-
Die
Erfindung betrifft ein vorgesteuertes Druckabschaltventil.
-
Derartige
Druckabschaltventile – auch
Speicherladeventile 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 Speicherdruck erreicht ist. Sobald der Druckspeicher
seinen Ladedruck erreicht hat, wird auf drucklosen Umlauf geschaltet.
-
In
der
DE 196 33 539
A1 ist ein Druckabschaltventil offenbart, bei dem der Abschaltdruck (oberer
Schaltpunkt) und der Zuschaltdruck (unterer Schaltpunkt) von der
wirksamen Flächendifferenz zwischen
den Stirnflächen
eines Vorsteuerkolbens vorgegeben ist. Eine Anpassung der resultierenden Schaltdruckdifferenz
an unterschiedliche Einsatzbedingungen des Druckabschaltventils
ist nicht möglich.
-
Die
DE 39 22 553 A1 offenbart
eine Vorrichtung, die eine schnelle Entlastung eines Arbeitsraumes
ermöglicht,
wobei Entlastungsschläge
verhindert werden sollen. Dabei wird ein Hauptventil durch ein von
einem „aktiv” anzusteuernden
Magneten betätigtes
Vorsteuerventil derart angesteuert, dass Druckmittel aus dem Arbeitsraum
abfließen
kann.
-
In
der
DE 41 12 065 C2 wird
ein Druckabschaltventil beschrieben, bei dem eine stufenlose Einstellung
der Schaltdruckdifferenz 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 Einstellung 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 Instabilitäten kommen kann, die durch Schwingungen
des Hauptkolbens verursacht sind.
-
Demgegenüber liegt
der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das vorgesteuerte Druckabschaltventil
derart weiterzubilden, daß derartige
Instabilitäten
ausgeräumt
sind.
-
Diese
Aufgabe wird durch ein Druckabschaltventil mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 erfüllt.
-
Erfindungsgemäß wird ein
Steuerraum des Vorsteuerventils über
das in die zugeordnete Steuerleitung geschaltete Steuerventil entweder
mit dem etwa dem Pumpen- oder Speicherdruck entsprechenden Systemdruck
oder einem wesentlich geringeren Druck, beispielsweise dem Tankdruck
beaufschlagt. D. h., bei der erfindungsgemäßen Lösung wird das Steuerventil
zur Vorsteuerung das Vorsteuerventils eingesetzt, wobei der untere
Schaltpunkt in herkömmlicher
Weise durch Einstellung der Vorspannung der Vorsteuerfeder des Vorsteuerventils
vorgegeben ist, während
der obere Schaltpunkt durch das Umschalten des Steuerventils vorbestimmt
werden kann. Dabei 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.
-
Es
zeigte sich, daß durch
diese erfindungsgemäße Schaltung
auf einfache Weise der obere und untere Schaltpunkt unabhängig voneinander
einstellbar ist, ohne daß es
zu Schwingungen des Hauptkolbens kommt.
-
Der
Schaltungsaufwand ist besonders gering, wenn das Steuerventil einerseits
von einem den Systemdruck führenden
Druck und andererseits von der Kraft einer Steuerfeder beaufschlagt
ist. In diesem Fall wirkt der über
das Steuerventil veränderbare
Steuerdruck in der gleichen Richtung wie die dem Vorsteuerventil
zugeordnete Vorsteuerfeder. Die Veränderung der Schaltpunkte erfolgt
durch Einstellung der Vorspannung der Steuerfedern.
-
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 eines 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 Rechteck symbolisiertes Wegeventil ein hydraulischer Verbraucher,
beispielsweise ein Stellzylinder 6 angeschlossen werden. Über das
Druckabschaltventil 1 wird der Druckspeicher 2 aufgeladen,
bis der gewünschte
maximale Speicherdruck erreicht ist. Bei Erreichen dieses Speicherdruckes
wird die Pumpe 4 auf drucklosen Umlauf geschaltet, so daß das Druckmittel
in den Tank T zurückgeführt und
der Verbraucher allein 6 aus dem Druckspeicher 2 mit
Druckmittel versorgt wird. Nach dem Erreichen des unteren Schaltpunktes (Zuschaltdruck)
wird die Pumpe 4 über
das Druckabschaltventil 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 geführt
wird. Dieses ist als Schieberventil mit drei Anschlüssen und zwei
Schaltpositionen ausgeführt,
wobei der Ventilschieber über
eine Vorsteuerfeder 30 in seine dargestellte Grundposition
(b) vorgespannt ist. In dieser ist der Steuerkanal 26 mit
einer Hauptsteuerleitung 32 verbunden, die zu einem Federraum 34 für die Druckfeder 14 auf
der Rückseite
des Hauptkolbens 12 führt.
In der Hauptsteuerleitung 32 ist eine Dämpfungsdrossel 35 zur
Dämpfung
von Hauptkolbenbewegungen vorgesehen. In der Grundposition (b) ist desweiteren
eine Verbindung zu einer Tankleitung 17 abgesperrt. D.
h., in der Grundposition (b) des Vorsteuerventils (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-Wegeventil in Ventilschieberbauweise ausgeführt ist.
Der Ventilschieber des Steuerventils 38 wird über eine
Steuerfeder 40 in seine Grundposition (d) vorgespannt,
in der ein Tankkanal 42 abgesperrt ist, während ein
vom Steuerkanal 26 abzweigender Zweigkanal 44 mit
der Steuerleitung 36 verbunden ist. In dieser Grundposition
(d) des Steuerventils 38 wird somit der in der Figur rechte
Steuerraum des Vorsteuerventils 28 mit einem im wesentlichen
dem Pumpendruck entsprechenden Steuerdruck beaufschlagt. Sowohl
in der Steuerleitung 36 als auch im Steuerkanal 26 sind
wiederum Dämpfungsdrosseln 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
Steuerdruck 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 beaufschlagt wird. Vom Kanal 50 zweigt ein Vorsteuerkanal 54 ab,
der zu der in der Figur linken Stirnfläche des Ventilschiebers des
Vorsteuerventils 28 geführt
ist. Der Vorsteuerkanal 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 Steuerleitung 36 und
beaufschlagt den Ventilschieber in Richtung der mit (a) gekennzeichneten
Schaltposition, in der die Hauptsteuerleitung 32 mit der
Tankleitung 17 verbunden und der Steuerkanal 26 abgesperrt
ist. In der Schaltposition (a) wird somit der Federraum 34 mit
dem Tank T verbunden und die Rückseite
des Hauptkolbens 12 von Druck entlastet.
-
Sowohl
die Steuerfeder 40 des Steuerventils 38 als auch
die Vorsteuerfeder 30 des Vorsteuerventils 28 sind
einstellbar ausgeführt,
so daß der
erforderliche Umschaltdruck durch Veränderung der Federvorspannung
einstellbar ist.
-
Bei
Inbetriebnahme der Anlage befinden sich das Vorsteuerventil 28 und
das Steuerventil 38 in ihrer dargestellten 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 Steuerventil 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 Steuerleitung 36 verbunden ist und somit die in der
Figur rechte Stirnfläche
des Vorsteuerventilschiebers des Vorsteuerventils 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 Federraum 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 drucklosen 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 Maximaldruck absinkt. Die eine
höhere
Vorspannung als die Vorsteuerfeder 30 aufweisende Steuerfeder 40 drückt daraufhin den Ventilschieber
des Steuerventils 38 in seine Grundposition (d) zurück, so daß die Steuerleitung 36 mit dem
Zweigkanal 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
Federraum 34 über
das Vorsteuerventil 28 mit dem Steuerkanal 26 und
dem Versorgungskanal 18 verbunden wird. Der Hauptkolben 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 Steuerventils 38 mit Pumpendruck beaufschlagt ist,
so daß das
Vorsteuerventil 28 gegen die vom Speicherdruck ausgeübte Kraft
in seiner Grundposition gehalten wird. Durch Umschalten 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 Federraum 34 des
Hauptventils 10 entlastet wird.
-
Bei
der erfindungsgemäßen Lösung sind
sowohl das Hauptventil
10 als auch die beiden Steuerventile
28,
38 wesentlich
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 Schwingungsanfälligkeit
des Schaltkreises minimiert werden können.
-
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.