DE2021857B2 - Bremsventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Bremsventil für hydraulische Antriebsanlagen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

In bekannter Weise dienen Bremsventile dazu, eine unkontrollierbare Bewegung eines hydraulischen Antriebes, beispielsweise eines unter einer in Arbeitsrichtung der Pumpe wirkenden äußeren Last stehenden Hydraulikmotors oder hydraulischen Arbeitszylinder zu unterbinden. Zu diesem Zweck regelt das Bremsventil in Abhängigkeit des Förderstromes und des Druckes der Pumpe das aus dem hydraulischen Antrieb austretende, der äußeren Last ausgesetzte Arbeitsmittel. Als Regelglied dient bei bekannten Bremsventilen ein in Öffnungsrichtung vom Pumpendruck und in Schließrichtung von einer Feder und gegebenenfalls vom Lastdruck beaufschlagter, mit einer Steuerkante zusammenwirkender Steuerkolben, wobei zur Vermeidung der Leckage der Steuerkolben mit einem Sitzventil eine gemeinsame Verschiebeeinheit bildet (FR-PS 82 145). Zur Erzielung eines ausreichenden Regelhubes ist der Steuerkolben als eine mit einer vom Gehäuserand gebildeten Steuerkante zusammenwir

kende sich konisch verjüngende hohlzylindrische Verlängerung am Ventilkörper ausgebildet und zur Entlastung des Ventilkegels weist dieser einen Vorsteuerventilkegel auf, der von einem vom Steuerdruck beaufschlagten Betätigungskolben aufsteuerbar ist. Durch diese konische Ausbildung des Steuerkolbens als Regelglied wird zwar für eine bestimmte Durchflußmenge ein ausreichender Regelhub erzielt, die hierbei am Steuerkolben wirksam werdenden Stromungskräfte versuchen jedoch den Steuerkolben in Schließrichtung zu bewegen, wodurch Instabilitäten des Bremsventils auftreten können.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Bremsventil zu schiffen, bei dem neben einer vollen Ausnutzung des Regelhubes für jede vorgegebene Durchflußmenge die stabile Lage des Regelkolbens unabhängig von den Strömungskräften des durchströmenden Arbeitsmittels gewährleistet ist.

Nach der Erfindung wird dies mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 erreicht.

Durch die drehbare Anordnung des Steuerkolbens wird zur Ausnutzung des vollen Regelhubes das Bremsventil dem zu bremsenden ölstrom angepaßt und durch die blendenförmige Ausbildung der regelbaren Durchtrittsöffnungen für das Arbeitsmittel eine den Steuerkolben merklich beeinflussende Reaktionskraft durch das durchströmende Arbeitsmittel verhindert.

Zweckmäßige Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen 2 bis 4 zu entnehmen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 die Schaltung mit einem im Axialschnitt dargestellten Bremsventil für einen unter einer äußeren Last stehenden Arbeitszylinder.

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 und

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 111-111 des Bremsventils ir. Fi g. 1.

In Fig. 1 ist mit 1 das Ventilgehäuse bezeichnet, in dessen axialer Bohrung 2 eine Hülse 3 eingepreßt ist. In der Hülse 3 sind im Bereich des den Ablauf bildenden Ventilraumes 4 Aussparungen 5 und im Bereich des Ventilrahmens 6 Aussparungen 7 eingebracht. Die Aussparungen 7 haben rechteckigen Querschnitt und liegen auf einander gegenüberliegenden Seiten der Hülse 3 (F ig. 2).

Die abgestufte Bohrung 8 der Hülse 3 nimmt im Bereich 8a den gleitend eingepaßten Steuerkolben 9 und im Bereich 8i> den Betätigungskolben 10 auf. Der Steuerkolben 9 weist ein mit Steuer- bzw. Abdeckkanten 12 versehenes Formteil 11 auf, das seinerseits einen mit dem von der umlaufenden Kante 14 der abgesetzten Bohrung Sb gebildeten Ventilsitz zusammenwirkenden Ventilkegel 13 aufweist. Der Ventilkegel 13, Formteil 11 sowie Steuerkolben 9 sind mit einer gemeinsamen Axialbohrung 15 versehen, die im Bereich des Ventilkegels 13 zur Aufnahme eines Ventilsitzes 16 abgesetzt ist. Der Ventilsitz 16 bildet gemeinsam mit der den Verschlußkörper bildenden Kugel 17 ein Vorsteuerventil. Die die Kugel 17 auf den Ventilsitz 16 drückende Feder 18 stützt sich am anderen Ende an der abgesetzten Fläche 19 der abgestuften Durchgangsbohrung 20 der zylindrischen Verlängerung 21 des Federtellers 22 für die Druckfeder 24, 24a ab, deren Spannung über das Abstützelement 23 von der Anstellschraube 25 einstellbar ist. Der Federteller 22 stützt sich auf der abgesetzten Fläche 26 des eine hohlzylindrische Verlängerung 27 aufweisenden Steuer-

kolbens 9 ab, so daß der Steuerkolben b einschließlich des mit diesem ein Teil bildenden Ventilkegels 13 in Schließrichtung belastet ist. Der obere Bereich 27a der hohlzylindrischen Verlängerung 27 des Steuerkolbens 9 ist auf einander gegenüberliegenden Seilen 28 abge- > flacht (Fig. 3). Die abgeflachten Seiten 28 der hohlzylindnschen Verlängerung 27a stehen mit einer entsprechenden Aussparung 29 eines in der abgesetzten Bohrung 2a geführten, mit einem Außensechskant 30 versehenen haubenförmigen Hülse 31 in Formschluß, κι Am Außenumfang 32 ist an der Hülse eine umlaufende Nut 33 eingelassen, die einen Sprengring 34 aufnimmt. Der Sprengring 34 stützt sich außen an einer umlaufenden Nut 35 eines am Gehäuse mittels nicht gezeigten Schrauben befestigten Ringe;: 36 ab, so daß γί die Hülse 31 im Gehäuse 1 axial fixier! ist. Die Drehsicherung der Hülse 31 erfolgt durch die im Ring 36 eingelassene Schraube 37. Die mit dem Ventilraum 6 in Verbindung stehende Anschlußbohrung 38 steht ihrerseits über die Leitung 39 mit dem kolbenstangenseitigen _>o Zylinderraum 40, dessen Druckmedium unter einer äußeren Last liegt, in Verbindung. Die mit dem Ventilraum 4 in Verbindung stehende Anschlußbohrung 41 steht über die Leitung 42 mit dem Anschluß B eines 4-Wegeventils 43 mit drei Schaltstellungen a, b, c in >ϊ Verbindung. Von der vom Anschluß A des 4-We^eventils 43 zum kolbenseitigen Zylinderraum 44 führende Leitung 45 zweigt eine zum Steuerkolbenraum 46 des Bremsventil führenden Steuerleitung 47 ab.

Die Wirkungsweise des Bremsventils ist folgende: tu

In der gezeigten Schaltstellung b des 4-Wegeventils 43 ist der Druckanschluß P von den Anschlüssen A, B und T getrennt und der Tankanschluß T mit den Anschlüssen A und B verbunden. Damit steht der Zylinderraum 40 und die mit diesem in Verbindung π stehende Leitung 39 sowie der Ventilraum 6 unter einem der äußeren Last L entsprechenden Druck. Über die im Steuerkolben 9 eingelassene Drossel 48 sowie den Ringspalt 49 zwischen Bohrung 15 und zylindrischer Verlängerung 21 des Federtellers 22 steht sowohl der Raum 51 zwischen Ventilsitz 14 und Steuerkolben 9 als auch der Federraum 52 unter dem Lastdruck. Dadurch wird der Ventilkegel 13 und die den Vorsteuerkegel bildende Kugel 17 außer den jeweiligen Kräften der Feder 24 bzw. 18 noch zusätzlich vom Lastdruck auf die Ventilsitze 14 bzw. 16 gedruckt. Die Sitzventilausbildung von Vorsteuer- und Hauptventil gewährleistet in der gezeigten Schließstellung von Ventilkegel 13 und Kugel 17 einen leckölfreien Abschluß des Bremsventils. Damit wird ein Absinken des Kolbens 53 in Richtung _V) der Last L wirkungsvoll unterbunden.

Wird das 4-Wegeventil in Schaltstellung a verschoben, ist die mit dem Ventilraum 4 verbundene Leitung 42 mit dem Tank und die zum Zylinderraum 44 führende Leitung 45 mit der Pumpe verbunden. Baut sich im γ, Steuerkolbenraum 46 ein geringer Steuerdruck auf, verschiebt sich der Betätigungskolben 10 mit Betätigungsstift 54 nach Überwindung der Kraft der sich an der abgesetzten Fläche 56 des Betätigungskolbens 10 und an der Fläche 57 des Ventilkegels 13 abstützenden Feder 58 in Richtung der von der Feder 18 sowie vom Lastdruck in Schließrichtung belasteten Vorsteuerkugel 17 und hebt diese von ihrem Ventilsitz 16 ab. Damit entspannt sich der Federraum 52 und über die Radialbohrungen 50 im Formteil 11 der Raum 51 zwischen Ventilkegel 13 und Steuerkolben 9. Ein weiteres Aufsteuern des Betätigungskolbens 10 bewirkt die Anlage der Stirnfläche 59 an die Stirnfläche 60 des Ventilkegels 13 und daran anschließend ein Aufsteuern des Ventilkegels 13 sowie des Steuerkolbens 9. Zum Aufsteuern des Ventilkegels 13 ist durch das vorher bereits geöffnete Vorsteuerventil 16, 17 lediglich die Kraft dar Feder 24 bzw. 24a zu überwinden. Die in Schließrichtung auf den Ventilsitz wirkende Kraft der Feder 24, 24a läßt sich durch die Anstellschraube 25 in weiten Grenzen verändern und damit dem Steuerdruck der DruckmittelqueUe anpassen. Der Regelweg »W«\s\. von der Anschlagfläche 62 der flanschartigen Erweiterung der hülsenförmigen Verlängerung 27 des Steuerkolbens 9 und der Stirnfläche 63 der Hülse 31 begrenzt. Dem zu bremsenden Flüssigkeitsstrom wird das Bremsventil durch entsprechende Überdeckung der Aussparung 7 in der Hülse 3 mittels der Abdeckkanten 12 des mit dem Steuerkolben 9 ein gemeinsames Teil bildenden Formteiles 11 durch entsprechendes Drehen der mit der hülsenförmigen Verlängerung 27a formschlüssig verbundenen, mit einem Sechskant 30 versehenen Hülse 31 angepaßt. Bei aufgesteuertem Steuerkolben 9 ist der Ventilraum 6 über die vom Steuerkolben 9 freigegebenen Querschnittsfläche der Aussparungen 7 der Hülse 3, den Raum 51 sowie über die freie Ringfläche zwischen Ventilsitzfläche 14 und abgehobenem Ventilkegel 13 mit dem Ventilraum 4 verbunden und damit über die Anschlußbohrung 41, die Verbindungsleitung 42 und über das Wegeventil 43 auch mit der Tankleitung T. Dadurch, daß der Ventilkegel 13 öffnet, bevor der Steuerkolben 9 die Aussparungen 7 aufsteuert, ist gewährleistet, daß der freie Durchtrittsquerschnitt zwischen Ventilsitz 14 und Ventilkegel 13 in jeder Stellung des Ventilkegels 13 bzw. des Steuerkolbens 9 größer ist als die vom Steuerkolben 9 freigegebene Querschnittsfläche der Aussparungen 7. Der Ventilkegel 13 in Verbindung mit dem Ventilsitz 14 nimmt somit an keiner Regelung des durchströmenden Arbeitsmittels teil. Ein Strömungsverschleiß dieser Teile ist demgemäß gering. In der Schaustellung c des Vierwegeventils 43 ist die zum Anschluß 41 des Bremsventil führende Leitung 42 mit der Druckmittelleitung P verbunden, während die unmittelbar zum kolbenseitigen Zylinderraum 44 führende Leitung 45 mit der Tankleitung T in Verbindung steht. Da der Ventilraum 4 über eine Bohrung 64 sowie einer mit einem Rückschlagventil 65 abgesicherten Umgehungsbohrung 66 und einer weiteren Bohrung 67 mit dem Ventilraum 6 verbunden ist, ist das Druckmittel dem kolbenstangenseitigen Zylinderraum 40 unter Umgehung des Bremsventils zuzuführen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

I. Patentansprüche:

1. Bremsventil für hydraulische Antriebsanlagen, dessen Regelglied als im Ventilgehäuse angeordneter Steuerkolben ausgebildet ist, der mit einem mit einem Ventilsitz im Ventilgehäuse zusammenwirkenden Ventilkegel zu einer Verschiebeeinheit vereinigt und in Schließrichtung von Federkraft belastet ist, wobei der Federraum für die den Steuerkolben mit Ventilkegel belastenden Federn über ein im Ventilkegel angeordnetes als Sitzventil ausgebildetes Vorsteuerventil mit dem den Ablauf bildenden Ventilraum verbindbar ist und wobei der Ventilkegel und der Vorsteuerventilkegei jeweils mit einer Anschlagfläche des vom Steuerdruck beaufschlagten Betätigungskolbens in Wirkverbindung bringbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (9) drehbar im Ventilgehäuse (1) angeordnet ist und in Umfangsund Längsrichtung verlaufende Steuerkanten (9a, 12) aufweist, die mit blendenartigen Ausnehmungen (7) im Ventilgehäuse (1) zusammenwirken.

2. Bremsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (9) eine an einander gegenüberliegenden Seiten (28) abgeflachte hohlzylindrische Verlängerung (27a) aufweist, die mit den abgeflachten Seiten (28) mit einer haubenartigen, im Ventilgehäuse (1) drehbar gelagerten und in Axialrichtung im Ventilgehäuse (1) fixierten Hülse (31) in Formschluß steht.

3. Bremsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die haubenartige Hülse (31) gleichzeitig den Federraum (52) für die den Steuerkolben (9) in Schließrichtung belastenden Federn (24, 24a,¹ einschließt und ein von außen anstellbares Abstützelement (23) für die Federn (24,24a) aufweist.

4. Bremsventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Steuerkanten (9a, 12) des Steuerkolbens (9) zusammenwirkenden blendenartigen Aussparungen (7) in einer im Ventilgehäuse ortsfest angeordneten Hülse (3) eingelassen sind.