DE19605557A1 - Ventilpatrone - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilpatrone mit einem Gehäuseteil. Die Ventil­ patrone weist erfindungsgemäß mindestens einen Pumpenanschluß, einen Tankanschluß und einen Verbraucheranschluß sowie ein Druckbegrenzungs­ ventil und ein Schaltventil in einer Baueinheit auf, wobei die beiden Ventile in Parallelanordnung zueinander zwischen Pumpen- und Tankanschluß geschaltet sind.

Die dahingehenden Bauteile sind im Stand der Technik als in sich geschlossene Einzelkomponenten bekannt, mit denen sich hydraulische Schaltungen realisie­ ren lassen, die beispielsweise als Pumpenabsicherung und zum entlasteten An­ laufen einer Hydropumpe oder zum Absenken des Druckes an einem hydrauli­ schen Verbraucher dienen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, eine Ventilpatrone zu schaffen, mit der sich dahingehende hydrauli­ sche Schaltungen verwirklichen lassen, die kostengünstig herstellbar ist und nur einen geringen Einbauraum benötigt. Eine dahingehende Aufgabe löst eine Ventilpatrone mit den Merkmalen des Anspruches 1.

Mit der erfindungsgemäßen Ventilpatrone lassen sich die angesprochenen hy­ draulischen Schaltungen auf kleinstem Einbauraum verwirklichen und die Ven­ tilpatrone läßt sich bei einem etwaigen Schadensfall als Baueinheit leicht gegen eine neue Ventilpatrone austauschen, ohne daß eine eventuell am jeweiligen Verbraucheranschluß angeschlossene hydraulische Betätigungseinrichtung län­ gere Stillstandszeiten erfährt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilpatrone ist innerhalb des Gehäuseteiles ein Rückschlagventil angeordnet, das dem Ver­ braucheranschluß zugewandt den Fluidrückfluß vom Verbraucheranschluß in Richtung des Pumpenanschlusses sperrt, um den Pumpenanschluß zu entlasten.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ven­ tilpatrone ist das Schaltventil ein 2/2-Wegeventil, das mittels eines Betätigungs­ magneten in seine, die fluidführende Verbindung zwischen Pumpen- und Tank­ anschluß herstellende Öffnungsstellung bringbar ist. Dahingehende Betätigungs- oder Schaltmagnete sind elektrisch ansteuerbar und die über den Magneten be­ tätigbare und längsverfahrbare Schaltstange des Betätigungsmagneten wirkt mit dem jeweiligen Ventilglied eines Schaltventiles, beispielsweise in Form eines 2/2-Wegeventiles zusammen. Da der an gesprochene Betätigungsmagnet gleich­ falls in kompakter Bauweise erhältlich ist, kann er an die Ventilpatrone ange­ flanscht mit dieser zusammen eine Verkaufs- und Betätigungseinheit bilden.

Weitere vorteilhafte Merkmalsausgestaltungen sind Gegenstand der Unteran­ sprüche.

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Ventilpatrone anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen in prinzipieller Darstellung die

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform der Ventilpatrone;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine geänderte Ausführungsform der Ventilpatrone nach Fig. 1, soweit es sich um diese Änderungen handelt;

Fig. 3 und 4 hydraulische Grundschaltungen, die mit einer Ventilpatro­ ne nach der Fig. 1 bzw. Fig. 2 verwirklicht sind.

Die in der Fig. 1 gezeigte Ventilpatrone weist ein Gehäuseteil 10 auf, das mit einem Pumpenanschluß P, einem Tankanschluß T sowie einem Verbraucheran­ schluß A versehen ist. Entlang seines zylindrischen Außenumfanges verjüngt sich zum Verbraucheranschluß A hin das Gehäuseteil 10 stufenweise im Quer­ schnitt, wobei im mittleren Stufenbereich ein Außengewinde 12 angeordnet ist, mit dem sich die Ventilpatrone in feststehende Teile einer hydraulischen Betäti­ gungseinrichtung od. dgl. einschrauben läßt. Der Pumpenanschluß P und der Tankanschluß T sind im wesentlichen quer und der Verbraucheranschluß A pa­ rallel zu der Längsachse 14 der Ventilpatrone angeordnet. Innerhalb des Ge­ häuseteiles 10 befindet sich an den dem Verbraucheranschluß A zugewandten Ende ein Rückschlagventil 16 und am anderen Ende der Ventilpatrone ein Schaltventil 18 in Form eines 2/2-Wegeventiles. Zwischen dem Rückschlagven­ til 16 und dem Schaltventil 18 ist ein Druckbegrenzungsventil 20 in dem Gehäuseteil 10 aufgenommen. Alle genannten Anschlüsse sowie Ventile sind in dem einteiligen Gehäuseteil 10 aufgenommen und bilden mithin als Baueinheit die Ventilpatrone ihrer Grundfunktion nach aus. Das Gehäuseteil 10 kann in Längsrichtung der Ventilpatrone auch unterbrochen mehrteilig aufgebaut sein; besteht vorzugsweise jedoch aus einer in sich geschlossenen Gehäuseeinheit.

Die angesprochenen Ventile sind hintereinander angeordnet in einer zentralen Mittenbohrung 22 des Gehäuseteiles 10 untergebracht, worauf im folgenden noch näher eingegangen werden wird. Das Schaltventil 18 in Form des 2/2-Wegeventiles ist mittels eines Betätigungsmagneten 24 in seine, die fluidführen­ de Verbindung zwischen Pumpen P- und Tankanschluß T herstellende Öff­ nungsstellung bringbar. Von dem angesprochenen Betätigungsmagneten 24, der im Stand der Technik bekannt ist, ist der einfacheren Darstellung wegen in Blickrichtung auf die Fig. 1 gesehen auf der linken Seite nur die Schaltstange 26 und das hülsenartige Magnetrohr 28 dargestellt, das mit einem Außengewinde versehen in ein Innengewinde eines Einschraubteiles 30 einschraubbar ist, das wiederum mit einem Außengewinde versehen über ein Innengewinde des Ge­ häuseteiles 10 in diesem längszustellbar geführt ist, wobei die eingestellte Position des Einschraubteiles 30 sich über eine Kontermutter 32 beibehalten läßt.

Innerhalb der Mittenbohrung 20 und in teilweise stirnseitiger Anlage mit dem Magnetrohr 28 ist in dieses ein Ventilführungsglied 36 des Schaltventiles 18 eingeschraubt. Entlang seines Innenumfanges ist in dem Ventilführungsglied 36 längsverfahrbar das Schaltglied 38 des Schaltventiles 18 geführt, das über die Druckfeder 40 federbelastet in Richtung seiner den Pumpen P- vom Tankan­ schluß T sperrenden Schließstellung gehalten ist gemäß der Darstellung in der Fig. 1. Um durch bestehende Druckunterschiede innerhalb der Ventilpatrone Hemmungen im Bewegungsablauf des Schaltgliedes 38 auszuschließen, ist die­ ses über seine gesamte Länge von einem Druckausgleichskanal 42 durchgriffen, der an seinem der Schaltstange 26 zugekehrten Ende mit in die Mittenbohrung 22 mündenden Querbohrungen versehen ist. Ferner greift die Druckfeder 40 mit ihrem einen freien Ende an der Stirnseite des festsitzenden Ventilführungs­ gliedes 36 an und mit ihrem anderen Ende an einer Verbreiterung 44, die fest mit dem Schaltglied 38 verbunden ist. An seiner dem Verbraucheranschluß A zugekehrten Seite weist das Schaltglied 38 außenumfangsseitig eine geschlosse­ ne, die Stromführung begünstigende Ringnut 46 auf, die in ihrer in Fig. 1 ge­ zeigten Stellung in durchgehende Querbohrungen 48 des Ventilführungsgliedes 36 mündet. Das gegenüberliegende Ende des Schaltgliedes 38 ist in unmittelba­ rer Anlage mit dem freien Ende der Schaltstange 26 des Betätigungsmagneten 24, über die das Schaltglied 38 betätigbar ist.

Der Ventilstößel 50 des Druckbegrenzungsventiles 20 ist wiederum längsver­ fahrbar unmittelbar in der Mittenbohrung 22 geführt, wobei der Schließkopf 52 des Ventilstößels 50 zumindest an seinem dem Verbraucheranschluß A abge­ kehrten Ende kugelförmig ausgebildet ist und mit einer Anlageplatte 54 zusam­ menwirkt, die an der Stelle der Anlage mit dem Schließkopf 52 eine konisch zulaufende Zentrierfläche aufweist, um bei der Betätigung des Ventilstößels 50 diesen mittenzentriert in seine in der Fig. 1 gezeigte Schließstellung zurückver­ fahren zu können. Die freie Stirnseite der Anlageplatte 54 wirkt mit einer Druckfeder 56 zusammen, die sich mit ihrem einen freien Ende an der Anlage­ platte 54 abstützt und mit ihrem anderen Ende an einer stirnseitigen Ausneh­ mung 58 an dem dem Verbraucheranschluß A zugekehrten Ende des Ein­ schraubteiles 30, das zu diesem Zweck mit einer abgesetzten Verlängerung 60 in die Mittenbohrung 22 des Gehäuseteiles 10 eingreift. Diese zapfenartige Verlängerung 60 weist einen Mittenkanal 62 auf, der eine ständige fluidführen­ de Verbindung zwischen dem Schaltglied 38 des Schaltventiles 18 und dem Tankanschluß T herstellt.

Zur Einstellung der Federvorspannung der Druckfeder 56 ist die Einschraub­ stellung des Einschraubteiles 30 veränderbar, wobei ein eingestellter Schließ­ kraftwert der Druckfeder 56 sich über die Kontermutter 32, die das Einschraub­ teil 30 dauernd in seiner Position im Gehäuseteil 10 festlegt, beibehalten läßt. Aufgrund der Druckfeder 56 wird der Ventilstößel 50 des Druckbegrenzungs­ ventiles 20 in Richtung seiner den Pumpen P- vom Tankanschluß T trennenden und in der Fig. 1 gezeigten Schließstellung gehalten. Während der Druck des Tankanschlusses T, der üblicherweise dem Umgebungsdruck entspricht, zusam­ men mit der Druckfeder 56 am Schließkopf 52 des Ventilstößels 50 angreift, greift auf der gegenüberliegenden Seite über den Pumpenanschluß P der jewei­ lige Pumpendruck an einer Verjüngung 64 des Ventilstößels 50 an, die zwi­ schen dem Schließkopf 52 und einem Führungsendstück 66 des Ventilstößels 50 angeordnet ist, das bündig in der sich verjüngenden Mittenbohrung 22 des Gehäuseteiles 10 geführt dem Verbraucheranschluß A benachbart gegenüber­ liegt.

Die Schließkugel 68 des Rückschlagventiles 16 ist von einem Schließteil 70 aufgenommen, das federbelastet die Schließkugel 68 in ihrer in der Fig. 1 gezeigten Schließstellung hält, wobei die hierfür vorgesehene Druckfeder 72 sich mit ihrem einen freien Ende an dem Schließteil 70 abstützt und mit ihrem anderen Ende an einer Abschlußplatte 74, die mit den den Verbraucheran­ schluß A bildenden Längsbohrungen 76 versehen ist. In der geöffneten Stellung des Rückschlagventiles 16 gibt die Schließkugel 68 zusammen mit dem Schließteil 70 bei der Darstellung nach der Fig. 1 den fluidführenden Weg zwischen Pumpenanschluß P und Verbraucheranschluß A frei. Zwischen Rück­ schlagventil 16 und Druckbegrenzungsventil 20 ist in die Mittenbohrung 22 des Gehäuseteiles 10 ein fluidsperrender Verschluß 78 eingesetzt und in die fluidführende Verbindung in Form des Mittenkanals 62 kann zwischen Druck­ begrenzungsventil 20 und Schaltventil 18 als zusätzliche Option eine Blende 80 eingesetzt sein.

In der in der Fig. 1 gezeigten Schließstellung unterbricht das Rückschlagventil 16 auch die fluidführende Verbindung zwischen Pumpenanschluß P sowie einer zum Schaltventil 18 führenden Verbindungsleitung 82. Diese geringfügig schräg im Gehäuseteil 10 verlaufende Verbindungsleitung 82 mündet mit ihrem einen freien Ende in den Ventilraum 84 des Rückschlagventiles 16 und mit ihrem anderen freien Ende in einen Fluidraum 86, der außenumfangsseitig von dem Gehäuseteil 10 und innenumfangsseitig von der zapfenartigen Verlänge­ rung 60 sowie stirnseitig wiederum von dem Gehäuseteil 10 und dem Ein­ schraubteil 30 begrenzt ist. In Fortführung dieser fluidführenden Verbindung zum Schaltventil 18 sind in dem Einschraubteil 30 Längsbohrungen 88 ange­ ordnet, die mit ihrem einen Ende in den Fluidraum 86 münden und mit ihrem anderen Ende in die Querbohrungen 48 des Ventilführungsgliedes 36.

Die in der Fig. 3 gezeigte hydraulische Schaltung, sofern sie strichpunktiert umrandet ist, wird von der in der Fig. 1 gezeigten Ventilpatrone als Ganzes verwirklicht. Wird über die Hydropumpe 90 nach der Fig. 3 Druck auf den Pumpenanschluß P gegeben, öffnet das Rückschlagventil 16 und stellt eine fluidführende Verbindung zum Verbraucheranschluß A her. Ferner steht der im Pumpenanschluß P herrschende Druck sowohl am Schaltventil 18 als auch am Druckbegrenzungsventil 20 an. Wird der über die Druckfeder 22 einstellbare Schließdruck am Druckbegrenzungsventil 20 durch den anstehenden Druck in dem Pumpenanschluß P überschritten, öffnet das als Absicherung dienende Druckbegrenzungsventil 20 und die Fluidmenge wird in Richtung des Tank­ anschlusses T und anschließend zum Tank T gefördert.

Diese fluidführende Verbindung wird auch hergestellt, wenn nach Betätigen des Betätigungsmagneten 24 das Schaltventil 18 seine fluiddurchgehende Öff­ nungsstellung einnimmt, wobei die Schaltstange 26 das Schaltglied 38 von seiner in der Fig. 1 gezeigten Schließstellung in Blickrichtung auf die Fig. 1 nach rechts verschiebt und dabei die fluidführende Verbindung zwischen Pumpen­ anschluß P, Verbindungsleitung 82, Fluidraum 86, Längs- und Querbohrungen 88 bzw. 48 zum Mittenkanal 62 sowie der sich anschließenden Mittenbohrung 22 und dem Tankanschluß T freigibt. Mit der durch die Ventilpatrone realisier­ ten hydraulischen Schaltung ist eine Absicherung der Hydropumpe 90 erreicht und der anstehende Druck an einem hydraulischen Verbraucher, der an den Verbraucheranschluß A angeschlossen ist, läßt sich entsprechend absenken. Das Rückschlagventil 16 ist dabei, wie dies die Fig. 3 zeigt, hydraulisch zwi­ schen die Anschlüsse von Schaltventil 18 und Druckbegrenzungsventil 20 auf der Pumpenseite geschaltet.

Im folgenden wird eine geänderte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilpatrone anhand der Fig. 2 und 4 näher erläutert, wobei die Bauteile, die dieselbe Funktion haben, wie die bei der zuvor beschriebenen Anordnung mit denselben Bezugszeichen versehen sind, so daß insofern das vorhergehend Beschriebene auch für die folgende Ausführungsform gilt. Des weiteren ist in der Fig. 2 der einfacheren Darstellung wegen nur der vordere, dem Verbrau­ cheranschluß A zugekehrte Teil der modifizierten Ventilpatrone dargestellt. In Blickrichtung auf die Fig. 2 gesehen würden also auf der linken Seite der Figur sich diejenigen Ventilkomponenten anschließen, wie sie in der Fig. 1 dargestellt sind. Die geänderte Ausführungsform wird mithin im folgenden nur noch inso­ fern beschrieben, als sie sich wesentlich von der vorangegangenen Ausfüh­ rungsform unterscheidet.

Der wesentliche Unterschied besteht in einer Änderung der Anordnung des Rückschlagventiles 16, das gemäß der Darstellung in der Fig. 2 nunmehr derart im zugeordneten Ventilraum 84 über die Druckfeder 72 in einer Schließstel­ lung gehalten ist, daß in beiden Richtungen permanent eine fluidführende Ver­ bindung vom Pumpenanschluß P zur Verbindungsleitung 82 besteht. Die da­ hingehende Änderung, bei der das Rückschlagventil 16 dem Verbraucheran­ schluß A zugewandt in Fluidrichtung hinter der Abzweigung mit dem Schalt­ ventil 18 angeordnet ist, findet auch ihren Niederschlag in der korrespondieren­ den hydraulischen Schaltung nach der Fig. 4, wobei wiederum die strichpunk­ tiert umrahmten hydraulischen Baukomponenten in einer Baueinheit in der Ventilpatrone nach der Fig. 2 verwirklicht sind. Auch die dahingehende Schal­ tungsfunktion dient der Pumpenabsicherung sowie dem entlasteten Anlaufen der Hydropumpe 90. Sofern in den hydraulischen Schaltungen nach den Fig. 3 und 4 und mithin auch bei der jeweiligen Ventilpatrone zur Tankseite hin zwischen Schaltventil 18 und Druckbegrenzungsventil 20 eine Blende 80 ge­ schaltet ist, würde dies bei betätigtem Schaltventil 18 den damit verbundenen Fluidfluß verzögern, um beispielsweise das hydraulische Absenken eines Pressenstempels od. dgl. zu verzögern, sofern eine dahingehende hydraulische Betätigungseinrichtung an den Verbraucheranschluß A angeschlossen ist.

Wie insbesondere die Fig. 2 zeigt, lassen sich über außenumfangsseitig am Gehäuseteil 10 angeordnete Längsnuten 92 der Pumpenanschluß P und der Tankanschluß T in mehrere Querverzweigungen 94 aufteilen. Das eine zusätzli­ che Sicherung darstellende Rückschlagventil 16 kann bei den gezeigten Ventil­ patronen auch vollständig entfallen, wobei dann die jeweilige Verbindungs­ leitung 82 dauerhaft an den Pumpenanschluß P anzuschließen ist.

Claims (10)

1. Ventilpatrone mit einem Gehäuseteil (10), die mindestens einen Pumpen­ anschluß (P), einen Tankanschluß (T) und einen Verbraucheranschluß (A) sowie ein Druckbegrenzungsventil (20) und ein Schaltventil (18) in einer Baueinheit aufweist, wobei die beiden Ventile (18, 20) in Parallelanord­ nung zueinander zwischen Pumpen- (P) und Tankanschluß (T) geschaltet sind.

2. Ventilpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Gehäuseteiles (10) ein Rückschlagventil (16) angeordnet ist, das dem Verbraucheranschluß (A) zugewandt den Fluidrückfluß vom Verbraucher­ anschluß (A) in Richtung des Pumpenanschlusses (P) sperrt.

3. Ventilpatrone nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil (18) ein 2/2-Wegeventil ist, das mittels eines Betätigungsma­ gneten (24) in seine, die fluidführende Verbindung zwischen Pumpen (P)- und Tankanschluß (T) herstellende Öffnungsstellung bringbar ist.

4. Ventilpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Ventilstößel (50) des Druckbegrenzungsventiles (20) federbe­ lastet in Richtung seiner den Pumpen (P)- vom Tankanschluß (T) trennen­ den Schließstellung gehalten ist und daß die an diesen beiden Anschlüs­ sen (P, T) anstehenden Drücke beidseitig an dem Ventilstößel (50) angrei­ fen.

5. Ventilpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das Schaltglied (38) des Schaltventiles (18) federbelastet in Rich­ tung seiner den Pumpen (P)- vom Tankanschluß (T) sperrenden Schließ­ stellung gehalten ist und daß die an diesen beiden Anschlüssen (P, T) an­ stehenden Drücke beidseitig an dem Schaltglied (38) angreifen.

6. Ventilpatrone nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schalt­ glied (38) längsverfahrbar und von der Schaltstange (26) des Betätigungs­ magneten (24) in seine den Pumpen (P)- mit dem Tankanschluß (T) ver­ bindende Öffnungsstellung bringbar in einem innerhalb des Gehäuseteiles (10) längs zustellbaren Einschraubteil (30) geführt ist, über den die Feder (56) des Druckbegrenzungsventiles (20) einstellbar ist.

7. Ventilpatrone nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schließkugel (68) des Rückschlagventiles (16) von einem federbelasteten Schließteil (70) gehalten in seiner Schließstellung die zum Schaltventil (18) führende Verbindungsleitung (82) von dem Pumpen­ anschluß (P) absperrt oder ständig freigibt.

8. Ventilpatrone nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß entlang einer gemeinsamen Mittenachse (14) des Gehäuseteiles (10) in Hintereinanderanordnung beginnend mit dem Verbraucher­ anschluß (A) das Rückschlagventil (16), das Druckbegrenzungsventil (20) und das Schaltventil (18) folgen und daß alle Ventile (16, 18, 20) in einer Mittenbohrung (22) des Gehäuseteiles (10) aufgenommen sind.

9. Ventilpatrone nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Rückschlagventil (16) und Druckbegrenzungsventil (20) in die Mittenboh­ rung (22) ein Verschluß (78) eingesetzt ist und daß in die fluidführende Verbindung (62) zwischen Druckbegrenzungsventil (20) und Schaltventil (18) eine Blende (80) oder Drossel eingesetzt ist.

10. Ventilpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, daß zum Verbraucheranschluß (A) das Gehäuseteil (10) sich im Durchmesser stufenweise zusehends verringert und daß mindestens eine Gehäusestufe mit einem Außengewinde (12) versehen ist.