DE1959764B2

DE1959764B2 - Druckkompensiertes steuerventil fuer hydraulische anlagen

Info

Publication number: DE1959764B2
Application number: DE19691959764
Authority: DE
Inventors: Robert F. Youngstown Ohio Hodgson (V.St.A.)
Original assignee: Commercial Shearing & Stamping Co., Youngstown, Ohio (V.St.A.)
Priority date: 1969-08-04
Filing date: 1969-11-28
Publication date: 1972-06-15
Also published as: US3565110A; FR2057616A5; GB1293550A; JPS536374B1; DE1959764A1

Description

Die Erfindung betrifft ein druckkompensiertes Steuerventil für hydraulische Anlagen, mit einem in einer Bohrung seines Gehäuses verschiebbaren Richtungssteuerschieber, mit einer Eintritts- und mit einer Austrittsöffnung in diesem Gehäuse für das hydraulische Arbeitsmittel, mit öffnungen zur Verbindung mit den entgegengesetzten Seiten eines zu steuernden Hydraulikmotors, mit einem in einer weiteren Bohrung verschiebbaren Schieber für die Druckkompensation, der seinerseits mit einer Eintritts- und mit einer Austrittsöffnung zusammenwirkt, welche Öffnungen jeweils mit der Eintritts- bzw. Austrittsöffnung des Richtungssteuerschiebers verbunden sind, mit einer dem die Druckkompensation bewirkenden Schieber zugeordneten Druckabtastöffnung, die mit der Austrittsöffnung des Richtungssteuerschiebers verbindbar ist, mit einer im Sinne der Schließung der Austrittsöffnung des die Druckkompensation bewirkenden Schiebers vorgespannten Druckfeder, wobei letzterer Schieber an seinen stirnseitigen Flächen einerseits dem Druck des hydraulischen Arbeitsmittels in der Eintrittsöffnung, andererseits dessen Druck in der Druckabtastöffnung ausgesetzt ist.

Bekannt ist ein Steuerventil, bei dem in einem einzigen Gehäuse sowohl der Richtungssteuerschieber als auch der die Druckkompensation bewirkende Schieber enthalten sind (deutsche Patentschrift 908 541 und USA.-Patentschrift 3 285 282).

Es liegt die Aufgabe vor, ein druckkompensiertes Steuerventil der eingangs umrissenen Art derart auszubilden, daß der die Druckkompensation bewirkende Schieber auch mit mehreren in Reihe geschalteten Richtungssteuerschiebern zusammenwirken kann, wobei die Druckkompensation derart erfolgen soll, daß jeweils nur der unter dem höchsten Druck arbeitende Schieber druckkompensiert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einem Steuerventil der eingangs genannten Gattung vor, daß der Richtungssteuerschieber und der die Druckkompensation bewirkende Schieber von getrennten Gehäusen aufgenommen sind, daß die letzterem Schieber zugeordnete Druckabtastöffnung an einen mit dem Richtungssteuerschieber in Verbindung stehenden Durchlaß angeschlossen ist, daß im Richtungssteuerschieber bei dessen Verschiebung mit dem Durchlaß verbindbare Querbohrungen vorgesehen sind, daß auf der dem Durchlaß gegenüberliegenden Seite des Richtungssteuerschiebers bei dessen Verschiebung mit den Querbohrungen verbindbare Bohrungen in dem den Richtungssteuerschieber umgebenden Gehäuse vorgesehen und diese Bohrungen über Kanäle mit der zu einem in Reihe geschalteten weiteren Richtungssteuerschieber führenden Austrittsöffnung im Gehäuse verbunden sind.

Die Anordnung des die Druckkompensation bewir-

kcnclen Schiebers und des Richtungssteiierschicbors in getrennten Gchüusen hat zur Folge, daß mehrere Richtungsstcuerschieber in jeweils getrennten Gehiiiiscn mit dem die Druckkompensation bewirkenden Schieber zusammcngeschaltet werden können, Dabei 5 wird jeweils das unter dem höchsten Druck arbeitende Steuerventil druckkompensiert. Der an die Druckabtasttiffnung angeschlossene Durchlaß ist über die im Richtungssteuerscliieber vorgesehenen Querbohrungen mit der Austrittsseitc dieses Schiebcrs verbindbar. Dies bedeutet, daß die Arbeitsdrücke von mehreren in Reihe liegenden Richtungssteuerschiebern zu dem die Druckkompensation bewirkenden Schieber übertragen werden können, so daß dieser in der Lage ist, auf das jeweils den hochsten Arbeitsdruck aufweisende Steuerventil im Sinne der Druckkompensation einzuwirken.

Tn einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Richtungssteuerschieber zwei von seinen beiden Enden zur Mitte hin verlaufende Kammern aufweist und die Kammern durch im Mantelumfang dieses Schiebers vorgesehene Bohrungen mit der Eintrittsöffnung, den Arbeitskammern, der Austrittsöffnung und der Druckabtastöffnung verbindbar sind.

Bekannt ist ein Steuerventil für hydraulische Anlagen mit einem Richtungssteuerschieber und einem weiteren zur Druckentlastung dienenden Ventüglied. Der Richtungssteuerschieber ist an seinen beiden Enden hohl ausgebildet und dort verschlossen, so daß von seinen Enden zur Mitte hin verlaufende Kammern entstehen. Diese Kammern sind durch im Mantelumfang des Schiebers vorgesehene Bohrungen mit verschiedenen Gehäusekanälen verbindbar (USA.-Patentschrift 3 255 777).

Bei einem weiteren Steuerventil dieser Gattung weist der Richtungssteuerschieber ebenfalls von seinen beiden Enden zur Mitte hin verlaufende Kammern auf, die an den Enden durch Gewindestopfen verschlossen sind und durch im Mantelumfang des Schiebers vorgesehene Bohrungen mit Gehäusekanälen und -kammern verbindbar sind (USA.-Patentschrift 3 215 160).

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die beiden Kammern über einen zentralen Durchlaß im Richtungssteuerschieber miteinander verbindbar sind und der Durchlaß in der neutralen Stellung des Schiebers mit dem an die Druckabtastöffnung angeschlossenen Durchlaß in. Verbindung steht.

Schließlich ist ebenfalls in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß der für die Druckkompensation vorgesehene Schieber hohl ist i'nd eine Kammer umschließt, die durch Bohrungen mit der Eintrittsöffnung wie auch mit den Eintrittsöffnungen des den Richtungssteuerschieber aufnehmenden Gehäuses verbunden ist und die bei einem den Druck in der Druckabtastöffnung übersteigenden Druck mit einer Austrittskammer in Verbindung steht.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Steuerventils wird im folgenden an Hand der Zeichnung weiter beschrieben. In der Zeichnung ist

Fig. 1 ein Schnitt durch die die beiden Schieber enthaltenden Gehäuse,

F i g. 2 ein Querschnitt nach der Linie H-II der Fig.l,

F i g. 3 ein Querschnitt nach der Linie III-III der F i g. 1 und

Fig, 4 ein Querschnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 1.

Fi g. 1 zeigt zunächst das sine GehBuse 10 als Teil dos Gesamtgehliuses 10,40, 60 des druckkompensierten Steuerventils mit einer axialen Bohrung 11, in welcher ein Richlungssteuerschieber 12 angeordnet ist. Im Gehäuse 10 liegen Austrittsöffnungen 13 und 14, die die Bohrung 1.1 an deren Enden kreuzen, sowie zwei Arbeitskammern 15 und 16, Diese grenzen an je eine Austrittsöffnung 13,14 an. Sie führen weiter zu den entgegengesetzten Seiten des zu betätigenden Hydraulikmotors. Zwischen den beiden Arbeitskammern 15 und 16 sind unter gegenseitigem Abstand Eintrittsöffnungn 17 und 18 angeordnet. Der Schieber 12 ist an beiden Enden hohl. In ihm befinden sich unter gegenseitigem Abstand zwei innere Kammern 19 und 20, die durch einen axialen Durchlaß 21 verbunden sind, An jedem Ende des Durchlasses 21 sind Rückschlagventile 22 und 23 angeordnet (s. auch Fig. 2). Die Rückschlagventile 22, 23 enthalten frei bewegliche Ventilkugeln 24 und 25, die durch Schraubhülsen 26 und 27 an ihrem Platz gehalten werden. Jede Schraubhülse 26, 27 weist einen Durchlaß 26 α bzw. 27 α auf. Zu den Rückschlagventilen 22 und 23 führen Querbohrungen 22 α und 23 a, die radial im Schieber 12 verlaufen. In die Kammer 20 münden zwei Reihen von radialen Bohrungen 20 a, 20 b ein, und die Kammer 19 ist mit entsprechenden Reihen von radialen Bohrungen 19 a, 19 6 versehen. Die Bohrungen 19 a und 20 a liegen auf einer schraubenförmigen Linie, so daß sich ihre Mittellinien nicht in der gleichen Umfangsebcne befinden. Die Bohrungen 19 b, 20 b sind von den Bohrungen 19 a, 20 α durch innerhalb der Kammer angeordnete Rückschlagventile 19 c, 20 c getrennt, die durch Federn 19 d, 20 d geschlossen gehalten werden. Auf dem Umfang des Schiebers 12 verlaufen unter gegenseitigem Abstand zwei Ringnuten 28 und 29, die auf die Eintrittsöffnungen 17 und 18 ausgerichtet sind, wenn sich der Schieber 12 in neutraler Stellung befindet. Wird der Schieber 12 gemäß F i g. 2 nach rechts verschoben, werden die Bohrungen 20 α nacheinander zur Arbeitskammer 16 geöffnet, während die Bohrungen 20 b in die Austrittskammer 14 münden. Gleichzeitig werden die Bohrungen 19 α mit der Eintrittsöffnung 17 verbunden, und die Bohrungen 19 b münden in die Arbeitskammer 15 ein. Bei Verschieben des Schiebers 12 werden die Bohrungen 19 α und 20 a jeweils nacheinander zur zugehörigen Kammer geöffnet, um eine langsam zunehmende Strömung des Arbeitsmittels in die entsprechende Kammer zu bewirken.

Das Arbeitsmittel öffnet dann das entsprechende Rückschlagventil 19 c, so daß das Arbeitsmittel aus der Kammer 19 in die Arbeitskammer 15 strömt und von dort auf eine Seite des Hydraulikmotors gelangt. Gleichzeitig wird das Arbeitsmittel von der entgegengesetzten Seite des Motors zur Arbeitskammer 16 abgeführt und von dort über die Bohrungen 20 a und das Rückschlagventil 20 c in die Austrittsöffnung 14 gefördert. Gleichzeitig tritt das Arbeitsmittel in der Kammer 19 durch den Durchlaß 26 a, so daß die Ventilkugel 24 den Durchlaß 21 verschließt. Die Querbohrungen 23 α sind dann abgetrennt.

Wenn der Schieber 12 aus der neutralen Stellung in entgegengesetzter Richtung bewegt wird, wird die Strömung des hydraulischen Arbeitsmittels umgekehrt.

Am Mantelumfang der Bohrung 11 sind Ringnuten 30, 31 und 32 vorgesehen, welche in der neutralen Stellung des Schiebers 12 gegenüber den radialen Querbohrungen 22 a, 21a und 23 a offen sind. Die Ringnut 31 mündet in einen radialen Durchlaß 33, der sich zur Außenseite des Gehäuses 10 erstreckt. Die Ringnuten 30 und 32 sind mit Bohrungen 34 und 35 verbunden, welche unter einem spitzen Winkel zur anderen Außenseite des Gehäuses 10 verlaufen und dort gemeinsam in einer Bohrung 36 einmünden.

Das andere Gehäuse 40 des druckkompensierenden Ventils weist eine Bohrung 41 auf, die an ihren beiden Enden jeweils durch eine in sie eingeschraubte Kappe 42 bzw. 43 verschlossen ist. Die Bohrung 41 wird an jedem Ende von Austrittskammern 44 und 45 gekreuzt, die durch einen U-förmigen Durchlaß 46 miteinander verbunden sind. Eintrittsöffnungen 47 und 48 schneiden die Bohrung 41 zwischen den Austrittskammern 44 und 45. Eine Druckabtastungsöffnung 49 kreuzt die Bohrung 41 zwischen den Eintrittsöffnungen 47 und 48. Die Kappe 43 ragt in die Austrittskammer 45 hinein und weist eine Nut 43 a auf, welche eine freie Bewegung des Arbeitsmittels um die Kappe 43 herum in der Kammer 45 ermöglicht. In der Bohrung 41 befindet sich der Schieber as 50, der durch die Feder 51 gegen die Kappe 42 gedrückt wird. Dieser Schieber ist von seinem an die Kappe 42 angrenzenden Ende bis zu einer vom entgegengesetzten Ende im Abstand liegenden Stelle hohl, so daß eine innere Kammer 52 entsteht. Durch die Wand des Schiebers 50 tretende und in axialer Richtung des Schiebers auseinanderliegende radiale Bohrungen 53 verbinden die Kammer 52 mit der Eintrittsöffnung 48. Durch die Wand des Schiebers 50 hindurchtretende und in axialer Richtung auseinanderliegende weitere radiale Bohrungen 54 verbinden die Kammer 52 mit der Eintrittsöffnung 47. Eine den Schieber 50 umgebende Ringnut 55 steht mit der Druckabtastöffnung 49 in Verbindung. Mit dem Bereich zwischen der Kappe 43 und dem dieser Kappe anliegenden Stirnende des Schiebers 50 ist die Ringnut 55 durch eine axial verlaufende, im Schieber 50 vorhandene Bohrung 56 verbunden, die zur Kammer 52 parallel ist.

Der Austrittsabschnitt 60 des Gehäuses 10 weist eine Bohrung 61 auf (F i g. 4), die an einem Ende durch eine Schraubkappe 62 verschlossen ist. Diese hält gleichzeitig den Basisteil 63 eines Rückströmventils 67 an dessen Platz. Der Basisteil 63 weist eine Axialbohrung 64 auf, welche mit einer Austrittskammer 65 durch eine Querbohrung 66 verbunden ist. Das Rückströmventil 67 wird in seiner Bohrung 61 durch eine Feder 68 gegen den Basisteil 63 gedrückt. Im Hauptteil des Rückströmventils 67 sind Parallelbohrungen 69 vorgesehen, welche die Verbindung zwischen den Eintrittskammern 70 und 71 herstellen. Das Rückströmventil 67 wird durch ein Ventil 72 gesteuert, das mit einer Austrittskammer 73 in Verbindung steht. Die Austrittskammern 65 und 73 sind lurch einen U-förmigen Kanal 74 miteinander verjunden. Ein hierzu unter einem Winkel verlaufender £anal 75 erstreckt sich von einer Bohrung 76 zur Vustrittskammer 73, Die Bohrung 76 steht mit der iohrung 36 des druckkompensierten Steuerventils in /erbindung. ⁶S

Die Wirkungsweise des Druckkompensierten Steurventils 1st wie folgt:

F ί g. 1 zeigt im angegebenen Schnitt das druckkompensierte Steuerventil in seiner drucklosen Stellung. Bei Beaufschlagung der Eintrittsöffnung 100 mit Arbeitsmitteldruck pflanzt sich dieser in die Öffnungen 17,18, 47, 48 und in die Kammern 71, 70 sowie in die im Schieber 50 liegende Kammer 52 fort. Der Druck in dieser Kammer 52 schiebt den Schieber 50 in F i g. 1 nach links, so daß das Druckmittel aus dem offenen Ende der Kammer 52 in die Austrittskammer 44 und dann durch die öffnung 14 zur Austrittskammer 73 und zurück in den nicht dargestellten Vorratsbehälter gelangt. Wird der Schieber z. B. nach rechts verschoben, gelangt das eintretende Arbeitsmittel durch die radiale Bohrung 19 α im Schieber 12 in die Kammer 19, dann am Rückschlagventil 19 c vorbei durch die Bohrungen 19 b in die Arbeitskammer 15 und von dort auf eine Seite des zu betätigenden Hydraulikmotors. Die Stellung des Schiebers 12 in der Bohrung 11 steuert anfänglich die Größe des Volumens durch die Größe und Anzahl der zur Eintrittsöffnung 17 hin geöffneten Bohrungen 19 a. Aus der Arbeitskammer 16 zurückströmendes Druckmittel tritt in die Bohrungen 20 a ein und gelangt am Rückschlagventil 20 c vorbei durch die Bohrungen 20 ft in die Austrittsöffnung 14. Zur gleichen Zeit kommt die Querbohrung 22a mit der Druckabtastöffnung 49 in Verbindung, wenn der Schieber 12 nach rechts bewegt wird, so daß der Bereich links vom Schieber 50, auf welchen Schieber die Feder 51 wirkt, unter den gleichen Druck gesetzt wird, wie die Kammer 19 im Schieber 12. Bei zunehmendem Druck schiebt sich der Schieber 50 nach rechts, so daß die Menge des durch dessen Ende in die Austrittskammer 44 austretenden Arbeitsmittels verringert und der Druck des in die Eintrittsöffnung 17 eintretenden Arbeitsmittels vergrößert wird, um die Strömungsmenge an Arbeitsmittel durch die Arbeitskammer 15 konstant zu halten. Nimmt andererseits der Druck in der Kammer 19 ab, nimmt auch der Druck links vom Schieber 50 ab, so daß dieser sich nach links bewegt und die Menge des in die Austrittskammer 44 tretenden Arbeitsmittels zunimmt. Sobald daher der Schieber 12 auf ein bestimmtes Volumen eingestellt ist. steuert die Änderung des Druckabfalls die Menge des aus dem Gehäuse 40 austretenden Arbeitsmittels, so daß die in die Arbeitskammer 15 gelangende Menge konstant ist. Befindet sich der Schieber 12 in der völligen Offenstellung, d. h. in der linken oder rechten Grenzstellung, so gelangt das gesamte Arbeitsmittel in die Arbeitskammer, und der Schieber 50 befindet sich in seiner äußersten Rechtsstellung, so daß kein Arbeitsmittel in die Austrittskammer 44 tritt. Unter diesen Druckverhältnissen verschließen beide Ventilkugeln 24 und 25 den Durchlaß 21 zwischen den Kammern 19 und 20.

Bei Verwendung von zwei Steuerventilen wird das den höchsten Druck verlangende Ventil druckkompensiert. Wenn zwei identische Steuerventile angenommen werden, welche dem Gehäuse 10 mit dem Schieber 12 entsprechen, und wenn angenommen Wird, daß 190 Liter hydraulisches Arbeitsmittel unter einem Druck von 210kp/cm² verfügbar sind, und daß 75 Liter Arbeitsmittel unter einem Druck von 70kp/cm² von der Eintrittsöffnung 100 in die Arbeitskammer 15 des ersten Steuerventils eingeführt werden, sowie wenn ferner angenommen wird, daß das nächstfolgende Ventil betätigt wird und daß in der Arbeitskammer 16 dieses zweiten Ventils ein Druck von 140 kp/cm⁸ erforderlich ist, dann tritt das

Arbeitsmittel in der Kammer 20 des zweiten Steuerventils durch die Querbohrung 23 α zur Bohrung 36 des vorhergehenden Ventils. Dieses Arbeitsmittel gelangt seinerseits durch die Bohrung 35 nach unten in die Querbohrung 21a und in den Durchlaß 21, so daß die Ventilkugeln 24 und 25 bewegt werden und Durchlässe 26 α und 27 α schließen. Das Arbeitsmittel gelangt dann durch die Querbohrung 22 a, die Druckabtastöffnung 49, die Ringnut 55 und die Bohrung 56 in den Bereich links vom Schieber 50, so daß der Schieber 50 nach rechts bewegt und der Austritt des Arbeitsmittels in die Austrittskammer 44 unterbrochen wird, bis der Druck in der Kammer 71 und

in den öffnungen 48, 18 des zweiten Steuerventils den Wert von 140 kp/cm² erreicht. Der Schieber 50 bleibt dann dem Druckabfall im zweiten Steuerventil unterworfen, und der Schieber 12 des ersten Steuerventils muß von Hand verschoben werden, um die Arbeitsmittelmenge zu dem ihm zugeordneten Hydraulikmotor zu steuern.

Wenn das erste Ventil den höheren Druck erfordert, übernimmt es die Steuerung des Schiebers 50.

Mit anderen Worten, das unter dem höchsten Druck arbeitende Steuerventil wird automatisch druckkompensiert und das andere Ventil oder die anderen Ventile werden von Hand betätigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Druckkompensiertes Steuerventil für hydraulische Anlagen, mit einem in einer Bohrung seines Gehäuses verschiebbaren Richtungssteuerschieber, mit einer Eintritts- und mit einer Austrittsöffnung in diesem Gehäuse für das hydraulische Arbeitsmittel, mit öffnungen zur Verbindung mit den entgegengesetzten Seiten eines zu steuernden Hydraulikmotors, mit einem in einer weiteren Bohrung verschiebbaren Schieber für die Druckkompensation, der seinerseits mit einer Eintritts- und mit einer Austrittsöffnung zusammenwirkt, welche öffnungen jeweils mit der Eintritts- bzw. Austrittsöffnung des Richtungssteuerschiebers verbunden sind, mit einer dem die Druckkompensation bewirkenden Schieber zugeordneten Druckabtastöffnung, die mit der Austrittsöffnung des Richtungssteuerschiebers verbindbar ist, mit einer im Sinne der Schließung der Austrittsöffnung des die Druckkompensation bewirkenden Schiebers vorgespannten Druckfeder, wobei letzterer Schieber an seinen stirnseitigen Flächen einerseits dem Druck des hydraulischen Arbeitsmittels in der Eintrittsöffnung, andererseits dessen Druck in der Druckabtastöffnung ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Richtungssteuerschieber (12) und der die Druckkompensation bewirkende Schieber (50) von getrennten Gehäusen (10; 40) aufgenommen sind, daß die letzterem Schieber (50) zugeordnete Druckabtastöffnung (49) an einen mit dem Richtungssteuerschieber (12) in Verbindung stehenden Durchlaß (33) angeschlossen ist, daß im Riehtungssteuerschieber (12) bei dessen Verschiebung mit dem Durchlaß (33) verbindbare Querbohrungen (22a; 21a; 23a) vorgesehen sind, daß auf der dem Durchlaß (33) gegenüberliegenden Seite des Richtungssteuerschiebers (12) bei dessen Ver-Schiebung mit den Querbohrungen (22a; 21a; 23 a) verbindbare Bohrungen (34; 35) in dem den Richtungssteuerschieber (12) umgebenden Gehäuse (10) vorgesehen und diese Bohrungen (34; 35) über Kanäle (76, 75) mit der zu einem in Reihe geschalteten weiteren Richtungssteuerschieber führenden Austrittsöffnung (73; 74) im Gehäuse (10) verbunden sind.

2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Richtungssteuerschieber (12) zwei von seinen beiden Enden zur Mitte hin verlaufende Kammern (19; 20) aufweist und die Kammern (19; 20) durch im Mantelumfang dieses Schiebers (12) vorgesehene Bohrungen (19a; 20 a) mit der Eintrittsöffnung (48), den Arbeitskammern (15; 16), der Austrittsöffnung (73; 74) und der Druckabtastöffnung (49) verbindbar sind.

3. Steuerventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kammern (19; 20) über einen zentralen Durchlaß (21) im Richtungssteuerschieber (12) miteinander verbindbar sind und der Durchlaß (21) in der neutralen Stellung des Richtungssteuerschiebers (12) mit dem an die Druckabtastöffnung (49) angeschlossenen Durchlaß (33) in Verbindung steht.

4. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der für die Druckkompensation vorgesehene Schieber (50) hohl ist und eine Kammer (52) umschließt, die durch Bohrungen (53; S4) mit der Eintrittsöffnung (100) wie auch mit den Eintrittsöffnungen (47; 48) des den Richtungssteuerschieber (12) aufnehmenden Gehäuses (10) verbunden ist und die bei einem den Druck in der Druckabtastöffnung (49) übersteigenden Druck mit einer Austrittskammer (44) in Verbindung steht.