DE2318962C3

DE2318962C3 - Ventileinrichtung für Hydraulikanlagen

Info

Publication number: DE2318962C3
Application number: DE2318962A
Authority: DE
Inventors: Ivar Nordborg Rasmussen (Daenemark)
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1973-04-14
Filing date: 1973-04-14
Publication date: 1978-09-07
Also published as: JPS5030117A; IT1009454B; DD111602A5; GB1468872A; DE2318962A1; BE813070A; US3926210A; DE2318962B2; NL7404918A; JPS551441B2; FR2225682A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventileinrichtung für Hydraulikanlagen, die zwischen zwei mit unterschiedlichem Druck beaufschlagte Anschlüsse geschaltet ist und öffnet, wenn der Druck am ersten Anschluß den Druck am zweiten Anschluß um einen vorgegebenen Wert überschreitet, so daß eine Überdruckentlastung eintritt, oder um einen kleineren Wert unterschreitet, so daß eine Nachfüllung erfolgt, mit einem federbelasteten Ventilkörper, der durch Axialverschiebung eine Verbindung mit annähernd dem gleichen Durchtrittsquerschnitt für die Überdruckentlastung und Aufhebung des Unterdrucks zwischen den beiden Anschlüssen herstellt und vier vom Druck in angrenzenden entsprechenden Druckkammern beaufschlagte Druckflächen aufweist, von denen die erste und zweite Druckfläche in die entgegengesetzte Richtung wie die dritte und vierte Druckfläche weisen, wobei die erste Druckkammer mit dem ersten Anschluß sowie die zweite Druckkammer mit dem zweiten Anschluß verbunden und ein Hilfsventil vorgesehen ist.

Bei einer bekannten Ventileinrichtung dieser Art (GB-PS 10 36 219) bewirkt ein Überdruck am ersten Anschluß bzw. in der ersten Druckkammer, der die Vorspannung der den Ventilkörper belastenden Feder überschreitet, daß dieser Ventilkörper von seinem Ventilsitz abhebt und die Verbindung zwischen dem ersten Anschluß und dem zweiten Anschluß bzw. der zweiten Druckkammer herstellt.

Je höher der Überdruck ist, umso weiter hebt der Ventilkörper vom Ventilsitz ab, um den Überdruck abzubauen. Ein länger andauernder Überdruck wird nur dann zum größten Teil abgebaut, wenn der Ventilkörper entsprechend weit abgehoben ist Je weiter er abgehoben ist, umso größer ist auch seine Federvorspannung. Folglich ist eine ihn in der abgehobenen Lage haltende, der Federvorspannung entsprechende Druckdifferenz zwischen der ersten und zweiten Druckkammer erforderlich. Diese ist umso größer, je größer der Überdruck ist Infolgedessen tritt bei dieser Ventilkombination ein bleibender Überdruckrest auf, der umso größer ist je größer der Überdruck anfänglich war.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ventileinrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine Abweichung des Drucks vom Normaldruck in höherem Maße ausgeglichen wird.

Nach der Erfindung ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die dritte Druckkammer mit dem ersten Anschluß über eine Drossel und mit dem zweiten Anschluß über das Hilfsventil unter Federbelastung und die vierte Druckkammer mit dem ersten Anschluß über eine Drossel und mit dem zweiten Anschluß über ein Rückschlagventil verbunden sind.

Wenn ein Überdruck in der ersten Druckkammer auftritt, pflanzt sich dieser über die zwischen der ersten und dritten Druckkammer liegende Drossel in die dritte Druckkammer fort. Überschreitet der Druck in der dritten Druckkammer die Federvorspannung des Hilfsventil, dann öffnet dieses, und der Druck in der dritten Druckkammer fällt ab. Dadurch sinkt die auf die

(5 dritte Druckfläche wirkende Kraft, so daß der Ventilkörper abhebt und die erste Druckkammer mit der zweiten Druckkammer verbindet. Der daraufhin zwischen der ersten und zweiten Druckkammer stattfindende Druckausgleich, und die daraus resultierende Abnahme des Drucks in der ersten Druckkammer hätte eine Abnahme des Drucks in der dritten Druckkammer zur Folge, wenn dies nicht durch das entsprechend wieder schließende Hilfsventil verhindert würde, so daß der Druck in der dritten Druckkammer unabhängig vom Druck in der ersten Druckkammer weitgehend konstant bleibt, solange das Hilfsventil geöffnet ist.

Ein konstanter Druck in der dritten Druckkammer entspricht einer konstanten Kraft, die auf die dritte

so Druckfläche einwirkt und bestrebt ist, den Ventilkörper in die Schließstellung zu bringen. Da man es weiter in der Hand hat, die Kennlinie der den Ventilkörper (lediglich zur Rückstellung in die Schließstellung bei völligem Druckausgleich) vorspannenden Feder so flach und diese Feder so schwach zu wählen, daß ein weiteres Abheben des Ventilkörpers von seinem Ventilsitz nur eine minimale, vernachlässigbar kleine Steigerung der Federvorspannung des Ventilkörpers zur Folge hätte, ist die in Richtung auf die Schließstellung auf den Ventilkörper wirkende Kraft unabhängig von der Höhe des Überdrucks insgesamt praktisch konstant. Dies bedeutet, daß der Ventilkörper unabhängig von der Höhe des Überdrucks jedesmal eine solche Gleichgewichtslage einnimmt, in der die Druckdifferenz zwi-

_h5 sehen der ersten Druckkammer und der zweiten Druckkammer der ir. der Schließstellung auf den Ventilkörper wirkende Kraft, also einem konstanten Wert, entspricht. Dies bedeutet, daß ein Überdruck stets

auf den gleichen niedrigen, dieser Druckdiffferenz entsprechenden Wert abgebaut wird, unabhängig dsvon, wie hoch der Überdruck anfänglich war.

Eine kurzzeitige, noch weitere Steigerung des Überdrucks, noch während der Ventilkörper abgehoben ist, wirkt sich dagegen aufgrund der Druckreduzierung durch die zwischen der ersten und dritten Druckkammer liegende Drossel und in der geöffneten Stellung des Hilfsventils nicht in entsprechendem Maße und sofort auf die Stellung des Hilfsventils aus, so daß dieser Überdruckstoß bereits durch ein weiteres Abheben des Ventilskörpers ausgeglichen ist, bevor das Hilfsventil reagiert

Entsprechendes gilt für die zweite Drossel zwischen der ersten und vierten Druckkammer in Verbindung mit dem Rückschlagventil. Die zweite Drossel und das Rückschlagventil sorgen dafür, daß der Druck in der vierten Druckkammer bei Überdruck in der ersten Druckkammer stets niedrig und praktisch auf dem Wert des Drucks in der zweiten Druckkammer gehai'en wird, so daß die vierte Druckfläche die Gleichgewichtslage des Ventilskörpers praktisch nicht beeinflußt.

Bei einer erfindungsgemäßen Ventileinrichtung mit im Ventilkörper angeordnetem Hilfsventil kann das Rückschlagventil im Ventilkörper angeordnet sein. Da beide Ventile nur klein ausgeführt zu sein brauchen, ist für sie im Ventilkörper ausreichend Platz.

Sodann können die Drosseln durch das Spiel zwischen dem Ventilkörper und seiner Bohrung gebildet sein. Hierbei wird das ohnehin vorhandene Lecköl ausgenutzt, um die Ventileinrichtung zu steuern.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Schaltbild einer Hydraulikanlage, in der die erfindungsgemäße Ventileinrichtung verwendet ist, F i g. 2 einen Längsschnitt durch ein erstes und

Fig.3 einen Teillängsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel dieser Ventileinrichtung.

Bei der Hydraulikanlage in F i g. 1 fördert eine Pumpe 1 aus einem Tank 2 Drucköl zu einem Steuergerät 3, das mit Hilfe eines Lenkhandrades 4 verstellbar ist. Vom Steuergerät 3 führt eine Rückleitung 5 zum Tank 2. Zwei Anschlußleitungen 6 und 7 verbinden das Steuergerät 3 mit einem Hydraulikmotor 8. Jeweils die eine Leitung dient als Zuflußleitung und die andere Leitung als Abflußleitung. Zwischen die beiden Anschlußleitungen ist über Verbindungsleitungen 9 und 10 eine Ventileinrichtung 11 gelegt. Diese übt die Funktion zweier Überdruckventile 12 und 13 sowie zweier Nachfüllventile 14 und 15 aus. Das Überdruckventil 12 und das Nachfüllventil 14 sind parallel zwischen die Verbindungsleitung 9 und eine Rückleitung 16 geschaltet. Das Überdruckventil 13 und das Nachfüllventil 15 sind parallel zwischen die Verbindungsleitung 10 und die Rückleitung 16 geschaltet. Bei einem Überdruck in der Anschlußleitung 6 strömt Druckmittel über das Ventil 12 zum Tank. Bei einem Unterdruck in der Anschlußleitung 6 kann Druckmittel aus der Rückleitung 16 über das Ventil 14 zutreten. Sodann ist auch ein Druckausgleich beispielsweise über das Überdruckventil 12 und das N achfüll ventil 15 von der einen zur anderen Seite des Motors 8 möglich.

Bei der Ausführungsform gemäß der F i g. 2 ist in einem Ventilgehäuse 17 eine Bohrung 18 vorgesehen, die mit einem ersten Anschluß 19 für die Verbindungsleitung 9, einem entsprechenden ersten Anschluß 20 für die Verbindungsleitung 10 und einem zweiten Anschluß 21 für die Rückleitung 16 versehen ist. In die Bohrung 18 sind drei Einsätze 22, 23 und 24 eingefügt. Der Einsatz 22 ist im Preßsitz gehalten. Die Einsätze 23 und 24 werden durch eine Schraube 25 gegen eine Schulter 26 gedrückt. Ferner sind zwei Ventilkörper 27 und 28 vorgesehen. Da die wesentlichen Teile der Anordnung zu beiden Seiten des Anschlusses 21 praktisch gleich ausgeführt sind, wird nachstehend nur die linke Seite beschrieben.

Der Ventilkörper 27 wird durch eine verhältnismäßig

ίο schwache Feder 29 gegen einen am Einsatz 23 ausgebildeten Ventilsitz 30 gedrückt. Dieser teilt die Stirnfläche 31 des Ventilkörpers 27 in eine äußere erste Druckfläche 31 und in eine innere zweite Druckfläche 32, welche in dieselbe Richtung weisen. Ferner ist eine dritte Druckfläche 33 und eine vierte Druckfläche 34 vorgesehen, welche in die andere Richtung weisen. Beim

öffnen des Ventils wird der erste Anschluß 19 mit dem zweiten Anschluß 21 verbunden.

Die erste Druckfläche 31 ist Teil einer ersten Druckkammer 37, die mit dem ersten Anschluß 19 verbunden und durch einen Ringraum gebildet IsL Die zweite Druckfläche 32 ist Teil einer zweiten Druckkammer 38, die mit dem zweiten Anschluß 21 in Verbindung steht und durch den Innenraum des Einsatzes 23 gebildet wird.

Die dritte Druckfläche 33 ist Teil einer dritter. Druckkammer 39, die über eine Drossel 40 mit dem ersten Anschluß 19 und über ein federbelastetes Hilfsventil 41 mit dem zweiten Anschluß 21 verbunden

so ist. Das Hilfsventil weist einen Sitz 42 im Inneren des Ventilkörpers 27 mit einem Verbindungskanal 43, ein Verschlußstück 44 und eine Feder 45 auf, deren Vorspannung durch eine durchbohrte Schraube 46 einstellbar ist. Das Verschlußstück 44 und die Feder 45 befinden sich in einem Hohlraum 48 des Ventilkörpers 27.

Die vierte Druckfläche 34 ist Teil einer vierten Druckkammer 49, die über eine Drossel 50 mit dem ersten Anschluß 19 und über ein Rückschlagventil 51

4(i über eine Bohrung 55 mit dem Hohlraum 48 und daher mit dem zweiten Anschluß 21 verbunden ist. Das Rückschlagventil 51 öffnet ebenfalls zum zweiten Anschluß 21 hin. Es besitzt einen Ventilsitz 52, eine Ventilkugel 53 und einen Stift 54, der ein Herausfallen der Kugel aus der Bohrung 55 verhindert. Die Drossel 50 ist mit der Drossel 40 in Reihe geschaltet. Sie kann aber auch, wie es rechts in F i g. 2 gezeigt ist, parallel zu ihr liegen.
Hierbei ergibt sich die folgende Betriebsweise:

Im Normalbetrieb herrscht in der vierten Druckkammer 49 derselbe Druck wie in der zweiten Druckkammer 38, da ein kleiner Leckölstrom über die Drosseln 40 und 50 vom ersten Anschluß 19 über die vierte Druckkammer 49 und das Rückschlagventil 51 fließt. Da

■-,5 das Hilfsventil 41 geschlossen ist, herrscht in der dritten Druckkammer 39 derselbe Druck wie in der ersten Druckkammer 37. Daher überwiegt der auf die dritte Druckfläche 33 ausgeübte Druck in Verbindung mit dem Druck der Feder 29; das Ventil wird geschlossen

Mi gehalten.

Wenn der Druck am ersten Anschluß 19 einen vorgegebenen Sicherheitsgrenzwert überschreitet, pflanzt sich dieser Druck in die dritte Druckkammer 39 fort. Wc nn die Kraft der Feder 4 überschritten ist, öffnet

h--i das Hilfsventil 41. Alsdann entsteht an der Drossel 40 ein Druckabfall, der zu einem Absinken des Drucks in der dritten Druckkammer 39 führt. Nun überwiegt die Kraft, die durch den Druck in der ersten Druckkammer

37 auf die erste Druckfläche 31 ausgeübt wird, alle in der entgegengesetzten Richtung wirkenden Kräfte, und der Ventilkörper 27 verschiebt sich nach links. Nunmehr kann Druckmittel unmittelbar vom ersten Anschluß zum zweiten Anschluß 21 abströmen, und der Überdruck baut sich ab.

Hierbei stellt sich der Ventilkörper 27 automatisch in eine Lage ein, in der ein Kräftegleichgewicht herrscht. Wenn der Druck in der dritten Druckkammer 39 annähernd konstant gehalten wird, ist auch der Druck am ersten Anschluß 19 annähernd konstant. Diese Bedingung wird aber in der Praxis erfüllt, weil das Hilfsventil 41 bei entsprechend angepaßter Feder 45 in Verbindung mit der erwähnten Gleichgewichtsstellung des Ventilkörpers 27 für einen annähernd konstanten Druck in der dritten Druckkammer 39 sorgt.

Bei einem Unterdruck am ersten Anschluß 19 schließt das Rückschlagventil 51. In der vierten Druckkammer 49 herrscht daher der am ersten Anschluß 19 wirksame Druck. In diesem Fall überwiegt der auf die zweite Druckfläche 32 wirkende Druck in der zweiter Druckkammer 38. Das Ventil öffnet. Für das nachzusau-ι gende Druckmittel steht derselbe Querschnitt zui Verfügung wie bei der Überdruckentlastung.

Das Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 2 hat der gleichen Aufbau wie dasjenige gemäß der Fig.2 Unterschiedlich ist lediglich, daß ein anderer Einsatz 12i

ίο verwendet wird, der keine Drosseln 40 und 50 aufweist Entsprechende Drosseln 140, 150 werden vielmehi durch das übliche Spiel zwischen dem Ventilkörper 12/ und der Bohrung des Einsatzes 122 gebildet.

Das Rückschlagventil 51 kann auch an einer anderer

ΙΊ Stelle angeordnet sein, beispielsweise in einem dit Druckkammer 49 mit der Druckkammer 37 direk verbindenden Kanal, der durch den Einsatz 22 oder 1^l bzw. das Gehäuse 17 verläuft.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ventileinrichtung für Hydraulikanlagen, die zwischen zwei mit unterschiedlichem Druck beaufschlagte Anschlüsse geschaltet ist und öffnet, wenn der Druck am ersten Anschluß den Druck am zweiten Anschluß um einen vorgegebenen Wert überschreitet, so daß eine Überdruckentlastung eintritt, oder um einen kleineren Wert unterschreitet, so daß eine Nachfüllung erfolgt, mit einem federbelasteten Ventilkörper, der durch Axialverschiebung eine Verbindung mit annähernd dem gleichen Durchtrittsquerschnitt für die Überdruckentlastung und Aufhebung des Unterdrucks zwischen den beiden Anschlüssen herstellt und vier vom Druck in angrenzenden entsprechenden Druckkammern beaufschlagte Druckflächen aufweist, von denen die erste und zweite Druckfläche in die entgegengesetzte Richtung wie die dritte und vierte Druckfläche weisen, wobei die erste Druckkammer mit dem ersten Anschluß sowie die zweite Druckkammer mit dem zweiten Anschluß verbunden und ein Hilfsventil vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Druckkammer (39) mit dem ersten Anschluß (19) über eine Drossel (40; 140) und mit dem zweiten Anschluß (21) über das Hilfsventil (41) unter Federbelastung und die vierte Druckkammer (49) mit dem ersten Anschluß (19) über eine Drossel (50; 150) und mit dem zweiten Anschluß (21) über ein Rückschlagventil (51) verbunden sind.

2. Ventileinrichtung mit im Ventilkörper angeordnetem Hilfsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (51) im Ventilkörper (27) angeordnet ist.

3. Ventileinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseln (140,150) durch das Spiel zwischen dem Ventilkörper (127) und seiner Bohrung gebildet sind.