DE19948973A1 - Druckabschaltventil - Google Patents

Abstract

Offenbart ist ein Druckabschaltventil zur Ansteuerung eines Druckspeichers, bei dem ein Hauptventil über ein Vorsteuerventil ansteuerbar ist, das wiederum in Abhängigkeit der Ansteuerung eines Steuerventils in Schaltpositionen bringbar ist, in der ein Federraum des Hauptventils mit einer den Systemdruck führenden Leitung oder einer den Tankdruck führenden Leitung verbindbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein vorgesteuertes Druckab­ schaltventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Druckabschaltventile - auch Speicherladeven­ tile genannt- werden vorwiegend in Hydraulikanlagen mit Druckspeichern eingesetzt. Ihre Aufgabe besteht darin, den Pumpenvolumenstrom solange in den Speicherkreis zu leiten, bis der Speicher gefüllt und der erforderliche Speicher­ druck erreicht ist. Sobald der Druckspeicher seinen Lade­ druck erreicht hat, wird auf drucklosen Umlauf geschaltet.

In der DE 196 33 539 A1 ist ein Druckabschaltventil of­ fenbart, bei dem der Abschaltdruck (oberer Schaltpunkt) und der Zuschaltdruck (unterer Schaltpunkt) von der wirksamen Flächendifferenz zwischen den Stirnflächen eines Vorsteuer­ kolbens vorgegeben ist. Eine Anpassung der resultierenden Schaltdruckdifferenz an unterschiedliche Einsatzbedingungen des Druckabschaltventils ist nicht möglich.

In der DE 41 12 065 C2 wird ein Druckabschaltventil be­ schrieben, bei dem eine stufenlose Einstellung der Schalt­ druckdifferenz über ein Steuerventil ermöglicht ist. Bei der bekannten Lösung wird über das Steuerventil der gegen die Kraft einer Steuerfeder auf den Vorsteuerkolben eines Vorsteuerventils wirkende Systemdruck zur Einstellung des unteren Schaltpunktes (Zuschaltdruck) verändert. Die Ein­ stellung des oberen Schaltpunktes (Abschaltdruck) erfolgt in herkömmlicher Weise durch Veränderung der Vorspannung der Vorsteuerfeder.

Beim Einsatz dieses bekannten Ventils zeigt es sich, daß es bei ungünstigen Betriebsbedingungen zu Instabilitä­ ten kommen kann, die durch Schwingungen des Hauptkolbens verursacht sind.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das vorgesteuerte Druckabschaltventil derart weiterzubil­ den, daß derartige Instabilitäten ausgeräumt sind.

Diese Aufgabe wird durch ein Druckabschaltventil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 erfüllt.

Erfindungsgemäß wird ein Steuerraum des Vorsteuerven­ tils über das in die zugeordnete Steuerleitung geschaltete Steuerventil entweder mit dem etwa dem Pumpen- oder Spei­ cherdruck entsprechenden Systemdruck oder einem wesentlich geringeren Druck, beispielsweise dem Tankdruck beauf­ schlagt. D. h., bei der erfindungsgemäßen Lösung wird das Steuerventil zur Vorsteuerung das Vorsteuerventils einge­ setzt, wobei der untere Schaltpunkt in herkömmlicher Weise durch Einstellung der Vorspannung der Vorsteuerfeder des Vorsteuerventils vorgegeben ist, während der obere Schalt­ punkt durch das Umschalten des Steuerventils vorbestimmt werden kann.

Es zeigte sich, daß durch diese erfindungsgemäße Schal­ tung auf einfache Weise der obere und untere Schaltpunkt unabhängig voneinander einstellbar ist, ohne daß es zu Schwingungen des Hauptkolbens kommt.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Steuerventil als Wegeventil mit zwei Schaltstellungen ausgeführt, das in seiner federvorgespannten Grundposition den Steuerraum mit einer den Systemdruck führenden Leitung und in der anderen Schaltposition den Steuerraum mit einer den Tankdruck führenden Leitung verbindet.

Der Schaltungsaufwand ist besonders gering, wenn das Vorsteuerventil und das Steuerventil jeweils einerseits von einem den Systemdruck führenden Druck und andererseits von der Kraft einer Steuerfeder beaufschlagt sind. In diesem Fall wirkt der über das Steuerventil veränderbare Steuer­ druck in der gleichen Richtung wie die dem Vorsteuerventil zugeordnete Vorsteuerfeder. Die Veränderung der Schalt­ punkte erfolgt durch Einstellung der Vorspannung der Steu­ erfedern.

Zur Dämpfung hochfrequenter Kolbenbewegungen können den Steuerleitungen des Vorsteuer- und Steuerventils sowie in der Leitung zwischen einem Federraum des Hauptventils und dem Vorsteuerventil Dämpfungsdrosseln ausgebildet werden.

Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert.

Die einzige Zeichnung zeigt ein Hydraulikschaltbild ei­ nes erfindungsgemäßen vorgesteuerten Druckabschaltventils.

Das strichpunktiert angedeutete Druckabschaltventil 1 wird zur Versorgung eines Druckspeichers 2 mit Druckmittel verwendet, das über eine Pumpe 4 aus einem Tank T gefördert wird. An den Druckspeicher 2 kann über ein durch ein Recht­ eck symbolisiertes Wegeventil ein hydraulischer Verbrau­ cher, beispielsweise ein Stellzylinder 6 angeschlossen wer­ den. Über das Druckabschaltventil 1 wird der Druckspeicher 2 aufgeladen, bis der gewünschte maximale Speicherdruck er­ reicht ist. Bei Erreichen dieses Speicherdruckes wird die Pumpe 4 auf drucklosen Umlauf geschaltet, so daß das Druck­ mittel in den Tank T zurückgeführt und der Verbraucher al­ lein 6 aus dem Druckspeicher 2 mit Druckmittel versorgt wird. Nach dem Erreichen des unteren Schaltpunktes (Zuschaltdruck) wird die Pumpe 4 über das Druckabschaltven­ til 1 hydraulisch mit dem Druckspeicher 2 verbunden, so daß dieser wieder auf seinen Speicherdruck bis zum Erreichen des oberen Schaltpunktes (Abschaltdruck) aufgeladen wird.

Das erfindungsgemäße Druckabschaltventil 1 hat ein an eine Druckleitung 8 der Pumpe 4 angeschlossenes Hauptventil 10. Ein Hauptkolben 12 des Hauptventils 10 ist über eine Druckfeder 14 in seine Grundposition gegen einen Ventilsitz vorgespannt, so daß eine zum Tank T führende Tankleitung 16 abgesperrt ist.

Das Druckmittel wird über einen von der Druckleitung 8 abzweigenden Versorgungskanal 18 zu einem Druckanschluß 20 und von dort über eine Arbeitsleitung 22 zum Druckspeicher 20 und zum Verbraucher 6 geführt. Zum Verhindern einer Rückströmung vom Druckspeicher 2 zur Druckleitung 8 ist in den Versorgungskanal 18 ein Rückschlagventil 24 geschaltet. Im Bereich zwischen diesem und der Druckleitung 8 zweigt ein Steuerkanal 26 vom Versorgungskanal 18 ab, über den Steueröl zu einem Anschluß eines Vorsteuerventils 28 ge­ führt wird. Dieses ist als Schieberventil mit drei An­ schlüssen und zwei Schaltpositionen ausgeführt, wobei der Ventilschieber über eine Vorsteuerfeder 30 in seine darge­ stellte Grundposition (b) vorgespannt ist. In dieser ist der Steuerkanal 26 mit einer Hauptsteuerleitung 32 verbun­ den, die zu einem Federraum 34 für die Druckfeder 14 auf der Rückseite des Hauptkolbens 12 führt. In der Hauptsteu­ erleitung 32 ist eine Dämpfungsdrossel 35 zur Dämpfung von Hauptkolbenbewegungen vorgesehen. In der Grundposition (b) ist desweiteren eine Verbindung zu einer Tankleitung 17 ab­ gesperrt. D. h., in der Grundposition (b) des Vorsteuerven­ tils (28) wird der Pumpendruck in den Federraum 34 des Hauptventils 10 eingespeist.

Ein steuerfederseitiger Steuerraum des Vorsteuerventils 28 ist über eine Steuerleitung 36 mit einem Anschluß eines Steuerventils 38 verbunden, das ebenfalls als 3/2-Wegeven­ til in Ventilschieberbauweise ausgeführt ist. Der Ventil­ schieber des Steuerventils 38 wird über eine Steuerfeder 40 in seine Grundposition (d) vorgespannt, in der ein Tankka­ nal 42 abgesperrt ist, während ein vom Steuerkanal 26 ab­ zweigender Zweigkanal 44 mit der Steuerleitung 36 verbunden ist. In dieser Grundposition (d) des Steuerventils 38 wird somit der in der Figur rechte Steuerraum des Vorsteuerven­ tils 28 mit einem im wesentlichen dem Pumpendruck entspre­ chenden Steuerdruck beaufschlagt. Sowohl in der Steuerlei­ tung 36 als auch im Steuerkanal 26 sind wiederum Dämpfungs­ drosseln 48 bzw. 46 vorgesehen.

Die von der Steuerfeder 40 entfernte Stirnfläche des Ventilschiebers des Steuerventils 38 ist über einen Kanal 50 mit einem Steuerdruck beaufschlagt, der dem Druck im Druckspeicher 2 (etwa Pumpendruck) entspricht. Dieser Steu­ erdruck beaufschlagt das Steuerventil 38 in Richtung seiner Schaltposition (c) in der der Zweigkanal 44 abgesperrt ist und eine Verbindung zwischen der Steuerleitung 36 und dem Tankkanal 42 geöffnet ist, so daß der in der Figur rechte Steuerraum des Vorsteuerventils 28 mit Tankdruck beauf­ schlagt wird. Vom Kanal 50 zweigt ein Vorsteuerkanal 54 ab, der zu der in der Figur linken Stirnfläche des Ventilschie­ bers des Vorsteuerventils 28 geführt ist. Der Vorsteuerka­ nal 54 ist wiederum mit einer Dämpfungsdrossel 56 versehen. Der im Vorsteuerkanal 54 herrschende Druck wirkt entgegen der Kraft der Vorsteuerfeder 30 und dem Druck in der Steu­ erleitung 36 und beaufschlagt den Ventilschieber in Rich­ tung der mit (a) gekennzeichneten Schaltposition, in der die Hauptsteuerleitung 32 mit der Tankleitung 17 verbunden und der Steuerkanal 26 abgesperrt ist. In der Schaltposi­ tion (a) wird somit der Federraum 34 mit dem Tank T verbun­ den und die Rückseite des Hauptkolbens 12 von Druck entlas­ tet.

Sowohl die Steuerfeder 40 des Steuerventils 38 als auch die Vorsteuerfeder 30 des Vorsteuerventils 28 sind ein­ stellbar ausgeführt, so daß der erforderliche Umschaltdruck durch Veränderung der Federvorspannung einstellbar ist.

Bei Inbetriebnahme der Anlage befinden sich das Vor­ steuerventil 28 und das Steuerventil 38 in ihrer darge­ stellten Grundposition (b bzw. d) und das Hauptventil 10 ist geschlossen. Das Druckmittel wird von der Pumpe 4 über das Rückschlagventil 24 in den Druckspeicher 2 gefördert, so daß der Speicherdruck erhöht wird. Das Vorsteuerventil 28 wird durch die Kraft der Vorsteuerfeder 30 und das Steu­ erventil 38 durch die Kraft der Steuerfeder 40 in seiner Grundposition gehalten.

Die Vorspannung der Steuerfeder 40 des Steuerventils 38 ist so eingestellt, daß dessen Ventilschieber bei Erreichen eines vorbestimmten Maximaldruckes aus der Grundposition (d) durch den Druck im Kanal 50 in die Schaltposition (c) verschoben wird, in der der Tankkanal 42 mit der Steuerlei­ tung 36 verbunden ist und somit die in der Figur rechte Stirnfläche des Vorsteuerventilschiebers des Vorsteuerven­ tils 28 von Druck entlastet wird. Dadurch wird das Vorsteuerventil 28 durch den Druck im Vorsteuerkanal 54 (Pumpen-/Speicherdruck) gegen die Kraft der Vorsteuerfeder 30 in seine Schaltposition (a) gebracht, in der der Feder­ raum 34 zum Tank T hin entlastet ist. Der Hauptkolben 12 öffnet dann die Verbindung zwischen der Druckleitung 8 und der Tankleitung 16, so daß die Pumpe 4 praktisch auf druck­ losen Umlauf geschaltet wird und die Druckmittelzufuhr zum Druckspeicher 2 unterbrochen ist.

Bei Ansteuerung des Verbrauchers 6 entnimmt dieser Druckmittel aus dem Druckspeicher 2, so daß der Druck in der Arbeitsleitung 22 und damit im Kanal 50 unter den Maxi­ maldruck absinkt. Die eine höhere Vorspannung als die Vor­ steuerfeder 30 aufweisende Steuerfeder 40 drückt daraufhin den Ventilschieber des Steuerventils 38 in seine Grundposi­ tion (d) zurück, so daß die Steuerleitung 36 mit dem Zweig­ kanal 44 verbunden und der Tankkanal 42 abgesperrt wird.

Zu diesem Zeitpunkt befindet sich das Hauptventil 10 noch in seiner Öffnungsstellung, so daß die Pumpe 4 noch auf drucklosen Umlauf geschaltet ist und in den Kanälen 18, 26; 44 und 36 noch Umlaufdruck herrscht. In Abhängigkeit von der Vorspannung der niedriger justierten Vorsteuerfeder 30 wird bei Erreichen eines unteren Schaltdruckes (Zuschaltdruck) im Vorsteuerkanal 54 der Ventilschieber des Vorsteuerventils 28 durch die Kraft der Vorsteuerfeder 30 in seine Grundposition (b) zurückgeschoben, so daß der Fe­ derraum 34 über das Vorsteuerventil 28 mit dem Steuerkanal 26 und dem Versorgungskanal 18 verbunden wird. Der Haupt­ kolben 12 wird durch die Kraft der Druckfeder 14 wieder in seine Sperrposition gebracht, so daß die Verbindung zur Tankleitung 16 abgesperrt wird und sich im Versorgungskanal 18 ein Druck aufbaut. Der Ladevorgang des Druckspeichers 2 beginnt von neuem.

Erfindungsgemäß wird somit der untere Schaltpunkt durch die Vorspannung der Vorsteuerfeder 30 des Vorsteuerventils 28 und der obere Schaltpunkt durch die Vorspannung der Steuerfeder 40 des Steuerventils 38 vorbestimmt.

Beide Ventile 28, 38 sind durch die Steuerfedern 30 bzw. 40 in ihre Grundposition vorgespannt, während der Druck des Druckspeichers 2 in Gegenrichtung wirkt. Am Vorsteuerventil 28 ist außerdem ein steuerfederseitiger Steuerraum vorhanden, der in der Grundposition des Steuer­ ventils 38 mit Pumpendruck beaufschlagt ist, so daß das Vorsteuerventil 28 gegen die vom Speicherdruck ausgeübte Kraft in seiner Grundposition gehalten wird. Durch Umschal­ ten des Steuerventils 38 aus der Grundposition in seine Schaltposition (c) wird der steuerfederseitige Steuerraum des Vorsteuerventils 28 von Druck entlastet, so daß der Speicherdruck das Vorsteuerventil 28 gegen die Vorsteuerfe­ der 30 in eine Schaltposition (a) bringt, in der der Feder­ raum 34 des Hauptventils 10 entlastet wird.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung sind sowohl das Haupt­ ventil 10 als auch die beiden Steuerventile 28, 38 wesent­ lich einfacher als beim eingangs beschriebenen Stand der Technik gemäß der DE 41 12 065 C2 aufgebaut, so daß sowohl der vorrichtungstechnische Aufwand als auch die Schwin­ gungsanfälligkeit des Schaltkreises minimiert werden kön­ nen.

Offenbart ist ein Druckabschaltventil zur Ansteuerung eines Druckspeichers, bei dem ein Hauptventil über ein Vor­ steuerventil ansteuerbar ist, das wiederum in Abhängigkeit der Ansteuerung eines Steuerventils in Schaltpositionen bringbar ist, in der ein Federraum des Hauptventils mit ei­ ner den Systemdruck führenden Leitung oder einer den Tank­ druck führenden Leitung verbindbar ist.

Claims (8)

1. Vorgesteuertes Druckabschaltventil mit einem Hauptven­ til (10), das bei Über- oder Unterschreiten eines vor­ bestimmten Systemdrucks eine Verbindung zu einem Tank (T) auf- bzw. zusteuert und mit einem Vorsteuerventil (28), über das ein Schaltpunkt des Hauptventils (10) einstellbar ist und mit einem Steuerventil (28) zur Einstellung des anderen Schaltpunktes des Hauptventils (10), dadurch gekennzeichnet, daß über das Steuerventil (38) ein Steuerraum des Vorsteuerventils (28) wahlweise mit einer etwa den Systemdruck oder einer den Tankdruck führenden Steuerleitung (44, 42) verbindbar ist.

2. Druckabschaltventil nach Patentanspruch 1, wobei das Steuerventil (38) in einer Schaltstellung (d) den Steu­ erraum des Vorsteuerventils (28) mit dem Systemdruck und in einer anderen Schaltstellung (c) den Steuerraum mit dem Tankdruck beaufschlagt.

3. Druckabschaltventil nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei das Vorsteuerventil (28) ein Wegeventil ist, dessen Vorsteuerkolben einerseits vom Systemdruck und anderer­ seits von der Kraft einer einstellbaren Vorsteuerfeder (30) und dem im Steuerraum wirkenden Druck beaufschlagt ist.

4. Druckabschaltventil nach Patentanspruch 3, wobei das Vorsteuerventil (28) einen Federraum (34) des Hauptven­ tils (10) in einer Schaltstellung mit einem den System­ druck führenden Steuerkanal (26) und in der anderen Schaltstellung mit einer den Tankdruck führenden Tank­ leitung (17) verbindet.

5. Druckabschaltventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das Steuerventil (38) einerseits von einer ein­ stellbaren Steuerfeder (40) und andererseits vom Sys­ temdruck beaufschlagt ist.

6. Druckabschaltventil nach Patentanspruch 5, wobei die Steuerfeder (40) mit einer höheren Vorspannung als die Vorsteuerfeder (30) beaufschlagt ist.

7. Druckabschaltventil nach einem der vorhergehenden Pa­ tentansprüche, wobei in Steuerleitungen (26, 50, 54, 36) zum Steuerventil (38) und zum Vorsteuerventil (28) Dämpfungsdrosseln (46, 52, 56, 48) angeordnet sind.

8. Druckabschaltventil nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, das zwischen einem Federraum (34) des Hauptventils (10) und dem Vorsteuerventil (28) eine Dämpfungsdrossel (35) vorgesehen ist.