegen der Anordnung der vom gesamten Arbeitsstrom durchflossenen
Rasteinrichtung groß baut, andererseits wird während des .ganzen Arbeitsganges über
das Ventil ein Druckabfall erzeugt, was zu Energieverlust und unerwünschter Erwärmung
des Druckmittels führt.
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Weiterhin ist aus der USA.-Patentschrift 3 093 158 eine hydraulische
Entrastungseinrichtung bekannt, deren Auslösedruck einstellbar ist, und die zusammen
mit einer Rückholeinrichtung als bauliche Einheit außen am Ventilgehäuse angeordnet
ist. Bei dieser Entrastungseinrichtung führen Längsbohrungen im Innern des Schiebers
von der Druckseite des Wegeventils zu einem in eine Schieberverlängerung eingesetzten,
einstellbaren Druckbegrenzungsventil und einem hinter diesem liegenden, federbelasteten
Kolben. Dieser Kolben drückt in Laststellungen in quer zur Schieberlängsachse verlaufenden
Bohrungen der Schieberverlängerung geführte Kugeln nach außen in gehäusefeste Ausnehmungen.
Spricht das Ventil an, so wird der Kolben gegen eine Rastfeder gedrückt und läßt
die Kugeln nach innen ausweichen. Diese Anlage ist aufwendig und besonders empfindlich
gegen Verunreinigungen des Druckmittels, denn nach dem Erstrasten muß die Rastfeder
das vor dem Kolben befindliche Druckmittel durch einen engen Ringspalt, den der
Kolben mit der Bohrung der Schieberverlängerung bildet, in den Rücklauf verdrängen.
Dieser Ringspalt darf nicht größer sein, da sonst kein Auslösedruck zustande käme.
Nachteilig ist auch, daß infolge des zuletzt geschilderten Vorgangs eine gewisse
Zeit verstreichen muß, bis der Schieber wieder in Raststellung gebracht werden kann.
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Ferner zeigt die französische Patentschrift 1380 729 ein Wegeventil
für hydraulische Anlagen mit einem Längsschieber, dem in bekannter Weise Rastmittel
und eine Rückholeinrichtung zugeordnet sind. Zum selbsttätigen Entrasten des Längsschiebers
ist eine Entrastungsvorrichtung vorgesehen, bei der Druckmittel einem in einem Längsschieberende
ausgebildeten Druckraum zugeleitet wird. Dieser Druckraum wird von einem dicht aber
gleitend im Längsschieber angeordneten, sich mit seinem dem Druckraum abgewandten
Ende an einem gehäusefesten Teil abstützenden Bolzen begrenzt. Bei dieser Bauart
ist in Arbeitsstellung des Längsschiebers der Druckraum direkt mit dem Zulauf und
auch mit dem Zylinder verbunden. Treten in Raststellung des Längsschiebers kurzzeitige
Druckstöße auf, so können diese schon beim Ausfahren des Zylinders ein ungewolltes
Erstrasten auslösen, wodurch der Zylinderkolben seine Endstellung nicht erreicht.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache und sichere hydraulische
Entrastung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die besonders bei Wegeventilen
einfachster Bauart vorteilhaft verwendet werden kann.
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Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der Druckraum
in jeder Stellung des Längsschiebers eine Verbindung zum Rücklauf hat, in die wenigstens
in einer Arbeitsstellung ein Ventil geschaltet ist, das bei Erreichen einer bestimmten
Druckhöhe im Zulauf diese Verbindung zum Rücklauf absperrt und den Druckraum mit
dem Zulauf verbindet.
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Diese Ausführungsform vermeidet die Nachteile der bekannten Einrichtungen
und gewährleistet vor allem ein sicheres Erstrasten des Längsschiebers. Selbst in
Raststellung kann sich infolge von Druckstößen oder auch durch Lecköl im Druckraum
kein Druck aufbauen, wodurch ein vorzeitiges, ungewolltes Erstrasten nicht möglich
ist.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben;
sie zeigt in F i g. 1 ein Wegeventil mit hydraulischer Entrastung in Stellung Neutral,
F i g. 2 einen Teilschnitt desselben Wegeventils in Stellung Heben.
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In einem Ventilgehäuse 1 ist in einer Gehäusebohrung 2 ein Steuerschieber
3 geführt, der an seinem aus dem Gehäuse ragenden Teil 4 mit einem an einem Arm
5 des Gehäuses gelagerten Hebel 6 gelenkig verbunden ist. Am Steuerschieber 3 sind
kolbenartige Schieberabschnitte 8, 9,10,11 ausgebildet, die mit in der Gehäusebohrung
2 angeordneten Ringräumen 12, 13,14,15,16 zusammenwirken.
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Die Gehäusebohrung 2 hat auf ihrer dem Hebel 6 gegenüberliegenden
Seite eine Erweiterung 18, die eine doppeltwirkende Rückholeinrichtung aufnimmt.
Diese besteht aus einer vorgespannten Feder 19, die sich an zwei Federteller 20,
21 legt, von denen sich innen einer an einer Schulter 23 des Schieberabschnitts
11, der andere an einem Sicherungsring 24 abstützt, und beide sich am Außenumfang
an gehäusefeste Teile stützen. Die Feder 19 hält den Steuerschieber 3 in seiner
Neutralstellung. Das dem Hebel abgewandte Schieberende 27 ist anschließend an den
Kolbenabschnitt 11 abgesetzt und trägt an seinem Umfang Rastnuten 28, 29, die mit
einer Rastfeder 30 zusammenwirken. Diese ist in einer Aussparung 31 eines Gehäusedeckels
32 und mit Hilfe eines Zwischenblechs 33 gehalten.
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Im abgesetzten Schieberende 27 ist in einer zentrischen
Bohrung
40 ein Bolzen 41 dicht, aber gleitend geführt. Er begrenzt einen Druckraum 42, in
dem eine Feder 44 angeordnet ist; diese drückt den Bolzen 41 gegen den Gehäusedeckel
32.
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Zwischen den Schieberabschnitten 10 und 11 angeordnete Radialbohrungen
45 verbinden den Druckraum 42 in Neutralstellung des Steuerschiebers mit dem Ringraum
15, der über einen Kanal 46 mit einem Behälter in Verbindung steht.
Von dem neben dem Ringraum 15 liegenden Ringraum 14 führt ein Kanal 7 zu
einem Verbraucher 48. Der Ringraum 13
ist über eine Druckleitung 17
mit einer Pumpe 49 verbunden. Vom Ringraum 12 führt ein Kanal 50 zu einem Behälter
22 (Neutralumlauf). Ein zwischen den Kanälen 46 und 17 eingebautes Druckbegrenzungsventil
51 sichert die Anlage gegen Überdruck ab.
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Vom Ringraum 13 zweigt eine Bohrung 55 ab, die in eine erweiterte
Bohrung 60 mündet; von dieser führt ein Kanal 61 zum Ringkanal 15. Die Bohrung
55 ist über einen mit einer Drossel 57 versehenen Kanal 56 mit dem Ringraum
16 verbunden.
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In der Bohrung 55 gleitet ein federbelastetes Ventil 62, das in Ruhelage
mit seinem Bund 63 an der von den Bohrungen 55 und 60 gebildeten Schulter
64 anliegt und mit einem Endabschnitt die vom Ringraum 13 kommende Bohrung
55 absperrt. Über Bohrungen 67 und 68 im Innern des Ventils 62 sind in dieser Lage
Kanäle 56 und 61 miteinander verbunden. Die Vorspannung der Ventilfeder 70 ist mit
Hilfe einer Schraube 71 einstellbar, die auch die Bohrung 60 nach außen dicht abschließt.
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Die Wirkungsweise der hydraulischen Entrastung ist wie folgt: In Neutralstellung
(F i g. 1) fördert die Pumpe 49 Druckmittel über die Druckleitung 17 in die Ringräume
13 und 12 der Gehäusebohrung 2 und in den Neutralumlauf 50; der am Ringraum 14 angeschlossene
Verbraucher 48 ist durch den Schieberabschnitt 9
von der Pumpe getrennt.
Der Druckraum 42 im Steuerschieberende ist über die Radialbohrungen 45 zum Ringraum
15, und dieser zum Rücklauf 46 hin entlastet. Somit kann sich in Neutralstellung
- wie auch in Stellung Senken (rechte Endlage des Schiebers) - durch Lecköl kein
Druck im Druckraum 42 aufbauen und den Steuerschieber 3 verstellen.
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Bewegt man den Steuerschieber 3 in Stellung Heben bis zum Einrasten
der Rastfeder 30 in die Nut 29, so trennt der Schieberabschnitt 8 die Verbindung
vom Ringraum 13 zum Ringraum 12, d. h., er unterbricht den Neutralumlauf,
und der Schieberabschnitt 9 gibt die Verbindung vom Ringraum 13 zum Ringraum 14
frei; der Verbraucher 48 erhält nun Druckmittel. Bei dieser Schieberbewegung verdrängt
der Bolzen 41 in der Schieberbohrung 40 Druckmittel aus dem Druckraum
42. Der größte Teil des Druckmittels kann aus dem Druckraum 42 rasch durch
die Radialbohrung 45 in den Ringraum 15 entweichen und gelangt in
den Behälter. Kurz bevor der Schieberabschnitt 10 diese Verbindung sperrt, gibt
der Schieberabschnitt 11 eine Verbindung vom Druckraum 42 über die Radialbohrung
45, den Ringraum 16, Kanal 56, Drossel 57, Ventilbohrungen 67, 68 und Kanal 61 ebenfalls
in den Ringraum 15 frei und läßt die restliche Druckmittelmenge entweichen.
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Erreicht nun der Druck im Verbraucherkreis und damit im Ringraum 13
der Gehäusebohrung, von wo er gleichzeitig auf die Stirnfläche des Ventilkörpers
62 wirkt, den mit der Feder 70 eingestellten Ansprechdruck des Ventils, so unterbricht
das Ventil 62 zuerst die Verbindung vom Kanal 56 zur Bohrung 60 und gibt dann bei
weiterem Hub den Weg für das Druckmittel vom Ringkanal 13 über die Bohrung 55, den
Kanal 56 und die Drossel 57 zum Ringraum 16 frei. Da der Schieberabschnitt
10 die beiden Ringräume 16
und 15 voneinander trennt, pflanzt sich
der Druck über die Radialbohrungen 45 in den Druckraum 42
fort und
wirkt auf den sich am Deckel 32 abstützenden Bolzen 41. Dieser drückt den Steuerschieber
3 aus seiner Raststellung. Sofort nach dem Entrasten wird durch den Schieberabschnitt
10 der Druckraum 42 zum Ringraum 15 wieder entlastet und die vorgespannte Rückholfeder
19 bringt den Steuerschieber 3 in seine Neutralstellung.
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Damit in Stellung Heben nicht entrastet wird, bevor das Ventil 62
angesprochen hat, ist der Druckraum 42 so lange über die Bohrungen 45, den Ringraum
16, den Kanal 56, die Ventilbohrungen 67, 68, die Bohrung 60, den Kanal 61 und den
Ringraum 15 mit dem Rücklauf 46 verbunden.
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Die Drossel 57 - die auch als verstellbare Drossel ausgebildet sein
kann - verhindert, daß beim Ansprechen des Ventils 62 im Druckraum 42 Druckstöße
auftreten und ermöglicht eine gedämpfte Rückführung des Steuerschiebers 3 in Neutralstellung.
Ein Zurückschnellen des Steuerschiebers 3 nach dem hydraulischen Entrasten durch
die gespannte Rückholfeder 19 wird verhindert, da die Feder 44 den Bolzen 41 gegen
den Gehäusedeckel 32 drückt, und somit kurzzeitig Druckmittel über Drossel
57, Kanal 56, Ringraum 16, Radialbohrungen 45 in den Druckraum 42 gesaugt wird.
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Die vorliegende Konstruktion gewährleistet durch ihre Einfachheit
ein sicheres Arbeiten und kann vor allem bei Wegeventilen für einfach wirkende Verbraucher
verwendet werden. Als besonders günstig hat sich erwiesen, daß das Schieberende
mit Rast- und Rückholeinrichtung nicht in druckgefüllten Räumen liegt, was ein rasches
Auswechseln von Teilen ermöglicht. Auch können am Schieber andere Rastsysteme angebaut
werden, da auch verschieden große Rastkräfte durch die aus dem Druckmitteldruck
mal der Fläche des Bolzens 41 zu errechnende Kraft sicher überwunden werden.