DE2056165C3 - Hydraulische Steuerventileinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuerventileinrichtung von der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Art.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine solche Steuerveniileinrichtiing in einfacher Weise mit einer Hilfsventileinrichtung zu versehen, welche in dem gesteuerten System nicht nur das Auftreten von llohlsogerscheinungcn 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, welche 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 »Ölhydraulik« 1963, Wien Springer-Verlag, Seite 224, Abbildung 256).

Entsprechendes gilt auch für in der Rückflußleitung vorgesehene Drosselventile, die in Abhängigkeit vom Speisedruck verstellt werden (DEAS 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 pendeln kann.

Gemäß der US-PS 34 16 561 ist ein druckabhängig verstellbarer Kolbenschieber mit einem Rückschlagventil kombiniert Bei dieser bekannten Venlileinrichtung handelt es sich aber nicht um die Lösung des der Erfindung zugrunde liegenden, zugleich in der Vermeidung von Hohlsog und Überdruck 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 Zustand stehen diese Kanäle 7 und 8 unmittelbar miteinander in Verbindung und bilden Speise- und RückHußsammelleitungen T und 8'.

Zum Steuerabschnitt 5 gehört ein Schieberkolben 10, der axial in der Schieberbohrung H 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 11 zwischen den Motoranschlußkanälen und dem jeweils benachbarten zuflußseitigen Arm 16 des offenen Mittclkanals. 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 benachb?r· ten 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 Arm 23 des Niederdruckbrückenkanals 14 mit dem viückflußkana! 8 verbunden. Vorstehende Verbindungen zwischen den Motoranschiüssen und den Speise und Rückflußkanälen werden reversiert, wenn man den Schieberkolben in seine links der Neutralstellung liegende Arbeitsstellung bewegL

In beiden Arbeitsstellungen des Schieberkolbens 10 tritt das vom Zylinder 15 abgegebene Druckmittel in den Rückflußkanal 8 ein und fließt dann über die Rückflußsammellekung 8' zu einer Rückflußkammer 25 in dem Auslaßabschnitt 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 Hilfsventile 35 und 36 enthalten. Die beiden Hilfsventile 35 und 36 sprechen auf den Strömungsmitteldruck in der Kammer 25 bzw. im Speisekanal 7 und der Speisesammelleitung T an.

In dem einen Entlüftungskanal 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 gedruckt. 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 Druckhalteventil 27 ständig in Öffnungsrichtung auf den Hilfsventilkörper 41 ein. In ähnlicher Weise wird der Speisedruck im Kanal 7 und <lamit in J;r Sammelleitung T dazu ausgenutzt, eine Öffnungskraft am Hilfsventilkörper 43 /u 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 ditiit 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 Kolbenabschniu 48 zwischen dem Ventilsitz 40 und der Dichtung 50 umgibt. Der abflußseitige Teil des Entlüfiungskanals 39 hinler dem Hilfsveniilkörper 43 führt über die Ringkammer 51 zum Auslaßkunal 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 4J 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 Speisesammelleitung T 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 Speisesammclleitung 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 4i 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 I lohlsog.

Die Kammer 25 ist im Auslaßabschnitt 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 D-uckmittel über den mit diesem Rückschlagventil gesteuerten Kanal 56 und die Speisesammelleitung T den Speisekanal 7 im Steuerabschniit 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 diese Weise zum Steuerabschnitt 5 zurückgeführte Druckmittel ist durch die Last unter erheblichen Druck gesetzt, da das Druckhalteventil 27 den Rückfluß zum Sammelbehälter verhindert.

Es sind bereits zahlreiche Antihohlsogsteuerunjien

bekannt, die mit I'ntlastungsvcntilen 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 Motoranschluükanälcn 12' und 13', wobei jeweils zwischen den beiden Kanälen ein Motoranschluß-Übcrdruckvcniil 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 F.ndc 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.

Ils 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 Druckzuständc 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 Stm mungsmitteldruck der Spcisesammellcitung und damit in der den Kolbenabschnitt 48 beaufschlagenden Leitung 49 einen zuvor festgelegten Wert von beispielsweise 70 bar oder, je nach FJnslellung der Feder 44 durch die Verstellschraube für den Hilfsventilkörper 43, einen noch größeren Wert übersteigt.

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.

1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Steuerventileinrichtung mit einem an eine Druckmittelquelle angeschlossenen Hochdruck-Speisekanal, einem zum Sammelbehälter führenden Niederdruck-RückfluBkanal 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 Pückflußkanai (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.