DE19714587C1 - Ventil - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Ventil ist aus der DE-37 01 572 C2 bekannt.

Dort wird ein Druckbegrenzungsventil mit einem Gehäuse beschrie­ ben, das eine Eingangsöffnung, eine dieser axial gegenüberlie­ genden Ausgangsöffnung und einen radial dazu verlaufenden Ab­ laufkanal aufweist, mit einem im wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildeten, mit einem Verschlußstück versehenen Ventilele­ ment, das vom Medium durchströmt wird und das beweglich inner­ halb des Gehäuses gelagert ist und zwei einander gegenüberlie­ gende, unterschiedlich große Druckangriffsflächen aufweist, und mit mindestens einer Feder, die zwischen Gehäuse und Ventilele­ ment angeordnet ist und das Ventilelement in Schließstellung hält, wobei die gleichsinnig mit der Feder wirkende erste Druck­ angriffsfläche kleiner ist als die gegensinnig wirkende zweite Druckangriffsfläche, und wobei das Ventilelement eine durchge­ hende axiale Bohrung mit einem im wesentlichen konstanten Innen­ durchmesser aufweist.

Mit dem bekannten Druckbegrenzungsventil soll ein solches für statischen Druck geschaffen werden, das so in einer Rohrlei­ tung installiert werden kann, daß der normale Durchfluß des Fluids nicht gestört wird.

Nachteilig ist das bekannte Druckbegrenzungsventil auf diesen Einsatzzweck beschränkt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ventil zu schaffen, das zwei Fluiddurchgänge aufweist, wobei abhängig von den Strömungsverhältnissen in dem einen Fluiddurchgang eine fluiddurchgängige Verbindung zu dem anderen Fluiddurchgang ent­ steht.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Ventil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 oder alternativ mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6.

Das gattungsgemäße Ventil nach Patentanspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, daß im Durchgang im Bereich der Auslaßöffnung eine Drossel angeordnet ist, daß der Abschnitt zwischen der Drossel und der Auslaßöffnung durch eine Leitung mit dem Hohl­ raum verbunden ist, daß der Hohlraum die Form eines Hohlzylin­ ders mit zwei gleichgroßen Stirnflächen F₂ aufweist, und daß der Rohrschieber an seinem der Ausgangsöffnung zugewandten Ende zwischen der Kante und seinem Außendurchmesser D eine axial wirkende Druckangriffsfläche F₁ aufweist, die gleich F₂ ist.

Das erfindungsgemäße Ventil funktioniert wie folgt: durch die Bohrung fließt ein Ölstrom, z. B. durch die Eingangsöffnung von einem Tank kommend, und durch die Ausgangsöffnung zu einer Pumpe führend. Durch den Durchgang fließt ein zweiter Ölstrom, der bei der Einlaßöffnung an beispielsweise eine Rücklaufleitung von einer hydraulischen Ventilsteuerung anschließbar ist, wobei die Auslaßöffnung zum Ölbehälter führt. Es muß sich bei dem Fluid nicht um Hydrauliköl handeln, eine andere Flüssigkeit ist ebenso zum Betrieb mit dem Ventil geeignet. Bei diesem Betriebs­ zustand drückt die Druckfeder den Rohrschieber gegen die Dicht­ fläche, und die beiden genannten Ölströme vermischen sich nicht.

Der Ölstrom durch den Durchgang fließt dabei über eine Drossel, so daß vor der Drossel ein größerer Druck herrscht als dahinter. Dieser kleinere Druck beaufschlagt über die Leitung die Stirnfläche F₂, so daß der auf die Druckangriffsfläche wir­ kende größere Druck den Rohrschieber gegen die Kraft der Druck­ feder zu öffnen trachtet. Bei einem bestimmten Druckgefälle ist dies der Fall, der Rohrschieber bewegt sich in die Öffnungsstel­ lung, und die beiden Ölströme vermischen sich derart, daß der Strom durch die Einlaßöffnung und der Strom durch die Eingangs­ öffnung beide durch die Ausgangsöffnung abfließen. Durch die Auslaßöffnung fließt dann nur noch ein geringerer Strom ab.

Das erfindungsgemäße Ventil kann mit besonderer Wirkung in einem geschlossenen Ölkreislauf eingesetzt werden, der dadurch entsteht, daß der Rohrschieber offen ist. In der geschlossenen Stellung des Rohrschiebers fließt die vorgegebene Ölmenge zum Öltank zurück, und es entsteht ein offener Ölkreislauf.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Ventils liegt darin, daß es während der meisten Zeit des Betriebes einen geschlossenen Ölkreislauf ermöglicht, der eine wesentlich geringere Ölmenge benötigt als ein offener Kreis. Dadurch ist eine kompakte Bauart eines Hydrauliksystems möglich.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Druckangriffsfläche F₁ als Konus ausgebildet ist, sie kann in einer anderen Ausgestaltung ein rechtwinkliger Absatz sein. Da lediglich die axiale Projektion eine hydraulische Kraft ausübt, ist auch jeder andere Umriß ausführbar.

Zweckmäßig ist vorgesehen, daß die Kante beabstandet vom Durchmesser d ausgebildet ist und eine Schrägung von der Kante zum Innendurchmesser d verläuft.

Aus Fertigungsgründen ist es zweckmäßig, daß die Verbin­ dungsleitung von der Position nach der Drossel zum Hohlraum einen etwa parallel beabstandet zur axialen Bohrung verlaufenden Abschnitt und ein etwa radial dazu verlaufenden Abschnitt auf­ weist, der in den Hohlraum mündet.

Die gleiche Wirkung ist mit einem Ventil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 erzielbar. Ein gattungsgemäßes Ventil gemäß Patentanspruch 6 ist dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgang einen Abschnitt aufweist, der etwa parallel beabstan­ det von der Bohrung verläuft, und einen Abschnitt, der etwa radial dazu zu der Auslaßöffnung führt, daß hinter dem Anschluß zum Abschnitt koaxial zum erstgenannten Abschnitt eine erweiter­ te Sackbohrung ausgebildet ist, in der ein zylindrischer Steuer­ kolben axial gleitend bewegbar ist, wobei der Steuerkolben durch eine Feder, die sich einerseits am Ende der Sackbohrung und andererseits im Inneren des Steuerkolbens abstützt, mit der Außenkante seiner kreisrunden Außenfläche gegen eine Dichtfläche des Gehäuses drückt, daß die Mantelfläche des Steuerkolbens auf einem an die Außenfläche grenzenden Abschnitt durch einen Durch­ gang mit der Bohrung verbunden ist, daß im Abschnitt eine Dros­ sel angeordnet ist, daß der Abschnitt zwischen der Drossel und der Auslaßöffnung durch eine Leitung mit der Sackbohrung ver­ bunden ist.

Fertigungstechnisch und anwendungstechnisch vorteilhaft ist vorgesehen, daß die Bohrung mit der Eingangsöffnung vom Tank und der Ausgangsöffnung zur Pumpe im Ventil integriert ist. Diese Bohrung kann bei erforderlichen Anwendungen auch durch eine externe Leitung ersetzt sein.

Wie in der ersten Form der Erfindung fließt auch hier durch eine Bohrung ein erster Fluidstrom von einer Eingangsöffnung zu einer Ausgangsöffnung. Wenn der Steuerkolben geschlossen ist, hat ein zweiter Ölstrom durch eine Einlaßöffnung zu einer Auslaßöffnung keine Verbindung zum ersten Ölstrom.

Auch hier ist im zweiten Ölstrom eine Drossel vorgesehen, und der hinter dieser Drossel anstehende niedrigere Druck drückt gleichsinnig wie die Feder den Steuerkolben gegen die Dichtflä­ che. Wenn nun der Druck vor der Drossel groß genug ist, drückt er den Steuerkolben in seine Öffnungsstellung und eine Vermi­ schung des ersten mit dem zweiten Fluidstroms erfolgt wie oben beschrieben, wobei die Anwendungen die gleichen sind.

Vorteilhaft ist vorgesehen, daß die Verbindungsleitung von der Position hinter der Drossel zur Sackbohrung einen etwa pa­ rallel beabstandet zur axialen Bohrung verlaufenden Abschnitt und einen etwa radial dazu verlaufenden Abschnitt aufweist, der in die Sackbohrung einmündet.

Für beide Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Ventils ist es vorteilhaft, eine Druckabsicherung vorzusehen. Dazu ist im Abschnitt von einer Position hinter der Drossel und hinfüh­ rend zum Hohlraum beziehungsweise der Sackbohrung eine Blende angeordnet, der Abschnitt hinter dem Beginn des zweiten Ab­ schnitts führt in eine erweiterte Bohrung, in dieser Bohrung ist ein federbelastetes Druckventil angeordnet, dessen Dichtelement die Bohrung gegen den erstgenannten Abschnitt dichtet, und die erweiterte Bohrung ist durch eine Leitung mit der axialen durch­ gehenden Bohrung verbunden. Vorteilhaft ist das Druckventil mit einem eine koaxiale Druckfeder vorspannenden Schraubbolzen vor­ spannbar, dessen Schraubenkopf außerhalb des Gehäuses liegt.

Dieses Druckventil ist durch den Schraubenbolzen in seiner Schließkraft vorspannbar, so daß es erst bei einem einstellbar höheren Druck hinter der Drossel öffnet, wodurch eine geringe Ölmenge in die axiale Durchgangsbohrung strömt.

Zwei Ausgestaltungen der Erfindung werden nunmehr anhand einer Zeichnung näher erläutert. Sie zeigt in

Fig. 1 einen vereinfachten Längsschnitt durch eine Ausge­ staltung, und in

Fig. 2 einen vereinfachten Längsschnitt durch eine andere Ausgestaltung.

Mit Bezugnahme auf Fig. 1 ist ein Gehäuse 5 vorgesehen, welches im Längsschnitt einen rechteckigen Umriß aufweist. Es versteht sich, daß auch andere Formen des Gehäuses 5 ausführbar sind. In dem Gehäuse 5 ist ein Einsatz vorhanden, der aus Ferti­ gungsgründen vorgesehen ist und in der Fig. 1 keine Bezugszahl trägt. In der Fig. 1 auf der rechten Seite ist eine Eingangs­ öffnung 4 vorhanden, der koaxial gegenüber eine Ausgangsöffnung 2 liegt. Eingangsöffnung 4 und Ausgangsöffnung 2 sind durch eine Bohrung 6 miteinander verbunden. Die Bohrung 6 hat im Bereich der Eingangsöffnung 4 einen größeren Durchmesser als in einem daran anschließenden Bereich. Der Durchmesser muß aber nicht zwingend größer sein. In der Bohrung 6 ist ein Rohrschieber 7 angeordnet, der rotationssymmetrisch ist. Auf der rechten Seite der Fig. 1 hat dieser Rohrschieber, der durchgehend einen In­ nendurchmesser d aufweist, einen nur geringfügig größeren Außen­ durchmesser, mit dem er am rechten Ende in der Bohrung 6 glei­ tend axial bewegbar ist. Auf der linken Seite von Fig. 1 hat der Rohrschieber 7 einen größeren Außendurchmesser D, der in einem Bereich indirekt gegen das Gehäuse 5 abgestützt ist und darin gleitend verschiebbar ist. Zwischen dem Bereich des Rohr­ schiebers 7 mit dem kleineren Außendurchmesser, und dem Einsatz, welcher sich im Gehäuse 5 abstützt, ist ein hohlzylinderförmiger Hohlraum 10 angeordnet, in dem sich eine Druckfeder 9 befindet, die sich auf der der Eingangsöffnung 4 zugewandten Seite indi­ rekt gegen das Gehäuse abstützt, und die sich auf der gegenüber­ liegenden Seite auf einer Stirnfläche F₂ abstützt, wobei die Druckfeder den Rohrschieber 7 in die Schließstellung drückt.

An dem Ende des Rohrschiebers 7, das zur Ausgangsöffnung 2 weist, ist eine umlaufende Ringkante 8 vorgesehen, die gegen eine schräge Anlagefläche 8' im Gehäuse 5 drückt, wenn die Druckfeder 9 den Rohrschieber 7 in die Schließstellung schiebt. Anschließend an diese Kante 8 in Richtung zur Eingangsöffnung 4 ist eine Druckangriffsfläche F₁ vorhanden, die in Form eines Konus bis zum Durchmesser D führt. Alternativ kann anstelle eines Konus auch ein treppenartiger Absatz ausgeführt werden, der in der Fig. 1 mit gestrichelten Linien angedeutet ist. Weiter ist im Gehäuse 5 ein Durchgang 11 vorhanden, der von einer in der Fig. 1 obenliegenden Einlaßöffnung 1 zu einer gegenüberliegenden Auslaßöffnung 3 führt, wobei der Durchgang 11 einen Bereich des Rohrschiebers 7 umgibt.

Dabei ist wesentlich, daß die Druckangriffsfläche F₁ inner­ halb des Durchgangs 11 liegt.

Im Durchgang 11 ist im Bereich der Auslaßöffnung 3 eine Drossel 12 angeordnet. Diese Drossel kann als Festdrossel (Blen­ de) oder Verstelldrossel einstellbar ausgeführt sein. Stromab­ wärts von der Drossel, hin zur Auslaßöffnung 3, fährt eine Lei­ tung 13 in einem Abschnitt 131 und einem quer dazu anschließen­ den Abschnitt 132 zu dem Hohlraum 10.

Wenn die Druckdifferenz vor und nach der Drossel 12 einen durch die Größe der Drossel und der Feder 9 vorgebbaren Wert übersteigt, drückt der größere Druck in dem Durchgang 11 gegen die Kraft der Druckfeder 9 und die Kraft, die der geringere Druck auf die Stirnfläche F₂ ausübt, den Rohrschieber 7 in der Fig. 1 nach rechts in die Öffnungsstellung, wodurch Fluid im Kurzschluß von der Einlaßöffnung 1 zu der Ausgangsöffnung 2 fließt.

Mit bezug auf Fig. 2 ist ein Gehäuse 20 dargestellt, das auch bei dieser Ausführung einen rechteckigen Umriß aufweist, wobei auch hier andere Formen ausführbar sind. Durch das Gehäuse 20 führt eine Bohrung 6, die einen Innendurchmesser d₁ aufweist, und rechts aus dem Gehäuse führend eine Eingangsöffnung 4 und links aus dem Gehäuse führend eine Ausgangsöffnung 2 aufweist. In der Fig. 2 bezeichnen die gleichen Bezugszahlen wie in der Fig. 1 auch gleiche Bauelemente.

Links unten in der Fig. 2 ist eine Einlaßöffnung 1 und eine Auslaßöffnung 3 dargestellt, die durchgängig verbunden sind, wobei benachbart zur Einlaßöffnung 1 ein Abschnitt 111 vorgesehen ist, und quer dazu benachbart zur Auslaßöffnung 3 ein Abschnitt 112, in dem eine Drossel 12 angeordnet ist. Diese Drossel kann als Blende oder als Verstelldrossel ausgeführt sein.

In Fortführung zum Abschnitt 111 ist eine sich erweiternde Sackbohrung 21 vorgesehen, in der ein Steuerkolben 22 axial verschiebbar ist. Der Steuerkolben 22 hat einen kreiszylindri­ schen Außendurchmesser und einen U-förmigen Längsschnitt, wobei seine geschlossene Außenfläche 221 in der Fig. 2 nach links in Richtung Einlaßöffnung 1 zeigt und mit ihrer Außenkante gegen eine Dichtfläche 201 des Gehäuses 20 drückt, wobei eine Druckfe­ der 24, die sich gegen den Boden der Sackbohrung 21 einerseits abstützt, und andererseits gegen das Innere des Steuerkolbens 22 drückt, die erforderliche Kraft aufbringt.

Von der Bohrung 6 führt radial ein Durchgang 25 zu einem Teil des Außenmantels des Steuerkolbens 22, und zwar zu dem Teil, der zur Außenfläche 221 benachbart ist, während ein ande­ rer Teil zur Führung im Gehäuse 20 dient. Der Durchgang 25 um­ gibt den Außenmantel des Steuerkolbens 22 in dem genannten Be­ reich.

Der Mantel trägt die Bezugszahl 222.

Von dem Abschnitt 112 hinter der Drossel 12 führt ein er­ ster Abschnitt einer Leitung, die dem Wesen nach der Leitung 13 in Fig. 1 entspricht, parallel beabstandet zur Bohrung 6 zu einer erweiterten Bohrung 15, wobei in ihrem Verlauf eine Blende 14 angebracht ist. Zwischen Blende 14 und dem Beginn der erwei­ terten Bohrung 15 zweigt ein Abschnitt 132 dieser Leitung ab, der zu der Sackbohrung 21 führt. In der erweiterten Bohrung 15 ist ein Druckventil 16 angeordnet, das mit einem kegelförmigen Dichtelement 161 die erweiterte Bohrung 15 gegen den Leitungs­ abschnitt 131 abdichtet, wobei eine Druckfeder 162 zwischen dem Dichtelement 161 und einem Schraubbolzen 163 angeordnet ist, der schraubend und dichtend durch eine Wand des Gehäuses 20 hin­ durchgeführt ist. Der Schraubbolzen 163 besitzt einen Führungs­ abschnitt, auf den die Druckfeder 162 aufsteckbar ist, anderer­ seits besitzt das Dichtelement 161 auf der dem Dichtkegel abge­ wandten Seite ein ebensolches Führungselement, so daß die Druck­ feder 162 in der erweiterten Bohrung 15 gehalten ist. Das Dicht­ element kann auch kugelförmig sein, der Schraubbolzen ist ent­ behrlich, wenn die Vorspannung nicht veränderbar sein soll.

Von der erweiterten Bohrung 15 führt eine Leitung 17 zu der Bohrung 6, sie kann auch in den Durchgang 25 geführt sein.

Claims (9)

1. Ventil mit einem Gehäuse (5), das eine Eingangsöffnung (4) und eine dieser axial gegenüberliegende Ausgangsöffnung (2) aufweist, wobei die Eingangsöffnung (4) mit der Aus­ gangsöffnung (2) durch eine axiale Bohrung (6) verbunden ist, mit einem im Gehäuse (5) radial zu der axialen Bohrung (6) angeordneten Durchgang (11) mit einer Einlaßöffnung (1) und einer Auslaßöffnung (3), mit einem im Gehäuse (5) an seinem Außendurchmesser D gleitend gelagerten Rohrschieber (7) mit einer Durchgangsbohrung des Durchmessers d, die die Eingangsöffnung (4) mit der Ausgangsöffnung (2) verbindet, wobei der Rohrschieber (7) an seinem der Ausgangsöffnung (2) zugewandten Ende eine Kante (8) aufweist, die durch mindestens eine zwischen dem Gehäuse (5) und dem Rohrschie­ ber (7) angeordnete Druckfeder (9) dichtend gegen eine Anlagefläche (8') in Eingriff bringbar ist, wobei die Druckfeder (9) in einem Hohlraum (10) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Durchgang (11) im Bereich der Auslaßöffnung (3) eine Drossel (12) angeordnet ist, daß der Abschnitt zwischen der Drossel (12) und der Auslaßöffnung (3) durch eine Leitung (13) mit dem Hohlraum (10) verbunden ist, daß der Hohlraum (10) die Form eines Hohlzylinders mit zwei gleichgroßen Stirnflächen F₂ aufweist, und daß der Rohrschieber (7) an seinem der Ausgangsöffnung (2) zugewandten Ende zwischen der Kante (8) und seinem Außendurchmesser D eine axial wir­ kende Druckangriffsfläche F₁ aufweist, die gleich F₂ ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckangriffsfläche F₁ als Konus ausgebildet ist.

3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckangriffsfläche F₁ als rechtwinkliger Absatz ausgebildet ist.

4. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kante (8) beabstandet vom Durchmesser d ausgebildet ist und eine Schrägung von der Kante (8) zum Innendurchmes­ ser d verläuft.

5. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (13) einen etwa parallel beabstandet zur axialen Bohrung (6) verlaufenden Abschnitt (131) und einen etwa radial dazu verlaufenden Abschnitt (132) aufweist, der in den Hohlraum (10) mündet.

6. Ventil mit einem Gehäuse (20), das eine Eingangsöffnung (4) und eine dieser axial gegenüberliegende Ausgangsöffnung (2) aufweist, wobei die Eingangsöffnung (4) mit der Ausgangs­ öffnung (2) durch eine Leitung mit etwa konstantem Durch­ messer d₁ verbunden ist, mit einem im Gehäuse (20) angeord­ neten Durchgang mit einer Einlaßöffnung (1) und einer Aus­ laßöffnung (3), dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgang einen Abschnitt (111) aufweist, der etwa parallel beabstandet von der Bohrung (6) verläuft, und einen Abschnitt (112), der etwa radial dazu zu der Auslaß- Öffnung (3) führt, daß hinter dem Anschluß zum Abschnitt (112) koaxial zum Abschnitt (111) eine erweiterte Sackboh­ rung (21) ausgebildet ist, in der ein zylindrischer Steuer­ kolben (22) axial gleitend bewegbar ist, wobei der Steuer­ kolben (22) durch eine Feder (24), die sich einerseits am Ende der Sackbohrung (21) und andererseits im Inneren des Steuerkolbens (22) abstützt, mit der Außenkante seiner kreisrunden Außenfläche (221) gegen eine Dichtfläche (201) des Gehäuses (20) drückt, daß die Mantelfläche (222) des Steuerkolbens (22) auf einem an die Außenfläche (221) gren­ zenden Abschnitt durch einen Durchgang (25) mit der Bohrung (6) verbunden ist, daß im Abschnitt (112) eine Drossel (12) angeordnet ist, daß der Abschnitt zwischen der Drossel (12) und der Auslaßöffnung (3) durch eine Leitung (13) mit der Sackbohrung (21) verbunden ist.

7. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (13) einen etwa parallel beabstandet zur axialen Bohrung (6) verlaufenden Abschnitt (131) und einen etwa radial dazu verlaufenden Abschnitt (132) aufweist, der in die Sackbohrung (21) mündet.

8. Ventil nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Abschnitt (131) eine Blende (14) angeordnet ist, daß der Abschnitt (131) hinter dem Beginn des Abschnitts (132) in eine erweiterte Bohrung (15) führt, daß in der Bohrung (15) ein federbelastetes Druckventil (16) angeordnet ist, dessen Dichtelement (161) die Bohrung (15) gegen den Ab­ schnitt (131) dichtet, und daß die Bohrung (15) durch eine Leitung (17) mit der Leitung verbunden ist.

9. Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckventil (16) mit einem eine koaxiale Druckfeder (162) vorspannenden Schraubbolzen (163) vorspannbar ist, dessen Schraubenkopf außerhalb des Gehäuses (5) liegt.