DE2056165B2 - Hydraulische Steuerventileinrichtung - Google Patents
Hydraulische SteuerventileinrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuerventileinrichtung von der im Oberbegriff des Hauptanspruchs
angegebenen Art.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine solche Steuerventileinrichtung in einfacher Weise mit
einer Hilfsventileinrichtung zu versehen, welche in dem gesteuerten System nicht nur das Auftreten von
Hohlsogerscheinungen verhindert, sondern auch noch dafür sorgt, daß im Speisekanal kein Überdruck auftritt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Hauptanspruchskennzeichen angegebenen Merkmale
gelöst.
In vorstehendem Zusammenhang ist zum Stande der Technik zu erwähnen, daß man bereits Rückschlagventile
verwendet hat, weiche die beiden Motoranschlüsse miteinander verbinden, sobald der Rückflußdruck den
Speisedruck übersteigt (DE-AS 12 52 492). Diese Anordnung löst das vorstehende Problem nur teilweise,
genauso wie vorbekannte druckhaltende Ventile, die man im Abfluß vorsah (DE-GM 17 87 188, Fachbuch
von H. Zoebl »ölhydraulikrf 1963, Wien Springer-Verlag,
Seite 224, Abbildung 256).
Entsprechendes gilt auch für in der Rückflußleitung vorgesehene Drosselventile, die in Abhängigkeit vom
Speisedruck verstellt werden (DE-AS 10 36 598). Bei der
Verwendung solcher Drosselventile ist es auch nachteilig, daß niemals erreicht werden kann, daß das
Druckhalteventil entweder vollständig geschlossen oder vollständig offen ist, sondern in Zwischenstellungen
nendeln kann.
Gemäß der US-PS 34 16 561 ist ein druckabhängig verstellbarer Kolbenschieber mit einem Rückschlagventil
kombiniert. Bei dieser bekannten Ventileinrichtung handelt es sich aber nicht um die Lösung des der
Erfindung zugrunde liegenden, zugleich in der Vermeidung von Hohlsog und Oberdruck im Speisekanal
bestehenden Problems, sondern allein um eine stoßgedämpfte Beseitigung von Überdruck.
Die Unteransprüche spezifizieren besondere Ausgestaltungen der Erfindung.
In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielsweise veranschaulicht
Die dargestellte Steuerventileinrichtung besteht aus einem Motorsteuerabschnitt 5 und einem Auslaßabschnitt
6, welche über einen Speisekanal 7 und einen Rückflußkanal 8 miteinander verbunden sind. Im
zusammengebauten Zustund stehen diese Kanäle 7 und 8 unmittelbar miteinander in Verbindung und bilden
Speise- und Rückflußsammelleitungen T und 8'.
Zum Steuerabschnitt 5 gehört ein Schieberkolben 10, der axial in der Schieberbohrung 11 des Steuerabschnittgehäuses
zwischen der dargestellten Neutralstellung und zwei beidseitig der Neutralstellung gelegenen
Arbeitsstellungen verschiebbar ist Der Schieberkolben dient zur wahlweisen Verbindung von zwei Motoranschlüssen
12 und 13 mit dem Speisekanal 7 bzw. dem Niederdruckbrückenkanal 14, der auch den Rückflußkanal
8 enthält
Der Steuerabschnitt 5 dient zur Betätigung eines reversiblen Hydromotors, beispielsweise eines doppeltwirkenden
Zylinders 15, dem das von der Pumpe P kommende Druckmittel am einen Zylinderende zugeführt
wird, während gleichzeitig das andere Zylinderende vom Druckmittel über den Niederdruckbrückenkanal
14 und die Rückflußsammelleitung 8' entleert werden kann.
Der ständig mit dem Pumpenauslaß verbundene Hochdruck-Speisekanal 7 wird in der dargestellten
Neutralstellung des Schieberkolbens über einen offenen Mittelkanal des Steuerabschnittes entlastet. Der offene
Mittelkanal besteht, wie dargestellt, aus zwei zuströmseitigen Armen 16 und einem einzigen dazwischenliegenden
abströmseitigen Arm 17. Der abströmseitige
Arm steht unmittelbar mit dem Sammelbehälter in Verbindung.
Die Motoranschlußkanäle 12' und 13' verbinden die Motoranschlüsse 12 und 13 mit der Schieberbohrung 11
an Stellen, die etwas gegenüber dem offenen Mittelkanal 16,17 nach außen versetzt sind. Ein Hochdruckbrükkenkanal
18 dient mit seinen beiden Armen 19 und 20 zur Verbindung der Motoranschlußkanäle mit der
Schieberbohrung U zwischen den Motoranschlußkanälen und dem jeweils benachbarten zuflußseitigen Arm
16 des offenen Mittelkanals. Der Speisekanal 7 ist mit dem Hochdruckbrückenkanal 18 über das übliche
Rückschlagventil 21 verbunden.
Die beiden Arme 22 und 23 sind den Motoranschlußkanälen 12' bzw. 13' zugeordnet. Diese Arme 22 und 23
münden in die Schieberbohrung 11 in Bereichen ein, die
gegenüber den zugehörigen Motoranschlußkanälen axial nach außen versetzt sind.
Wie bei solchen Steuerschiebern üblich, werden durch Bewegung des Schieberkolbens 10 in die rechts der
Neutralstellung gelegene Arbeitsstellung der offene Mittelkanal abgesperrt und das Druckmittel im
Speisekanal 7 und über den linken Arm 19 des Hochdruckbrückenkanals 18, eine Rinne im benachbarten
Teil des Schieberkolbens und den Motoranschlußka-
nal 12* dem Motoranschluß 12 zugeführt Zur gleichen
Zeit wird der Motoranschluß 13 über den Motoranschlußkanal 13', eine Rinne im benachbarten Teil des
Schieberkolbens und den rechten Ann 23 des Niederdnickbruckenkanals 14 mit dem Rückflußkanal 8
verbunden. Vorstehende Verbindungen zwischen den Motoranschlüssen und den Speise- und Rückflußkanälen werden reversiert, wenn man den Schieberkolben in
seine links der Neutralstellung liegende Arbeitsstellung bewegt
In beiden Arbeitsstellungen des Schieberkolbens 10 tritt das vom Zylinder 15 abgegebene Druckmittel in
den Rückflußkanal 8 ein und fließt dann Ober die Rückflußsammelleitung 8' zu einer Rückflußkammer 25
in dem Auslaßabscänitt 6 der Steuerventileinrichtung. Dieses abströmende Druckmittel muß, um den Sammelbehälter zu erreichen, zunächst einen Auslaßkanal 26
erreichen.
Der Rückfluß des Druckmittels aus der Kammer 25
wird mit einem Druckhalteventil 27 gesteuert Dieses besteht aus einem druckmittelbetätigten Schließkolben
28, der mit Hilfe einer axial angreifenden Feder 29 gegen einen ringförmigen Ventilsitz 30 gedrückt wird,
über den die Kammer 25 mit dem Auslaßkanal 26 in Verbindung steht Der Kolben 28 ist hohl und hat an
seinem den Sitz beaufschlagenden Ende eine kleine Drosselbohrung 32, über die das rückfließende Druckmittel der Kammer 25 das hohle Innere des Kolbens 28
und die dahinter liegende Druckkammer 33 erreichen kann. Somit sorgen sowohl die Feder 29 als auch das
Druckmittel in der Kammer 33 dafür, daß der Kolben 28 des Druckhalteventils 27 in Schließrichtung beaufschlagt wird.
Der Kolben 28 kann mit dem an seiner Sitzfläche angreifenden Druck des rücklaufenden Druckmittels in
der Kammer 25 in Öffnungsrichtung betätigt werden. Der Kolben 28 spricht jedoch erst dann auf die
Öffnungskraft an, wenn die Druckkammer 33 hinter dem Kolben entlüftet wird und das dort eingeschlossene
Druckmittel über einen Auslaß 34 den Auslaßkanal 26 erreichen kann.
Der Auslaß 34 der Druckkammer 33 ist mit dem Auslaßkanal 26 über zwei Entlüftungskanäle verbunden,
welche druckmittelbetätigte Hilfsventil 35 und 36 enthalten. Die beiden Hilfsventil 35 und 36 sprechen
auf den Strömungsmitteldruck in der Kammer 25 bzw. im Speisekanal 7 und der Speisesammelleitung 7' an.
In dem einen Fntlüftungskanal 37 befindet sich ein
ringförmiger Ventilsitz 38, während der andere Entlüftungskanal 39 in ähnlicher Weise mit einem
ringförmigen Ventilsitz 40 versehen ist Der eine Hilfsventilkörper 41 wird mit einer Feder 42 gegen den
Sitz 38 und der andere Hilfsventilkörper 43 mit einer Feder 44 gegen den Sitz 40 gedrückt Die Federkräfte,
mit denen die Hilfsventilkörper 41 und 42 auf den Sitzen gehalten werden, lassen sich mit Verstellschrauben 45
bzw. 46 verändern.
Wie die Zeichnung erkennen läßt, wirkt der Rückflußdruck in der Kammer 33 des Druckhalteventils
27 ständig in Öffnungsrichtung auf den Hilfsventilkörper 41 ein. In ähnlicher Weise wird der Speisedruck im
Kanal 7 und damit in der Sammelleitung T dazu ausgenutzt, eine Öffnungskraft am Hilfsventilkörper 43
zu erzeugen. Zu diesem Zweck ist der Hilfsventilkörper 43 mit einem Kolbenabschnitt 48 versehen, der in eine
Bohrung hineinragt die mit dem Speisekanal 7 des Auslaßabschnittes über eine leitung 49 verbunden ist.
Der Kolbenabschnitt 48 dient nicht nur zur Führung des
Hilfsventilkörpers 43, sondern er verhindert auch noch
mit einer Dichtung 50 einen Abfluß des unter Pumpendruck stehenden Druckmittels aus der Sammelleitung T in eine Ringkammer 51, die den Kolbenabschnitt 48 zwischen dem Ventilsitz 40 und der Dichtung
50 umgibt Der abflußseitige Teil des Entlüftungskanals 39 hinter dem Hilfsventilkörper 43 führt über die
Ringkammer 51 zum Auslaßkanal 26.
Der Hilfsventilkörper 41 gibt seinen Ventilsitz 38 frei,
wenn der Druck des rückfließenden Druckmittels in den verbundenen Kammern 25 und 33 einen zuvor
festgelegten Wert erreicht Der Hilfsventilkörper 43 öffnet immer dann, wenn der Druck des Strömungsmittels in der Speisesammelleitung T einen höheren, zuvor
festgelegten Wert erreicht Lediglich als Beispiel sei angeführt, daß man die Feder 42 des Hilfsventilkörpers
41 so einstellen kann, daß der letztere öffnet, sobald der
Strömungsmitteldruck in der Kammer 25 größer als 20 bar ist Entsprechend dem gleichen Beispiel kann die
Feder 44 für den Hilfsventilkörper 43 so eingestellt sein, daß das Hilfsventil 36 öffnet sobald der Strömungsmitteldruck in der Speisesamrnelleitung 7' größer als 70 bar
wird.
Aus der bisherigen Beschreibung ist zu entnehmen, daß das Druckhalteventil 27 somit einen freien Abfluß
des Druckmittels aus der Kammer 25 verhindert so lange der Druck in dieser Kammer nicht auf 20 bar oder
mehr oder der Druck in der Speisesammelleitung T nicht auf 70 bar oder mehr angestiegen ist Den Druck in
der Speisesammelleitung bestimmt die Last an dem vom Steuerabschnitt 5 gesteuerten Zylinder 15.
Wenn am Zylinder 15 eine sehr große Last angreift kann der Druck in der Speisesammelleitung T leicht den
am Hilfsventilkörper 43 eingestellten Druckwert von 70 bar überschreiten, so daß das Hilfsventil 43 öffnet um
die Druckkammer 33 des Kolbens 28 zu entlüften, so daß das Ventil 27 dann von der Kraft des aus der
Kammer 25 abfließenden Druckmittels offengehalten wird. In einem solchen Fall ergibt sich keine merkliche
Behinderung des Rückflusses vom Zylinder 15 zum Sammelbehälter.
Es kann jedoch vorkommen, daß die vom Zylinder betätigte Last das Druckmittel an einem Zylinderende
schneller herausdrückt als es am anderen Ende von der Pumpe nachgefördert werden kann. Tritt dies auf,
entsteht am expandierenden Zylinderende ein Hohlsog.
Die Kammer 25 ist im Ausiaßabschnitt 6 mit dem Speisekanal 7 und der Speisesammelleitung T über
einen Kanal 56, in dem ein zur Speisesammelleitung hin öffnendes Rückschlagventil 57 vorgesehen ist verbunden. So kann das aus der Kammer 25 abströmende
Druckmittel über den mit diesem Rückschlagventil gesteuerten Kanal 56 und die Speisesammelleitung T
den Speisekanal 7 im Steuerabschnitt 5 erreichen, sobald der Speisedruck in der Sammelleitung T unter
den Strömungsmitteldruck in der Kammer 25 absinkt Das zum Speisekanal 7 des Steuerabschnittes 5
strömende Druckmittel kann dann über das Rückschlagventil 21 den Hochdruckbrückenkanal 18 und von dort
den jeweils angeschlossenen Motoranschluß erreichen, um das vom Pumpenauslaß kommende Druckmittel auf
dem Wege zum expandierenden Ende des Zylinders zu ergänzen und eine Hohlsogbildung zu verhindern. Das
auf diose Weise zum Steuerabschnitt 5 zurückgeführte Druckmittel ist durch die Last unter erheblichen Druck
gesetzt da das Druckhalteventil 27 den Rückfluß zum Sammelbehälter verhindert
bekannt, die mit Entlastungsventilen und Rückschlagventilen arbeiten, über die das von der Last unter Druck
gesetzte, vom Zylinder abfließende Strömungsmittel zusammen mit dem Druckmittel aus der Pumpe zum
expandierenden Zylinder zurückfließen kann. Solche Ventilkombinationen sind schematisch im Steuerabschnitt 5 angedeutet. Wie die Zeichnung zeigt,
erstrecken sich die beiden Rückflußkanalarme 22 und 23 in Längsrichtung neben den zugeordneten Motoranschlußkanälen 12' und 13', wobei jeweils zwischen den
beiden Kanälen ein Motoranschluß-Überdruckventil 53 und ein Rückschlagventil 54 vorgesehen sind. Die
Überdruckventile 53 an den Motoranschlußkanälen öffnen immer dann, wenn der Druck des rückfließenden
Druckmittels einen zuvor festgelegten Wert erreicht, um dann dieses unter zu hohem Druck stehende
Druckmittel über den Niederdruckbrückenkanal 14 und das Rückschlagventil 54 des anderen Arbeitskanals dem
expandierenden Ende des Zylinders zuzuführen und den Hohlsog auszugleichen.
Falls erwünscht, kann diese Antihohlsogsteuerung auch zusammen mit dem Druckhalteventil 27 und den
diesem angeordneten Hilfsventilen 35 und 36 verwendet werden, damit auch dann ein Hohlsog verhindert wird,
wenn der Schieberkolben in die Neutralstellung zurückgestellt ist.
Es ist unerwünscht, den Abfluß zum Sammelbehälter zu beschränken, wenn der Zylinder 15 stark belastet ist
Gegenüber einem Zustand, bei dem der Zylinder von
der Last angetrieben wird, sind die Druckzustände in
der Speisesammelleitung T entgegengesetzt, da der Druck in der Speisesammelleitung proportional zur Last
am Zylinder ansteigt Aus diesem Grunde wird die Behinderung des Rückflusses durch das Druckhalteventil 27 aufgehoben, wenn der Zylinder 15 unter einer
starken Last steht In diesem Falle öffnet das Druckhalteventil unter der Kraft des rückfließenden
Druckmittels an der Ventilsitzfläche, wenn der Strömungsmitteldruck der Speisesammelleitung und damit
in der den Kolbenabschnitt 48 beaufschlagenden Leitung 49 einen zuvor festgelegten Wert von
beispielsweise 70 bar oder, je nach Einstellung der Feder 44 durch die Verstellschraube für den Hilfsventilkörper 43, einen noch größeren Wert übersieigi.
Das Druckhalteventil 27 ist entweder voll geöffnet oder voll geschlossen, je nach den Betriebszuständen an
den zwei Hilfsventilen, die das Druckhalteventil 27 steuern. Ist es geschlossen, wird die Kraft der Feder 29
durch die Kraft des abströmenden Druckmittels in der Kammer 33 an der Rückseite des Kolbens 28 verstärkt.
Geöffnet wird das Druckhalteventil 27, wenn die Druckkammer 33 entweder über das Hilfsventil 35 oder
das Hilfsventil 36 entlüftet wird, von der Kraft des rückfließenden Druckmittels der Kammer 25 an der
Sitzseite des Kolbens 28. Der Kolben 28 nimmt niemals eine halboffene Stellung ein, wenn man den Zylinder 15
mit dem Schieberkolben 10 steuert
Claims (3)
1. Hydraulische Steuerventileinrichtung mit einem an eine Druckmittelquelle angeschlossenen Hochdruck-Speisekanal,
einem zum Sammelbehälter fahrenden Niederdruck-Rflckflußkanal und mit
einem zwischen Rückflußkanal und Speisekanal liegenden, in Richtung zum Rückflußkanal sperrenden
Rückschlagventil, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen Rückflußkanal (8) und Sammelbehälter ein Druckhalteventil (27) angeordnet
ist, dessen Schließkolben (28) zusätzlich zum Druck einer Feder (29) von dem im Rückflußkanal
(8) herrschenden Druck in Schließrichtung beaufschlagt ist, wobei die Feder (29) in einer im
Schließkolben (28) enthaltenen Druckkammer (33) vorgesehen ist und der Rückflußdruck in dieser
Druckkammer (33) wirkt, und daß an die Druckkammer (33) des Druckhalteventils (27) in Parallelschaltung
zwei mit dem Sammelbehälter verbindbare Entlüftungskanäle (37, 39) angeschlossen sind, von
denen der eine (37) ein in Abhängigkeit vom Druck im Rückflußkanal (8) öffnendes Hilfsventil (35) und
der andere (39) ein in Abhängigkeit vom Druck im Speisekanal (7) öffnendes Hilfsventil (36) enthält.
2. Steuerventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (33)
des Druckhalteventils (27) über eine Drosselbohrung (32) mit dem Rückflußkanal (8) in Verbindung steht.
3. Steuerventileinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsventile (35,36)
in Schließrichtung mit Federn (42, 44) vorgespannt sind, die sich an vorzugsweise als Verstellschrauben
(45,46) ausgebildeten Widerlagern abstützen.
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: HUSCO INTERNATIONAL INC., WAUKESHA, WIS., US |
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8328 | Change in the person/name/address of the agent |
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