DE2007203A1

DE2007203A1 - Strömungsreglerventil

Info

Publication number: DE2007203A1
Application number: DE19702007203
Authority: DE
Inventors: Willard Denis Hayton Ludlow Shropshire; Norton Harry William Ludlow Shropshire; Griffitz (Großbritannien), P 9235
Original assignee: F. WI McConnel Ltd., Ludlow, Shropshire (Großbritannien)
Priority date: 1969-02-18
Filing date: 1970-02-17
Publication date: 1970-08-27
Also published as: NL7002184A; FR2035503A5; US3636970A

Description

"Strömungsreglerventil"

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Die Erfindung betrifft Strömungsreglerventile, deren Ventilkammer mit einer an eine Druckmittelquelle angeschlossenen Einlassöffnung ausgestattet ist und mit einem Arbeitseinlass, welcher mit dem durch das Druckmittel zu beaufschlagenden Gerät in Verbindung steht. Eine Auslassöffnung an der Ventilkammer ist mit einem Ablass für das Druckmittel in Verbindung. Ein bewegbarer Ventilkörper ist mit einem Spannkörper versehen, welcher den Ventilkörper beaufschlagt, um die Auslassöffnung zu schliessen« Eine auf die Strömung ansprechende Vorrichtung ist am Ventilkörper angeordnet und übt auf diesen eine Kraft aus, welche vom Strömungsdurchsatz durch die Kammer von der Einlassöffnung zur Arbeitsöffnung abhängt. Die Kraft wirkt der Spannkraft des Spann-

Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

8 MÖNCHEN 2, TH ERESI ENSTRASS E 33 · Telefon: 281202 · Telegramm-Adresse: Lipatli/München Bayer. Vereinsbank München, Zweigst. Oskar-von-Miller-Ring, Klo.-Nr. 882495 · Postscheck-Konto: München Nr. 1633 97

elementes entgegen. Auf diese Weise kann der Ventilkörper in von der Auslassöffnung abgewandter Richtung verlagert werden, wenn die Strömungsgeschwindigkeit bzw. Strömungsmenge einen bestimmten Wert erreicht hat.

Bei einem Strömungsreglerventil dieser Bauart weist die auf die Strömung ansprechende Vorrichtung normalerweise eine oder mehrere Öffnungen in einem Teil des Ventilkörpers auf, so dass das Druckmittel durch die Strömungen hindurchgeführt und somit von Einlassöffnung zu Arbeitsöffnung geleitet werden kann» Die Strömung des Mediums durch die Öffnungen erzeugt ein Druckgefälle, welches von der Strömungsgeschwindigkeit bzw. Strömungsmenge abhängt. Die Anordnung ist so getroffen, dass die erzeugte Druckdifferenz in einer Richtung wirksam ist, in welcher der Ventilkörper in von der Auslassöffnung abgewandter Richtung verlagert wird. Wenn deshalb die Strömungsgeschwindigkeit über einen bestimmten Wert ansteigt, erreicht der Druckunterschied einen Wert, welcher zur Überwindung der Spannkraft des Spannelementes ausreicht. Entsprechend wird die Auslassöffnung geöffnet und ein Teil des Mediums wird zum Ablass abgeleitet. Die Strömung des Mediums zur Arbeiteöffnung wird auf diese Weise begrenzt. Der Strömungsregler ist deshalb wirksam, um im wesentlichen die Strömungsgeschwindigkeit bzw. Strömungsmenge des Mediums, welches zum Gerät geleitet wird, konstant zu halten.

Das über das Reglerventil durch das Druckmittel beaufschlagte Gerät kann beispielsweise der Hydraulikmotor eines Heckenschneiders in Form einer Kreissäge sein. Heckenschneider dieser Art werden oft vom Hydrauliksystem eines Traktors bzw. einer Zugmaschine angetrieben. Der Strömungsregler ist erforderlich, da die Pumpe des Traktor-Hydrauliksystems unter verschiedenen Geschwindigkeiten angetrieben werden kann, während die Kreissäge mit einer konstanten Strömung des hydraulischen Mediums beaufschlagt werden soll.

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Die Geschwindigkeit, mit welcher das Druckmittel dem Motor zugeführt wird, muss in jedem Fall konstant bleiben, und zwar unabhängig von Druckveränderungen im System.

Es ist jedoch in hydraulischen Drucksystemen auch normal, dass bei zunehmendem Druck die Verluste des Druckmittels zunehmen, wenn das Druckmittel durch die verschiedenen Leckagebahnen in Ventil und Motor abgeführt wird. Das Ergebnis ist, dass die Geschwindigkeit des Hydraulikmotors bei zunehmender Belastung abfällt. Im Falle eines Heckenschneiders bewirkt diese Geschwindigkeitsabnahme entsprechend eine Abnahme der Schneidleistung. Dies wiederum führt zu einer Zunahme der Schneidbelastungen und somit t

zu einer Zunahme vorzeitigen Materialverschleisses.

Demgegenüber soll mit der vorliegenden Erfindung ein Heglerventil geschaffen werden, welches auf ein Ansteigen des Druckes im System so ansprechen kann, dass es den Motor mehr Druckmittel zuführt, so dass die Drehgeschwindigkeit des Motors bei Belastung konstant bleibt.

Erfindungsgemäss wurde ein Strömungsregler der beschriebenen Art geschaffen, welcher so aufgebaut ist, dass der bewegbare Ventilkörper und die Auslassöffnung so dimensioniert und angeordnet sind, dass der Druck des Mediums g in der Ventilkammer so auf den Ventilkörper einwirkt, dass er ihn in die die Auslassöffnung schliessende Position drückt. Bei einer derartigen Anordnung erzeugt eine Zunahme des Druckmitteldruckes eine verstärkte Kraft, welche den Ventilkörper in die geschlossene Position drückt. Es ist deshalb eine entsprechende Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums erforderlich, um den Ventilkörper in von der Öffnung abgewandter Richtung zu verlagern.

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Der Aufbau des Ventils wurde zweckmässigerweise so getroffen, dass der bewegbare Ventilkörper einen Kolbenteil aufweist, welcher innerhalb einer Bohrung hin- und herbewegbar ist, die der Auslassöffnung gegenüberliegend in einer Wand der Ventilkammer angeordnet ist.

Dabei wurde erfindungsgemäss Vorsorge getroffen, dass die Bohrung aus einer geschlossenen Bohrung besteht, welche mit einem Niederdruckbereich in Verbindung steht, und dass der Kolbenteil des Ventilkörpers kleinere Querschnittsfläche als die Auslassöffnung aufweist, wodurch der Druck des Mediums in der Ventilkammer eine resultierende Kraft erzeugt, welche den Ventilkörper in Richtung der Auslassöffnung drückt. Die Verbindung der geschlossenen Bohrung mit einem Niederdruckbereich kann durch einen Durchlass vorgenommen werden, welcher die geschlossene Bohrung mit dem Ablass in Verbindung setzt. Der Durchlass kann beispielsweise in dem bewegbaren Ventilkörper selbst angeordnet sein, wobei sich die gegenüberliegenden Enden des Durchlasses in die geschlossene Bohrung und in die Auslassöffnung erstrecken.

Bei den oben dargestellten Anordnungen kann das Spannelement aus einer Feder, beispielsweise aus einer Schrauben-Druckfeder bestehen.

Vorteilhafterweise wurde der Strömungsregler so ausgebildet, dass die auf die Strömung ansprechende Vorrichtung aus einem Element besteht, welches auf dem bewegbaren Ventilkörper angeordnet ist und wenigstens eine Öffnung besitzt, durch welche das Medium auf seiner Bahn von Einlassöffnung zu Arbeitseinlass hindurchströmt, und dass das Element so angeordnet ist, dass die durch die Strömung des Mediums durch die öffnung erzeugte Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten des Elementes in einer Richtung wirksam ist,

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in welcher der Ventilkörper von der Auslassöffnung abgewandt bewegt wird.

Das Element kann aus einem Ringelement bestehen, welches einen Teil des Ventilkörpers umgibt und welches innerhalb einer, einen Bestandteil derVentilkammer bildenden Bohrung verschiebbar ist.

Wenn der Antrieb des durch das Druckmittel beaufschlagten Gerätes abgeschaltet werden soll, geschieht dies am schnellsten und einfachsten, indem der gesamte Druckmittelstrom dem Ablass zugeführt wird. Bislang wurde dies durch ein zwischen Druckmittelquelle und Gerät angeordnetes, un- " abhängiges und durch den Bedienungsmann betätigtes Ventil durchgeführt.

Beim Strömungsreglerventil nach der vorliegenden Erfindung kann ein steuerbares Element angeordnet werden, durch welches der oben genannte Ventilkörper in von der Auslassöffnung abgewandter Richtung verlagerbar ist, um im wesentlichen den gesamten Druckmittelstrom von der Quelle zum Ablass abzuleiten. Dieses Element kann beispielsweise aus einer hin- und herbewegbaren Schiebestange bestehen, welche durch die Auslassöffnung in Anlage mit dem bewegbaren Ventilkörper gebracht werden kann. Das Reglerventil wird |

deshalb verwendet, um das Gerät zu steuern, wobei sich ein unabhängiges Steuerungsventil erübrigt.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Schnittzeichnung erläutert. Diese stellt ein Reglerventil dar, um den Fluss hydraulischen Mediums zum Hydraulikmotor eines Heckenschneiders in Form einer Kreissäge zu steuern«

Das Ventil weist einen Block 10 auf, welcher mit einer Bohrung 9 kreisförmigen Querschnitts ausgestattet ist. Der untere Teil 11 der Bohrung bildet die genannte Ventil-

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kammer. Eine Einlassöffnung 12 steht mit der Ventilkammer in Verbindung; eine Quelle von hydraulischem Druckmittel, welches beispielsweise durch das Hydrauliksystem des Traktors gebildet wird, ist an die Einlassöffnung 12 angeschlossen.

Eine Arbeitsöffnung 13 führt von der Ventilkammer 11 zu einem Durohlass 14, welcher über ein Rückschlagventil 15 mit einer (nicht dargestellten) Leitung in Verbindung steht. Diese Leitung ist an den Hydraulikmotor des Heckenschneiders angeschlossen.

Eine Auslassöffnung 16, welche von einem Ventilsitz 17 umgeben ist, ist an das obere Ende der Ventilkammer 11 angeschlossen und steht mit einem oberen Teil 18 der Bohrung 9 in Verbindung. Dieser wiederum ist mit einer Leitung verbunden, welche zum Hydraulikbehälter des Traktors führt.

Ein Einsatz 19 im Block 10 bildet die untere Wand der Ventilkammer 11 und ist mit einer am unteren Ende geschlossenen Bohrung 20 ausgestattet. Ein Kolbenteil 21 eines bewegbaren Ventilkörpers 22 ist eng eingepasst innerhalb der Bohrung 20 verschiebbar. Der obere Teil 23 des Ventilkörpers 22 ist mit einem erweiterten, schräg verlaufenden Ventilkopf 2k versehen, welcher in Anlage an den Ventilsitz 17 gebracht werden kann.

Der Ventilkörper 22 ist mit einer in der Mitte verlaufenden Bohrung 25 versehen. Eine Schrauben-Druckfeder 26 befindet sich zwischen dem geschlossenen Ende der Bohrung 20 und dem geschlossenen Ende der Bohrung 25, so dass sie den Ventilkörper nach oben in Anlage an den Ventilsitz 17 drückt. Eine schmale Bohrung 27 befindet sich im oberen Ende des Ventilkörpers 22 und steht mit dem oberen Teil 18 der Bohrung 9 über einen eingeschnürten Durchlass 28 in Verbindung.

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Ein ringförmiges Kolbenelement 29 umgibt den Ventilkörper 22 am Übergang bzw. an der Verbindung zwischen den Teilen

21 und 23 und ist an diesen befestigt. Das Kolbenelement ist an seinem Umfang mit in Abstand zueinander angeordneten Öffnungen 30 ausgestattet. Der Umfang ist durch einen Bund 31 begrenzt, welcher unter engem Gleitsitz an der Wand der Ventilkammer 11 anliegt.

Ein Kolben 33 ist innerhalb des oberen Teils 18 der Bohrung 9 verschiebbar. Eine senkrecht angeordnete Schiebestange 32 ist einstückig mit dem Kolben 33 gefertigt. Das untere Ende der Schiebestange ist in Anlage mit dem λ

Ventilkopf 24 bewegbar. Das obere Ende des oberen Teils 18 der Bohrung steht über eine Leitung und ein entfernt angeordnetes (nicht dargestelltes) Steuerungsventii mit einer Quelle hydraulischen Druckmittels in Verbindung. Wenn das entfernt angeordnete Steuerungsventil betätigt wird, wird das obere Ende des oberen Teils 18 der Bohrung unter Druck gesetzt, so dass sich der Kolben 33 nach unten bewegt. Die Schiebestange 32 drückt deshalb den Ventilkörper

22 nach unten und bringt den Ventilkopf 24 in vom Ventilsitz 17 abgewandte Position. Das untere Ende der Schiebestange 32 ist mit Ansätzen ausgestattet, so dass sie bei Anlage am Ventilkörper den Durchlass 28 nicht verschliesst.

Statt am hydraulisch betätigten Kolben 33 befestigt zu sein, kann die Schiebestange 32 in Anlage mit einer Kugel stehen, welche ihrerseits an einer sich drehenden Steuerwelle anliegt. Die Steuerwelle bzw. Nockenwelle weist einen daran angeordneten Hebel auf, so dass die Steuerwelle durch Verschwenkung des Hebels in Umdrehung versetzt wird. Entsprechend werden Kugel und Schiebestange nach unten bewegt.

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Bei Betrieb des Gerätes gelangt unter Druck befindliches hydraulisches Druckmittel durch die Einlassöffnung 12 in die Ventilkammer 11, durch die Öffnungen 30, durch die Arbeitsöffnung 13, entlang des Rückschlagventils 15 und von dort zum Hydraulikmotor des Heckenschneiders. Das durch die Öffnungen 30 strömende Druckmittel erzeugt eine Druckdifferenz über dem Kolbenelement 29, welche von der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums abhängt· Bei einer bestimmten Druckdifferenz wird der Ventilkörper 22 nach unten bewegt (was von der Fläche des Kolbenelementes 29 und von der Stärke der Feder 26 abhängt). Dabei wird der Ventilkopf 2k in vom Ventilsitz 17 abgewandter Richtung verlagert, so dass das hydraulische Druckmittel durch die Auslassöffnung 16 zum Ablass geleitet werden kann. Durch geeignete Wahl der Federstärke bezüglich der Öffnungsgrösse kann eine bestimmte Menge des Druckmittels dem Motor zugeführt werden.

Falls durch eine verstärkte Belastung des Hydraulikmotors der Druck des Mediums im System ansteigt, wird dieser Druckanstieg auf beide Seiten des Kolbenelementes 29 übertragen, da er unabhängig ist von der durch die Strömung erzeugten Druckdifferenz. Bei der dargestellten Anordnung ist die Querschnittsfläche des Teils 21 des Ventilkörpers 22 geringer als der effektive Querschnittsbereich der Auslassöffnung 16. Der Druck in der Ventilkammer 11 steigt deshalb an und erzeugt eine nach oben gerichtete Kraft auf den Ventilkörper, welcher die Neigung hat, die Auslassöffnung zu schliessen. Diese zusätzliche Kraft hängt vom Verhältnis der Querschnittsfläche des Teils 21 und der Auslassöffnung 16 ab. Die nach oben gerichtete Kraft addiert sich zu der durch die Feder 26 nach oben ausgeübten Kraft; falls der Druck des Systems ansteigt, ist folglich ein grösseres Druckgefälle am Kolbenelement 29 erforderlich, um den Ventilkörper 22, die Auslassöffnung 16 öffnend, nach

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unten zu bewegen· Es ist folglich ein grösserer Strömungsdurchsatz durch die Öffnungen 30 erforderlich, bevor die Öffnung 16 geöffnet wird, um Druckmittel dem Ablass zuführen zu können, Falls die Belastung des Hydraulikmotors ein Ansteigen des Druckes im System hervorruft, steigt folglich die Strömungsmenge, obwohl sie immer noch reguliert wird, an, um die Verluste im System zu kompensieren.

Um den Motor anzuhalten, wird das zuvor genannte, entfernt liegende Steuerungsventil betätigt, so dass der Kolben 33 und die Schiebestange 32 den Ventilkörper 22 nach unten verlagern« Auf diese Weise wird im wesentlichen der gesamte Anteil des durch die Einlassöffnung 12 zugeführten hydraulischen Mediums durch die Auslassöffnung l6 abgeführt.

Bei der dargestellten Anordnung ist das Reglerventil im Zusammenhang mit anderen Bauteilen dargestellt, welche zur Steuerung eines Heckenschneiders erforderlich sind. Es sind dies ein Entlastungsventil 35 für das System und ein Bremsventil 36, welches die Säge wirksam abstoppt und nicht frei drehen lässt, nachdem das System mit Hilfe des Kolbens 33 und der Schiebestange 32 geöffnet wurde.

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Claims

Patentanmeldung; "Strömungsreglerventil^w

PATENTANSPRÜCHE

Strömungsreglerventil mit einer Ventilkammer, deren Einlassöffnung mit einer Quelle von Druckmittel in Verbindung steht, mit einem an der Ventilkammer angeschlossenen Arbeitseinlass, welcher mit dem durch das Druckmittel zu beaufschlagenden Gerät in Verbindung steht, mit einer an einen Ablass angeschlossenen Auslassöffnung, mit einem bewegbaren Ventilkörper, der mit einem die Auslassöffnung verschliessenden, elastischen Element ausgestattet ist, und mit einer auf die Strömung ansprechenden Vorrichtung, welche dem Ventilkörper zugeordnet auf diesen eine Kraft ausübt, was von der Strömungsgeschwindigkeit des von Einlassöffnung zu Arbeitseinlass geführten Mediums abhängt,

die
wobei/auf den Ventilkörper ausgeübte Kraft gegen die Kraft des Spannelementes wirksam ist, um den Ventilkörper in von der Auslassöffnung abgewandter Richtung zu bewegen, wenn die Strömungsgeschwindigkeit einen bestimmten Wert erreicht hat, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegbare Ventilkörper (22) und die Auslassöffnung (16) so dimensioniert und angeordnet sind, dass der Druck des Mediums in der

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Oppenauer Büro: PATENTANWALT OR. REINHOlD SCHMIDT

ORIGINAL INSPECTED

Ventilkammer (Ii) so auf den Ventilkörper einwirkt, dass er ihn in die die Auslassöffnung schliessende Position drückt.
2. Strömungsreglerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegbare Ventilkörper einen Kolbenteil (21) aufweist, welcher innerhalb einer Bohrung (20) hin- und herbewegbar ist, die der Auslassöffnung (l6) gegenüberliegend in einer Wand (19) der Ventilkammer (11) angeordnet ist.
3. Strömungsreglerventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (20) aus einer geschlossenen Bohrung besteht, welche mit einem Niederdruckbereich in Verbindung steht, und dass der Kolbenteil (21) des Ventilkörpers (22) kleinere Querschnittsfläche als die Auslassöffnung (l6) aufweist, wodurch der Druck des Mediums in der Ventilkammer (11) eine resultierende Kraft erzeugt, welche den Ventilkörper in Richtung der Auslassöffnung drückt.
k, Strömungsreglerventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der geschlossenen Bohrung mit einem Niederdruckbereich über einen Durchlass (25, 28) geschieht, welcher die geschlossene Bohrung (20) an den Ablass ansohliesst.
5. Strömungsreglerventil nach Anspruch k_t dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlass (25, 28) im bewegbaren Ventilkörper selbst gebildet ist, und dass sich die gegenüberliegenden Enden des Durchlasses in die geschlossene Bohrung (20) und in die Auslassöffnung (l6) öffnen.
6. Strömungsreglerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement aus einer Feder (26) besteht.

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7. Strömungsreglerventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (26) aus einer Schrauben-Druckfeder gebildet ist.
8. Strömungsreglerventil naoh einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die Strömung ansprechende Vorrichtung aus einem Element (29) besteht, welches auf dem bewegbaren Ventilkörper (22) angeordnet ist und wenigstens eine Öffnung (30) besitzt, durch welche das Medium auf seiner Bahn von Einlaseöffnung (12) zu Arbeiteeinlass (13) hindurohetrömt, und dass das Element so angeordnet 1st, dass die durch die Strömung des Mediums durch die Öffnung erzeugte Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten des Elementes in einer Richtung wirksam let, in welcher der Ventilkörper von der Auslassöffnung abgewandt bewegt wird.
9. Strömungsreglerventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (29) aus einem Ringelement besteht, welches den Teil (21) des Ventilkörpers (22) umgibt und welches innerhalb einer einen Teil der Ventilkammer bildenden Bohrung (11) verschiebbar ist.
10. StrömungSBglerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (22) duroh Betätigung einer steuerbaren Vorrichtung (32) in von der Auslassöffnung (16) abgewandter Richtung verlagerbar ist, um das gesamte Druckmittel von der Druckmittelquelle zum Ablass abzuführen.
11. Strömungsreglerventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die steuerbare Vorrichtung aus einer hin- und herbewegbaren Schiebestange (32) besteht, welche am bewegbaren Ventilkörper (22) durch die Auslassöffnung (l6) in Anlage bewegbar ist.

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