DE2316504C2 - Hydraulisches Stromregelventil - Google Patents

Description

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Die Frfiudung betrifft ein hydraulisches Stromregelventil, in dessen Ventilgehäuse zwischen Einlaß und Auslaß ein durch eine Feder in Schließstellung jo vorgespannter Steuerkolben und ein durch eine Feder gegen den Dru>^u. unmittelbar stromab des Steuerkolbens, vorgespannter Druckausgleichskolben angeordnet sind, wobei der Steuerkolben durch den auf seine eine Stellfläche wirkenden hin«aßdnjck in Offenstellung bewegbar und mit einem verstellbaren Drosselventil zur Beeinflussung seiner Öffnungsgeschwindigkeit verbunden ist.

Bei einem bekannten hydraulischen Stromregelventil der vorstehend genannten Art ist der Druckausgleichskolben dem Steuerkolben in bezug auf den Einlaß nachgeschaltet. Eine Verbindung des Druckausgleichskolbens mit dem Auslaß ist nicht vorhanden. Das Drosselventil verbindet den Steuerkolben mit dem Einlaß(DE-PS12 74 806).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches Stromregelventil der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Verhalten bezüglich der durch den einsetzenden Durchflußstrom bedingten Anfahrsprünge verbessert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Druckausgleichskolben dem Steuerkolben vorgeschaltet ist, so daß die durch die Feder beaufschlagte Stellfläche des Druckausgleichskolbens mit dem Auslaß verbunden ist, und daß die der Beaufschlagung des Steuerkolbens in Schließstellung dienende andere Stellfläche über das Drosselventil mit dem Auslaß verbunden ist.

Bei dem hydraulischen Stromregelventil nach der Erfindung werden nachteilige Anfahrsprünge über einen großen Druckbereich wirksam vermieden. Die Druckdifferenz über die verstellbare Öffnung am Stcuerkolben ist für sämtliche in der Praxis vorkommende Einlaßdrücke konstant, dadurch kann die Öffnungsgeschwindigkeit der entsprechenden Steueröffnung genau durch das Drosselventil gesteuert werden. Diese genaue Steuerung ist möglich, da die andere Stellfläche über das Drosselventil mit dem

Auslaß verbunden ist.

Im folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. I einen Schnitt durch eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines hydraulischen Stromregelveniiis nach der Erfindung und

Fi g. 2 einen der Fig. I entsprechenden Schnitt durch eine andere Ausführungsform.

Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform stellt ein hydraulisches Stromregelveniil dar, dessen Gehäuse mit 10 bezeichnet ist An dem Gehäuse 10 sind ein Steuerventil 11. ein Drosselventil 13 zur Beeinflussung der Öffnungsgeschwindigkeit und ein Druckausgleichsventil 15 angebracht

Das Gehäuse 10 ist mit einer Einlaßöffnung 12, einer Auslaßöffnung 14 und einer Rückführöffnung 16 ausgerüstet Weiterhin ist das Gehäuse mit einem hydraulischen Kreislauf verbunden, der eine Pumpe 18 enthält, die über eine Leitung 20 mit einer Strömungsmittelquelle, d.h. mit einem Tank 22 verbunden ist Weiterhin sind eine Austrittsleitung 24, ein Schaltventil 26 und eine Leitung 28 zu der Einlaßöffnung 12 vorgesehen. Die Funktion des Ventiles 26 dient der Zuleitung des Strömungsmittels von der Pumpe 18 in das Gehäuse 10 in der ersten Ventilstellung und der unmittelbaren Rückleitung zu dem Tank 22 in der zweiten VentilstelliKsg.

Ein einstellbares Rückschlagventil 30 ist mit der Austrittsleitung 24 über eine Leitung 32 und mit dem Tank 22 über eine Leitung 34 verbunden. Dieses RQckschlagventil 30 legt den Höchstdruck des von der Pumpe 18 geförderten Strömungsmittels fest und leitet überschüssiges Strömungsmittel zu dem Tank zurück, wenn der eingestellte Höchstdruck erreicht ist Weiterhin ist es möglich, ein den Druckanstieg begrenzendes Ventil mit der Leitung 24 zu verbinden, um zu verhindern, daß ein hoher Druck beim Schalten des Ventils, beispielsweise des Ventils 26, auftritt

Die Rückführöffnung 16 des Geh,'«es 10 ist über eine Leistung 36 mit dem Tank 22 verbunden. Die Auslaßöffnung 14 ist durch eine Leitung 38 mit einem Antrieb, nämlich einem Motor 40 verbunden, dessen Austritt über eine Leitung 42 mit dem Tank 22 verbunden ist Das Gehäuse 10 kann in vorteilhafter Weise mit den unterschiedlichsten Antrieben, beispielsweise mit einem Rotationskolbenmotor, verbunden sein, bei dem auch ein hoher Druckanstieg zu Beginn des Betriebes äußerst unerwünscht ist.

Weiterhin ist in oem Körper 44 ac« Gehäuses 10 eine Ausgleichsbohrung 46 vorgesehen, die eine obere Ringnut 48 aufweist, die mit der Öffnung 16 in Verbindung steht Zu bemerken :s<, daß die Hinweise »oben« und »unten« jeweils als Orientierungshilfen mit Bezug auf die Darstellung in der Zeichnung zu verstehen sind. Weiterhin ist eine untere Ringnut 50 vorgesehen, die mit der Einlaßöffnung 12 verbunden ist In dem Gehäuse ist eine Steuerbohrung 52 ausgebildet, die eine obere Ringnut 54 in Verbindung mit der Auslaßöffnung 14 und eine untere Ringnut 56 in Verbindung mit der unteren Ringnut 50 der Bohrung 46 über eine Leitung 58 aufweist.

Das offene Ende der Ausgleichsbohrung 46 ist mit einem Innengewinde zur Aufnahme eines mit einem Sackloch versehenen Gewindeverschlusses 60 verschlossen. Der untere Abschnitt der Bohrung 46 enthält den Druckausgleichskolben 62. Dieser weist einen unteren Kopf 64 auf, der an dem unteren Ende der

Bohrung 46 anliegt, um eine Druckkammer 66 zu bilden. Der Druckausgleichskolben 62 hat eine radiale Bohrung, die eine axiale Bohrung schneidet, um eine Leitung 68 zu bilden. Die Leitung 68 erlaubt, daß das unter Druck stehende Strömungsmittel in der Einlaßöffnung 12 den Druckausgleichskolben 62 nach oben vorspannt Dieser ist mit einem hohltn, oberen Kopf 70 ausgerüstet, der einen Ventilflansch 72 aufweist, der, wenn eine Bewegung in der Bohrung 46 in der Nähe des unteren Randes de? Ringnut 48 stattfindet, eine Drossel zwischen der Einlaßöffnung 12 und der Rückführöffnung 16 bildet

Der obere Kopf 70 und der Verschluß 60 bilden eine obere Ausgleichskammer 74, in der eine Feder 76 unter Druck zwischen dem Druckausgleichskolben 62 und dem Verschluß 60 angeordnet ist Eine Strömungsmittel- und Druckverbindung zwischen der Kammer 74 und der oberen Ringnut 54 wird durch eine Leitung 78 in dem Körper 44 des Gehäuses 10 gebildet Die nach unten gerichtete, durch den Strömungsmitteldruck in der Ringnut 54 und in der Kammer 74 unterstützte Vorspannung der Feder 76 wirkt der nach obengerichteten Kraft entgegen, die durch den Strömung.*nitteldruck am Einlaß in der Kammer 66 erzeugt wird, und zwar mit der Tendenz, die Strömungsmittelverbindung nach dem Ventilflansch 72 und zwischen den Öffnungen 12 und 16 zu verschließen. Die Druckkraft, die durch die Feder 76 ausgeübt wird, wird im voraus festgelegt Diese Druckkraft ist wichtig für die Funktion des Druckausgleichsventiles 15.

Das obere Ende der Bohrung 52 ist mit einem Innengewinde zur Aufnahme eines Gewindeverschlusses 88 versehen. Der Verschluß 80 ist mit einer in Achsrichtung verlaufenden Gewindebohrung ausgerüstet, in die ein mit einem Außengewinde versehener Anschlag in Form einer Schraube 82 hineingeschraubt ist Die Schraube 82 ist axial verstellbar. Sie wird durch eine Kontermutter 84 in der gewünschten Stellung gesichert Eine Buchse 86 liegt unten an dem Verschluß 80 an. Diese Buchse ist innen und außen mit Dichtungsringe.. 87 ausgerüstet um für eine entsprechende Abdichtung zwischen der Buchse 86 und der Bohrung 52 wie der Innenbohrung der Buchse ;:nd dem Schaft der Schraube 82 zu sorgen.

Das untere Ende der Bohrung 52 dient der Aufnahme eines verschiebbaren Steuerkolbens 88. Der Steuerkolben 88 ist mit einem hohlen oberen Kopl 90 ausgerüstet, der einen Ventilflansch 92 trägt Die Bewegung des Steuerkolbens 88 bedingt eine Bewegung des Veniilflansches 92 in der Nähe des unteren Randes der Ringnut 54, wodurch eine beeinflussung der Strömung des aus der Auslaßöffnung 14 austretenden Strömungsmittels erfolgt.

Die maximale nach oben gerichtete Bewegung des Steuerkolbens 88 und damit die Größe des durch den Ventilflansch 92 freigegebenen Strömungsquerschnittes ist durch die Anlage des Steuerkolbens 88 an der verstellbaren, als Anschlag dienenden Schraube 82 begrenzt.

Eine Rückstellfeder 94 ist unter Druck zwischen der Buchse 86 und dem Steuerkolben 88 innerhalb des Kopfes 90 angeordnet, um den Sleucrkolbcn 88 nach unten in seine Schließstellung vorzuspannen. Der Stcuerkolben 88 ist weiterhin mit einem unteren Kopf 96 ausgerüstet, der mit einem Sitz in dem unteren Abschnitt der Bohreng 52 zusammenarbeitet, um eine Druckkammer 98 zu bilden. Der Sicucrkolben 88 weist eine radiale Bohrung auf. die eine axiale Bohrung schneidet, um eine Leitung 100 zu bilden. Die Leitung 100 ermöglicht die Strömung des durch die Leitung 58 eintretenden Strömungsmittels in die Kammer 98, wodurch der Steuerkolben 88 nach oben in die 5 Offenstellung vorgespannt wird.

In der Bohrung 52 wird eine Kammer 102 veränderbaren Volumens zwischen dem oberen Kopf 90 und der Buchse 86 gebildet. Innerhalb des Körpers 44 des Gehäuses 10 zwischen der Kammer 102 und der

ίο Auslaßöffnung 14 ist eine Leitung 104 vorgesehen, um den Ein- oder Austritt des Strömungsmittel in die Kammer 102 in Abhängigkeit von der senkrechten Bewegung des Steuerkolbens 88 und in entsprechender Weise ein Öffnen und Schließen des Ventils 11 am Flansch 92 zu ermöglichen. Das Drosselventil 13 zur Beeinflussung der Öffnungsgeschwindigkeit ist als Nadelventil 106 mit einem Sitz 108 in dem Körper 44 in einer Gewindebohrung veranschaulicht. Dieses Drosselventil dient der Beschränkung der Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmittels aus der Kammer 102 bei nach oben gerichteter Bewegung des Kopfes 90 des Steuerkolbens 88. Der Schaft des Nadelventils 106 ist mit einer Ringnut zur Aufnahme einer Ringdichtung 112 ausgerüstet

Die Verstellung des Nadelventils 106 zur Steuerung der Strömungsgeschwindigkeit aus der Kammer 102 bedingt eine entsprechende Verstellung der Öffnungsgeschwindigkeit des Strömungsquerschnittes der Strömungssteuerungsöffnung im Bereich des Ventilflansches

92. Wenn der Strömungsmitteldruck plötzlich in den Leitungen 58 und 100 und damit in der Kammer 98 auftritt kann sich der Steuerkolben 88, der den Ventilflansch 92 trägt, mit einer Geschwindigkeit nach oben bewegen, die nicht größer ist als es durch Verdrängung von Strömungsmittel aus der Kammer 102 hinter dem Nadelventil 106 zugelassen wird.

Das Nadelventil 106 wird in der eingestellten Lage durch eine Kontermutter 110 gesichert

Das Zusammenwirken der vorstehend beschriebenen Einzelteile wird im folgenden in Verbindung mit F i g. 1 beschrieben.

Sols nge der Eintrittsdruck in der Kammer 66 fehlt, steht der Druckausgleichskolben 62 nur unter der Spannung der Feder 76, so daß der Ventilflansdi 72 die Rückführöffnung 16 verschließt. Der Steuerkolbcn 88 ist in seine untere Stellung durch die Feder 94 vorgespannt.

Wenn Strömungsmittel unter Druck bei entsprechend

eingestelltem Schaltventil 26 in die Einlaßöffnung 12 eintritt, wird dieser Druck durch die Leitungen 68 und

so 100 in die Kammern 66 und 98 übertragen, so daß die Kolben 62 und 88 nach oben gedruckt werden. Die Geschwindigkeit der Öffnung des Steuerventils 11 am Flansch 92 wird wunschgemäß durch Regulierung der Austrittsgeschwindigkeit des Strömungsmittels aus der Kammer 102 mit dem Nadelventil 106 gesteuert, um einen unerwünschten Stoß zu verhindern, der das ganze System des Motors 40 belasten würde.

Während sich das Steuerventil 11 öffnet, bewegt sich der Druckausgleichskolben 62 nach oben, um den Strömungsquerschni:*. im Bereich des Ventilflansches 72 soweit zu öffnen, wie es durch Anlage zwischen Kopf 70 und Verschluß 60 möglich ist In dieser Einstellung strömt Strömungsmittel durch die Auslaßcffiung 16 zu dem Tank 22, wobei aber der in der Kammer 98

t-·, vorhandene Druck bestehen bleibt, um den .Steuerkolben 88 unu Jamil der. Flansch 92 in die voüstii'idiv'e Offenstellung vorzuspannen, wie es durch die Einstellung der als Anschlag dienenden Schraube 82 festgelegt

Wenn das Steuerventil Il mit seiner Öffnungsbewegung fortführt, wird unter Driii k stehendes Strömungsmittel allmählich zu dem Motor 40 geleitet. Dieses unter Druck stehende Strömungsmittel wird ebenfalls Hlniäh- , lieh durch die Leitung 78 in die Aiisglcichskammcr 74 geleitet und beginnt dort den Kolben 62 nach unten /u drücken und dadurch den F lausch 72 /tu Unterbrechung der Strömung durch die Rückführöffnung 16 vorzuspannen. Wenn die Strömung durch die Rückführöffnung 16 η abnimmt, steigt der Druck in den Ringnuten 50, 56 und in den Kammern 66,98 an. Der Druck in der Kammer 98 hält den Stetierkolben 88 in einer Stellung, in der der Flansch 92 den von ihm gesteuerten Durchgang ganz öffnet, wie es durch die Stellung der Schraube 82 :. bestimmt ist.

Der Druck in der Kammer 66 bzw. die hieraus resultierende, nach obengerichtete Kraft befindet sich im Gleichgewicht mit der nach untengerichteten Kraft der Feder 76 und der nach untengerichtetcn Kraft aus > dem Druck im Steuerventil, der durch die Leitung 78 in die Ausgleichskammer 74 übertragen wird. In diesem Zustand ist der Druckausglcichskolben 62 so eingestellt, daß soviel Strömungsmittel hinter oem Ventilflansch 72 vorbei und durch die Aiislaßöffnung 16 strömen kann, :. wie es die Einhaltung des Gleichgewichtszustandes erforderlich macht.

Der vorstehend in Verbindung mit Fig. I gegebenen Beschreibung ist zu entnehmen, daß der wirksame Druckunterschied an dem Ventilflansch 92 des Steuer- in ventiles 11 eine direkte Funktion der Kraft der Feder 76 des Druckausgleichventil 15 ist. Dementsprechend bestimmt die Federcharakteristik den Druckunterschied an dem Vcntilflansch 92 des Steuerventiles in der Weise, daß dieser Druckunterschied durch das Druckausgleichsventil 15 konstant gehalten wird. Bei einem konstanten Strömungsquerschnitt in dem Steuerventil Il und einem konstanten Druckunterschied in diesem Steuerventil 11 wird die Strömungsmittelgeschwindigkeit durch das Ventilsystem sogar dann konstant <o gehalten, wenn an der Einlaßöffnung 12 und/oder an der Auslaßöffnung 14 Druckschwankungen auftreten.

Die in F i g. 2 dargestellte andere Ausführungsform eines Stromregelventils entspricht grundsätzlich derjenigen in Fig. 1. wobei jedoch anstelle von drei *5 Öffnungen in dem Gehäuse IO lediglich zwei öffnungen ausgebildet sind, indem die Rückführöffnung 16 fehlt. Der Druckausgleichskolben hat eine Veränderung hinsichtlich der Strömungsverbindung der Leitung 58 in Fig. I erfahren. Die einzelnen Elemente des in F i g. 2 '> <> dargestellten Ver'iles, die denjenigen der Fig. 1 entsprechend, sind mit den gleichen Bezugszeichen wie bei der Ausführungsform in F i g. 1 versehen. Abwandlungen im Aufbau und in der Funktion sind durch Bezugs/eichen mil einem Strich gekennzeichnet.

Der Körper 44' des Gehäuses 10' weist, wie erwähnt, keine Rückführöffnung von der oberen Ringnut 48' /um Tank auf. Die Leitung 58' verläuft /wischen der oberen Ringnut 48' der Ausgleichsbohrung 46' und der Ringnut 56'der Bohrung 52'.

Der Driickausgleichskolben 62' des Druckausgleichsventiles 15' ist mit einem unteren Ventilkopf 64' versehen, der eine untere Druckkammer 66 innerhalb der Ausgleichsbohrung 46' bildet. Der flansch 72' des Druckausgleichsventiles ist an der oberen Peripherie des unteren Kopfes 64' ausgebildet. Dieser Kopf 64' bildet, wenn er in iu¹ Nähe des Randes der Ringnut 50' in der Bohrung 46' bewegt wird, ein Drosselventil mit verstellbarem Strömiingsniittclquerschnitt. um die Lmtrittsmengc des Strömungsmittels in das Gehäuse 10' zu beeinflussen. Wenn der Ventilflansch 72' nach oben in Richtung auf die .Schließstellung bewegt wird, wird überschüssiges Strömungsmittel aus der Pumpe 18 durch das Rückschlagventil 30 /um Tank 22 geleitet.

Eine Leitung 68'. die aus einer radialen Bohrung und einer sich mit dieser schneidenden axialen Bohrung in dem Druckausgleichskolben 62 besteht, bildet eine Strömungsmittelverbindung zwischen der Kammer 66 und der Ringnut 48' stromabwärts von dem Ventilflansch 72'. Es sei bemerkt, daß bei dieser Konstruktion der Strömungsmitteldruck innerhalb des Gehäuses 44' /wische dem Ventilflansch 72' und dem Flansch 92 grundsätzlich gleich ist, was entsprechend für die Drücke in den unteren Kammern 66 und 98 gilt.

Im Betrieb wird das Druckausgleichsventil am Flansch 72' nahezu, aber nicht vollständig geschlossen, welcher Zustand vom Strömungsmitteldruck in der Leitung 68' und in der Kammer 66 abhängt. Der entsprechende Druck in der Kammer 98 bewirkt, daß das Steuerventil mit dem Flansch 92 mit seiner vorstehend in Verbindung mit Fig. I beschriebenen Öffnungsbewegung beginnt. Wenn das Steuerventil vollständig geöffnet ist, wobei der Steuerkolben 88 an der als Anschlag dienenden Schraube 82 anliegt, erzeugt das Druckausgleichsventil die Gleichgew ichtsbedingungen für den Druckunterschied am Steuerflansch 92 des Steuerventils, wie dies in Verbindung mit F i g. 1 beschrieben wurde.

Wenn es bei einigen Anwendungsformen wünschenswert sein sollte, daß der Steuerkolben 88 schnell in seine Schließstellung zurückkehrt, wenn das Schaltventil 26 geschlossen wird, kann ein vorgespanntes Rückschlagventil (nicht gezeigt) parallel zu dem Nadelventil 106 und dem Sitz 108 vorgesehen werden. Auf diese Weise wird ein ungehinderter Strömungsmittelrückla'·' zur Kammer 102 erzielt, ohne daß die durch die Einstellung des Nadelventils 106 vorgegebenen Arbeitsbedingungen gestört werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Hydraulisches Stromregelventil, in dessen Ventilgehäuse zwischen Einlaßöffnung und Auslaßöffnung ein durch eine Feder in Schließstellung vorgespannter Steuerkolben und ein durch eine Feder gegen den Druck unmittelbar stromab des Steuerkolbens vorgespannter Druckausgleichskolben angeordnet sind, wobei der Steuerkolben durch den auf seine eine Stellfläche wirkenden Einlaßdruck in Offenstel- ₎₀ lung bewegbar und mit einem verstellbaren Drosselventil zur Beeinflussung seiner Öffnungsgeschwindigkeit verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,

   daß der Druckausgleichskolben (62) dem Steuerkolhen (88) vorgeschaltet ist, so daß die durch die Feder (76) beaufschlagte Stellfläche des Druckausgleichskolbens mit der Auslaßöffnung (14) verbunden ist, und

   daß die der Beaufschlagung des Steuerkolberis in SchließsteKuDg dienende andere Stellfläche über das Drosselventil (ί3) mii der AusIaSöffnung verbunden ist