DE19755120A1 - Vorgesteuertes Sperrventil - Google Patents

Vorgesteuertes Sperrventil

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DE19755120A1
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Heinz Schulte
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    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
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    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/01Locking-valves or other detent i.e. load-holding devices
    • F15B13/015Locking-valves or other detent i.e. load-holding devices using an enclosed pilot flow valve
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein vorge­ steuertes Sperrventil, das beispielsweise in der Mobilhy­ draulik eingesetzt werden kann.
In den letzten Jahren hat der Einsatz der Hydraulik bei beweglichen Maschinen zugenommen. Das trifft vor allem für Erdbaumaschinen, Flurförderfahrzeuge, Ackerschlepper und selbstfahrende Erntemaschinen zu. Da hydrostatische Fahran­ triebe zwar eine Geschwindigkeitsregulierung ohne Schalten gestatten, jedoch einen geringen Wirkungsgrad haben, wird sich bei Anwendung hydraulischer Antriebe nicht in erster Linie auf die Vorwärtsbewegung orientiert. Das Hauptein­ satzgebiet hydraulischer Antriebe ist in der Betätigung von Arbeitsorganen zu sehen.
Im Fall von landwirtschaftlichen Fahrzeugen können die Arbeitsorgane sowohl am Ackerschlepper, der zum Schieben, Tragen und Antreiben von land- und forstwirtschaftlichen Geräten dient, als auch an den land- und forstwirtschaftli­ chen Geräten selbst vorgesehen sein. Eine besondere Bedeu­ tung hat dabei der Einsatz von hydraulisch gesteuerten Ar­ beitszylindern beim Hubwerk. Dabei kann z. B. im Fall des Pflügens das Hubwerk am Ackerschlepper und im Fall des Eg­ gens ein vom Ackerschlepper hydraulisch gespeistes Hubwerk an der Egge vorgesehen sein. Der Arbeitszylinder wird in Abhängigkeit vom Betriebsmodus entweder aus gefahren oder eingefahren.
Um den unter Druck stehenden Arbeitskreis abzusperren und um Kriechbewegungen des Arbeitszylinders zu vermeiden wird zwischen Pumpe und Arbeitszylinder ein entsperrbares Sperrventil geschaltet. Dieses Sperrventil kann entweder hydraulisch oder elektromagnetisch entsperrbar sein. Der Vorteil der elektromagnetischen Entsperrung liegt darin, daß die Entsperrung über der Zeit optimal ausgeführt werden kann und daß der Energieverlust bei häufig wechselnden Be­ triebszuständen geringer ist.
In der europäischen Patentanmeldung 90 312 061.6 ist ein Magnetventil offenbart, das ähnlich einem einfachen Rückschlagventil aufgebaut ist, wobei es jedoch folgende Besonderheit aufweist: der Druck am Arbeitsanschluß, der in einem Druckraum wirkt, wirkt an der Grundfläche des Kolbens vom Magnetventil. In dem Kolben ist ein Vorsteuerraum als ein Raum ausgebildet, der über eine Ausnehmung in der Grundfläche des Kolbens mit dem Druckraum in Verbindung steht. Am Kolbenschaft liegt der Druck des Druckanschlusses an. Eine Verbindungsausnehmung zwischen dem Raum und dem Druckanschluß über die Wand des Kolbenschaftes ist nicht vorgesehen. Somit kann das Ventil nur geöffnet werden, in­ dem der Kolben von einer Sitzkante abgehoben wird, wodurch schlagartig ein bestimmter Fluidstrom über das Sperrventil fließt. Eine proportionale Ansteuerung mit vorbestimmtem Verhalten kann für geringe Volumenströme nicht vorgenommen werden.
Aus der deutschen Patentanmeldung 196 46 425.0 ist ein Rückschlagventil für eine Sicherheitsschaltung bekannt, das zwei Durchflußstellungen hat. Das Rückschlagventil befindet sich vor einem Arbeitszylinder. Zum langsamen Ausfahren des Arbeitszylinders wird ein Elektromagnet im Rückschlagventil voll bestromt, so daß das Fluid zwischen Pumpe und Arbeits­ zylinder über zwei Bohrungen strömen kann, von denen die eine stärker drosselt. Zum schnellen Ausfahren des Arbeits­ zylinders wird der Elektromagnet nicht bestromt, wodurch das Ventil als einfaches Rückschlagventil arbeitet. Zum langsamen Absenken wird ein geringer Strom an den Elektro­ magneten angelegt, so daß das Fluid zwischen Pumpe und Ar­ beitszylinder über zwei Bohrungen strömen kann, wobei die andere der Bohrungen stärker drosselt. Zum schnellen Absen­ ken wird der Elektromagnet voll bestromt, so daß sich die gleiche Öffnung der zwei Bohrungen wie beim langsamen Aus­ fahren ergibt. Im Fall des schnellen Absenkens hebt sich jedoch ebenfalls der Rückschlagkolben an. Die Steuerung des Volumenstromes durch das Ventil erfolgt somit, indem durch den Elektromagneten zwei Durchflußstellungen eingestellt werden.
Aus der Schrift DE 40 30 952 A1 ist ein feinsteuerbares Sperrventil für einen hydraulischen Arbeitszylinder be­ kannt, bei dem das Senken des Arbeitszylinders proportional erfolgen kann. Dieses Senkbremsventil drosselt dabei das vom Arbeitszylinder zurückfließende Druckmittel, um ein Vorauseilen der Last am Arbeitszylinder oder ein "Ruckeln" des Arbeitszylinders zu verhindern.
Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, befinden sich in einem Ventilgehäuse 21 des bekannten Ventils 13 Zylinderräume 42, 43, 44 axial hintereinander. Das Ventilgehäuse 21 weist ferner einen Ventilsitz 24 auf, mit dem sich ein Ventil­ glied 35 in Anlage befinden kann. Der Zylinderraum 43 ist mit dem Arbeitszylinder 14 verbunden. Der Zylinderraum 42 kann über ein 3/2-Wegeventil 12 wahlweise mit einer Pumpe 10 oder einem Tank 11 verbunden werden. Die Arbeitsweise des Ventils 13 wird über das Bestromen eines Proportional­ magneten 32 gesteuert.
Nachfolgend wird die Funktion des feinsteuerbaren Sperrventils 13 beschrieben.
Beim Heben hat das Ventilglied 35 die Funktion des Kol­ bens eines einfachen Rückschlagventils, d. h., daß ab einem bestimmten Druck im Druckraum 42 das Ventilglied 35 vom Ventilsitz 24 abhebt. Dadurch fährt der Arbeitszylinder 14 aus. Einem Druckraum 47 des Ventilglieds 35 wird über eine Bohrung 51 im Ventilglied 35 Druckfluid aus dem Druckraum 43 zugeführt, was der Dämpfung der Öffnungsbewegung des Ventilgliedes 35 dient. Eine Steuerung der Öffnungsbewegung des Ventilgliedes 35 über den Proportionalmagneten 32 er­ folgt nicht.
Beim Senken, das im Gegensatz zum Heben proportional gesteuert werden kann, wird an den Proportionalmagneten 32 eine Spannung angelegt, die bewirkt, daß sich ein Stößel 34 aufwärts bewegt und eine Steuerhülse 53 durch die Bewegung ihres Querstiftes 59 angehoben wird. Dadurch werden in Ab­ hängigkeit von der Spannungshöhe am Proportionalmagneten 32 eine Querbohrung 49 und eine Feinsteuerkerbe 50 im Ventil­ glied 35 freigelegt. Das Fluid aus dem Arbeitszylinder 14 kann daher über den Druckraum 43, die Bohrung 51, den Druckraum 47, die Querbohrung 49 und die Feinsteuerkerbe 50 in eine Stufenbohrung 58 strömen und über eine Kerbe 60 in eine Steuerhülse 53 in den Druckraum 42 gelangen, der die­ sen geringen Volumenstrom des Fluids aufnimmt, wobei das Fluid über die Position I des Ventils 12 zum Tank 11 zu­ rückgeführt wird.
Wird die Spannung am Proportionalmagneten 32 erhöht, so erhöht sich der Druck im Druckraum 42. Ab einer bestimmten Druckhöhe öffnet das Ventilglied 35 bezüglich dem Ventil­ sitz 24 durch den Druck am Ventilglied 35. Gleichzeitig verringert sich der Öffnungsquerschnitt der Querbohrung 49 und der Feinsteuerkerbe 50.
Somit ist bei diesem Sperrventil nur beim Senken des Arbeitszylinders 14 eine proportionale Steuerung der Ge­ schwindigkeit der Last möglich.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Geschwindigkeitssteuerung sowohl beim Einfahren als auch beim Ausfahren eines Arbeitszylinders besser an ein gewünschtes Verhalten des Arbeitszylinders anzupassen. Dar­ über hinaus soll das Sperrventil einen einfachen Aufbau ha­ ben, bei geringem Aufwand bezüglich der Ansteuerung effek­ tiv und bei Schmutzteilchen im Fluid mit hoher Sicherheit schalten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Sperrven­ til aus Anspruch 1 gelöst.
Durch einen Hauptkolben im Sperrventil können ein An­ schluß A und ein Anschluß B miteinander verbunden werden. Dazu befindet sich im Hauptkolben ein Vorsteuerelement, über das ein Verhältnis des hydraulischen Widerstandes einer ersten Düseneinrichtung, die den Anschluß A mit einem rückwärtigen Steuerraum am Hauptkolben verbindet, zum hy­ draulischen Widerstand einer zweiten Düseneinrichtung, die den rückwärtigen Steuerraum mit dem Anschluß B verbindet, beeinflußbar ist. In der Ausgangsstellung des Vorsteuerele­ ments ist die erste Düseneinrichtung verschlossen und die zweite offen. In einer ersten Betätigungsposition des Vor­ steuerelements nach einem Anfangshub des Vorsteuerelements wird ein solches Verhältnis der hydraulischen Widerstände eingestellt, daß der Hauptkolben geschlossen bleibt. Bei einer weiteren Betätigung des Vorsteuerelements erhöht sich das Verhältnis der hydraulischen Widerstände, so daß ab einer vorbestimmten Betätigungsposition der Hauptkolben öffnet. Somit kann bei einer Pumpe am Anschluß A und einem Verbraucher am Anschluß B mit einer solchen Betriebsweise ein langsames Heben eines Arbeitszylinders eines Verbrau­ chers ausgeführt werden.
Im ersten Ausführungsbeispiel des vorgesteuerten Sperr­ ventils entsprechend der vorliegenden Erfindung befindet sich in einem Hauptkolben eine erste Ausnehmung als erste Düseneinrichtung und ein Steuerkolben. Eine Steuerkante am Steuerkolben kann bei Ansteuerung des Steuerkolbens den Öffnungsquerschnitt einer zweiten Ausnehmung als zweite Dü­ seneinrichtung im Hauptkolben ändern, insbesondere öffnen, wobei die erste Ausnehmung geöffnet ist. Steht die zweite Ausnehmung über einen Anschluß B mit einem Druckraum des Arbeitszylinders in Verbindung und liegt an der ersten Aus­ nehmung über einen Anschluß A der Druck von der Pumpe an, so kann das Ausfahren des Arbeitszylinders über die Verän­ derung der Position der Steuerkante und das Freilegen der zweiten Ausnehmung im Hauptkolben proportional gesteuert werden. Dadurch kann der Anwendungsbereich des Sperrventils insbesondere bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen erweitert werden und gleichzeitig die Betriebssicherheit des Arbeits­ zylinders erhöht werden.
Ein solches Sperrventil wird zum proportionalen Ausfah­ ren des Arbeitszylinders, wie folgt betätigt von einer Ru­ heposition des Steuerkolbens aus, in der die erste Ausneh­ mung geschlossen ist, wird die zweite Ausnehmung im Haupt­ kolben durch den Steuerbund des Steuerkolbens geschlossen und die erste Ausnehmung geöffnet, d. h., daß sich der Steu­ erkolben in einer ersten Betätigungsposition befindet. Wird nun anschließend der Steuerkolben vom Ende des Hauptkolbens stetig wegbewegt, so öffnet sich die zweite Ausnehmung pro­ portional zum Hub des Steuerkolbens, bis eine zweite Betä­ tigungsposition erreicht ist. Bei einer solchen Ansteuerung des Steuerkolbens strömt Fluid durch das Sperrventil und bewirkt ein langsames Ausfahren des Arbeitszylinders. Bei weiterer Betätigung des Steuerkolbens über die zweite Betä­ tigungsposition hinaus löst sich der Hauptkolben von der Sitzkante und bewegt sich im wesentlichen synchron mit dem Steuerkolben, wodurch ein größerer Fluidstrom über das Sperrventil proportional gesteuert werden kann.
Das Ausfahren des Arbeitszylinders mit maximaler Ge­ schwindigkeit erfolgt wie folgt: Der Steuerkolben wird nicht bewegt und das Sperrventil arbeitet als einfaches Rückschlagventil; oder alternativ dazu wird der Steuerkol­ ben maximal bewegt, wobei die erste Ausnehmung im Hauptkol­ ben geöffnet ist und der Hauptkolben dem Steuerkolben ge­ folgt ist.
Vorteilhaft ist es, wenn die erste Ausnehmung durch einen Stößel im Steuerkolben verschließbar ist, die erste Ausnehmung im Boden des Hauptkolbens vorgesehen ist, die zweite Ausnehmung im Hauptkolben radial vorgesehen ist und die erste Steuerkante als Umfangskante einer Radialschulter des Steuerkolbens ausgeführt ist. Diese Anordnung bildet das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung und si­ chert bei durch den Stößel geschlossener erster Ausnehmung ab, daß das Sperrventil als einfaches Rückschlagventil ar­ beitet.
In einer weiteren Ausführungsform ist in Axialrichtung des Sperrventils entgegengesetzt zur vorstehend genannten ersten Steuerkante eine zweite Steuerkante am Steuerkolben vorgesehen. Durch Verschiebung dieser zweiten Steuerkante, die vorzugsweise Teil einer radialen Vorsteuerbohrung ist, kann das proportionale Einfahren eines Arbeitszylinders ausgeführt werden. Somit ist durch den Einsatz des erfin­ dungsgemäßen Sperrventils sowohl ein proportionales Ausfah­ ren als auch ein proportionales Einfahren eines Arbeitszy­ linders möglich.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn sich zwischen der ersten Steuerkante und der zweiten Steuerkante am Hauptkol­ ben ein Steuerbund befindet, durch den die zweite Ausneh­ mung im Hauptkolben verschließbar ist. Dieser Steuerbund verbessert das Verhalten des Sperrventils, wenn dieses zum Ausfahren des Arbeitszylinders gesteuert wird. Insbesondere wird das Ausfahren des Arbeitszylinders gleichmäßiger aus­ geführt.
An einem Ende des Stößels entsprechend dem ersten Aus­ führungsbeispiel kann ein Vorsteuerkegel vorgesehen sein, durch den die erste Ausnehmung im Boden des Hauptkolbens effektiv verschließbar ist.
Entsprechend einem zweiten und dritten Ausführungsbei­ spiel kann an einem Ende des Stößels zur Bodenfläche des Hauptkolbens hin ein Fortsatz mit erstem Kegelabschnitt, erstem Zylinderabschnitt und zweitem Kegelabschnitt vorge­ sehen sein. Der erste Kegelabschnitt und der zweite Ke­ gelabschnitt sind so ausgebildet, daß diese die erste Aus­ nehmung verschließen können. Damit wird auch beim langsamen Aus fahren des Arbeitszylinders eine adäquate Festlegung der Öffnungsquerschnitte der ersten Ausnehmung und der zweiten Ausnehmung vorgenommen.
Wenn sich an den zweiten Kegelabschnitt beim zweiten und dritten Ausführungsbeispiel ein zweiter Zylinderab­ schnitt anschließt, der einen geringen Durchmesser als die zweite Ausnehmung hat, so kann das Verhalten des Sperrven­ tils beim schnellen Ausfahren des Arbeitszylinders bei vol­ ler Bestromung der Magnetspule ähnlich dem Verhalten beim schnellen Ausfahren des Arbeitszylinders ohne Bestromung der Magnetspule gestaltet werden. Ferner ermöglicht die Durchmesserrelation vom zweiten Zylinderabschnitt und der ersten Ausnehmung ein problemloses Einführen des Fortsatzes in die erste Ausnehmung bei der Montage des Sperrventils.
Vorteilhaft ist es, wenn der zweite Zylinderabschnitt einen angefasten Abschnitt aufweist, der das sichere Ein­ führen des Fortsatzes des Stößels in die erste Ausnehmung gestattet.
Beim dritten Ausführungsbeispiel wird kein Steuerkolben verwendet, wodurch ein bewegliches Bauelement weniger vor­ gesehen werden muß und trotzdem im wesentlichen die gleiche Funktion wie beim zweiten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird. Die zweite Düseneinrichtung ist beim dritten Ausfüh­ rungsbeispiel genauso wie beim vierten und fünften Ausfüh­ rungsbeispiel eine Festdüse.
Ein Sperrventil mit dem vorstehend beschriebenen Fort­ satz wird entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel zum proportionalen Ausfahren des Arbeitszylinders, wie folgt betätigt: Von einer Ruheposition des Steuerkolbens aus, in der die erste Ausnehmung geschlossen ist, wird die zweite Ausnehmung im Hauptkolben durch den Steuerbund des Steuer­ kolbens geschlossen und die erste Ausnehmung geöffnet, d. h., daß sich der Steuerkolben in einer ersten Betäti­ gungsposition befindet. Wird nun anschließend der Steuer­ kolben vom Boden des Hauptkolbens stetig wegbewegt, so öff­ net sich die zweite Ausnehmung proportional zum Hub des Steuerkolbens und schließt sich die erste Ausnehmung pro­ portional zum Hub des Steuerkolbens, bis eine zweite Betä­ tigungsposition erreicht ist. Bei einer solchen Ansteuerung des Steuerkolbens strömt Fluid durch das Sperrventil und bewirkt ein langsames Ausfahren des Arbeitszylinders. Bei weiterer Betätigung des Steuerkolbens über die zweite Betä­ tigungsposition hinaus löst sich der Hauptkolben von der Sitzkante und bewegt sich im wesentlichen synchron mit dem Steuerkolben, wodurch ein größerer Fluidstrom über das Sperrventil proportional gesteuert werden kann.
Ein Sperrventil entsprechend dem vierten Ausführungs­ beispiel weist zwischen Hauptkolben und Stößel ein mit dem Hauptkolben verbundenes Einsatzelement mit einer dritten Ausnehmung, die einen Teil der ersten Düseneinrichtung bil­ det, auf. Diese dritte Ausnehmung und die erste Ausnehmung sind über eine Fortsatz am Stößel verschließbar, wobei der Fortsatz in Richtung zur Bodenfläche des Hauptkolbens hin einen zweiten Zylinderabschnitt, einen zweiten Kegelab­ schnitt, einen ersten Zylinderabschnitt mit großem Durch­ messer im Vergleich zu dem des zweiten Zylinderabschnitts und einen ersten Kegelabschnitt aufweist. Für das langsame Aus fahren eines Arbeitszylinders am Anschluß B wirkt der zweite Kegelabschnitt mit der dritten Ausnehmung zusammen; für ein langsames Einfahren wirkt der erste Kegelabschnitt mit der ersten Ausnehmung zusammen. Für das schnelle Aus­ fahren befindet sich entweder der erste Kegelabschnitt in der ersten Ausnehmung oder der erste Zylinderabschnitt in der dritten Ausnehmung; für das schnelle Einfahren befindet sich der zweite Zylinderabschnitt in der dritten Ausneh­ mung. Somit kann die erste Ausnehmung stärker an den hy­ draulischen Erfordernissen orientiert gestaltet werden, wo­ bei eine Verkleinerung des Öffnungsquerschnitts der ersten Ausnehmung eine Verkleinerung der Öffnungskraft des Stößels bewirkt.
Entsprechend einem fünften Ausführungsbeispiel der vor­ liegenden Erfindung kann sich nur ein Stößel im Hauptkolben befinden, wobei an der Stirnfläche dieses Stößels ein Vor­ steuerkegel zum Verschließen der ersten Ausnehmung ausge­ bildet ist und eine Einrichtung am Außenumfang eines Zylin­ derabschnitts zusammen mit einer Einrichtung an der Innen­ bohrung des Stößels eine dritte Ausnehmung festlegt, die zusammen mit der ersten Ausnehmung die erste Düseneinrich­ tung darstellt. Die Einrichtung am Außenumfang des Zylin­ derabschnitt bzw. an der Innenbohrung des Stößels kann Steuerkanten bzw. Kerbabschnitte aufweisen, die vorzugs­ weise abgeschrägt sind. Die Kerabschnitte sind bevorzugt paarweise an jeweils entgegengesetzten Seiten des Stößels bzw. gegenüberliegenden Seiten der Innenbohrung ausgebil­ det.
Folglich ist entsprechend dem vierten und fünften Aus­ führungsbeispiel ein Sperrventil möglich, das langsames und schnelles Aus fahren und Einfahren eines Arbeitszylinders am Anschluß ermöglicht und bei dem die erste Ausnehmung nur entsprechend hydraulischen Erfordernissen und nicht unter Berücksichtigung mechanischer Einrichtungen am Stößel zu gestalten ist.
Ein Sperrventil mit dem vorstehend beschriebenen Fort­ satz wird entsprechend dem dritten bis fünften Ausführungs­ beispiel zum langsamen Ausfahren des Arbeitszylinders, wie folgt betätigt: Von einer Ausgangsposition des Stößels aus, in der die erste Düseneinrichtung verschlossen ist, wird die erste Düseneinrichtung geöffnet, d. h., daß sich der Stößel in einer ersten Betätigungsposition befindet. Wird nun anschließend der Stößel vom Boden des Hauptkolbens ste­ tig wegbewegt, so schließt sich die erste Düseneinrichtung umgekehrt proportional zum Hub des Stößels, bis eine zweite Betätigungsposition erreicht ist. Bei einer solchen An­ steuerung des Stößels strömt Fluid über den Vorsteuerkanal des Sperrventils und bewirkt ein langsames Aus fahren des Arbeitszylinders. Bei weiterer Betätigung des Stößels über die zweite Betätigungsposition hinaus löst sich der Haupt­ kolben von der Sitzkante und bewegt sich im wesentlichen synchron mit dem Stößel, wodurch ein größerer Fluidstrom über das Sperrventil gesteuert werden kann.
Vorzugsweise wird der Stößel durch das Bestromen einer Spulenwicklung bewegt. Dieser kann dann im ersten und zwei­ ten Ausführungsbeispiel den Steuerkolben bewegen. Durch eine entsprechende Auswahl des Ansteuerstromes kann die Be­ wegung des Stößels mit hoher Genauigkeit gesteuert werden. Ferner ist im Vergleich zur hydraulischen Ansteuerung des Steuerkolbens und des Stößels der Materialaufwand geringer.
Bevorzugt ist am Gehäuse des Sperrventils ein Anschlag für den Hauptkolben vorgesehen. Dadurch wird eine nicht vorhersehbare Bewegung des Hauptkolbens verhindert und die Betriebssicherheit erhöht.
Entsprechend dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ist am Polgehäuse der Spulenwicklung ein Federteller vorge­ sehen, mit dem sich Vorspannfedern für den Steuerkolben und für den Hauptkolben in Anlage befinden. Diese Vorspannfe­ dern stellen im drucklosen Zustand und in dem Fall, in dem die Spulenwicklung nicht bestromt ist, sicher, daß der Hauptkolben gegen eine Sitzkante des Sperrventils vorge­ spannt ist und der Steuerkolben gegen einen Haltering am Stößel vorgespannt ist, d. h., daß sich diese in vorbestimm­ ten Ausgangspositionen befinden, von denen aus eine gesteu­ erte Bewegung möglich ist. Durch die Wirkverbindung zwi­ schen Stößel und Steuerkolben, ist die gemeinsame Ansteue­ rung von Steuerkolben und Stößel möglich.
Entsprechend dem dritten bis fünften Ausführungsbei­ spiel ist am Polgehäuse der Spulenwicklung ein Federteller vorgesehen, mit dem sich die Vorspannfeder für den Haupt­ kolben in Anlage befindet. Diese Vorspannfeder stellt im drucklosen Zustand und in dem Fall, in dem die Spulenwick­ lung nicht bestromt ist, sicher, daß der Hauptkolben gegen eine Sitzkante des Sperrventils vorgespannt ist. Dieses trägt zur Betriebssicherheit bei.
Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Sperrventil im Hubwerk eines Traktors verwendet, wobei bei dieser Anwen­ dung die Vorteile eines Sperrventils besonders deutlich werden, aber gleichzeitig auch eine proportionale Steuerung beim Einfahren und Ausfahren des Arbeitszylinders abgesi­ chert werden kann.
Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegen­ stand der Unteransprüche.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein vorgesteuertes Sperrventil nach dem Stand oder Technik,
Fig. 2 eine geschnittene Seitenansicht eines Sperrven­ tils entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der vor­ liegenden Erfindung, wobei der Ventilsitz weggelassen wurde,
Fig. 3 eine Teilansicht des Sperrventils entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei insbesondere der Hauptkolben und die da zugehörige Sitzkante dargestellt sind,
die Fig. 4 bis 6 einzelne Schritte der Betätigung des Sperrventils entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beim langsamen Aus fahren eines Arbeitszylinders,
die Fig. 7 und 8 zwei Alternativen bei der Betätigung des Sperrventils entsprechend dem ersten Ausführungsbei­ spiel der vorliegenden Erfindung beim schnellen Aus fahren eines Arbeitszylinders,
die Fig. 9 und 10 einzelne Schritte der Betätigung des Sperrventils entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beim schnellen Einfahren eines Arbeitszylinders,
Fig. 11 die Betätigung des Sperrventils entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beim langsamen Einfahren eines Arbeitszylinders,
Fig. 12 einen Steuerkreislauf, in dem das erfindungsge­ mäße Sperrventil zur Steuerung des Hubwerkes eines Acker­ schleppers verwendet wird,
Fig. 13 ein zweites Ausführungsbeispiel entsprechend der vorliegenden Erfindung, bei dem das Vorsteuerelement am Stößel abgewandelt wurde,
die Fig. 14a bis 14e ein Sperrventil entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wo­ bei ein Stößel in unterschiedlichen Positionen dargestellt ist,
die Fig. 15a bis 15e ein Sperrventil entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wo­ bei ein Stößel in unterschiedlichen Positionen dargestellt ist, und
die Fig. 16a bis 16e ein Sperrventil entsprechend einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wo­ bei ein Stößel in unterschiedlichen Positionen dargestellt ist.
Im folgenden erfolgt die detaillierte Beschreibung der fünf Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, wobei Elemente, die im zweiten bis fünften Ausführungsbeispiel nicht mit einem vom ersten Ausführungsbeispiele abweichen­ den Bezugszeichen versehen sind, und deren Funktion der Be­ schreibung des ersten Ausführungsbeispiels zu entnehmen sind.
Erstes Ausführungsbeispiel
Die Fig. 2 und 3 zeigen eine geschnittene Seitenansicht bzw. eine geschnittene Teilansicht eines proportional ver­ stellbaren vorgesteuerten Sperrventils 105 entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung.
Das Sperrventil 105 ist als Einbauventil in Patronen­ bauweise ausgeführt und hat gemäß Fig. 3 ein Patronengehäu­ se 160 und ein Polrohr 147, die über Gewindeabschnitte ab­ nehmbar miteinander verbunden sind.
Im Patronengehäuse 160 sind ein Druckraum 165, der mit einem Anschluß A des Sperrventils verbunden ist, und ein ringförmiger Druckraum bzw. Ringraum 126, der mit einem An­ schluß B des Sperrventils verbunden ist, axial hintereinan­ der ausgebildet. Der Durchmesser des Druckraums 165 ist gleich dem Innendurchmessers des Ringraums 126, wobei zwi­ schen diesen eine Schulter 161 definiert ist. In der Nähe der Schulter 161 befindet sich im Patronengehäuse 160 ein Radialbohrungsstern 163.
Der Radialbohrungsstern 163 stellt Fluidverbindung zwi­ schen dem Ringraum 126 und einem Ringraum her, der sich ra­ dial außerhalb des Radialbohrungssterns 163 befindet und um diesen herum ausgebildet ist. Dieser Ringraum kann mit einem Druckraum eines Arbeitszylinders verbunden sein und wird über Dichtringe abgedichtet, von denen der Dichtring 164 gezeigt ist. Der Druckraum 165 im Patronengehäuse kann wahlweise mit einer Pumpe bzw. einem Tank verbunden werden, um das Aus fahren und Einfahren des Arbeitszylinders über das Sperrventil 105 steuern zu können.
Der Abschnitt des Patronengehäuses 160, in dem der Druckraum 165 ausgebildet ist, kann an seinem Außenumfang mit einem Gewinde versehen sein, um das Patronengehäuse 160 in einen Einschraubabschnitt in einer Aufnahmebohrung zu schrauben. Diese Aufnahmebohrung kann in einem Ventilblock für eine Vielzahl von weiteren Ventilen vorgesehen sein.
Innerhalb des Patronengehäuses 160 befindet sich ein axial verschiebbarer Hauptkolben 120, der einen Hauptkegel 121 mit einer Konusfläche 124 aufweist. In der dargestell­ ten Schließstellung befindet sich die Konusfläche 124 mit einer Sitzkante 162, die am radial innersten Abschnitt der Schulter 161 im Patronengehäuse 160 ausgebildet ist, in An­ lage. Im Boden des Hauptkolbens 120 ist mittig eine erste Düse 122 ausgebildet, die zwischen dem Druckraum 165 und einer Innenbohrung 127 im Hauptkolben 120 Fluidverbindung herstellen kann. Der Hauptkolben 120 ist im Axialabstand zur Konusfläche 124 mit einer Radialschulter versehen, so daß eine Ringfläche 125 ausgebildet wird. Durch die Radial­ schulter wird eine Flächendifferenz zwischen der Fläche am Ventilsitz und der durch den Außenumfang begrenzten Quer­ schnittsfläche des Hauptkolbens 120 ausgebildet, über die das Abheben des Hauptkolbens 120 unterstützt wird. Im zy­ linderförmigen Abschnitt des Hauptkegels 121, d. h. zwischen der ersten Düse 122 und der Ringfläche 125, ist eine zweite Düse 123 vorgesehen, über die zwischen der Innenbohrung 127 im Hauptkolben 120 und dem Ringraum 126 Fluidverbindung herstellbar ist.
In der Innenbohrung 127 des Hauptkolbens 120 befindet sich ein Steuerkolben 130, der gegenüber dem Hauptkolben 120 axial verschiebbar ist. Der Steuerkolben 130 weist zur ersten Düse 122 benachbart einen hohlzylinderartigen Ab­ schnitt 137 auf, der an einer einer Bodenfläche der Innen­ bohrung 127 zugewandten Schulter 128 endet und einen Raum 135 begrenzt. An den hohlzylinderartigen Abschnitt des Steuerkolbens 130 schließt sich ein Abschnitt mit einer Axialbohrung 136 an.
Im Mantel des hohlzylinderartigen Abschnitts 137 sind mehrere sich in Radialrichtung erstreckende Vorsteuerboh­ rungen 131 ausgebildet, die über den Raum 135 mit der er­ sten Düse 122 verbindbar sind und außen in eine Ringnut 129 des Steuerkolbens 130 münden. Die Ringnut 129 wird durch eine zweite Steuerkante 133 begrenzt, die im Vergleich zur Position der Mittelachse der Vorsteuerbohrung 131 näher zum offenen Ende des Steuerkolbens 130 liegt. Durch Axialver­ schiebung des Steuerkolbens 130 kann der offene Querschnitt der zweiten Düse 123 verringert werden, um eine Drosselung des Fluidstroms über diese Düse 123 zu bewirken. Der in Fig. 2 untere Endabschnitt des Steuerkolbens 130 ist radial zurückgestuft, so daß eine erste Steuerkante 134 ausgebil­ det wird, über die bei einer Axialverschiebung des Steuer­ kolbens 130 die zweite Düse 123 auf- und zusteuerbar ist. Zwischen der ersten Steuerkante 134 und der zweiten Steuer­ kante 133 befindet sich ein Steuerbund 132, der solche Ab­ messungen hat, daß dieser die zweite Düse 123 vollständig schließen kann. Da in dieser Stellung des Steuerkolbens 130 gleichzeitig die erste Düse 122 geöffnet ist, herrscht dann im Raum 135 derselbe Druck wie im Druckraum 165.
In der Axialbohrung 136 des Steuerkolbens 130 ist axial mittig ein Stößel 140 vorgesehen, an dessen einem Ende sich ein Vorsteuerkegel 141 befindet, dessen Außendurchmesser so gestaltet ist, daß dieser die erste Düse 122 schließen kann. Der Stößel 140 ist über einen nicht ganz geschlosse­ nen Haltering 143 mit dem Steuerkolben 130 gekoppelt, so daß bei einer Bewegung des Stößels 140 von der ersten Düse weg diese Bewegung zum Steuerkolben 130 übertragen wird. Der Durchmesser der Axialbohrung ist durchgehend größer als der Durchmesser des Stößels 140. Aufgrund dieser Ausbildung und aufgrund des nicht ganz geschlossenen Halterings 143 besteht eine offene Verbindung zwischen dem Raum 135 und der Rückseite des Hauptkolbens 120. Dieser wird also auf seiner gesamten durch den Außendurchmesser der Ringfläche 125 bestimmten Fläche von dem Druck in dem rückwärtigen Steuerraum 138 in Schließrichtung beaufschlagt, wobei als rückwärtiger Steuerraum alle Hohlräume betrachtet werden können, in denen der zwischen den zwei Düsen 122 und 123 herrschende Steuerdruck ansteht.
Das andere Ende des Stößels 140 ist über einen eben­ falls nicht geschlossenen Haltering 142 mit einem Magnetan­ ker 146 verbunden, der sich im Polrohr 147 befindet. Der Magnetanker 146 wird über die Bestromung einer außerhalb des Polrohres 147 vorgesehenen Spulenwicklung 144 bewegt. Im gesamten Ankerraum herrscht ebenfalls Steuerdruck.
Bewegt sich der Magnetanker 146 in Fig. 2 nach oben, so nimmt dieser durch die Kopplung über den Haltering 142 be­ dingt den Stößel 140 mit.
Der Hauptkolben 120 ist über eine schwache Vorspannfe­ der 152 und der Steuerkolben 130 über eine Vorspannfeder 153 in die in Fig. 2 dargestellte Ausgangsstellung vorge­ spannt. Die beiden Vorspannfedern 152, 153 sind mit ihren in Fig. 2 gezeigten oberen Endabschnitten an einem Feder­ teller 151 abgestützt, der sich seinerseits mit einer Ra­ dialschulter des Polrohres 147 in Anlage befindet. Somit ist der Hauptkolben 120 durch die Vorspannfeder 152 gegen die Sitzkante 162 und der Steuerkolben 130 durch die Vor­ spannfeder 153 in Richtung auf die Bodenfläche der Innen­ bohrung 127 im Hauptkolben 120 vorgespannt. Auch der Stößel 140 und der Magnetanker 146 sind über die Vorspannfeder 153 in Fig. 2 nach unten vorgespannt, wobei beim Fehlen sonsti­ ger Kräfte der Kegel 141 des Stößels 140 auf einer Sitz­ kante an der Düse 122 aufsitzt. Zwischen dem Steuerkolben 130 und der Bodenfläche der Innenbohrung 127 besteht dann ein Abstand.
Die Spulenwicklung 144 ist von einem Gehäuse 145 umge­ ben, das eine Beeinflussung der Spulenwicklung 144 von außen weitgehend verhindert. Am oberen Ende des Polrohrs 147 ist eine Einrichtung zur elektrischen Verbindung der Spulenwicklung 144 ausgebildet.
Der Hauptkolben 120 ist gegenüber dem Polrohr 147 durch die Vorspannfeder 152 gegen die Sitzkante 162 vorgespannt. Eine Bewegung des Hauptkolbens 120 von der Schulter 161 weg kann nur durch ein Kräfteungleichgewicht hervorgerufen wer­ den, das durch den Druck an der Fläche eines Hauptkegels 121 des Hauptkolbens 120, die zum Druckraum 165 weist, und den Druck im Ringraum 126 einerseits sowie durch den Druck im rückwärtigen Steuerraum 138 und durch die Vorspannfeder 152 bewirkt wird.
Der Steuerkolben 130 ist durch die Feder 153 vorge­ spannt. Eine Bewegung des druckausgeglichenen Steuerkolbens 130 von der ersten Düse 122 weg wird durch Bestromen der Spulenwicklung 144 des Proportionalmagneten hervorgerufen.
Bei der sich anschließenden Funktionsbeschreibung des Sperrventils entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel befindet sich ein Arbeitszylinder über den zweiten Anschluß B in Fluidverbindung mit dem Radialbohrungsstern 163 und ist an den Druckraum 165 über den ersten Anschluß A beim Aus fahren des Arbeitszylinders eine Pumpe und beim Einfah­ ren des Arbeitszylinders ein Tank geschaltet.
Als erstes wird ein durch das Sperrventil 105 gesteuer­ tes langsames Aus fahren des Arbeitszylinders unter Bezug­ nahme auf die Fig. 4 bis 6 beschrieben.
Zu Beginn des Ausfahrens befindet sich das Sperrventil im in Fig. 3 gezeigten Ruhezustand, d. h., daß sich die Ko­ nusfläche 124 auf der Sitzkante 162 befindet und daß bei nicht erregter Spulenwicklung 144 der Vorsteuerkegel 141 des Stößels 140 die erste Düse 122 schließt. Dadurch stehen die Vorsteuerbohrungen 131 mit der zweiten Düse 123 in Ver­ bindung, wodurch zwischen dem rückwärtigen Steuerraum 138 und dem Ringraum 126 Fluidverbindung besteht und im rück­ wärtigen Steuerraum wie auch im Ringraum 126 Lastdruck an­ steht.
Die Spulenwicklung 144 wird nun in einer solchen Weise bestromt, daß der Steuerbund 132 am Steuerkolben 130 die zweite Düse 123 schließt und die erste Düse 122 durch das Abheben des Vorsteuerkegels 141 des Stößels 140 geöffnet ist, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Wird nun über den An­ schluß A und z. B. ein Wegeventil der Druckraum 165 mit einer Pumpe verbunden, so wird der Druck im Steuerraum 138 wegen der geschlossenen Düse 123 gleich dem im Druckraum 165 herrschenden Pumpendruck, der z. B. bei einer Load-Sensing- Regelung um ein bestimmtes Δp über dem Lastdruck liegt. Der Hauptkolben 120 bleibt geschlossen, weil die Summe der Kräfte, die durch den Pumpendruck an der von der Sitzkante 162 eingeschlossenen Fläche und durch den Lastdruck an der zwischen der Sitzkante 162 und dem Außendurchmesser des Hauptkolbens liegenden Ringfläche in Öffnungsrichtung er­ zeugt werden, kleiner ist als die Kraft, die von im rück­ wärtigen Steuerraum 138 herrschenden Pumpendruck an einer durch den Außendurchmesser bestimmten Wirkfläche erzeugt wird.
Wird nun, wie es in Fig. 5 gezeigt ist, die Spulenwick­ lung 144 stärker bestromt, so bewegt sich der Steuerkolben 130 von der ersten Düse 122 weg und öffnet die erste Steu­ erkante 134 einen Querschnitt an der zweiten Düse 123. Es beginnt nun Öl über die Vorsteuerung zu fließen. Der Druck im Steuerraum 138 sinkt auf einen zwischen dem Pumpendruck und dem Lastdruck liegenden Wert. Dieser Wert ist noch so hoch, daß der Hauptkolben geschlossen bleibt.
Bei noch stärkerer Bestromung der Spulenwicklung 144 sinkt der Druck im Steuerraum 138 weiter, wobei sich der Ölstrom über die Vorsteuerung erhöht. Schließlich ist die zweite Düse 123 so weit offen, daß sich die Kräfte im Gleichgewicht befinden, die vom Lastdruck und vom Pumpen­ druck einerseits und vom Druck im Steuerraum 138 und der schwachen Vorspannfeder 153 andererseits erzeugt werden. Sieht man von dem geringen Einfluß der Vorspannfeder 153 ab, so folgt von da an der Hauptkolben 120 der Bewegung des Steuerkolbens 130, wie es in Fig. 6 gezeigt ist, wobei - Load-Sensing-Regelung vorausgesetzt - das Niveau des Drucks im Steuerraum 138 bezüglich des Lastdrucks und des Pumpen­ drucks gleichbleibt. Dabei öffnet sich stetig ein Durch­ flußquerschnitt zwischen der Konusfläche 124 des Hauptkol­ bens 120 und der Sitzkante 162 des Patronengehäuses 160.
Mit diesem Sperrventil ist es somit möglich, in Abhän­ gigkeit von der Bestromung der Spulenwicklung 144 den Volu­ menstrom zwischen dem Druckraum 165 und dem Ringraum 126 nach Belieben proportional zu steuern. Somit ist ein lang­ sames Aus fahren des Arbeitszylinders mit gewünschtem Ver­ halten möglich.
Als zweites wird ein durch das Sperrventil 105 gesteu­ ertes schnelles Aus fahren des Arbeitszylinders unter Bezug­ nahme auf die Fig. 7 und 8 in Form von zwei Varianten be­ schrieben.
a) erste Variante (Fig. 7)
Bei dieser Betriebsart wird das proportional einstell­ bare vorgesteuerte Sperrventil als ein einfaches Rück­ schlagventil verwendet, wie es in Fig. 7 gezeigt ist. Das heißt, daß der Vorsteuerkegel 141 die erste Düse 122 ge­ schlossen hält und der Pumpendruck am Anschluß A den Haupt­ kolben 120 gegen einen an einer gleichgroßen nicht druck­ ausgeglichenen Fläche wirkenden Lastdruck und gegen die Vorspannfedern 152 und 153 von der Sitzkante 162 abhebt.
b) zweite Variante (Fig. 8)
Bei dieser Betriebsart wird unter Anlehnung an die Steuerung zum langsamen Aus fahren des Arbeitszylinders die Spulenwicklung 144 voll bestromt. Dadurch wird die erste Düse 122 vollständig geöffnet; die erste Steuerkante 134 steuert die zweite Düse 123 auf, so daß ein maximaler Vor­ steuerölstrom fließt. Damit nähert sich der Steuerdruck an der Rückseite des Hauptkolbens an den Lastdruck an, den der Steuerdruck nicht unterschreiten kann. Wenn die zweite Düse 123 vollständig geöffnet ist, so ist ihr Öffnungsquer­ schnitt sehr viel größer als der der Düse 122. Die sehr un­ terschiedlichen Druckabfälle an den Düsen 122 und 123 be­ wirken nun ein Öffnen des Hauptkolbens 120. Der Hauptkolben 120 hebt somit von der Sitzkante 162 ab und macht voll auf, wodurch ein großer Volumenstrom vom Anschluß A zum Anschluß B gestattet wird und der Arbeitszylinder mit maximaler Ge­ schwindigkeit aus fährt.
Als drittes wird ein durch das Sperrventil 105 gesteu­ ertes schnelle Einfahren des Arbeitszylinders unter Bezug­ nahme auf die Fig. 9 und 10 beschrieben.
Der Spulenwicklung 144 wird ein solcher Strom zuge­ führt, daß der Stößel 140 abhebt und die erste Düse 122 öffnet, wie es in Fig. 9 gezeigt ist. Gleichzeitig verrin­ gert sich durch die Axialbewegung des Steuerkolbens mit der zweiten Steuerkante 133 der Strömungsquerschnitt der zwei­ ten Düse 123, was eine Verringerung des Drucks im Steuer­ raum 138 zur Folge hat. Der Druck am Anschluß B ist an die Ringfläche 125 des Hauptkolbens 120 angelegt. Durch das Öffnen der ersten Düse 122 wird der Druck im Steuerraum 138 zum Anschluß A hin abgebaut, so daß der Hauptkolben 120 durch den auf die Ringfläche 125 wirkenden Druck von seiner Sitzkante 162 abgehoben werden kann, wie es in Fig. 10 ge­ zeigt ist. Im Anschluß erfolgt ein schnelles Rückströmen des Fluids vom Arbeitszylinder zum Tank, der mit dem Druck­ raum 165 verbunden ist - der Arbeitszylinder fährt ein.
Als viertes wird ein durch das Sperrventil 105 gesteu­ ertes langsames Einfahren des Arbeitszylinders unter Bezug­ nahme auf Fig. 11 erläutert.
Bei dieser Betriebsart wird die Spulenwicklung 144 ge­ ringer bestromt als beim schnellen Einfahren. Dadurch öff­ net der Stößel 140 die erste Düse 122 nur gering. Die zwei­ te Düse 123 hat aufgrund der geringen Axialverschiebung des Steuerkolbens 130 einen großen Strömungsquerschnitt. Daher sackt der Druck im Steuerraum 138 nur wenig unter den Last­ druck am Anschluß B ab, so daß der Hauptkolben geschlossen bleibt. Über die Düsen 122 und 123 strömt nur ein geringer Volumenstrom vom Verbraucher zum mit dem Druckraum 165 in Verbindung stehenden Tank. Über die Bestromung der Spulen­ wicklung 144 ist der Hub des Stößels 140 regulierbar, wo­ durch eine proportionale Geschwindigkeitssteuerung beim Einfahren ermöglicht wird.
Bei der vorstehend genannten Ventilstruktur entspre­ chend dem ersten Ausführungsbeispiel muß beim Ausfahren eines Arbeitszylinders, der sich am Anschluß B befindet, bei voller Öffnung der Öffnungsquerschnitt der Düse 123 we­ sentlich größer als der Öffnungsquerschnitt der Düse 122 sein. Um dieses zu veranschaulichen wird nachfolgend das Kräftegleichgewicht am Hauptkolben 120 für das Aus fahren des Arbeitszylinders aufgestellt, wobei die Federkraft der relativ schwachen Feder 152 sowie der Überdeckungsbereich vom Stößel 141 und der Düse 122 unberücksichtigt bleiben.
Im rückwärtigen Steuerraum wirkt an einer Fläche A2, die mit dem Hauptkolbenradius r2 berechnet wird, der Steu­ erdruck Pst. An der Fläche A1, die durch die Sitzkante 162 begrenzt wird und die den Radius r1 hat, wirkt der Pumpen­ druck Pp. An der Ringfläche 125 mit dem Flächeninhalt A2 - A1 wirkt der Lastdruck PL.
Das Kräftegleichgewicht am Hauptkolben 120 lautet so­ mit:
A1.Pp + (A2 - A1).PL = Pst.A2
Wird nun davon ausgegangen, daß die Ringfläche (A2-­ A1) wesentlich größer als die Fläche A1 ist, beispielsweise verhalten sich r1/r2 = 1/2, so lautet das Kräftegleichge­ wicht nach dem Steuerdruck Pst umgestellt:
Pst = PL + (Pp - PL)/4
Somit liegt der Steuerdruck näher beim Lastdruck. Da aber über die Düsen 122 und 123 die gleiche Fluidmenge fließt, muß der Öffnungsquerschnitt der Düse 123 wesentlich größer als der der Düse 122 sein. Im vorstehend genannten Ausführungsbeispiel kann dieses dadurch umgesetzt werden, daß der Öffnungsquerschnitt der Düse 122 klein gestaltet wird. Das erhöht jedoch die Gefahr des Verstopfens.
Die notwendige Differenz zwischen den Öffnungsquer­ schnitten der Düsen 122 und 123 kann mit wesentlich gerin­ gerer Neigung zum Verstopfen dadurch erreicht werden, daß der Stößel 140 mit einem Fortsatz 241 versehen wird, wie dieser im zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt ist, das in Fig. 13 gezeigt ist.
Zweites Ausführungsbeispiel
Bei der in Fig. 13 gezeigten Anordnung entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel befindet sich am Zylinderab­ schnitt des Stößels 240 die Grundfläche eines ersten Ke­ gelabschnitts 242. Die Spitze des ersten Kegelabschnitts 242 geht in einen ersten Zylinderabschnitt 244 und dann in einen zweiten Zylinderabschnitt 243 über, dessen Spitze mit dem ersten Zylinderabschnitt 244 verbunden ist. An der Grundfläche des zweiten Kegelabschnitts 243 befindet sich ein zweiter Zylinderabschnitt 245, an den sich ein ange­ faster Abschnitt 246 anschließt. Dieser angefaste Abschnitt 246 dient dazu, bei der Montage des Ventils den Fortsatz 241 durch die erste Düse 122 hindurchstecken zu können. Zu diesem Zweck muß der Durchmesser des Zylinderabschnitts 245 und der Durchmesser der Grundfläche des zweiten Kegelab­ schnitts 243 kleiner als der Innendurchmesser der ersten Düse 122 sein.
Mit diesem Fortsatz 241 ändert sich der Fluidstrom durch die Düse 241 im Vergleich zum vorhergehenden Ausfüh­ rungsbeispiel beim langsamen und schnellen Ausfahren. Dabei sind den unterschiedlichen Öffnungsquerschnitten der zwei­ ten Düse 123 die folgenden Relativpositionen des Fortsatzes 241 in der ersten Düse 122 zugeordnet:
Ist die zweite Düse 123 durch die zweite Steuerkante 133 noch nicht vollständig geschlossen, so befindet sich der erste Kegelabschnitt 242 in der ersten Düse 122 und drosselt den Fluidstrom. Das allmähliche Öffnen der ersten Düse 122 wird dabei von einem allmählichen Schließen der zweiten Düse 123 begleitet.
Wenn sich das Steuerbund 134 vor der zweiten Düse 123 befindet, befindet sich der erste Zylinderabschnitt 244 in der ersten Düse 122 und erlaubt einen maximalen Fluidstrom.
Wenn der Öffnungsquerschnitt der zweiten Düse 123 über die erste Steuerkante 134 verringert ist, befindet sich der zweite Kegelabschnitt 243 in der ersten Düse 122 und dros­ selt den Fluidstrom. Das allmähliche Öffnen der zweiten Dü­ se 123 ist dabei von einem allmählichen Schließen der er­ sten Düse 122 begleitet.
Somit wird sowohl beim Einfahren des Arbeitszylinders als auch beim Aus fahren des Arbeitszylinders die Differenz der Öffnungsquerschnitte der Düsen 122 und 123 ohne Schwie­ rigkeiten erhalten. Der Hauptkolben 120 kann daher in bei­ den Fällen sicher angesteuert werden.
Ferner findet das schnellen Aus fahren nach Fig. 8 unter Verwendung des Fortsatzes 241 nach Fig. 13 bei ähnlichen Öffnungsquerschnitten der Düsen 122 und 123 wie das schnel­ le Ausfahren nach Fig. 7 statt. Im Unterschied zu dem Fall, in dem ein Vorsteuerkegel 141 am Stößel 140 vorhanden war, wird nun, wenn die Düse 122 durch den zweiten Zylinderab­ schnitt 245 geschlossen ist, der Steuerdruck an der Rück­ seite des Hauptkolbens 120 gleich dem Lastdruck, d. h. nied­ riger als im Fall des vorhandenen Vorsteuerkegels 141. Da­ mit öffnet der Hauptkolben früher und kann die Funktions­ sicherheit des Ventils erhöht werden.
Funktionsbetrachtung beim ersten und zweiten Ausfüh­ rungsbeispiel
Mit dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel lie­ gen Sperrventile vor, bei denen ein Vorsteuerelement im Hauptkolben 120 aus einem Stößel 140 bzw. 240 und einem Steuerkolben 130 besteht, bei denen der Öffnungsquerschnitt einer ersten Düseneinrichtung über die Relativposition des Stößels 140 bzw. 240 bezüglich der ersten Düse 122 ein­ stellbar ist und bei denen der Öffnungsquerschnitt einer zweiten Düseneinrichtung über die Relativposition des Steu­ erkolbens 130 bezüglich der zweiten Düse 123 einstellbar ist.
Beim proportionalen Heben wird zu Beginn eine Ausgangs­ stellung des Vorsteuerelements vorgesehen, in der die erste Düseneinrichtung verschlossen und die zweite Düseneinrich­ tung offen ist. Durch einen Hub des Vorsteuerelements in eine erste Betätigungsposition wird die erste Düseneinrich­ tung geöffnet und die zweite Düseneinrichtung geschlossen, wobei sich der Hauptkolben 120 auf der Sitzkante 162 befin­ det.
Erfolgt nun durch einen weiteren Hub des Vorsteuerele­ ments eine Bewegung von diesem zu einer zweiten Betäti­ gungsposition hin, ab der der Hauptkolben der Hubbewegung des Vorsteuerelements folgt, so vergrößert sich der Öff­ nungsquerschnitt der zweiten Düseneinrichtung bezüglich des Öffnungsquerschnitt der ersten Düseneinrichtung.
Im ersten Ausführungsbeispiel erfolgt nur eine Ver­ größerung des Öffnungsquerschnitts der zweiten Düsenein­ richtung, während der Öffnungsquerschnitt der ersten Düsen­ einrichtung konstant bleibt. Im zweiten Ausführungsbeispiel erfolgt eine schnellere Relativänderung der Öffnungsquer­ schnitt zueinander, wobei der Öffnungsquerschnitt der zwei­ ten Düseneinrichtung vergrößert und der der ersten Düsen­ einrichtung gleichzeitig verringert wird.
Gemeinsame Funktionsbetrachtung des ersten bis fünften Ausführungsbeispiele
Als verallgemeinertes Funktionsprinzip kann aus dem er­ sten und zweiten Ausführungsbeispiel abgeleitet werden, daß beim proportionalen Heben in der ersten Betätigungsposition des Vorsteuerelements ein solcher Druck im rückwärtigen Steuerraum 135 vorliegen muß, daß sich der Hauptkolben 120 mit der Sitzkante 162 in Anlage befindet. Dieses kann, bei gleichgroßer erster und zweiter Fläche am Hauptkolben, durch einen kleineren Öffnungsquerschnitt der zweiten Dü­ seneinrichtung im Verhältnis zu dem der ersten Düsenein­ richtung umgesetzt werden. Für die Bewegung des Vorsteuer­ elements in die zweite Betätigungsposition muß sich der Druck im Steuerraum 135 verringern, was durch eine Erhöhung des Öffnungsquerschnitts der zweiten Düseneinrichtung im Verhältnis zu dem der ersten Düseneinrichtung umgesetzt werden kann.
Spezielle Funktionsbetrachtung des dritten bis fünften Ausführungsbeispiele
Da es sich bei den Änderungen des Öffnungsquerschnitts und damit des hydraulischen Widerstandes der ersten und zweiten Düseneinrichtung zum Einstellen der ersten Betäti­ gungsposition und zum Übergehen zur zweiten Betätigungspo­ sition um Relativänderungen der Öffnungsquerschnitte der ersten und zweiten Düseneinrichtung zueinander handelt, ist es nicht notwendig, den Öffnungsquerschnitt der beiden Dü­ seneinrichtungen zu ändern. Eine Düseneinrichtung kann so­ mit eine Festdüse sein.
Da der Magnetanker 146 durch die Spulenwicklung 144 eine Bewegung in Axialrichtung des Vorsteuerelementes be­ wirkt, ist es hinsichtlich einer besseren Steuerbarkeit vorteilhaft, mit dieser Bewegung den Öffnungsquerschnitt einer Axialausnehmung im Hauptkolben und somit der ersten Düseneinrichtung zu ändern. Folglich ist vorzugsweise die zweite Düseneinrichtung die Festdüse.
Unterschiedliche Ausgestaltungen der ersten Düsenein­ richtung werden nun im dritten bis fünften Ausführungsbei­ spiel untersucht, bei denen sich unterschiedliche hydrauli­ sche Eigenschaften des Sperrventils und konstruktive Anfor­ derungen an dieses ergeben.
Drittes Ausführungsbeispiel
Das in den Fig. 14a bis 14e gezeigte dritte Ausfüh­ rungsbeispiel unterscheidet sich vom zweiten Ausführungs­ beispiel darin, daß im dritten Ausführungsbeispiel kein Steuerkolben vorgesehen ist. Das Vorsteuerelement wird al­ lein durch einen Stößel 240 gebildet, an dem wie im zweiten Ausführungsbeispiel ein Fortsatz 341 vorgesehen ist und an dem sich in Richtung zur ersten Fläche 324a hin ein erster Kegelabschnitt 342, ein erster Zylinderabschnitt 344, ein zweite Kegelabschnitt 343, ein zweiter Zylinderabschnitt 345 und ein angefaster Abschnitt 346 befinden.
Somit hat das dritte Ausführungsbeispiel im Verhältnis zum ersten und zweiten Ausführungsbeispiel einen einfache­ ren Aufbau, wobei durch den fehlenden Steuerkolben ein be­ wegliches Element weniger im Sperrventil vorgesehen werden muß und sich folglich die Herstellungskosten verringern.
Bevorzugt wird bei diesem Ausführungsbeispiel, daß die erste Fläche 324a des Hauptkolbens 320, die zum Anschluß A weist, etwa die gleiche Größe wie die zweite Fläche 125 am Hauptkolben 320 hat. Wenn nun also der Steuerdruck im rück­ wärtigen Steuerraum 335 zwischen dem Druck am Anschluß A und dem Druck am Anschluß B liegt und der Öffnungsquer­ schnitt der ersten Düseneinrichtung gleich dem Öffnungs­ querschnitt der zweiten Düseneinrichtung ist, besteht ein Gleichgewicht zwischen der Kraft, die durch den Druck an der ersten Fläche 324a und den Druck an der zweiten Fläche 125 hervorgerufen, und der Kraft, die durch den Druck im Steuerraum 335 hervorgerufen wird.
Zum Öffnen der Fluidverbindung über einen Spalt zwi­ schen dem Hauptkolben 120 und der Sitzkante 162 beim Heben muß nun aus diesem Gleichgewichtszustand heraus der Öff­ nungsquerschnitt der ersten Düseneinrichtung verringert werden. Zum Öffnen dieser Fluidverbindung beim Senken muß hingegen eine Vergrößerung des Öffnungsquerschnitts der er­ sten Düseneinrichtung erfolgen.
Bei einem Sperrventil entsprechend dem dritten Ausfüh­ rungsbeispiel ist das langsame Aus fahren kein proportiona­ les Heben, sondern es findet eine allmähliche Verringerung des Volumenstromes an der ersten Düseneinrichtung statt. Die Geschwindigkeit des hydraulischen Verbrauchers erhöht sich erst dann wieder, wenn sich der Hauptkolben von der Sitzkante entfernt. Ist beim langsamen Ausfahren ein klei­ ner Geschwindigkeitsbereich ausreichend, so macht sich ein relativer kleiner Hub des Vorsteuerelements bei der Bewe­ gung von der ersten Betätigungsposition in die Position, in der der Hauptkolben von der Sitzkante abhebt, nicht negativ bemerkbar.
Die Öffnungskraft, die von der Spulenwicklung 144 auf den Stößel 340 zu übertragen ist, wird in der Betriebsart Senken durch den auf den Fortsatz 341 wirkenden Lastdruck am ersten Kegelabschnitt 342 bestimmt. Um diese Öffnungs­ kraft möglichst klein zu halten, muß der Durchmesser der ersten Ausnehmung 122 klein gestaltet werden. Aus Stabili­ täts- und Fertigungsgründen bezüglich dem ersten Zylinder­ abschnitt 344 kann jedoch eine bestimmte Mindestabmessung nicht unterschritten werden. Dadurch sind Probleme beim Senken entstanden.
Diese Probleme können durch ein räumliches Vertauschen der zwei Düsenabschnitte am Stößel gelöst werden, wie es nachstehend im vierten und fünften Ausführungsbeispiel ge­ zeigt wird.
Viertes Ausführungsbeispiel
Beim in den Fig. 15a bis 15e gezeigten Sperrventil ent­ sprechend dem vierten Ausführungsbeispiel ist das Vorsteu­ erelement in Form eines Stößels 440 ausgebildet, der einen aus Kunststoff geformten Zylinderabschnitt 440a aufweist, in dessen vorderen Endabschnitt eine Stößelspitze 440b aus Metall eingegossen ist. Zwei Abschnitte 440b1, 440b2 mit größerem Durchmesser an der Stößelspitze 440b sorgen für eine formschlüssige, feste Verbindung zwischen dem Zylin­ derabschnitt 440a und der Stößelspitze 440b. Ferner weist die Stößelspitze 440b einen Fortsatz 441 auf, der vom Zy­ linderabschnitt 440a nicht bedeckt ist. Vom Zylinderab­ schnitt 440a weg sind folgende Abschnitte in dieser Reihen­ folge am Fortsatz 441 der Stößelspitze 440b vorgesehen: ein zweiter Zylinderabschnitt 444, dessen Funktion der des er­ sten Zylinderabschnitts 344 im dritten Ausführungsbeispiel entspricht, ein zweiter Kegelabschnitt 443, dessen Funktion der des zweiten Kegelabschnitts 343 im dritten Ausführungs­ beispiel entspricht, ein erster Zylinderabschnitt 445, des­ sen Funktion der des zweiten Zylinderabschnitts 345 im dritten Ausführungsbeispiel entspricht, und ein erster Ke­ gelabschnitt 442, dessen Funktion der des ersten Kegelab­ schnitts 342 im dritten Ausführungsbeispiel entspricht.
Zwischen dem Stößel 440, der in eine Innenbohrung im Hauptkolben 420 eingeführt ist, und dem Hauptkolben 420 be­ findet sich ein Einsatzelement 470, das in dieser Reihen­ folge in Richtung zur Stößelspitze 440b hin aufweist: einen Zylinderabschnitt 470a mit großem Innendurchmesser, einen Abschnitt 470c mit Verbindungsausnehmungen, die zwischen der rückwärtigen Steuerkammer 435 und der zweiten Düsenein­ richtung 123 Fluidverbindung herstellen, und einen Ab­ schnitt 470b mit großem Innendurchmesser, in dessen Mitte eine dritte Ausnehmung 471 vorgesehen ist, die zusammen mit der ersten Ausnehmung 122 die erste Düseneinrichtung bil­ det. Zwischen der Innenbohrung des Hauptkolbens 420 und dem Außenumfang des Abschnitts 470b mit großem Innendurchmesser ist eine Dichtung 476 vorgesehen, die einen Fluidstrom zwi­ schen der ersten Ausnehmung 122 und der zweiten Düsenein­ richtung 123 über andere Abschnitte als die dritte Ausneh­ mung 471 verhindert. Eine Axialbewegung des Einsatzelements 470 bezüglich dem Hauptkolben 420 wird durch einen Spreng­ ring 475 verhindert, der sich an einem zur Stirnfläche am Abschnitt 470b mit kleinem Durchmesser entgegengesetzt lie­ genden Endabschnitt des Einsatzelements 470 in einer ring­ förmigen Ausnehmung in der Innenbohrung des Hauptkolbens 420 befindet. Um ein einfaches Anbringen des Sprengrings 475 zu ermöglichen, muß zwischen der Bodenfläche der Innen­ bohrung des Hauptkolbens 420 und der Stirnfläche des Ab­ schnitts 470b mit kleinem Durchmesser ein ringförmiger Zwi­ schenraum 477 von geringen Abmaßen vorgesehen sein.
In gleicher Weise wie beim ersten bis dritten Ausfüh­ rungsbeispiel liegt der Druck im rückwärtigen Steuerraum 435 sowohl nahe des Bodenabschnitts der Innenbohrung im Hauptkolben 420, und in diesem Fall auch am Einsatzelement 470, als auch an der zur ersten Fläche 424a entgegegesetzt liegenden Stirnfläche des Hauptkolbens 420 an, so daß der Druck im rückwärtigen Steuerraum 435 an einer Fläche am Hauptkolben 420 wirkt, dessen Flächeninhalt der Summe aus erster Fläche, an der der Druck am Anschluß A anliegt, und zweiter Fläche, an der der Druck am Anschluß B anliegt, am Hauptkolben 420 entspricht.
Vorzugsweise ist wie beim dritten Ausführungsbeispiel auch beim Sperrventil entsprechend dem vierten Ausführungs­ beispiel der Flächeninhalt der ersten Fläche 424a etwa gleich dem Flächeninhalt der zweiten Fläche 425, so daß sich bei gleichem Öffnungsquerschnitt von erster und zwei­ ter Düseneinrichtung ein Gleichgewichtszustand ergibt.
Nachfolgend werden die verschiedenen Stellungen der Stößelspitze 440b bezüglich dem Hauptkolben 420 mit dem Einsatzelement 470 beschrieben.
In der in Fig. 15a gezeigten Stellung befindet sich der erste Kegelabschnitt 442 in der ersten Ausnehmung 122 und blockiert somit die Fluidverbindung über die erste und zweite Düseneinrichtung durch den Hauptkolben 420 hindurch.
In der in Fig. 15b gezeigten Stellung wird eine zum Hub des Stößels 440 proportionale Aufsteuerung der ersten Dü­ seneinrichtung ermöglicht, bei der die erste Ausnehmung 122 über den ersten Kegelabschnitt 442 geöffnet wird und der Öffnungsquerschnitt der dritten Ausnehmung 471 konstant bleibt. Der Zwischenraum zwischen der Stirnfläche des Zy­ linderabschnitts 440a des Stößels 440 und dem Einsatzele­ ment 470 ist dabei so gestaltet, daß keine zusätzliche Drosselung des Fluidstrom auftritt.
Mit der in Fig. 15c gezeigten Stellung ist der maximal mögliche Öffnungsquerschnitt der ersten Düseneinrichtung erreicht, da sich noch der zweite Zylinderabschnitt 444 in der dritten Ausnehmung 471 befindet und ein großer Öff­ nungsquerschnitt zwischen der ersten Ausnehmung 122 und dem ersten Kegelabschnitt 442 vorliegt.
Bei der in Fig. 15d gezeigten Stellung befindet sich der zweite Kegelabschnitt 443 in der dritten Ausnehmung 471. Die erste Ausnehmung 122 ist im Vergleich zur Stellung in Fig. 15c noch stärker geöffnet. Insgesamt tritt jedoch in der ersten Düseneinrichtung durch den im Vergleich zur Stellung in Fig. 15c geringeren Öffnungsquerschnitt der dritten Ausnehmung 471 eine stärkere Drosselwirkung als bei der Stellung in Fig. 15c auf.
In der in Fig. 15e gezeigten Stellung ist die dritte Ausnehmung durch den ersten Zylinderabschnitt 445 ver­ schlossen, wobei jedoch um den Zylinderabschnitt 445 herum ein Ringspalt von geringen Abmessungen vorhanden ist, um ein Gleiten des Stößels 440 zu ermöglichen. Bei der Stel­ lung entsprechend Fig. 15e liegt demzufolge eine fast vollständig verschlossene erste Düseneinrichtung vor.
Vorteilhaft ist bei der vierten Ausführungsform, daß der Querschnitt der ersten Ausnehmung 122 nicht von Abmes­ sungen der Stößelspitze 440b abhängt. Der Sitzdurchmesser kann in Abstimmung mit der zweiten Düseneinrichtung, die als weiteres Ausführungsbeispiel auch im Öffnungsquer­ schnitt variabel sein kann, sehr viel kleiner als beim dritten Ausführungsbeispiel gewählt werden. Die magnetische Einrichtung zur Betätigung des Stößels muß daher für hohe Lastdrücke nicht größer dimensioniert werden.
Ferner kann auch die Verhinderung von Einengungen des Öffnungsquerschnitts durch Schmutzteilchen bei der Wahl der Querschnitte der Düseneinrichtungen berücksichtigt werden.
Von Nachteil ist hier jedoch die Notwendigkeit des Vor­ sehens des Einsatzelementes 470 und der Ausnehmung für den Sprengring 475 in der Innenbohrung des Hauptkolbens 420. Dadurch entstehen nicht nur höhere Herstellungskosten, son­ dern es ist die Funktionssicherheit eines weiteren Bauteils im Hauptkolben 420 zu gewährleisten.
Dieser Nachteil kann durch ein Sperrventil entsprechend dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beseitigt werden.
Fünftes Ausführungsbeispiel
Das in den Fig. 16a bis 16e gezeigte Sperrventil ent­ sprechend dem fünften Ausführungsbeispiel weist genauso wie das dritte Ausführungsbeispiel nur ein Bauelement, und zwar einen Stößel 540, im Hauptkolben 520 auf.
Der Stößel 540 hat in der Reihenfolge zur ersten Fläche 524a am Hauptkolben 520 hin einen Schaftabschnitt 548 mit einem Außendurchmesser, der kleiner als der Innendurchmes­ ser der Innenbohrung des Hauptkolbens 520 ist, einen Zylin­ derabschnitt 543, dessen Außendurchmesser ebenfalls kleiner als der Innendurchmesser der Innenbohrung des Hauptkolbens 520 ist und an dessen Umfang eine Drosselungseinrichtung vorgesehen ist, einen Kegelabschnitt 542 und einen Vorsteu­ erkegel 541, durch den die erste Ausnehmung 122 verschließ­ bar ist. Der Schaftabschnitt 548 und der Zylinderabschnitt 543 können auch mit dem gleichen Durchmesser ausgebildet sein. Die Drosselungseinrichtung besteht aus Kerbabschnit­ ten 543a, 543b, 543c und 543d, die jeweils paarweise (543a, 543b; 543c, 543d) an entgegengesetzten Umfangsabschnitten des Zylinderabschnitts 543 vorgesehen sind und die, wie es in Fig. 16a aus der Darstellung des Kerbabschnitts 543c entnehmbar ist, eine Ausnehmung 543c2 mit zylinderförmigem Querschnitt und im Anschluß daran eine Ausnehmung 543c1 mit kegelförmigem Querschnitt aufweisen.
Der Hauptkolben 520 weist am Bodenabschnitt der Innen­ bohrung eine zylinderförmige Innenausnehmung 521 auf, deren Innendurchmesser größer als der der Innenbohrung ist, so daß zwischen der Innenbohrung des Hauptkolbens und der zy­ linderförmigen Innenausnehmung 521 eine ringförmige Steuer­ kante 524 vorhanden ist.
Die Steuerkante 524 ist vorzugsweise abgeschrägt und bildet zusammen mit den Kerbabschnitten 543a, 543b, 543c, 543d die dritte Ausnehmung. Somit besteht die erste Düsen­ einrichtung aus der Ausnehmung 122, die durch den Vorsteu­ erkegel 541 verschließbar ist, und den Ausnehmungen, die die Steuerkante 524 und die Kerabschnitte festlegen. Die zweite Düseneinrichtung wird wie auch im dritten und vier­ ten Ausführungsbeispiel durch eine Festdüse 123 gebildet.
Alternativ dazu kann die dritte Ausnehmung auch durch einen Zylinderabschnitt 543 ohne Kerabschnitte und gegen­ überliegende Vertiefungen an der Innenbohrung des Hauptkol­ bens 520 gebildet werden, wobei die Vertiefungen in Analo­ gie zur Querschnittsfläche der Kerbabschnitte jedoch in um­ gekehrter Reihenfolge zur ersten Fläche 524a des Hauptkol­ bens hin einen zylinderförmigen Querschnitt und von dieser Fläche 524a weg einen kegelförmigen Querschnitt haben.
Wichtig ist bei der Gestaltung der Kerbabschnitte und der Steuerkante, daß mit einem vorbestimmten Hub (z. B. 1 mm) des Stößels eine vorbestimmte Flächenänderung (z. B. 0,7 mm2) beim Öffnungsquerschnitt der dritten Ausnehmung realisier­ bar ist.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Flächenin­ halt der ersten Fläche 524a am Hauptkolben vorzugsweise etwa gleich dem Flächeninhalt der zweiten Fläche an diesem.
Nachfolgend werden die verschiedenen Stellungen des Stößels erläutert.
In der in Fig. 16a gezeigten Stellung ist die erste Ausnehmung durch den Vorsteuerkegel 541 geschlossen und die dritte Ausnehmung offen.
In der in Fig. 16b gezeigten Stellung ist eine propor­ tionale Öffnung der ersten Ausnehmung 122 möglich, während die dritte Ausnehmung noch eine maximale Fluidströmung ge­ stattet.
Bei der in Fig. 16c gezeigten Stellung ist die erste Düseneinrichtung maximal geöffnet, wobei die erste und die zweite Ausnehmung einen großen Öffnungsquerschnitt haben.
In Fig. 16d ist der Öffnungsquerschnitt der dritten Ausnehmung verringert, während in Fig. 16e die dritte Aus­ nehmung bis auf den Ringspalt um den Zylinderabschnitt 543 herum vollständig geschlossen ist.
Beim fünften Ausführungsbeispiel ist von Vorteil, daß nur die Innenausnehmung 521 im Hauptkolben 520 vorgesehen werden muß und ansonsten keine weiteren Bauteile außer dem Stößel 541 in den Hauptkolben 520 eingeführt zu werden brauchen. Der Öffnungsquerschnitt der dritten Ausnehmung ist über die Gestaltung der Kerabschnitte, die am Außenum­ fang des Stößels 540 in einfacher Weise vorgesehen werden können, beeinflußbar.
Somit ergibt sich mit dem fünften Ausführungsbeispiel eine kostengünstige Umsetzung des Prinzips der vorliegenden Erfindung, wobei die Funktion in den einzelnen Stellungen einfach vorhersagbar ist.
Detaillierte Funktionsbetrachtung des dritten bis fünf­ ten Ausführungsbeispiele
Somit wird beim dritten bis fünften Ausführungsbeispiel beim langsamen Heben von der in den Fig. 14a, 15a, 16a ge­ zeigten Ausgangsstellung, in der die erste Düseneinrichtung geschlossen ist, die in den Fig. 14c, 15c, 16c gezeigte er­ ste Betätigungsposition eingenommen, in der der Öffnungs­ querschnitt der ersten Düseneinrichtung maximal ist. Über die in den Fig. 14d, 15d, 16d gezeigte Verringerung des Öffnungsquerschnitts der ersten Düseneinrichtung wird der Druck im rückwärtigen Steuerraum gesenkt, bis sich der Hauptkolben, im Extremfall bei einer wie in den Fig. 14e, 15e, 16e gezeigten Position des Vorsteuerelements, synchron zum Hub des Vorsteuerelements bewegt, wodurch eine Fluidströmung zwischen dem Anschluß A und dem Anschluß B über einen Spalt zwischen dem Hauptkolben und der Sitzkante ermöglicht wird.
Zum schnellen Heben der Last wird entweder die in den Fig. 14a, 15a, 16a gezeigte Position oder die in den Fig. 14e, 15e, 16e gezeigte Position des Vorsteuerelementes im Hauptkolben eingenommen, wobei die erste Düseneinrichtung verschlossen ist. Dadurch wirkt das erfindungsgemäße Sperr­ ventil wie ein Sperrventil ohne Proportionalfunktion. Auf­ grund des Dichtsitzes in den Fig. 14a, 15a, 16a wird ein Aufsitzen des ersten Kegelabschnitts 342 auf der ersten Düse 122 bevorzugt.
Zum schnellen Senken der Last wird die erste Düsenein­ richtung maximal geöffnet, wie es in Fig. 14c, 15c, 16c ge­ zeigt ist. Dadurch nimmt der Volumenstrom durch die zweite und die erste Düseneinrichtung einen Maximalwert an, woraus sich ein schnelles Abheben des Hauptkolbens von der Sitz­ kante 162 ergibt.
Zum langsamen Senken der Last wird das Vorsteuerelement von der in den Fig. 14a, 15a, 16a gezeigten Position, in der die erste Düseneinrichtung geschlossen ist, über die in den Fig. 14b, 15b, 16b gezeigte Position, in der eine pro­ portionale Vergrößerung des Öffnungsquerschnitts der ersten Düseneinrichtung erfolgt, zu der in den Fig. 14c, 15c, 16c gezeigten Position hin betätigt. Als Ergebnis kann der Zeitpunkt des Abhebens des Hauptkolbens von der Sitzkante 162 genau vorherbestimmt werden.
Damit wird durch die Erfindung ein Sperrventil geschaf­ fen, das ein langsames Einfahren und ein langsames Ausfah­ ren eines angeschlossenen Arbeitszylinders effektiv ermög­ licht, wobei die Geschwindigkeit des Einfahren bzw. Ausfah­ rens manuell oder elektronisch einstellbar ist. Gleichzei­ tig führt das Sperrventil aber auch bei fehlender elektri­ scher Erregung die Funktion eines einfachen Rückschlagven­ tils aus. Damit ist das erfindungsgemäße Sperrventil in un­ terschiedlichsten Anwendungen bei geringem Materialaufwand zur wirksamen Steuerung eines Arbeitszylinders geeignet.
Vorzugsweise ist der Hauptkolben 120 des erfindungsge­ mäßen Sperrventils sowohl beim Einfahren als auch beim Aus­ fahren eines angeschlossenen Arbeitszylinders gegen einen Anschlag am Patronengehäuse bewegbar, wodurch Materialver­ formungen und ein unkontrollierter Betrieb des Sperrventils verhindert werden können.
Bezüglich der Gestaltung des Antriebs des Stößels bzw. der Kombination aus Stößel und Steuerkolben sowie weiterer Merkmale des vorgesteuerten Sperrventils wird auf die am 5.12.1997 eingereichte Anmeldung mit dem internen Akten­ zeichen MA7237 verwiesen.
Fig. 12 zeigt den Einsatz des erfindungsgemäßen Sperr­ ventils 105 bei einer Hubwerksteuerung eines Traktors.
In dieser Steuerschaltung befindet sich am Druckraum 165 des Sperrventils 105 eine Konstantpumpe 101, zu der eine 3-Wege-Druckwaage 110 über einen Druckanschluß und Ab­ laufanschluß parallel geschaltet ist. Der Ringraum 126 des Sperrventils ist mit einem Druckraum 104 eines Arbeitszy­ linders 103 verbunden. Zwischen dem Druckraum 104 des Ar­ beitszylinders 103 und dem Eingang der Druckwaage 110 sind eine Meßblende 106 und ein einfaches Rückschlagventil 107 vorgesehen. Ferner ist ein federseitiger Steueranschluß der Druckwaage 110 mit dem zwischen der Meßblende 106 und dem Rückschlagventil 107 liegenden Leitungsabschnitt und über ein Ventil 109 mit dem Tank 102 verbunden.
Beim Aus fahren des Arbeitszylinders 103 wird das System als Load-Sensing-System eingesetzt. Der Pumpendruck PP liegt dabei um ΔpD1 oberhalb des Lastdrucks PL, da das Ven­ til 9 in die Position b geschaltet ist, in der die Verbin­ dung zwischen dem Steueranschluß der Druckwaage 110 und dem Tank 102 unterbrochen ist.
Beim Einfahren des Arbeitszylinders 103 ist das Ventil 109 in die Position a geschaltet, in der eine Verbindung zwischen dem Steueranschluß der Druckwaage 110 und dem Tank 102 besteht. Dadurch liegt am Steueranschluß der Druckwaage 110 der Tankdruck an, wodurch die Druckwaage 110 aufgesteu­ ert wird, um das Fluid im Arbeitszylinder 103 und die För­ dermenge der Pumpe zum Tank 102 zurückzuführen.
Beim Einfahren und beim Aus fahren des Arbeitszylinders 103 kann durch den Nutzer eine beliebige proportionale An­ steuerung des Sperrventils 105 vorgenommen werden, die dem gewünschten Verhalten des Arbeitszylinders 103 angepaßt ist. Vorzugsweise wird jedoch elektronisch angesteuert, um ein komplexes Zusammenspiel mit weiteren hydraulischen Kom­ ponenten umzusetzen.
Beispielsweise ist beim Einsatz der vorstehend genann­ ten Steuerung beim Hubwerk eines Pfluges ein Sollwert vor­ gegeben und werden Istwerte von Lagesensoren bzw. Kraftsen­ soren eingelesen. Aus diesen Werten wird das notwendige An­ steuersignal für das Sperrventil 105 berechnet.
Somit ist es mit einer solchen Steuerschaltung möglich, Kriechbewegungen des Arbeitszylinders durch das absolut leckölfreie Sperren des Sperrventils zu vermeiden und gleichzeitig sowohl beim Einfahren als auch beim Aus fahren eines Arbeitszylinders eine proportionale Ansteuerung aus­ zuführen.
Die Erfindung bezieht sich somit beim ersten und zwei­ ten Ausführungsbeispiel auf ein vorgesteuertes Sperrventil mit einem Hauptkolben, der sich mit einer Sitzkante in An­ lage befinden kann und der eine radiale Ausnehmung und eine axiale Ausnehmung aufweist, einem im Hauptkolben bewegli­ chen Steuerkolben, der eine erste Steuerkante aufweist, die in Richtung des Kolbenendes des Hauptkolbens weist, und einem im Steuerkolben angeordneten Stößel, durch den der Steuerkolben bewegbar ist. Vorzugsweise sind zur ersten Steuerkante benachbart ein Steuerbund und eine zweite Steu­ erkante ausgebildet. Die Vorsteuerung des Sperrventils er­ folgt über das Freilegen und Verdecken der Querschnittsflä­ chen der axialen Ausnehmung und der radialen Ausnehmung über die erste Steuerkante, die zweite Steuerkante, den Steuerbund bzw. über einen Vorsteuerkegel am Stößel, wobei durch diese Vorsteuerung bedingt eine Fluidströmung über die axiale Ausnehmung und die radiale Ausnehmung im Haupt­ kolben hervorgerufen werden kann und/oder der Hauptkolben zur Sitzkante in Abstand gebracht werden kann.
Ein vorgesteuertes Sperrventil entsprechend der vorlie­ genden Erfindung weist demzufolge in einem Hauptkolben ein Vorsteuerelement auf, über das das Verhältnis des hydrauli­ schen Widerstandes einer ersten Düseneinrichtung im Haupt­ kolben zum hydraulischen Widerstand einer zweiten Düsenein­ richtung im Hauptkolben veränderbar ist. Dabei steht die erste Düseneinrichtung mit einem Anschluß in Verbindung, an dem sich vorzugsweise eine Pumpe befindet, und die zweite Düseneinrichtung mit einem Anschluß in Verbindung, an dem sich vorzugsweise ein Arbeitszylinder eine Verbrauchers be­ findet. Über eine entsprechende Ansteuerung des Vorsteuer­ elementes ist durch eine Änderung des Verhältnisses der hy­ draulischen Widerstände ein langsames und schnelles Ausfah­ ren und ein langsames und schnelles Einfahren des Arbeits­ zylinders möglich.

Claims (26)

1. Vorgesteuertes Sperrventil (105; 305; 405; 505), das aufweist:
einen Hauptkolben (120; 320; 420; 520), über den eine Verbindung zwischen einem ersten Anschluß (A) und einem mit einem hy­ draulischen Verbraucher verbindbaren, zweiten Anschluß (B) aufsteuerbar ist und der an einer ersten Fläche (124a) vom ersten Anschluß (A) herrschenden Druck und an einer ringför­ migen, zweiten Fläche (125) vom Lastdruck des hydraulischen Verbrauchers in Öffnungsrichtung und von einem in einem rückwärtigen Steuerraum (135; 335; 435; 535) herrschenden Steuer­ druck in Schließrichtung beaufschlagbar ist,
ein Vorsteuerelement (130,140; 130, 240; 340; 440; 540), das bezüg­ lich des Hauptkolbens (120; 320; 420; 520) koaxial bewegbar ist,
eine im Hauptkolben (120; 320; 420; 520) vorgesehene erste Düsen­ einrichtung (122; 122, 471; 122, 524, 543), über die der rückwärtige Steuerraum (135; 335; 435; 535) mit dem ersten Anschluß (A) ver­ bindbar ist,
eine im Hauptkolben (120; 320; 420; 520) vorgesehene zweite Dü­ seneinrichtung (123), über die der rückwärtige Steuerraum (135; 335; 435; 535) mit dem zweiten Anschluß (B) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von einer Ausgangsstellung des Vorsteuerelements (130, 140; 130, 240; 340; 440; 540), in der die erste Düseneinrich­ tung verschlossen und die zweite Düseneinrichtung offen ist, für einen Druckmittelfluß vom ersten Anschluß (A) zum zweiten Anschluß (B) die erste Düseneinrichtung durch einen Anfangshub des Vorsteuerelements (130,140; 130, 240; 340; 440; 540) in eine erste Betätigungsposition geöffnet wird, wobei ein solches Verhältnis des hydraulischen Widerstandes der er­ sten Düseneinrichtung (122; 122, 471; 122, 524, 543) zum hydrauli­ schen Widerstand der zweiten Düseneinrichtung (123) einge­ stellt wird, daß der sich einstellende Steuerdruck den Hauptkolben (120; 320; 420; 520) geschlossen hält, und daß beim weiteren Hub des Vorsteuerelements (130, 140; 130, 240; 340; 440; 540) über die erste Betätigungsposition hinaus das Verhält­ nis des hydraulischen Widerstandes der ersten Düseneinrich­ tung zum hydraulischen Widerstand der zweiten Düseneinrich­ tung größer wird.
2. Vorgesteuertes Sperrventil (105) nach Anspruch 1,
wobei das Vorsteuerelement einen Steuerkolben (130) auf­ weist, die erste Düseneinrichtung eine erste Ausnehmung (122) aufweist und die zweite Düseneinrichtung eine zweite Ausnehmung (123) aufweist, und
wobei das Sperrventil (105) eine Steuereinrichtung (133, 134) am Steuerkolben (130) aufweist, über die ein Öffnungsquer­ schnitt zwischen dem rückwärtigen Steuerraum und der zwei­ ten Ausnehmung (123) stetig verstellbar ist.
3. Sperrventil nach Anspruch 2, wobei die Steuereinrichtung eine erste Steuerkante (134) aufweist, über die bei Ansteuerung des Steuerkolbens (130) die zweite Ausnehmung (123) stetig aufsteuerbar ist.
4. Sperrventil nach Anspruch 3, wobei
in der Ausgangsstellung des Steuerkolbens (130) die erste Ausnehmung (122) verschlossen ist,
in der ersten Betätigungsposition des Steuerkolbens (130) die erste Ausnehmung (122) offen und die zweite Ausnehmung (123) verschlossen ist,
bei nachfolgender stetiger Bewegung des Steuerkolbens (130) die erste Ausnehmung (122) offen ist und sich der Öffnungs­ querschnitt der zweiten Ausnehmung (123) über die erste Steuerkante (134) vergrößert, bis eine zweite Betätigungspo­ sition des Steuerkolbens (130) erreicht ist, und
bei weiterer stetiger Bewegung des Steuerkolbens (130) von der zweiten Betätigungsposition aus der Hauptkolben (120) der Bewegung des Steuerkolbens (130) im wesentlichen folgt und sich von einer Sitzkante (162) des Sperrventils ent­ fernt.
5. Vorgesteuertes Sperrventil (105) nach Anspruch 3, wobei das Vorsteuerelement einen Stößel (140) aufweist, der ko­ axial zum Steuerkolben (130) vorgesehen ist, durch den die erste Ausnehmung (122) verschließbar ist,
wobei die erste Ausnehmung (122) im Hauptkolben (120) als Axialbohrung ausgebildet ist und die zweite Ausnehmung (123) im Hauptkolben (120) als Radialbohrung ausgebildet ist, und
wobei die erste Steuerkante (134) als Umfangskante einer Ra­ dialschulter des Steuerkolbens (130) ausgeführt ist.
6. Sperrventil nach Anspruch 5, wobei die Steuereinrichtung eine zweite Steuerkante (133) aufweist, über die bei Axial­ bewegung des Stößels (140) zur Öffnung der ersten Ausnehmung (122) die zweite Ausnehmung (123) kontinuierlich zusteuerbar ist, wobei die zweite Steuerkante (133) in Öffnungsrichtung des Stößels axial hinter der ersten Steuerkante (134) ange­ ordnet ist.
7. Sperrventil nach Anspruch 6, wobei am Steuerkolben (130) zwischen der ersten Steuerkante (134) und der zweiten Steu­ erkante (133) ein Steuerbund (132) vorgesehen ist, durch den die zweite Ausnehmung (123) vollständig verschließbar ist.
8. Sperrventil nach Anspruch 7, wobei der Stößel (140) einen Vorsteuerkegel (141) aufweist, über den die erste Ausnehmung (122) im Hauptkolben (120) verschließbar ist.
9. Sperrventil nach Anspruch 1, wobei die erste Düsenein­ richtung eine erste Ausnehmung (122) aufweist, die zweite Düseneinrichtung eine Festdüse in Form einer zweiten Aus­ nehmung (123) ist und das Vorsteuerelement ein Stößel (340; 440; 540) ist, durch den die erste Ausnehmung (122) ver­ schließbar ist.
10. Sperrventil (305; 405; 505) nach Anspruch 9, wobei die erste Ausnehmung (122) im Hauptkolben (320; 420; 520) als Axialbohrung ausgebildet ist und die zweite Ausnehmung (123) im Hauptkolben (320; 420; 520) als Radialbohrung ausgebildet ist.
11. Sperrventil nach Anspruch 5, 6, 7, 9 oder 10, wobei der Stößel (240; 340) einen Fortsatz (241; 341) mit einem ersten Ke­ gelabschnitt (242; 342), dessen Grundfläche mit dem Zylinder­ abschnitt des Stößels (240; 340) verbunden ist, und mit einem zweiten Kegelabschnitt (243; 343), dessen Spitze über einen ersten Zylinderabschnitt (244; 344) mit der Spitze des ersten Kegelabschnitts (242; 342) verbunden ist, aufweist, wobei die erste Ausnehmung (122) durch den Fortsatz (241; 341) ver­ schließbar ist.
12. Sperrventil nach Anspruch 11, wobei an der Grundfläche des zweiten Kegelabschnitts (243; 343) ein zweiter Zylinderab­ schnitt (245; 345) ausgebildet ist, dessen Durchmesser nicht größer als der Durchmesser der ersten Ausnehmung (122) ist.
13. Sperrventil nach Anspruch 12, wobei am zweiten Zylin­ derabschnitt (245; 345) ein angefaster Abschnitt (246; 346) aus­ gebildet ist.
14. Sperrventil nach Anspruch 3 oder einem der Ansprüche 11 bis 13, wenn diese von Anspruch 2 abhängen, wobei
in der Ausgangsstellung des Steuerkolbens (130) die erste Ausnehmung (122) verschlossen ist,
in der ersten Betätigungsposition des Steuerkolbens (130) die erste Ausnehmung (122) offen und die zweite Ausnehmung (123) verschlossen ist,
bei nachfolgender stetiger Bewegung des Steuerkolbens (130) sich der Öffnungsquerschnitt der ersten Ausnehmung (122) verringert und sich der Öffnungsquerschnitt der zweiten Ausnehmung (123) über die erste Steuerkante (134) vergrößert, bis eine zweite Betätigungsposition des Steuerkolbens (130) erreicht ist, und
der Hauptkolben (120) bei weiterer stetiger Bewegung des Steuerkolbens (130) von der zweiten Betätigungsposition aus der Bewegung des Steuerkolbens (130) im wesentlichen folgt und sich von einer Sitzkante (162) des Sperrventils ent­ fernt.
15. Sperrventil nach Anspruch 9 oder 10, das ein Einsatz­ element (470) aufweist, das zwischen dem Hauptkolben (420) und dem Stößel (440) vorgesehen, bezüglich diesen koaxial angeordnet ist und mit dem Hauptkolben (420) mechanisch ver­ bunden oder einstückig ausgebildet ist,
wobei die erste Düseneinrichtung eine dritte Ausnehmung (471) aufweist, die in Längsrichtung des Einsatzelement (470) mittig vorgesehen ist,
wobei der Stößel (440) einen Fortsatz (441) mit einem ersten Kegelabschnitt (442), dessen Grundfläche mit der Grundfläche eines zweiten Kegelabschnitts (443) verbunden ist, dessen Spitze wiederum mit einem Zylinderabschnitt (440a) des Stößels (440) verbunden ist, aufweist,
wobei die erste Ausnehmung (122) und die dritte Ausnehmung (471) durch den Fortsatz (441) in Abhängigkeit von der Rela­ tivposition des Fortsatzes (441) bezüglich der jeweiligen Ausnehmung verschließbar sind.
16. Sperrventil nach Anspruch 15,
wobei die Grundfläche des ersten Kegelabschnitts (442) mit der Grundfläche des zweiten Kegelabschnitts (443) über einen ersten Zylinderabschnitt (445), dessen Durchmesser nicht größer als der Durchmesser der dritten Ausnehmung (471) ist, verbunden ist, und
wobei die Spitze des zweiten Kegelabschnitts (443) mit einem Zylinderabschnitt (440a) des Stößels (440) über einen zweiten Zylinderabschnitt (444) verbunden ist.
17. Sperrventil nach Anspruch 9 oder 10,
wobei der Stößel (540) einen Vorsteuerkegel (541) aufweist, über den die erste Ausnehmung (122) im Hauptkolben (520) ver­ schließbar ist,
wobei die erste Düseneinrichtung eine erste Einrichtung (543) zur Volumenstrombeeinflussung, die sich am Außenumfang eines Zylinderabschnitts (543), der mit der Grundfläche des Vorsteuerkegels (541) verbunden ist, befindet, und eine zweite Einrichtung (524) zur Volumenstrombeeinflussung, die im Hauptkolben (520) koaxial zum Stößel (540) vorgesehen ist, aufweist, und
wobei über die Relativposition der ersten Einrichtung (543) zur Volumenstrombeeinflussung und der zweiten Einrichtung (524) zur Volumenstrombeeinflussung ein Öffnungsquerschnitt zwischen der ersten Ausnehmung (122) und der zweiten Ausneh­ mung (123) einstellbar ist.
18. Sperrventil nach Anspruch 17,
wobei die erste Einrichtung (543) zur Volumenstrombeeinflus­ sung Kerbabschnitte (543a, 543b, 543c, 543d) aufweist, die paar­ weise jeweils entgegengesetzt zueinander am Außenumfang des Zylinderabschnitts (543) in Längsrichtung des Stößels (540) vorgesehen sind,
wobei die zweite Einrichtung (524) zur Volumenstrombeein­ flussung eine ringförmige Steuerkante (524) aufweist, deren Radialabschnitt zur ersten Fläche (524a) des Hauptkolbens (520) weist.
19. Sperrventil nach Anspruch 17,
wobei die zweite Einrichtung zur Volumenstrombeeinflussung Kerbabschnitte aufweist, die paarweise einander jeweils ge­ genüberliegend am Innenumfang einer zylinderförmigen Innen­ ausnehmung (535) im Hauptkolben (520), in der sich der Stößel (540) befindet, in Längsrichtung des Stößels (540) vorgesehen sind,
wobei die erste Einrichtung zur Volumenstrombeeinflussung eine ringförmige Steuerkante aufweist, die sich am Außenum­ fang des Zylinderabschnitts (543) befindet und deren Radial­ abschnitt bezüglich des Vorsteuerkegels (541) des Stößels (540) in entgegengesetzt liegende Richtung weist.
20. Sperrventil nach Anspruch 18 oder 19, wobei die Kerbab­ schnitte (543a, 543b, 543c, 543d) und/oder die ringförmige Steu­ erkante (524) abgeschrägt sind.
21. Sperrventil nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wenn diese von Anspruch 9 oder 10 abhängen, oder nach einem der Ansprüche 15 bis 20, wobei
in der Ausgangsstellung des Stößels (340; 440; 540) die erste Düseneinrichtung verschlossen ist,
in der ersten Betätigungsposition des Stößels (340; 440; 540) die erste Düseneinrichtung offen ist,
bei nachfolgender stetiger Bewegung des Vorsteuerelements (340; 440; 540) sich der Öffnungsquerschnitt der ersten Düsen­ einrichtung verringert, bis eine zweite Betätigungsposition des Stößels (340; 440; 540) erreicht ist, und
der Hauptkolben (320; 420; 520) bei weiterer stetiger Bewegung des Stößels (340; 440; 540) von der zweiten Betätigungsposition aus der Bewegung des Stößels (340; 440; 540) im wesentlichen folgt und sich von einer Sitzkante (162) des Sperrventils entfernt.
22. Sperrventil nach einem der Ansprüche 5 bis 21, wenn An­ spruch 14 von Anspruch 5 abhängt, wobei der Stößel mit einem Magnetanker (146) verbunden ist, der durch das Be­ stromen einer Spulenwicklung (144) bezüglich einem Polrohr (147) bewegbar ist, so daß der Stößel bezüglich dem Haupt­ kolben (120) bewegbar ist.
23. Sperrventil nach Anspruch 22, wobei am Gehäuse des Sperrventils zumindest ein Anschlag vorgesehen ist, mit dem sich der Hauptkolben (120) durch eine Bewegung des Magnetan­ kers (146) bedingt in Anlage befinden kann.
24. Sperrventil nach Anspruch 22 oder 23, wobei eine Vor­ spannfeder (152) für den Hauptkolben (120) an einem am Pol­ rohr (147) befestigten Federteller (151) abgestützt ist und den Hauptkolben (120) gegen die Sitzkante (162) des Sperrven­ tils vorspannt.
25. Sperrventil nach Anspruch 24, wenn dieser von Anspruch 5 abhängt, wobei eine Vorspannfeder (153) für den Steuerkol­ ben (130) am Federteller (151) abgestützt ist und den Steuer­ kolben (130) gegen einen Haltering (143) am Stößel (140) vor­ spannt.
26. Sperrventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das zur Steuerung des Hubwerks eines Traktors verwendbar ist.
DE19755120A 1997-02-27 1997-12-11 Vorgesteuertes Sperrventil Withdrawn DE19755120A1 (de)

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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000017525A1 (de) 1998-09-24 2000-03-30 Mannesmann Rexroth Ag Vorgesteuertes sperrventil
WO2000047900A1 (de) * 1999-02-11 2000-08-17 Mannesmann Rexroth Ag Vorgesteuertes sperrventil
DE10303360A1 (de) * 2003-01-29 2004-08-19 O & K Orenstein & Koppel Gmbh Hydrauliksystem für verdrängergesteuerte Linearantriebe
EP1591295A3 (de) * 2004-04-27 2006-07-26 Eaton Corporation Hydraulisches Antriebssystem und Steuerventil- Anordnung dafür
EP2270340A1 (de) 2009-07-02 2011-01-05 HAWE Hydraulik SE Vorgesteuertes Hydrauliksitzventil
CN103062147A (zh) * 2013-01-24 2013-04-24 中联重科股份有限公司 液控节流阀、平衡阀、控制卷扬机的液压系统和工程机械
WO2014019647A1 (de) * 2012-08-03 2014-02-06 Hydac Fluidtechnik Gmbh Ventil, insbesondere vorgesteuertes proportional-wegesitzventil
WO2014019648A1 (de) * 2012-08-03 2014-02-06 Hydac Fluidtechnik Gmbh Ventil, insbesondere vorgesteuertes proportional-wegesitzventil
WO2019027392A3 (en) * 2017-06-15 2019-03-14 Hema Endustri Anonim Sirketi LOCKING TAP WITH STRANGULATION

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000017525A1 (de) 1998-09-24 2000-03-30 Mannesmann Rexroth Ag Vorgesteuertes sperrventil
WO2000047900A1 (de) * 1999-02-11 2000-08-17 Mannesmann Rexroth Ag Vorgesteuertes sperrventil
DE10303360A1 (de) * 2003-01-29 2004-08-19 O & K Orenstein & Koppel Gmbh Hydrauliksystem für verdrängergesteuerte Linearantriebe
EP1591295A3 (de) * 2004-04-27 2006-07-26 Eaton Corporation Hydraulisches Antriebssystem und Steuerventil- Anordnung dafür
EP2270340A1 (de) 2009-07-02 2011-01-05 HAWE Hydraulik SE Vorgesteuertes Hydrauliksitzventil
WO2014019647A1 (de) * 2012-08-03 2014-02-06 Hydac Fluidtechnik Gmbh Ventil, insbesondere vorgesteuertes proportional-wegesitzventil
WO2014019648A1 (de) * 2012-08-03 2014-02-06 Hydac Fluidtechnik Gmbh Ventil, insbesondere vorgesteuertes proportional-wegesitzventil
JP2015523524A (ja) * 2012-08-03 2015-08-13 ハイダック フルイドテヒニク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング バルブ、特にパイロット式比例方向切換シートバルブ
US9664291B2 (en) 2012-08-03 2017-05-30 Hydac Fluidtechnik Gmbh Valve, in particular pilot-operated proportional directional poppet valve
US9777844B2 (en) 2012-08-03 2017-10-03 Hydac Fluidtechnik Gmbh Valve, in particular pilot-operated proportional directional poppet valve
CN103062147A (zh) * 2013-01-24 2013-04-24 中联重科股份有限公司 液控节流阀、平衡阀、控制卷扬机的液压系统和工程机械
CN103062147B (zh) * 2013-01-24 2015-06-03 中联重科股份有限公司 液控节流阀、平衡阀、控制卷扬机的液压系统和工程机械
WO2019027392A3 (en) * 2017-06-15 2019-03-14 Hema Endustri Anonim Sirketi LOCKING TAP WITH STRANGULATION
CN110753488A (zh) * 2017-06-15 2020-02-04 土耳其赫马公司 节流锁紧阀

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