DE19608801A1 - Hydraulic load stop or braking valve - Google Patents
Hydraulic load stop or braking valveInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Lasthalte- bzw. Senkbremsventil, wie es bei hydraulischen Maschinen mit heb- und senkbaren Organen Anwendung findet, beispielsweise von Schaufelbaggern, hydraulischen Winden, hydraulischen Kränen und dergleichen.The invention relates to a hydraulic load holding or Lowering brake valve, as is the case with hydraulic machines with lifting and lowerable organs are used, for example by Bucket excavators, hydraulic winches, hydraulic cranes and the same.
Bei solchen Maschinen dient das Lasthalte- bzw. Senkbremsven til als zwischen Steuerventil und Hydraulikzylinder geschal tetes Sicherheitsorgan zur Wahrnehmung von Sicherheitsfunk tionen gegen eine ungewollte Absenkung des angehobenen Organs der betreffenden Maschine unter deren Eigengewicht oder der Lasteinwirkung einer getragenen Last und insbesondere der Verhinderung eines gefährlichen Absackens der Last bzw. des Lasttragorgans der Maschine zur Verhütung von Unfällen im Falle von Störungen im Hydrauliksystem, da das Steuerventil, mit welchem die Zustände "Heben", "Senken", und "Stopp" schaltbar sind, insbesondere im Rohrbruchfall, diese Sicher heitsfunktionen nicht wahrnehmen kann.In such machines, the load holding or lowering brake is used til than formworked between the control valve and hydraulic cylinder ttes security organ for the perception of security radio against an unwanted lowering of the raised organ of the machine in question under its own weight or Load action of a carried load and in particular the Prevention of dangerous sagging of the load or Load carrier of the machine to prevent accidents in the Case of malfunctions in the hydraulic system, since the control valve, with which the states "lifting", "lowering" and "stop" are switchable, especially in the event of a pipe break cannot perform functions.
Solche Lasthalte- bzw. Senkbremsventile sind bekannt. Sie vereinigen üblicherweise in sich mehrere Funktionen, nämlich erstens das leckagefreie Halten der maximal auftretenden Last, zweitens die Druckbegrenzung des lastseitig auftreten den Druckwerts, drittens das Aufsteuern zum gewollten Absen ken der Last, und viertens eine Rückschlagventilfunktion beim Heben der Last. Such load holding or lowering brake valves are known. she usually combine several functions, namely first, the leakage-free keeping of the maximum occurring Load, second, the pressure limitation of the load side occur the pressure value, thirdly the steer to the desired lower fourth of the load, and fourth, a check valve function at Lifting the load.
Im Hinblick auf eine wirtschaftliche und kostengünstige Bau weise werden solche Lasthalte- bzw. Senkbremsventile so ge baut, daß alle Funktionskomponenten in einer Achse angeordnet und demgemäß in eine Längsbohrung eines Ventilblocks einge baut sind.With regard to an economical and inexpensive construction such load holding or lowering brake valves are so ge builds that all functional components arranged in one axis and accordingly inserted into a longitudinal bore of a valve block are building.
Dementsprechend sind solche Lasthalte- bzw. Senkbremsventile als Kolbenventile aufgebaut und weisen einen axial bewegli chen Ventilkolben auf, der mittels einer Schraubenfeder axial in seine Schließstellung vorgespannt ist. Die Axialbohrung, in welcher der Ventilkolben beweglich ist, steht mit axial versetzt angeordneten Querbohrungen des Ventilblocks in Ver bindung, die an das als Wegeventil ausgebildete Steuerventil bzw. an den Hydraulikzylinder angeschlossen sind. Diese bei den Querbohrungen sind also über die Axialbohrung miteinander verbunden, in welcher der Ventilkolben verläuft. Außerdem sitzt in dem Axialbohrungsabschnitt zwischen den beiden Quer bohrungen eine Hülse, die sowohl mit Bezug auf den Ventil block wie auch mit Bezug auf den Ventilkolben axial ver schieblich ist und ebenfalls mittels einer Schraubendruck feder gegensinnig zum Ventilkolben in eine Schließstellung vorgespannt ist. Ventilkolben und Hülse arbeiten in der Weise miteinander zusammen, daß ein zwischen dem Axialbohrungsab schnitt und dem im Durchmesser kleineren Ventilkolben vorhan dener Ringspalt verschlossen wird, wenn sowohl der Ventilkol ben als auch die Hülse sich in der Schließstellung befinden.Such load holding or lowering brake valves are accordingly constructed as piston valves and have an axially movable Chen valve piston on axially by means of a coil spring is biased into its closed position. The axial bore, in which the valve piston is movable stands axially offset cross holes of the valve block in Ver binding to the control valve designed as a directional control valve or connected to the hydraulic cylinder. This at the cross bores are thus with one another via the axial bore connected in which the valve piston runs. Furthermore sits in the axial bore section between the two cross bores a sleeve both with respect to the valve block as well as with respect to the valve piston axially ver is slidable and also by means of a screw pressure spring in the opposite direction to the valve piston in a closed position is biased. Valve piston and sleeve work in this way together that a between the Axialbohrabab cut and the valve piston, which is smaller in diameter whose annular gap is closed when both the valve piston ben and the sleeve are in the closed position.
Die mit dem Steuerventil verbundene Querbohrung befindet sich dabei, auf die Richtung der Federvorspannung der Hülse bezo gen, vorderhalb der Hülse, und die mit dem Hydraulikzylinder verbundene Querbohrung hinterhalb der Hülse in Verbindung mit der Axialbohrung.The cross hole connected to the control valve is located thereby, bezo on the direction of the spring preload of the sleeve gen, in front of the sleeve, and the one with the hydraulic cylinder connected cross hole behind the sleeve in connection with the axial bore.
Damit ergibt sich die Lasthaltefunktion des Ventils in der Weise, daß bei angehobenem Lasttragorgan der lastbedingte Hydraulikdruck in gleicher Richtung wie die Federvorspannung auf die Hülse wirkt, diese also in der Schließstellung gehal ten wird, außerdem in gewissem Maße auf den Ventilkolben in Öffnungsrichtung wirkt, dieser aber aufgrund der entsprechend starken Federvorspannung in der Schließstellung verbleibt. Die Federvorspannung des Ventilkolbens ist üblicherweise ein stellbar und bewirkt eine Druckbegrenzungsfunktion auf der Lastseite, indem bei Überschreiten des zulässigen Drucks der lastseitige Hydraulikdruck den Ventilkolben entgegen seiner Federvorspannung etwas öffnet. Zum Heben der Last bewirkt der vom Steuerventil kommende, nun gegen die Federvorspannung der Hülse wirkende Hydraulikdruck zum Heben des Lastorgans ein Öffnen der Hülse entgegen deren Federvorspannung, so daß der Druck zum Hydraulikzylinder gelangen und das Heben des Last organs bewirkt, während der Ventilkolben in seiner Schließ stellung bleibt. Die Hydraulikverbindung erfolgt in diesem Zustand durch den bei zurückgedrückter Hülse zwischen der Hülse und dem Kolben geschaffenen Ringspalt.This results in the load holding function of the valve in the Way that when the load-bearing member is raised the load-related Hydraulic pressure in the same direction as the spring preload acts on the sleeve, so keep it in the closed position is also to a certain extent on the valve piston in Opening direction works, but this due to the strong spring preload remains in the closed position. The spring preload of the valve piston is usually one adjustable and causes a pressure limitation function on the Load side by the when the permissible pressure is exceeded hydraulic pressure on the load side against the valve piston Spring preload opens somewhat. To lift the load, the coming from the control valve, now against the spring preload Hydraulic pressure acting on the sleeve to lift the load element Open the sleeve against its spring preload, so that the Pressure to get to the hydraulic cylinder and lifting the load organs causes while the valve piston is in its closing position remains. The hydraulic connection takes place in this Condition from when the sleeve is pushed back between the Sleeve and the piston created annular gap.
Zum gewollten Absenken der Last wird gleichzeitig mit dem ge gensinnigen Beaufschlagen des Hydraulikzylinders ein Aufsteu erdruck über einen Aufsteueranschluß an den Ventilkolben an gelegt, um diesen entgegen seiner Federvorspannung in Öff nungsrichtung zu verschieben, während die Hülse in ihrer Schließstellung verbleibt. Dabei wird durch die Verschiebung des Ventilkolbens ein Ringspalt zwischen Hülse und Ventilkol ben und somit eine Hydraulikverbindung zwischen den Querboh rungen hergestellt.For the intended lowering of the load, the ge act on the hydraulic cylinder pressure to the valve piston via a control port placed to open it against its spring preload to move direction while the sleeve in its The closed position remains. This is due to the shift of the valve piston an annular gap between the sleeve and valve piston ben and thus a hydraulic connection between the crossbeam stanchions manufactured.
Der Federraum, in welchem sich die den Ventilkolben in dessen Schließrichtung vorspannende Druckfeder befindet, ist durch eine üblicherweise im Ventilkolben verlaufende Bohrung entla stet, die in einen Raum führt, der mit einem Anschluß zum Hy drauliktank in Verbindung steht. Dadurch wird verhindert, daß der Federraum durch ausleckendes Hydrauliköl unter Druck ge setzt und dadurch ein Aufsteuern des Ventilkolbens blockiert werden kann.The spring chamber in which the valve piston is located in it Compression spring preloading is through a bore that usually runs in the valve piston That leads into a room that is connected to the Hy draulik tank communicates. This prevents the spring chamber due to hydraulic oil leaking under pressure sets and thereby blocks opening of the valve piston can be.
Nun besteht ein zwar geringes, aber im Hinblick auf mögliche Unfallfolgen doch sehr bedeutendes Risiko insoweit, als die Feder, die den Ventilkolben in seine Schließrichtung vor spannt, brechen könnte. Ein solcher Federbruch hätte ein schlagartiges Öffnen des Ventilkolbens und ein entsprechendes Absacken der Last zur Folge. Dies ist insbesondere bei Hy draulikkränen gefährlich, wo ein hydraulisch betätigter Aus leger absacken und ein solches Absacken bereits zum Umstürzen des Krans führen kann. Aber auch bei Schaufelbaggern oder an deren hydraulischen Maschinen ist dieses Risiko im Hinblick darauf, daß Menschen von der absackenden Last erschlagen oder erdrückt werden können, doch sehr bedeutsam.Now there is a small one, but in terms of possible ones The consequences of accidents are very significant insofar as Spring that pushes the valve piston in its closing direction tense, could break. Such a broken spring would have been abrupt opening of the valve piston and a corresponding one The load will sag. This is particularly the case with Hy draulic cranes dangerous where a hydraulically operated off sag casually and such a sag already toppling over of the crane. But also with shovel excavators or on their hydraulic machines is considering this risk that people are struck by the sagging load or can be crushed, but very significant.
Für Hydraulikkräne gibt es daher bereits besondere Ausführun gen solcher Lasthalte- bzw. Senkbremsventile, bei denen der Ventilkolben im statischen Einsatzfall nicht nur durch Feder kraft, sondern zusätzlich hydraulisch in Schließrichtung vor gespannt ist, wobei dann jeweils zum Aufsteuern eine Entla stung der hydraulischen Ventilkolbenvorspannung erfolgen muß. In diesem Fall läßt sich das Lasthalte- bzw. Senkbremsventil aber nicht mehr einachsig aufbauen, weshalb solche besonders sicheren Ventilvorrichtungen auch besonders teuer sind.There are therefore already special versions for hydraulic cranes against such load holding or lowering brake valves, in which the Valve piston in static use not only by spring force, but also hydraulically in the closing direction is tense, with a discharge for each opening hydraulic valve piston preload must be carried out. In this case, the load holding or lowering brake valve but no longer build uniaxial, which is why such especially safe valve devices are also particularly expensive.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einachsig auf gebautes Lasthalte- bzw. Senkbremsventil zu schaffen, bei welchem der Ventilkolben in der üblichen Weise durch eine Vorspannfeder in Schließrichtung vorgespannt ist, wobei aber besondere Sicherheitsvorkehrungen gegen Federbruch getroffen sind, die ein Herunterfallen der Last bzw. des Lasttragorgans der hydraulischen Maschine im Falle eines Federbruchs zuver lässig verhindern.The invention has for its object a one-axis to create built load holding or lowering brake valve at which the valve piston in the usual way by a Preload spring is biased in the closing direction, but special safety precautions against broken springs are a fall of the load or the load bearing member the hydraulic machine in the event of a spring break prevent casually.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Schutzan spruch 1 angegebene Anordnung gelöst.This object is achieved according to the invention by the arrangement specified in protection claim 1 .
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of subclaims.
Vorteile und Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Sicherheits maßnahmen ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnungen, in welchen zeigt:Advantages and mode of operation of the security according to the invention Measures result from the following description of a Embodiment with reference to the accompanying drawings, in which shows:
Fig. 1 im Axialschnitt ein Lasthalte- bzw. Senkbremsventil nach der Erfindung im Axialschnitt, wobei im übrigen die Hydraulikschal tung mit Steuerventil und Hy draulikzylinder zum besseren Verständnis schematisch mit dar gestellt ist, Fig. 1 is placed in axial section, a load-holding or lowering brake valve according to the invention in axial section, wherein in the rest of the hydraulic control valve with TIC and Hy draulikzylinder for better understanding schematically represents,
Fig. 2 ebenfalls im Axialschnitt ein Lasthalte- bzw. Senkbremsventil nach der Erfindung (ohne übrige Hydraulikschaltung) mit abgewan delter Federform und Lastdruck kompensation für lastunabhängi gen Aufsteuerdruck. Fig. 2 also in axial section a load holding or lowering brake valve according to the invention (without any other hydraulic circuit) with a modified spring form and load pressure compensation for load-independent control pressure.
Fig. 1 zeigt zunächst, wie das Lasthalte- bzw. Senkbremsven til in die Hydraulikanordnung insgesamt eingeschaltet ist. Ein als Wegeventil aus gebildetes Steuerventil V weist ein gangsseitig (in der Zeichnung unten) einen mit der Pumpe (nicht dargestellt) verbundenen Anschluß und einen mit dem Hydrauliktank verbundenen Anschluß auf, und von den beiden ausgangsseitigen Anschlüssen V1 und V2 führt der eine An schluß V1 über eine direkte Hydraulikleitung zum einen An schluß C1 eines Hydraulikzylinders C mit einem Hydraulikkol ben K, und vom anderen Anschluß V2 des Steuerventils V führt eine Hydraulikleitung über das Lasthalte- bzw. Senkbremsven til zum anderen Anschluß C2 des Hydraulikzylinders C. Wie man sieht, ist der Anschluß C2 des Hydraulikzylinders derjenige, über welchen der Druck zum Anheben der Last erfolgt (der Kol ben K wirkt auf das Lasttragorgan einer hydraulischen Maschi ne), während der Anschluß C1 des Hydraulikzylinders C derje nige ist, über welchen die Druckbeaufschlagung zum Absenken der Last erfolgt. Der Anschluß C2 ist also derjenige, über welchen bei angehobener Last der lastbedingte hydraulische Druck wirkt, so daß in die zu diesem Anschluß führende Hy draulikleitung das Lasthalte- bzw. Senkbremsventil einge schaltet ist. Fig. 1 first shows how the load holding or Senkbremsven valve is switched on overall in the hydraulic system. A control valve V formed as a directional control valve has an outlet side (in the drawing below) a connection connected to the pump (not shown) and a connection connected to the hydraulic tank, and one of the outlet connections V1 and V2 leads to a connection V1 Via a direct hydraulic line to a connection C1 to a hydraulic cylinder C with a hydraulic piston K, and from the other connection V2 of the control valve V leads a hydraulic line via the load holding or lowering valve to the other connection C2 of the hydraulic cylinder C. As can be seen, is the connection C2 of the hydraulic cylinder is the one via which the pressure for lifting the load takes place (the piston ben K acts on the load-bearing member of a hydraulic machine), while the connection C1 of the hydraulic cylinder C is the one via which the pressurization for lowering the load he follows. The connection C2 is thus the one via which the load-related hydraulic pressure acts when the load is raised, so that the load holding or lowering brake valve is switched on in the hydraulic line leading to this connection.
Das Lasthalte- bzw. Senkbremsventil weist als wesentliche Komponenten einen Ventilblock 10 mit einer durchgehenden Axialbohrung 11, einem in der Axialbohrung verschieblich ge führten Ventilkolben 20, einer ebenfalls in der Axialbohrung verschieblich angeordneten Hülse 30, einem in den oberen End teil der Axialbohrung eingebauten Federgehäuse 40, und einem in den unteren Endteil der Axialbohrung eingeschraubten Ver schlußstopfen 50 auf.The load holding or lowering brake valve has as essential components a valve block 10 with a continuous axial bore 11 , a displaceably guided in the axial bore valve piston 20 , also in the axial bore arranged sleeve 30 , a spring housing 40 installed in the upper end part of the axial bore , and a screwed into the lower end part of the axial bore Ver plug 50 on.
Im Ventilblock 10 sind mehrere mit der Axialbohrung 11 in Verbindung stehende Querbohrungen gebildet, nämlich eine mit dem Steuerventilanschluß V2 verbundene Querbohrung 12, eine mit dem Zylinderanschluß C2 verbundene Querbohrung 13, eine zum Anschluß einer Meßleitung M vorgesehene Querbohrung 14, eine für den Anschluß einer Ablaufleitung zum Hydrauliktank T vorgesehene Querbohrung 15, und eine zum Anlegen eines Auf steuerdrucks dienende Querbohrung 16.A plurality of transverse bores connected to the axial bore 11 are formed in the valve block 10 , namely a transverse bore 12 connected to the control valve connection V2, a transverse bore 13 connected to the cylinder connection C2, a transverse bore 14 provided for connecting a measuring line M, one for connecting a drain line to the hydraulic tank T provided transverse bore 15 , and a transverse bore 16 serving to apply a control pressure.
Im Federgehäuse 40 ist eine den Ventilkolben 20 nach unten in seine Schließstellung, also gegen den Verschlußstopfen 50 spannende Druckfeder 41 untergebracht, die sich oben an einem zur Einstellung der Druckbegrenzung verstellbaren Feder sitz 42 abstützt und unten über einen Zentrierkegel 43 auf den Ventilkolben 20 wirkt.In the spring housing 40 is a valve piston 20 down into its closed position, that is, against the sealing plug 50 exciting compression spring 41 , which is supported at the top by an adjustable spring pressure adjustment 42 and below acts on the valve piston 20 via a centering cone 43 .
Ein der Querbohrung 13 zugewandter Stirnflächenbereich 24 ist so bemessen, daß der darauf wirkende lastdruckbedingte Hy draulikdruck aus dem Zylinderanschluß C2 eine der Vorspannung durch die Feder 41 entgegenwirkende Beaufschlagungskraft auf den Ventilkolben 20 ausübt. Bei übergroßem Druck an C2 er folgt deshalb ein gewisses Bewegen des Ventilkolbens 20 in Öffnungsrichtung entgegen der Feder 41, so daß der Überdruck nach V2 abgelassen wird. Hierin besteht die Druckbegrenzungs funktion. One of the transverse bore 13 facing end face area 24 is dimensioned such that the load pressure-related hy draulic pressure acting thereon exerts a counteracting force acting on the valve piston 20 from the cylinder connection C2 by the spring 41 . In the event of excessive pressure at C2, it therefore follows a certain movement of the valve piston 20 in the opening direction against the spring 41 , so that the excess pressure is released to V2. This is the pressure limitation function.
Der Federraum 44 im Federgehäuse 40 ist über eine Längsboh rung 21 im Ventilkolben 20 entlastet, die im Bereich der Querbohrung 15 in die Axialbohrung 11 ausmündet. In den Fe derraum ausleckendes Öl kann also über die Querbohrung 15 und die daran angeschlossene Ablaufleitung in den Tank T abfließen.The spring chamber 44 in the spring housing 40 is relieved via a Längsboh tion 21 in the valve piston 20 , which opens out in the cross bore 15 in the axial bore 11 . In the Fe derraumleckende oil can flow through the cross hole 15 and the drain line connected to it in the tank T.
Die Hülse 30 wird durch eine Druckfeder 31, die sich unten an einer Abstufung der Axialbohrung 11 abstützt, nach oben vor gespannt, also in entgegengesetzter Richtung wie der Ventil kolben 20. Dadurch wird die Hülse 30 gegen einen oberen An schlag gedrängt, der durch einen unteren Halsansatz des Fe dergehäuses 40 gebildet ist, in welchem seitliche Öffnun gen 45 für die Kommunikation des Innenraums mit der Querboh rung 12 gebildet sind, wie dargestellt.The sleeve 30 is tensioned by a compression spring 31 , which is supported at the bottom by a gradation of the axial bore 11 , upward, that is to say in the opposite direction to the valve piston 20 . As a result, the sleeve 30 is urged against an upper impact, which is formed by a lower neck of the Fe dergehäuses 40 , in which lateral openings 45 for communication of the interior with the Querboh tion 12 are formed, as shown.
Wie dargestellt, wirken bei in Schließstellung befindlichem Ventilkolben 20 und ebenfalls in Schließstellung befindlicher Hülse 30 diese beiden Elemente mit einer äußeren Ringfläche des Ventilkolbens 20 und einer entsprechenden inneren Ring fläche der Hülse 30 so zusammen, daß sie den zwischen den Querbohrungen 12 und 13 verlaufenden Abschnitt der Axialboh rung 11 absperren.As shown, when the valve piston 20 is in the closed position and the sleeve 30 is also in the closed position, these two elements cooperate with an outer annular surface of the valve piston 20 and a corresponding inner ring surface of the sleeve 30 so that they extend between the transverse bores 12 and 13 shut off the axial bore 11 .
Zum Heben der Last wird über das Steuerventil V die mit dem Anschluß V2 verbundene Hydraulikleitung druckbeaufschlagt, wobei das Drucköl über die Querbohrung 12 in den Ventil block 10 eintritt, die Hülse 30 entgegen der Feder 31 zurück schiebt, dadurch einen Ringspalt zwischen der Hülse und dem Ventilkolben 20 freigibt, und dann durch die Querbohrung 13 zum Zylinderanschluß C2 austritt. Die Hülse 30 wirkt hierbei als Rückschlagventil.To lift the load, the hydraulic line connected to the connection V2 is pressurized via the control valve V, the pressure oil entering the valve block 10 via the transverse bore 12 , pushing the sleeve 30 against the spring 31 , thereby creating an annular gap between the sleeve and the Valve piston 20 releases, and then exits through the transverse bore 13 to the cylinder port C2. The sleeve 30 acts as a check valve.
Zum Absenken der Last erfolgt eine Druckbeaufschlagung der mit dem Ventilanschluß V1 verbundenen Leitung zum Zylinderan schluß C1, während die mit dem Ventilanschluß V2 verbundene Leitung entlastet wird. Gleichzeitig erfolgt (in der Zeich nung als direkte Verbindung des Ventilanschlusses V1 mit der Aufsteuerleitung P zur Querbohrung 6 verlaufende Verbindung) eine Beaufschlagung des Ventilkolbens 20 in solcher Weise, daß dieser entgegen seiner Vorspannfeder 41 angehoben wird und dadurch wiederum ein Ringspalt zwischen Ventilkolben 20 und Hülse 30 geöffnet wird, so daß vom Zylinderanschluß C2 Drucköl über das Lasthalteventil zum Ventilanschluß V2 ab fließen kann.To lower the load, pressure is applied to the line connected to the valve connection V1 to the cylinder connection C1, while the line connected to the valve connection V2 is relieved. At the same time (in the drawing voltage as a direct connection of the valve port V1 with the control line P to the transverse bore 6 running connection), the valve piston 20 is acted on in such a way that it is raised against its biasing spring 41 and in turn an annular gap between the valve piston 20 and the sleeve 30 is opened so that from the cylinder port C2 pressure oil can flow from the load holding valve to the valve port V2.
Bei einem Bruch der Feder 41 würde bei angehobener Last der über die Querbohrung 13 wirkende lastbedingte Hydraulikdruck den Ventilkolben 20 in Öffnungsrichtung bewegen und die Last absacken.If the spring 41 breaks, the load-related hydraulic pressure acting via the transverse bore 13 would move the valve piston 20 in the opening direction and the load would sag when the load is raised.
Das dargestellte erfindungsgemäße Lasthalte- und Senkbrems ventil weist als erfindungsgemäße Besonderheit eine weitere Längsbohrung 22 im Ventilkolben 20 auf, welche den Feder raum 44 des Federgehäuses 40 mit dem mit der Querbohrung 13 verbundenen Teil der Axialbohrung verbindet. Die Ausmündung dieser Längsbohrung 22 in den Federraum 44 ist dabei durch den Zentrierkegel 43 verschlossen. Dieser dient hier also auch als Ventilkörper.The load holding and lowering brake valve according to the invention has, as a special feature according to the invention, a further longitudinal bore 22 in the valve piston 20 , which connects the spring space 44 of the spring housing 40 to the part of the axial bore connected to the transverse bore 13 . The opening of this longitudinal bore 22 in the spring chamber 44 is closed by the centering cone 43 . This also serves as a valve body.
Sollte nun bei angehobener Last und entsprechendem lastbe dingtem Hydraulikdruck über die Querbohrung 13 die Feder 41 brechen, würde der Zentrierkörper 43 aufgrund des Hydraulik drucks in der Längsbohrung 22 abheben und die Ausmündung die ser Längsbohrung 22 in den Federraum 44 freigeben. Der Feder raum 44 würde dann in kürzester Zeit mit Hydrauliköl von der Lastseite gefüllt und damit einen die Federwirkung mehrfach ersetzenden hydraulischen Vorspanndruck auf den Ventilkol ben 20 ausüben, der diesen in Schließstellung bringt und hält. Die Last wird also zunächst zwar ein kleines Stück durchsacken, dann aber sofort aufgefangen, so daß Sicherheit gegen Abstürzen oder völliges Absacken der Last bei Feder bruch gewährleistet ist und ein vollständiges Halten der Last auch unter diesen Bedingungen erfolgt.Should the spring 41 break now when the load is raised and the corresponding hydraulic pressure via the transverse bore 13 , the centering body 43 would lift off due to the hydraulic pressure in the longitudinal bore 22 and the mouth of the longitudinal bore 22 in the spring chamber 44 would be released. The spring chamber 44 would then be filled with hydraulic oil from the load side in the shortest possible time and thus exert a hydraulic spring pressure which replaces the spring action several times on the valve piston ben 20 , which brings it into the closed position and holds it. The load is initially sagged a little, but then immediately caught, so that safety against falling or complete sagging of the load is guaranteed when the spring breaks and a complete holding of the load takes place even under these conditions.
Es versteht sich von selbst, daß die eben beschriebene Wir kung voraussetzt, daß das in den Federraum 44 eintretende Öl nicht durch die Entlastungsbohrung 21 im Ventilkolben ablau fen darf. Dazu ist eine Rohrbruchsicherung 60 eingebaut, die in Fig. 1 schematisch in der Entlastungsbohrung 21 darge stellt ist, praktisch aber in der Querbohrung 15 eingebaut sein kann. Eine solche Rohrbruchsicherung ist ein Ventilme chanismus, der bei kleinen Leckströmen offen ist, aber sofort schließt, wenn ein größerer Durchfluß auftritt.It goes without saying that the effect we have just described presupposes that the oil entering the spring chamber 44 must not run through the relief bore 21 in the valve piston. For this purpose, a pipe rupture safety device 60 is installed, which is shown schematically in the relief bore 21 in FIG. 1, but can practically be installed in the transverse bore 15 . Such a pipe rupture protection is a Ventilme mechanism that is open with small leakage currents, but closes immediately when a larger flow occurs.
Zur Verbesserung der erfindungsgemäßen Wirkung ist die Fe der 41, wie dargestellt, nicht als zylindrische Schraubenfe der ausgebildet, sondern bauchig ausgebildet, so daß im Falle eines Federbruchs verhindert wird, daß sich die Windungen im Bereich der Bruchstelle direkt aufeinanderlegen und ein Öff nen des Zentrierkörpers 43 nur in geringem Maße stattfindet, was ein relativ langsames Füllen des Federraums 44 zur Folge hätte. Durch die besondere Gestaltung der Feder tritt bei ei nem Federbruch ein starkes Zusammenfallen der jeder und damit ein vollständiges Öffnen der Ausmündung der Ventilkolben längsbohrung 22 in den Federraum 44 auf.To improve the effect according to the invention, the Fe 41 , as shown, is not designed as a cylindrical screw, but is bulged, so that in the event of a spring breakage, the turns in the region of the breakage are prevented from lying directly on one another and opening the centering body 43 takes place only to a small extent, which would result in a relatively slow filling of the spring chamber 44 . Due to the special design of the spring, a strong collapse of each and thus a complete opening of the mouth of the valve piston longitudinal bore 22 occurs in the spring chamber 44 when a spring break occurs.
Die Ausführungsform nach Fig. 2 zeigt zunächst eine andere Ausführungsform der Feder 41 in Kegelform, um aufzuzeigen, daß hier mehrere Ausführungsmöglichkeiten für die Feder 41 möglich sind.The embodiment according to FIG. 2 first shows another embodiment of the spring 41 in the shape of a cone, in order to show that several possible embodiments for the spring 41 are possible here.
Als weitere Besonderheit gegenüber der Ausführungsform in Fig. 1 zeigt die Ausführungsform nach Fig. 2 eine Lastdruck kompensation. Dazu ist es wesentlich, daß, was auch schon bei der Ausführungsform nach Fig. 1 aus konstruktiven Gründen der Fall ist, der vom Aufsteuerdruck P über die Querboh rung 16 beaufschlagte Teil des Ventilkolbens 20 als gesonder ter, auf den übrigen Ventilkolben 20 wirkender Stößel 25 aus gebildet ist. Der Ventilblock weist eine zusätzliche Querboh rung 17 auf, die ebenso wie die Querbohrung 13 an den last druckseitigen Zylinderanschluß C2 angeschlossen ist. Dieser wirkt auf einen kleinen, in der Zeichnung nur durch eine Kan te dargestellten Absatz 23 des Stößels 25 in dem Aufsteuer druck entgegengesetzter Richtung. Die wirksame Querschnitts fläche dieser Abstufung 23 ist so bemessen, daß die dem last bedingten Hydraulikdruck entsprechende, dem Aufsteuerdruck entgegenwirkende Axialkraft auf den Stößel gleich groß wie die Axialkraft ist, die der lastbedingte Hydraulikdruck in der Querbohrung 13 in Öffnungsrichtung auf den eigentlichen Ventilkolben ausübt.As a further special feature compared to the embodiment in FIG. 1, the embodiment according to FIG. 2 shows a load pressure compensation. For this it is essential that what is the case even in the embodiment of Fig. 1, for design reasons, of the gating pressure P via the Querboh tion 16 impinged part of the valve piston 20 as gesonder ter, acting on the rest of the valve piston 20 ram 25 is trained. The valve block has an additional Querboh tion 17 , which, like the transverse bore 13, is connected to the load-side cylinder connection C2. This acts on a small, shown in the drawing only by a Kan te paragraph 23 of the plunger 25 in the opening pressure opposite direction. The effective cross-sectional area of this gradation 23 is dimensioned such that the hydraulic pressure corresponding to the load, counteracting the opening pressure on the tappet is the same as the axial force exerted by the hydraulic pressure in the transverse bore 13 in the opening direction on the actual valve piston.
Dies bedeutet, daß die Fläche der Abstufung 23 gleich der Nettofläche des Stirnflächenbereichs 24 am Ventilkolben 20 ist, wobei mit Nettofläche dessen Gesamtfläche abzüglich der dem Druck in der Querbohrung 13 ausgesetzten, entgegengesetzt orientierten Stirnfläche 26 am Ventilkolben 20 gemeint ist. Dann sind, vollkommen unabhängig von der jeweiligen absoluten Größe des gemeinsamen Drucks in den Querbohrungen 13 und 17 bzw. am Zylinderanschluß C2 und folglich unabhängig vom Last druck, die von diesem Druck erzeugten Kräfte, die den Ventil kolben 20 in Öffnungsrichtung und den Stößel 25 in entgegen gesetzter Richtung drücken, immer exakt gleich groß. Damit kann mit konstantem Aufsteuerdruck über die Aufsteuerleitung P zur Querbohrung 16 gearbeitet werden, da nun der Aufsteuer druck vollkommen lastunabhängig ist, also ungeachtet großer oder kleiner Last immer konstant sein kann. Der notwendige Aufsteuerdruck ist dann nur durch die eingestellte Vorspann kraft der Feder 41 vorgegeben.This means that the area of the step 23 is equal to the net area of the end face area 24 on the valve piston 20 , the net area meaning the total area thereof minus the oppositely oriented end face 26 on the valve piston 20 exposed to the pressure in the transverse bore 13 . Then, completely independent of the respective absolute size of the common pressure in the transverse bores 13 and 17 or at the cylinder port C2 and consequently regardless of the load pressure, the forces generated by this pressure, the valve piston 20 in the opening direction and the plunger 25 in push in the opposite direction, always exactly the same size. This allows working with constant pilot pressure via the pilot line P to the transverse bore 16 , since the pilot pressure is now completely independent of the load, that is to say it can always be constant regardless of a large or small load. The necessary pilot pressure is then only given by the set preload force of the spring 41 .
Weil der lastdruckkompensierte Stößel 25 aber ein vom Ventil kolben 20 getrenntes Teil ist, wirkt diese Lastdruckkompensa tion nicht auf den Ventilkolben 20 als solchen, so daß die Druckbegrenzungsfunktion nicht beeinträchtigt wird.Because the load pressure-compensated tappet 25 is a separate part from the valve piston 20 , this load pressure compensation does not act on the valve piston 20 as such, so that the pressure limiting function is not impaired.
Eine weitere, für beide beschriebenen Ausführungsbeispiele anwendbare vorteilhafte Weiterbildung besteht in einer Rück staudruck-Überkompensation. Dies wird nachstehend anhand der Fig. 2 näher beschrieben.Another advantageous development that can be used for both of the exemplary embodiments described consists in a back pressure overcompensation. This is described in more detail below with reference to FIG. 2.
In der Leitung von der Querbohrung 12 zum Steuerventilan schluß V2 wirkt, wenn der Ventilkolben 20 zum Absenken der Last aufgesteuert ist und demzufolge Hydrauliköl vom Zylin deranschluß C2 und über den Steuerventilanschluß V2 abfließt, ein Rückstaudruck, der beträchtlich ist, beispielsweise in der Größenordnung von 15 bar. Dieser kann von der Bemessung der Hydraulikleitung oder einer eingebauten Drossel oder vom Öffnungsquerschnitt im Steuerventil V herrühren. Einschlägige Vorschriften nach ISO 8643 schreiben eine bestimmte Begren zung der maximalen Sinkgeschwindigkeit der Last, unabhängig von der Fallhöhe, im Falle eines Rohrbruchs in der Hydraulik leitung vor.In the line from the transverse bore 12 to the control valve circuit V2 acts when the valve piston 20 is opened to lower the load and consequently hydraulic oil flows from the cylinder connection C2 and via the control valve connection V2, a back pressure which is considerable, for example in the order of 15 bar. This can result from the dimensioning of the hydraulic line or a built-in throttle or from the opening cross-section in the control valve V. Relevant regulations in accordance with ISO 8643 prescribe a certain limitation of the maximum sink rate of the load, regardless of the drop height, in the event of a pipe break in the hydraulic line.
Der im normalen Betrieb auftretende Rückstaudruck in der Lei tung von der Querbohrung 12 zum Steuerventilanschluß V2 kann in vorteilhafter Weise dazu ausgenutzt werden, die Aufsteue rung des Ventilkolbens 20 zum Lastabsenken zu verstärken. Da zu wird der Querschnitt A1 bzw. der Durchmesser des Ventil kolbens 20 "oberhalb" der Querbohrung 12 etwas größer als der Querschnitt A2 bzw. der Durchmesser des Ventilkolbens im Sitzbereich zwischen Ventilkolben und Hülse 30 "unterhalb" der Querbohrung 12 (bezogen auf die zeichnerische Darstellung in den Fig. 1 und 2) gewählt.The back pressure occurring in normal operation in the line from the transverse bore 12 to the control valve connection V2 can advantageously be used to reinforce the control of the valve piston 20 to reduce the load. Since the cross-section A1 or the diameter of the valve piston 20 "above" the transverse bore 12 is slightly larger than the cross-section A2 or the diameter of the valve piston in the seat area between the valve piston and sleeve 30 "below" the transverse bore 12 (based on the drawing Representation in Figs. 1 and 2) selected.
Bei solcher Dimensionierung wirkt sich der Rückstaudruck nicht mehr, wie bei der dargestellten Bemessung mit gleichen Querschnitten A1 und A2 neutral auf die Axialposition des Ventilkolbens 20 aus, sondern, weil nun der Querschnitt A1 größer ist, erzeugt der Rückstaudruck eine axiale Nettokraft auf den Ventilkolben 20, die diesen entgegen der Vorspannung der Feder 41 weiter in Öffnungsrichtung zu drücken sucht. Das Vorhandensein des Rückstaudrucks verstärkt also die Ventil öffnung. Sollte hingegen ein Rohrbruchfall auftreten, fällt der Rückstaudruck schlagartig weg, so daß die Öffnung des Ventilkolbens verringert und die Senkbremsfunktion verstärkt wird.With such dimensioning, the back pressure no longer has a neutral effect on the axial position of the valve piston 20 , as in the illustrated design with the same cross sections A1 and A2, but because the cross section A1 is now larger, the back pressure generates a net axial force on the valve piston 20 which tries to press it further against the bias of the spring 41 in the opening direction. The presence of the back pressure increases the valve opening. If, on the other hand, a pipe breakage occurs, the back pressure suddenly drops, so that the opening of the valve piston is reduced and the lowering brake function is enhanced.
Claims (8)
- a) ein Ventilblock (10) weist eine axiale Ventilbohrung (11) und zwei damit axial versetzt in Verbindung stehende Quer bohrungen (12, 13) auf, von denen die eine (12) mit einem Ventilanschluß (V2) eines hydraulischen Wegesteuerventils (V) und die andere (13) mit dem lastdruckbeaufschlagten Zylinderanschluß (C2) eines Hydraulikzylinders (C) ver bindbar ist,
- b) in der Ventilbohrung (11) ist ein Ventilkolben (20) axial zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung verschiebbar geführt, der die Verbindung zwischen den bei den Querbohrungen (12, 13) wahlweise sperrt oder öffnet,
- c) der Ventilkolben (20) wird mittels einer Schraubendruckfe der (41), die in einer geschlossenen Federkammer (44) un tergebracht ist, in Öffnungsrichtung vorgespannt,
- d) die mit dem Zylinderanschluß (C2) verbindbare Querbohrung (13) ist in Schließrichtung des Ventilkolbens (20) mit Be zug auf die mit dem Wegesteuerventil (V) verbindbare Quer bohrung (12) versetzt,
- e) der Ventilkolben (20) weist einen der mit dem Zylinderan schluß (C2) verbindbaren Querbohrung (13) zugewandten Stirnflächenbereich (24) auf, der so dimensioniert ist, daß ein über diese Querbohrung (13) wirkender Hydraulik druck eine in Öffnungsrichtung und entgegen der Vorspann feder (41) wirkende Kraft auf den Ventilkolben (20) aus übt,
- f) im Ventilkolben (20) ist eine im wesentlichen axiale Druckentlastungsbohrung (21) gebildet, welche die Feder kammer (44) mit einem Bereich der Ventilbohrung (11) ver bindet, der mit einem im Ventilblock (10) gebildeten Leck ölablauf (15) in Verbindung steht,
- g) der Ventilkolben (20) weist eine über einen Aufsteueran schluß (P) im Ventilblock (10) mit einem Aufsteuerdruck beaufschlagbare Stirnfläche zum Verschieben des Ventilkol bens entgegen seiner Vorspannfeder (41) in seine Offen stellung auf,
- a) a valve block ( 10 ) has an axial valve bore ( 11 ) and two axially offset transverse bores ( 12 , 13 ), of which one ( 12 ) with a valve port (V2) of a hydraulic directional control valve (V) and the other ( 13 ) with the load-pressurized cylinder port (C2) of a hydraulic cylinder (C) is ver bindable,
- b) in the valve bore ( 11 ) a valve piston ( 20 ) is axially displaceable between a closed position and an open position, which selectively blocks or opens the connection between the cross bores ( 12 , 13 ),
- c) the valve piston ( 20 ) is biased in the opening direction by means of a screw pressure spring ( 41 ) which is accommodated in a closed spring chamber ( 44 ),
- d) the cross bore ( 13 ) which can be connected to the cylinder connection (C2) is offset in the closing direction of the valve piston ( 20 ) with reference to the cross bore ( 12 ) which can be connected to the directional control valve (V),
- e) the valve piston ( 20 ) has one of the cylinder bore (C2) connectable transverse bore ( 13 ) facing end face region ( 24 ) which is dimensioned such that a hydraulic bore acting over this transverse bore ( 13 ) in the opening direction and counter the preload spring ( 41 ) exerts force on the valve piston ( 20 ),
- f) in the valve piston ( 20 ), an essentially axial pressure relief bore ( 21 ) is formed, which binds the spring chamber ( 44 ) with an area of the valve bore ( 11 ), the oil drain ( 15 ) formed in the valve block ( 10 ) communicates
- g) the valve piston ( 20 ) has an open-circuit pressure via an open-circuit connection (P) in the valve block ( 10 ) for moving the valve piston against its biasing spring ( 41 ) into its open position,
- h) im Ventilkolben ist eine etwa axiale Bohrung (22) gebil det, die die Federkammer (44) mit der mit dem Zylinderan schluß (C2) verbindbaren Querbohrung (13) verbindet,
- i) die Ausmündung der Ventilkörperbohrung (22) in die Feder kammer (44) wird von einem zugleich als Ventilkörper die nenden Zentrierkörper (43) verschlossen, an welchem sich die Vorspannfeder (41) abstützt,
- k) in der Druckentlastebohrung (21) des Ventilkolbens (20) oder im Leckölablauf (15) ist ein bei Auftreten eines nen nenswerten Durchflusses sofort vollständig schließendes Ventil (60) eingebaut.
- h) an approximately axial bore ( 22 ) is formed in the valve piston, which connects the spring chamber ( 44 ) to the cross bore ( 13 ) which can be connected to the cylinder connection (C2),
- i) the mouth of the valve body bore ( 22 ) in the spring chamber ( 44 ) is closed by a simultaneously acting as a valve body, the Nenden centering body ( 43 ) on which the biasing spring ( 41 ) is supported,
- k) in the pressure relief bore ( 21 ) of the valve piston ( 20 ) or in the leakage oil drain ( 15 ), a valve ( 60 ) which closes immediately when an appreciable flow occurs is installed.
- l) in dem zwischen den beiden Querbohrungen (12, 13) verlau fenden Abschnitt der Ventilbohrung (11) ist eine Hül se (30) axial verschieblich angeordnet,
- m) die Hülse (30) wird mittels einer Schraubendruckfeder (31) in eine Schließstellung vorgespannt, wobei die Vorspann richtung der auf die Hülse (30) wirkenden Vorspannfeder (31) der Vorspannrichtung der auf den Ventilkolben (20) wirkenden Vorspannfeder (41) entgegengesetzt ist, und
- n) die Hülse (30) und der Ventilkolben (20) wirken in ihren Schließstellungen mit gegenseitig in dichtender Anlage stehenden Ringflächen im Sinne einer Sperrung der Verbin dung zwischen den beiden Querbohrungen (12, 13) zusammen, wobei diese Ringflächen im Sinne der Öffnung eines Ring spalts zwischen ihnen voneinander abheben, wenn entweder die Hülse (30) entgegen ihrer Vorspannfeder (31) in Öff nungsrichtung bewegt oder der Ventilkolben (20) entgegen seiner Vorspannfeder (41) in Öffnungsrichtung bewegt wird.
- l) a sleeve ( 30 ) is arranged axially displaceably in the section of the valve bore ( 11 ) between the two transverse bores ( 12 , 13 ),
- m) the sleeve (30) is biased by a helical compression spring (31) in a closed position, wherein the biasing direction of the forces acting on the sleeve (30) biasing spring (31) opposite to the biasing direction of the force acting on the valve piston (20) biasing spring (41) is and
- n) the sleeve ( 30 ) and the valve piston ( 20 ) interact in their closed positions with mutually in sealing contact ring surfaces in the sense of locking the connec tion between the two transverse bores ( 12 , 13 ) together, these ring surfaces in the sense of opening a Lift the ring gap between them when either the sleeve ( 30 ) moves against its biasing spring ( 31 ) in the opening direction or the valve piston ( 20 ) is moved against its biasing spring ( 41 ) in the opening direction.
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