DE1798427C3 - Hydraulisches Steuerventil in Schieberbauweise - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches Steuerventil in Schieberbauweise zur Wegesteuerung des Druckmittels zu und von einem Servomotor gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Es ist bereits bekannt, in einer Mehrfachsteuereinrichtung zur Versorgung parallel geschalteter Servomotoren, denen jeweils ein hydraulisches Steuerventil in Schieberbauweise zur Wegesteuerung zu und von dem Servomotor zugeordnet ist, den jeweiligen Servomotor jeweils durch ein Rückschlagventil zu sichern, das in einem Druckmittelzuführungskanal von der Druckmittelquelle zum Steuerventil angeordnet ist (Fachbuch von G. F. Berg »Hydraulische Steuerungen«, Reihe Automatisierungstechnik, Band 111, VEB Verlag Technik Berlin. S. 4 I.Bild 14).

Die Rückschlagventile sind z. B. dann notig, wenn Steuerschieber mit sog, negativer Überdeckung verwendet werden. Dann besteht die Möglichkeit, daß Druckflüssigkeit vom Servomotor, z. B. einem Lastzylinder, unter bestimmten Umständen zur Druckmittelquelle zurückfließen könnte. Bei mengengeregelten Steuerschiebervorrichtungen mit mehreren Dreistellungssteuerventilen, bei denen die sog. positive Überdeckung ohne Nachteil verwendbar ist, verhindern die Rückschlagventile bei gleichzeitigem Aufsteuern von Verbraucheranschlüssen verschiedener Dreistellungssteuerventile einen Rückfluß aus einem Pumpenanschiuß in den anderen über die gemeinsame Pumpenanschlußleitung in dem Fall, wenn der absolute Druck einer Verbraucheranschlußleitung beim Aufsteuern eines anderen Steuerventils bereits höher ist als der momentane Druck in der gemeinsamen Pumpenanschlußleitung. Bei gleichzeitiger Bedienung von zwei oder mehr Dreistellungssteuerventilen wird so ein Olaustausch zwischen den verschiedenen gleichzeitig bedienten Verbrauchern verhindert.

Steuerventile der gattungsgemäßen Art, die als Mehrfachsteuereinrichtung in Blockbauweise ausgebil-" det sind, zeigen jeweils die US-PS 3194 265 und 28 73 762. Bei diesen Steuerventilen liegt der stromaufwärtige Kanalabschnitt des Druckmittelzuführungskanals räumlich gesehen zwischen der Aufnahmebohrung des Ventilschiebers und dem im Steuerventilgehäuse selbst ausgebildeten Ventilsitz des Rückschlagventils. Der Stichkanal endet vor diesem Ventilsitz, und ein Ventilteller und eine als Druckfeder ausgebildete Ventilfeder sind von außen mit einem ein Teil des Rückschlagventilgehäuses bildenden Einschraubteil in den Stichkanal eingesetzt. Der stromabwärtige Kanalabschnitt des Druckmittelzuführungskanals zweigt im Bereich des Rückschlagventils zwischen dessen Ventilsitz und dem Einschraubteil beidseitig ab und erstreckt sich in zwei Armen unter beidseitigem Umgreifen des stromaufwärtigen Kanalabschnitts des Druckmittelzuführungskanals bis in die Aufnahmebohrung des Ventilschiebers.

Bei diesen bekannten gattungsgemäßen hydraulischen Steuerventilen ist der Raumbedarf der Kanalführung und des Einbaus des Rückschlagventils im Steuerventilgehäuse relativ groß. Außerdem ist es aufwendig sowie wartungs- und reparaturfeindlich, daB der Ventilsitz des Rückschlagventils im Steuerventilgehäuse selbst ausgebildet ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Steuerventil so auszubilden, daß der Raumbedarf für die zulaufseitige Kanalführung und den Rückschlagventileinbau möglichst klein bleibt.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen erfindungsgemäß die im Kennzeichen von Anspruch 1 angegebenen Merkmale.

Bei dem erfindungsgemäßen Steuerventil ist es soweit möglich, das Druckmittel von dem stromaufwärtigen Kanalabschnitt des Druckmittelzuführungskanals direkt durch den Stichkanal in die Aufnahmebohrung des Ventilschiebers im Steuerventilgehäuse zu leiten und so keinen Raum in diesem dadurch zu vergeben, daß, wie in den aus den US-PS 31 94 265 und 28 73 762 bekannten Fällen, das Druckmittel erst durch den Ventilsitz des Rückschlagventils fort von der Aufnahmebohrung des Ventilschiebers nach außen geleitet wird. Sitz und Sitzkörper des Rückschlagventils sind nach der

Erfindung im Stichkanal nahe der Aufnahmebohrung des Ventilschiebers im Steuerventilgehäuse angeordnet, was möglich ist, da der stromaufwärtige Kanalabschnitt nicht mehr zwischen dem Stichkanal und der Aufnahmebohrung eingefügt ist Ferner ist das Rückschlagventil vorgefertigt und kann für den Fall, daß es eingeschraubt ist bedarfsweise für sich repariert gewartet oder auch ersetzt werden.

Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Es ist bereits bekannt, das Verschlußstück eines Rückschlagventils durch eine Ventilfeder zu spannen, die auf der dem Verschlußstück abgewandten Seite des Ventilsitzes angeordnet ist Die Ventilfeder kann dabei eine Druckfeder sein, die zwischen dem Gehäuse des Rückschlagventils und einem Absatz eines durch den Ventilsitz ragenden Schaftes des Verschlußstückes angeordnet ist (GB-PS 10 31 226). Man kann aber auch eine Zugfeder verwenden (US-PS 25 84 716 und 22 86 841). Auf eine besonders raumsparende Anordnung einer solchen Zugfeder innerhalb des stromabwärtigen Kanalabschnitts des Druckmitielzufüb.-ungskanals bezieht sich Anspruch 2.

Gemäß Anspruch 3 ist es möglich, den Druckmittelnuß durch das Rückschlagventil auf baulich raumsparende Art zu gewährleisten.

Wenn es auf eine Wiederverwendbarkeit des Rückschlagventils nicht ankommt, so erweist sich eine druckdichte Verstemmung des Rückschlagventils arn Steuerventilgehäuse vorteilhaft: hierauf richtet sich der Anspruch 4.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 eine Schnittzeichnung eines als Dreistellungssteuerventil ausgebildeten Steuerventils mit nur einem Verbraucheranschluß und

F i g. 2 einen Querschnitt nach der Linie C-C von Fig. 1.

Die F! g. 1 und 2 zeigen ein mengengeregeltes Steuerventil für eine Mehrfachsteuereinrichtung in Blockbauweise. Der Gehäuseblock des Steuerventilgehäuses 10 ist somit mit anderen Gehäuseblöcken von Steuerventilen, ferner mit einem Gehäuseblock einer Druckwaage und gegebenenfalls Distanzscheiben durch Zugstangen verbunden, die durch Bohrungen 30 im Steuerventilgehäuse 10 hindurchgreifen.

Das Dreistellungssteuerventil besitzt einen einzigen Verbraucheranschluß A; es könnte jedoch auch zwei Verbraucheranschlüsse beispielsweise zum Anschluß eines doppeltwirkenden hydraulischen Servomotors in Form ein«;s Arbeitszylinders besitzen.

Der Pumpenanschlußkanal ist mit P bezeichnet, dessen stromaufwärtiger Kanalabschnitt 144 zusammen mit dem Stichkaaal 142 insgesamt den Druckmittelzuführungskanal für das betrachtete Dreistellungssteuerventil bildet. Der Rücklaufanschlußkanal, der mit dem Pumpenanschlußkanal korrespondiert, ist nicht gezeichnet

Zur Betätigung des in einer Aufnahmebohrung ßim Steuerventilgehluse 10 geführten Ventilsehiebers 5 dient ein hier nicht näher zu erläuternder, in bekannter Weise ausgebildeter Hebelmechanismus H.

Der stromaufwärtige Kanalabschnitt 144 verläuft längs, der Stichkanal 142 als stromabwärtiger Kanalabschnitt hingegen quer zu einer Außenwand des Steuerventilgenäuses.

Die Steuerkammer der Druckwaage ist an eine Hilfssteuerleitung angeschlossen. Diese Hilfssteuerleitung gabelt sich in eine in den miteinander verblockten Steuervsntilen hintereinander geschaltete erste Hilfssteuerleitung 54, welche über einen in der Mittelstellung des Dreistellungssteuerventils offenen und sonst geschlossenen ersten Hilfssteuerkanal 56 des Ventilsehiebers S zum Pumpenrücklauf führt, und in eine zweite Hilfssteuerleitung 64, die in Parallelschaltung durch einen zweiten Hilfssteuerkanal 66 des jeweiligen

hi Ventilschiebers S zu einer Hilfssteuerabzweigung des Verbraucheranschlusses A des jeweiligen Dreistellungssteuerventils führt

Wenn sich der Ventilschieber Sdes Dreistellungssteuerventils in der Mittelstellung befindet, in der die

Ii Verbindung zwischen dem Druckmittelzuführungskanal und dem Verbraucheranschluß A gesperrt ist, die die erste Hilfssteuerleitung 54 über die ersten Hilfssteuerkanäle 56 mit dem Rücklauf verbunden. Die Hydraulikpumpe kann dann die Federkraft der Feder des

2» Regelkoibens der Druckwaage überwinden, so daß sich der Regelkolben in Richtung zu·. Steuerkammer der Druckwaage verschiebt und den Pumpenrücklauf freigibt und die Hydraulikpumpe im wesentlichen ungehindert in den Pumpenrücklauf fördern kann.

Wenn das Dreistellungssteuervenül betätigt und Jair.ir sein Ventilschieber S aus der Mittelstellung verschoben wird, verschiebt sich auch der erste Hilfssteuerkanal 56, und die erste Hilfssteuerleitung 54 wird unterbrochen. Stattdessen stellt jetzt der zweite

in Hilfssteuerkanal 66 eine Verbindung zwischen der Hilfssteuerabzweigung und der in Parallelschaltung vorgesehenen zweiten Hilfssteuerleitung 64 und damit auch der Steuerkammer der Druckwaage her, noch ehe der zugehörige Verbraucheranschluß des Dreistellungs-

Steuerventils mit seinem Pumpenanschluß verbunden ist.

Nunmehr steht die Steuerkammer der Druckwaage unter dem gerade in dem jeweiligen Verbraucheranschluß A stehenden Druck, so daß in der Bezugskammer der Druckwaage der Druck des zuzuschaltenden Verbraucheranschlusses plus der Federkraft der Vorspannfeder der Druckwaage herrscht Wenn die Hydraulikpumpe eine größere Menge hydraulischen Mediums fördert, als zum Aufrechterhalten dieses Druckes erforderlich ist, führt der Regelkolben der Druckwaage jeweils eine Regelausweichbewegung aus, welche die überschüssige Menge des hydraulischen Mediums in den an die Druckwaage als dritten Regelweg angeschlossenen Pumpenrücklauf abfließen läßt

Da die Bezugskammer der Druckwaage mit den Pumpenanschlüssen der Dreistellungssteuerventile und die Steuerkammer der Druckwaage mit dem jeweils zuzuschaltenden Verbraucheranschluß in Verbindung

steht, herrscht dann zwischen PumpenanschluO und Verbraucheranschluß des in Aufschaltbewtgung befindlichen Dreistellungssteuerventils gerade das Druckgefälle (typisch 5 bar), das der Vorspannung der Feder der hydraulischen Druckwaage entspricht Dadurch hängt, wenn das Dreistellungssteuerventil geöffnet wird, die Dufchlaßmenge nur noch vom DurehTaBquersehnitt des jeweiligen Hauptsteuerkanals ab.

Diese Mengenregelung funktioniert auch noch, wenn mindestens zwei Dreistellungssteuerventile zugleich

eine Verbindung -wischen ihrem Pumpenanschluß und einem Verbraucheranschluß herstellen. Dann ist der Steuerdruck in der Steuerkammer der Druckwaage durch den jeweils niedrigsten Absolutdruck des

angeschlossenen Vcrbrauchcranschlusscs beeinflußt. Um jedoch zu verhindern, daß von einem Verbraucheranschluß mit momentan höherem Absolutdruck zu einem Pumpenanschluß mit momentan niedrigerem Absolutdruck ein nicht gewünschter Rückfluß des hydraulischen Mediums durch das geöffnete Dreistellungssteuerventil erfolgt, sind in allen Stichkanälen 142 der einzelnen Dreistellungssteuerventile Rückschlagventile 70 vorgesehen, die nur die DurchfluDrichtung vom Pumpenanschluß in den Verbraucheranschluß gestatten.

Im Ventilschieber Sist zur Verbindung des Druckmittelzuführungskanals mit dem Verbraucheranschluß A ein Hauptsteuerkanal in Form von mehreren Bohrungen ausgebildet, die mit gegenseitigem Absland angeordnet sind. Man kann z. B. vier Bohrungen annähernd gleich großen Durchmessers verwenden. Die Bohrungen können jedoch auch stark unterschiedlichen Durchmesser haben.

An den Mündungen der Bohrungen am Umfang des Ventilschiebers 5 sind in dessen Körper Druckentlastungstaschen 102 ausgespart, die über die Bohrungen miteinander in Verbindung stehen.

Weitere Druckentlastungstaschen 104 sind im Körper des Steuerventilgehäuses 10 gegenüber den jeweiligen Verbraucheranschlüssen A ausgebildet und stehen mit entsprechenden Taschen des Steuerventilgehäuses unmittelbar am Verbraucheranschluß über Umfangsnuten 108des Ventilschiebers Sin Verbindung.

Die mit den Verbraucheranschlüssen zuerst in Verbindung tretenden Kanten des Ventilschiebers S sind bei 110 angeschliffen, um einen allmählichen Öffnungsvorgang des Drcistellungssleuerventils zu erreichen.

Die Anschlüsse der zur Steuerkammer der Druckwaage führenden Hilfssteuerleitung 64 sowie beide Anschlüsse der ersten Hilfssteuerleitung 54 liegen im wesentlichen in der Ebene des Üruckmitteizuführungskanals (Fig. 2). und zwar in quer von den Druckentlastungstaschen 102 vorgesehenen Dichtflächen des Ventilgehäuses, die mit entsprechenden Dichtflächen 113 am Ventilschieber zusammenwirken.

Die beiden Anschlüsse der ersten Hiltssteuerleitung 54 werden durch eine den ersten Hilfssteuerkanal 56 bildende Durchgangsbohrung des Ventilschiebers S miteinander verbunden. Die Durchgangsbohrung mündet beidseitig in den Dichtflächen 113. Im Falle des beschriebenen Dreistellungssteuerventils mit nur einem Verbraucheranschluß (Fig. 1) ist am Umfang des Ventilschiebers 5 eine an den Hilfssteuerkanal 56 anschließende Längsnut 112 vorgesehen, die auch in der Stellung des Ventilschiebers 5. in der der Verbraucheranschluß A mit dem Rücklauf verbunden ist (Fig. 1 nach oben verschobene Stellung des Ventilschiebers S der Rücklauf ist in der gezeichneten Stellung verdeckt) eine Verbindung der ersten Hilfssteuerleitung 54 über den ersten Hilfssteuerkanal 56 herstellt.

Der zweite Hilfssteuerkanal 66 ist eine Längsnut am Umfang des Ventilschiebers S, die als sichelförmige Einfräsung ausgebildet ist. Diametral gegenüber auf der anderen Seite des Schieberumfanges ist eine weitere sichelförmige Längsnut 114 ausgespart (Fig. 2). die durch eine weitere Bohrung 116 im Ventilschieber i (Fig. 2) mit der den zweiten Hilfssteuerkanal 6t bildenden Längsnut verbunden ist und mit dieser zur Druckentlastung des Schieberumfanges zusammenwirkt. Der Hilfssteuerkanal 56 und die Bohrung 116 kreuzen sich im Raum (Fig. 2), d.h. ohne sich zu schneiden.

Das Rückschlagventil 70 ist gemäß Fig. I und 2 in einem Einsatzstück 140 zusammengefaßt, welches die zur Mündung des Pumpenanschlusses am Ventilschieber 5 im Steuerventilgehäuse 10 vorgesehene Bohrung des als stromabwärtiger Kanalabschnitt des Druckmittelzuführungskanals quer zu einer Außenwand des Steuerventilgehäuses 10 verlaufenden Stichkanals 142, der von der Außenwand des Steuerventilgehäuses 10 ausgeht, abschließt und beidseitig an den quer dazu verlaufenden Kanalabschnitt 144 anschließt, der als der stromaufwärtige Kanalabschnitt des Druckmittelzuführungskanals längs zur Außenwand des Steuerventilgehäuses 10 verläuft. Das Einsatzstück 140 ist in das Ventilgehäuse eingepreßt und in ihm bei 146 verstemmt.

Das Rückschlagventil 70 ist als flaches Tellerventil ausgebildet, dessen Teller 150 von einer Zugfeder 152 gegen den Ventilsitz 154 gespannt ist. Die Zugfeder ragt durch den stromabwärtigen Kanalabschnitt des Druckmittelzuführungskanals im Bereich einer offenen Kammer 156 im Rückschlagventil und ist an einem Stift 15Ϊ eingehängt, der quer durch das Einsatzstück 140 verläufl (Fig. 1). Der Querschnitt der Kammer 156 isi gegenüber dem sonstigen Querschnitt des PumpenanschluUkanals ^vergröbert.

Bei geöffnetem Tellerventil schlägt der Rand 16C seines Tellers 150 an einem Absatz 162 an. Der Rand de< Tellerventils ist mit nicht dargestellten, regelmäßig übei den Tellerumfang verteilten Aussparungen zwischer Stegen versehen. Durch die Aussparungen kann dei Durchfluß bei vom Sitz abgehobenem Teller erfolgen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche;

1. Hydraulisches Steuerventil in Schieberbauweise zur Wegesteuerung des Druckmittels zu und von einem Servomotor, mit einem in Strömungsrichtung ~> zum Servomotor hin öffnenden Rückschlagventil im Druckmitteizuführungskanal von der Druckmittelquelle zum Steuerventil, insbesondere zur Anordnung in einer Mehrfachsteuereinrichtung in Blockbauweise zum Versorgen parallel geschalteter in Servomotoren, wobei der innerhalb des Steuerventilgehäuses liegende Bereich des Druckmittelzuführungskanals zwei ineinander übergehende, zueinander quer verlaufende Kanalabschnitte aufweist, von denen der stromaufwärtige Kanalabschnitt längs :ί und der stromabwärtige Kanalabschnitt, der in die den Ventilschieber aufnehmende Bohrung des Steuerventils mündet, quer zu einer Außenwand des Steuerventilgehäuses verlaufen, und wobei das Rückschissventil im Bereich eines Stichkanals angeordnet ist, der von der Außenwand des Steuerventilgehäuses ausgeht, und wobei ferner der bewegliche Verschlußkörper des Rückschlagventils von außen in den Stichkanal eingesetzt ist, dadurchgekennzeichnet, daß der Stichkanal (142) den in die Aufnahmebohrung (B) des Ventilschiebers (S) mündenden stromabwärtigen Kanalabschnitt des Druckmittelzuführungskanals bildet und

daß das Rückschlagventil (70) als Ganzes mit jo Verschlußkörper und zugehörigem Ventilsitz in den Stichkanal (142) eingesetzt ist derart, daß der Ventilsitz (154) auf <Jie Au?wahmebohrung (B) des Ventilschiebers ^gerichtet ist.

2. Steuerventil nach Ansprv h 1, dadurch gekenn- ü zeichnet, daß der als Ventilteller (150) ausgebildete Verschlußkörper von einer den stromabwärtigen Kanalabschnitt durchragenden Zugfeder (152) auf dem Ventilsitz (154) des Rückschlagventils (70) gehalten ist.

3. Steuerventil nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkörper des Rückschlagventils (70) seitliche, zur Führung und zum Anschlag beim Öffnen des Rückschlagventils (70) dienende Stege aufweist, zwischen denen bei vom Ventilsitz abgehobenem Verschlußkörper die Durchlaßöffnung des Rückschlagventils (70) ausgespart ist.

4. Steuerventil nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil so (70) am Steuerventilgehäuse (10) verstemmt ist.