DE1600731A1

DE1600731A1 - Fluidumssteuerventil

Info

Publication number: DE1600731A1
Application number: DE19671600731
Authority: DE
Inventors: Hodgson Robert F
Original assignee: Commercial Shearing Inc
Current assignee: Commercial Shearing Inc
Priority date: 1966-09-06
Filing date: 1967-04-28
Publication date: 1972-01-27
Also published as: DE1600731C3; US3414017A; DE1600731B2; GB1161707A

Description

Dr. Ing. E. BERECENFELD, Patentanwalt, Ko LN, "Ünivsrsif äfssf raße 31

Anlage Aktenzeichen

zur Eingabe vom 27» April 1907 Sch+ Name d. Anm. COMMERCIAL SHEARING &

STAMPING COMPANY

Youngstown, State of Ohio,

Fluidumssteuerventil

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Fluidumssteuerventile und betrifft insbesondere Steuerventile für hydraulische Hochdrucksysteme, wie sie in Erdbewegungsmaschinen und dergleichen verwendet werden. Die Erfindung befaßt sich in erster Linie mit einem neuen Ventil mit geschlossenem Zentrum zur Verwendung in derartigen hydraulischen Systemen.

Die Verwendung von Ventilen mit geschlossenem Zentrum in hydraulischen Systemen ist wegen der Vorteile bereits vorgeschlagen worden, die sich aus der Verwendung einer Fluidumsquelle mit konstantem Druck in Verbindung mit einer statischen Fluidumssäule im Ventil selbst herleiten. Wegen der schwerwiegenden Nachteile, die auch aus dem Vorhandensein eines hohen PIuidumsdruckes auf das Zentrum des Ventils im statischen Zustand folgen, waren dieee Ventile jedoch nicht erfolgreich. Der Hauptnachteil dieser Ventilart ist, daß das unter hohem Druck stehende Fluidum von der Eingangssäule zum Zylinder leckt und eine unkontrollierte Zylinderbewegung verursacht. Dies ist insbesondere bei Erdbewegungsmaschinen äußerst unerwünscht.

C 20/20

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Die vorliegende Erfindung schafft ein Pluidumsventil mit geschlossenem Zentrum, bei dem derartige Zylinderbewegungen vollkommen vermieden werden. Die vorliegende Erfindung ist bei verschiedenen Ventilformen anwendbar, sie wird hier jedoch in erster Linie in Verbindung mit einem doppelt wirkenden Ventil dargestellt und beschrieben.

Gemäß der Erfindung wird ein Pluidurnssteuerventil vorgesehen mit einem Gehäuse, mit einer sich in Längsrichtung durch das Gehäuse erstreckenden Hauptbohrung, mit mindestens einer im Gehäuse mit Abstand parallel zur Hauptbohrung verlaufenden Bohrung, mit einem Hochdruckeinlaß, der mit dem mittleren Teil der Hauptbohrung in Verbindung steht, mit einer Niederdruckablaßkammer im Abstand vom Einlaß, die mit beiden Bohrungen in Verbindung steht, mit einer Hochdruckzylinderkammer zwischen dem Einlaß* und der Ablaßkammer, die mit beiden Bohrungen in Verbindung steht, mit einem in der Hauptbohrung axial beweglichen Ventilkolben, der an beiden Enden entlang seiner Achse hohl ist, und mit im Abstand voneinander angeordneten Öffnungen in diesem Kolben, die an beiden Enden desselben in den inneren Hohlraum führen, wobei gemäß der Erfindung vorgesehen ist, daß die Öffnungen derart im Abstand voneinander angeordnet sind, daß in einer neutralen Stellung mindestens eine der im Abstand voneinander angeordneten Öffnungen an jedem Ende des Kolbens mit einer Ablaßkammer in Verbindung steht und eine andere Öffnung neben dem Einlaß in der Hauptbohrung liegt und irgendwelches durch die Bohrung fließendes Leckfluidum abfängt, so daß dieses

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Leckfluidum vom Einlaß durch das Innere des Kolbens zur Ablaßkammer weggeleitet wird., und daß in einer Arbeitsstellung die öffnungen am einen Ende des Kolbens mit dem hinter ihnen liegenden axialen Hohlraum im Kolben den Einlaß und eine Zylinderkammer und die Öffnungen am anderen Ende des Kolbens über ein in der Kolbenböhrung am anderen Ende befindliches Überdruckventil die Zylinderkammer und die benachbarte Ablaßkammer verbinden»

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben* in denen§ I

Pig. 1 eine Draufsicht auf ein doppeltwirkendes

Ventil gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie H-II in Figo 1 _g

Figo 3 eine Draufsicht auf ein Ventil gemäß der Erfindung mit mehreren Abschnitten^

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine zweite Aus·=

führungsform der Erfindung in einem doppelt wirkenden Ventil und

Fig. 5 eine Draufsicht auf das Ventil gemäß Figo k

zeigte

In den Zeichnungen ist das Gehäuse 10 eines doppelt wirkenden Ventils dargestellte Das Gehäuse wird von zwei parallen*

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im Abstand voneinander angeordneten Bohrungen 11 und 12 in Längsrichtung durchzogen. Ein Einlaßabschnitt 13 mit einer Einlaßöffnung 1j5a, die an eine Quelle eines unter kondbantem hohen Druck stehenden. Fluidums anschließbar ist, steht mit der Bohrung 11 über einen mittleren Einlaßkanal 14 in Verbindung. Zylinderöffnungen 15 und 16 stehen mit Zylinderkammern 17 bzw. 18 in Verbindung, die beide Bohrungen 11 und 12 - und zwar jeweils eine auf den beiden Seiten des Einlaßkanals I4ir schneiden. Neben jeder der beiden Zylinderkammern 17 und 18 schneidet jeweils eine Ablaßkammer 19 bzw. 20 beide Bohrungen 11 und 12. Ein in axialer Richtung beweglicher Ventilkolben 21, bewegt sich in der Bohrung 11. Dieser Kolben ist mit einem massiven Mittelteil 22 und axialen Bohrungen 23 bzw. 24 an seinen beiden Enden versehen. Jede der Endbohrungen 2j5 und 24 ist mit zwei im Abstand voneinander angeordneten Gruppen von öffnungen 23a und 23b bzw. 24a und 24b versehen, die in einem solchen Abstand voneinander angeordnet sind, daß in der in Pig. 2 dargestellten neutralen Stellung eine Gruppe der öffnungen 2j5a und 24a von jedem Öffnungspaar geschlossen ist. In einer Arbeitsstellung_/in der sich der Kolben nach einer Bewegung in Fig. 2 nach rechts befindet, verbindet eki Öffnungspaar 23a und 23b den Mittelkanal 14 mit der Zylinderkammer I7 und das andere Öffnungspaar 24a und 24b die Zylinderkammer 18 mit dem benachbarten Ablaßkanal 20. In der anderen Arbeitsstellung, in der sich der Kolben nach einer Bewegung in Fig. 2 nach links befindet, verbindet das Öffnungspaar 24a und 24b den Einlaßkanal 14 mit der ZyIInderkammer 18 und das Öffnungspaar 2j5a und 23b die Zylinderkammer I7 mit der. benachbarten AbIaß-

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kammer 19* Beide Endbohrungen 23 und 24 sind mit federbelasteten. Rückschlagventilen 23c und 24o zwischen den Öffnungen 23a und 23b bzw. 24a und 24b versehen, um einen Rückfluß aus den Zylinderkammern I7 und 18 zum mittleren Einlaßkanal 14 zu verhüten. Die Bohrung 12 ist mit einem Niederdrückquerkaiiai 25 verbunden, der über eine AusLaßöffatmg 26 an eilen Fluidumsvorratsbehälter angeschlossen ist* Die Bohrung 12 ist an beiden Enden mit Überdruckventilänordnungen 30 versehen,,die aus einem hohlen Gehäuse 30a mit einem Pilotventil 30b bestehen, das von einer Feder 30c gegen einen Sitz 30d gedrückt wird, öffnungen 3I stellen gegebenenfalls eine Verbindung zwischen der Zylinderkammer oder 18 wid dem Inneren des Gehäuses 30a her. öffnungen bilden eine Verbindung zwischen der Ablaßkammer I9 oder und dein Inneren des Gehäuses 30a. Ein Kanal 33 verbindet die Bohrung 12 mit dem Inneren des Gehäuses 30a und ist mit einem Sitz 33a versehen, der durch eine Kugel 33b verschlossen wird. Eine Endhaube 34, die mit einem Kanal 35 versehen ist, verschließt die Kammer 14 und verbindet die AblaSkammern 19 und 20 mit der Niederdruckbehälterleitung 25·

Im Betrieb des Ventils wird ein unter hohem Druck stehendes FlVkMma γόη einer Quelle her durch den Einlaß 13a in den Kanal 14 eingeführt. In der in Fig. 2 dargestellten neutralen Stellung des Kolbens 21 tritt keine Fluidumsströmung auf. Da das Flilidüm im Kanal 14 sich unter hohem Druck (etwa 211 kg/cm )

j, ist es bestrebt, am Kolben entlang in die Zylinderkaramern 17 und 18 zu lecken. Hierdurch wird normalerweise eirte Verstellung des über die Kammern I7 und 18 betätigten Arbeitszylinders verursacht; beim Ventil gemäß der vorliegenden

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Erfindung liegen jedoch die Öffnungen 23a und 24a in der Bohrung auf beiden Seiten der Kammer 14, so daß sie das leckende Fluidum abfangen und es in die Endbohrungen 23 und 24 führen, von denen das Leekfluidum durch die-—' Rückschlagventile 23c bzw. 24c und die Öffnungen 23b bzw. 24b in die Ablaßkammern I9 bzw. 20 und von dort über den Niederdruckkanal 25 zum Behälter abgeführt wird.

Beim Ventil gemäß der Erfindung wird eine Neigung zur £

Hohlsogbildung durch die vom Kanal 33 und der Kugel 33b gebildete Verbindung verhindert. Wenn in einer der Zylinderkammern 17 oder 18 ein Unterdruck auftritt, so wird Pluidum von der Niederdruckleitung 25 über den Kanal 33 an der Kugel 33b vorbei durch die öffnungen 35 in die Zylinderkammer gesaugt.

Beim Ventil gemäß den Figuren 1 und 2 sind gesondert voneinander ein Einlaßabschnitt I3, ein Steuerabschnitt 10 und eine Endhaube 34 vorgesehen, die durch Schrauben 40, 41 und zusammengehalten werden. Selbstverständlich kann man jedoch den Einlaßabschnitt, den S teuer abschnitt und die Endhaube auch einteilig herstellen, wenn das erwünscht ist.

Ventile mit mehreren Abschnitten werden gemäß der Darstellung ff in Fig. 3 zusammengestellt, wobei jeder Abschnitt ein Qe- j " häuse 10 mit zwei im Abstand voneinander und parallel zueinander verlaufenden Bohrungen 11 und 12 aufweist, wie dies oben beschrieben wurde. Jede vollständige Ventilzusammenstellung wird wie in Fig. 1 mit einem Einlaßabschnitt f3 und

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einer Endhaube ^k versehen.

In Fig. 4 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der ein Gehäuse 50 vorgesehen ist, das in Längsrichtung von einer Bohrung 51 durchzogen wird; ferner sind auf einer gemeinsamen Achse im Abstand voneinander zwei parallele Bohrungen 52 und 55 vorgesehen, von denen jeweils eine an jedem Ende des Gehäuses angeordnet ist. Ein Einlaßabschriltt 54 mit einer Einlaßöffnung 54a, die an eine Quelle eines unter hohem Druck stehenden Pluidums anschließbar ist, steht über einen Einlaßkanal 55 I mit der Bohrung 51 in Verbindung» ZyIinderöffnungen 56 bzw. 57 stehen mit Zylinderkammern 58 bzw. 59 in Verbindung. Die Kammer· 58 schneidet die Hauptbohrung 5I und die Bohrung 52 und die Kammer 59 schneidet die Hauptbohrung 51 und die Bohrung 53. Es sind zwei Ablaßkammern 60 und 61 vorgesehen, von denen jeweils eine die Hauptbohrung 51 neben eher der Zylinderkammern 58 bzw. 59 und diejenige der Bohrungen 52 bzw. 53 schneidet, die von der benachbarten Zylinderkammer geschnitten wird. Ein in axialer Richtung beweglicher Kolben 62, der mit dem Ventilkolben 21 identisch ist, bewegt sich in der Bohrung 5I · Der Kolben ist mit einem massiven Mittelteil 63 und mit axialen Endbohrungen 64 und 65 versehen. Jede dieser Endbohrungen weist zwei im Abstand voneinander angeordnete Öffnungen 64a und 64b bzw. 65,a und 65b auf, deren Abstand voneinander derart ist, daß in der neutralen Stellung eine Gruppe der öffnungen 64a und 65a von jedem Öffnungspaar geschlossen ist. in einer Arbeitsstellung, nämlich.nach einer Bewegung des Kolbens in Fig. 4 nach rechts, verbindet ein Paar 64a und 64b der öffnungen den Mittelkanal 55 mit der Zylinder-

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kammer 58 und das andere Paar 65a und 65b verbindet
die Zylinderkammer 59 mit der benachbarten Ablaßkammer .
61. In der anderen Arbeitsstellung* nämlich nach einer
Verschiebung des Kolbens in Fig«, 4 nach links* verbindet das eine Öffnungspaar 65a und 65b den Einlaßkanal 55 mit der Zylinderkammer 59 und die öffnungen 64a und 64b verbinden die Zylinderkamrner 58 mit der benachbarten Ablaßkammer 60 ο

Die Erfindung wurde hier im Zusammenhang mit einem normalen, doppelt wirkenden Ventil beschrieben,, sie ist jedoch bei verschiedenen abgewandelten doppelt wirkenden Ventilen einschließlich von Regenerativventilen und schwimmenden Ventilen anwendbar.

P at e nt an s prüehe

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Claims

Dr. Ing. E. BiEKENFELD1, Pot®rafean-wealff, KÖLN, UräivarsTiätssfraße Anlage Aktenzeichen zur Eingabe von 27 „ April 1907 Sch+ Named.Amn. COMMERCIAL SHEARING & STAMPING COMPANY Youngstown, State of Ohio, Patentansprüche

1. Fluidumssteuerventil mit einem Gehäuse, mit einer sich in Längsrichtung durch das Gehäuse erstreckenden Hauptbohrung, mit mindestens einer im Gehäuse mit Abstand parallel zur Hauptbohrung verlaufenden Bohrung, mit einem Hochdruckeinlaß, der mit dem mittleren Teil der Hauptbohrung in Verbindung steht, mit einer Niederdmikablaßkammer im Abstand vom Einlaß, die mit beiden Bohrungen in Verbindung steht, mit einer Hochdruck- Zylinderkammer zwischen dem Einlaß und der Ablaßkammer,"die mit beiden Bohrungen in Verbindung steht, mit einem in der Hauptbohrung axial* beweglichen Ventilkolben, der an'beiden Enden entlang seiner Achse hohl ist, und mit im Abstand voneinander angeordneten öffnungen in diesem Kolben, die an beiden Enden desselben in den inneren Hohlraum fiiren, dadsirch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (2ja, 2Jb, 24a_a 24b, 64a, 64b, 65a oder 65b) derart im Abstand voneinander angeordnet sind, daß in einer neutralen Stellung (Fig. 2 oder 4) mindestens eine der im Abstand voneinander angeordneten öffnungen (23b,24b_i64b oder 65b) an jedem Ende des Kolbens (21 oder 62) mit einer Ablaßkammer (19*20,61 oder 60) in Verbindung steht und eine andere öffnung (23a,24a,64a oder 65a) neben dem Einlaß (14 oder 55) In der Hauptbohrung

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ORIGINAL INSPECTED -

(11 oder 51) liegt und irgendwelches durch die Bohrung fließendes Leckfluidum abfängt, so daß dieses Leckfluidum vom Einlaß durch das Innere des Kolbens zur AbIaßkammer weggeleitet wird, und daß in einer Arbeitsstellung die öffnungen an einem Ende des Kolbens mit dem hinter ihnen liegenden axialen Hohlraum im Kolben den Einlaß und eine Zylirderkammer (17,18,58 oder 59) und die Öffnungen am anderen Ende des Kolbens über ein in der Kolbenbohrung am anderer. Ende befindliches Überdruckventil die Zylinderkammer und die benachbarte Ablaßkammer verbinden.

2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Behalterrückleitung (25) die Auslaßkammern mit dem mittleren Teil der anderen Bohrung (12) verbindet.

5. Steuerventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf einen Differenzdülrck ansprechendes Ventil (33) die Behalterrückleitung und die Zylinderkammern verbindet.

4. Steuerventil nach Anspruch 1,2 oder 3* dadurch gekennzeichnet* daß nebeneinander mehrere identische längliche Gehäuse (Fig. J) angeordnet sind, daß ein Einlaßabschnitt (13) eine Seite der Gruppe von Gehäusen einschließt und daß eine Endhaube (34) die andere Seite der Gruppe von Gehäusen einschließt und die Abläßkammern mit einer Niederdruckleitung (25) vabindet, die quer durch die neIneinander angeordneten Gehäuse verläuft.

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5» Steuerventil nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet* daß der Einlaßabschnitt,, jedes Gehäuse und die Endhaube gesonderte Teile sind* die durch quer durch die se Teile verlaufende^, im Abstand voneinander angeordnete Schrauben miteinander verbunden sind«

6ο Steuerventil nach Anspruch 4* dadurch gekenn zeichnet., daß der Einlaßabschnitt und die Mehrzahl von G hausen und die Endhaube eine einteilige Einheit bilden*

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