DE2336512A1 - Druckentlastungsventil - Google Patents
DruckentlastungsventilInfo
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Description
Sperry Rand Corporation O Q Q C C 1
Trnv. Mi.ßhiean. V.St.A. 4«?JD?
Troy, Michigan, V.St.A.
Druckentlastungsventil
Moderne hydraulische Kraftübertragungssysteme arbeiten in der Nähe der oberen Druckgrenze, die mit den gegebenen
Bauteilen gerade noch erreicht v/erden kann« Daher müssen auch die Ventile und andere Steuereinrichtungen in der
Lage sein, ganz plötzliche Übergänge in den Strömungsgeschwindigkeiten zu erzeugen. Hierzu werden Entlastungsventile benötigt, die sich durch ein sehr stabiles Verhalten
auszeichnen und wesentliche Überdrücke verhindern. Es ist nicht allgemein üblich, mit bekannten Entlastungsventilen Überdrücke oder Druckspitzen zu erzeugen, um
so mehr, als dadurch der Entlastungsdruck verdoppelt wird. Diese Erscheinung beeinträchtigt die Konstruktionskriterien
erheblich und, wenn es möglich wäre, sie zu beseitigen, oder wenigstens im größeren Umfang zu reduzieren, wäre
auch eine Möglichkeit gegeben, den Arbeitdruck erheblich zu erhöhen, für welchen die modernen hydraulischen Kraftsysteme
ausgelegt werden können.
A0 9809/0393
Die Aufgabe der Erfindung ist darauf gerichtet, ein Maximaldruck-Entlastungsventil
so zu verbessern, daß es nicht nur den Maximaldruck sondern auch die Geschwindigkeit des
Druckanstiegs im Kraftsystem begrenzt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Ventil gelöst,
dessen Ventilkörper mit einer Ventilbohrung versehen ist, die mit Abstand angeordnete Eingangs- und Ausgangsverbindungskanäle
und einen Ventilschieber aufweist, der gleitbar in der Ventilbohrung angeordnet ist und durch den Eingangsdruck
gegen die Einwirkung einer Feder so gehalten wird, daß der Ausgangsverbindungskanal geöffnet ist, der
mittels einer Einrichtung mit dem Schieber wahlweise verschlossen werden kann, die einen Kolben umfasst, der mit
einer Schließfläche ausgestattet ist, die größer ist als die Öffnungsfläche des Ventils und die einen Stoßdämpfer
für die wahlweise Regelung der Bewegungsgeschwindigkeit eines Kolbens enthält, um die Anstiegsgeschwindigkeit
des Eingangsdruckes zu begrenzen.
Die Erfindung wirdmimein Ausführungsführungsbeispiel anhand
der beigefügten Zeichnung beschrieben; es zeigt:
Fig. 1 ein Steuer-Entlastungsventil, teilweise im Schnitt;
409809/0393
Fig. 2 eine Druckverlaufkurve eines bekannten Entlastungsventils
;
Fig. 3 eine Druckablaufkurve des vorgeschlagenen Ventils.
Nach Fig. 1 besitzt das Entlastungsventil einen Körper* 10,
der eine Entlastungsbohrung 12 aufweist, in welcher der Schieber 14 gleitbar gelagert ist und normalerweise nach
links verschoben mit der Feder 16 gehalten wird, welche in die Federkammer 18 eingesetzt ist. Das linke Ende des
Schiebers 14 ist dem Arbeitsdruck innerhalb des hydraulischen Kraftübertragungssystems ausgesetzt, der über den
Kanal 20 anliegt. Die Feder 16 übt in der gezeigten Stel-.
lung nur eine sehr geringe Kraft auf den Schieber 14 aus,' beispielsweise 10% von dem zugelassenen Maximaldruck des
Systems. Die Teile liegen in der gezeigten Stellung auch nur dann, wenn der Druck im Kraftsystem unter diesem
Druck liegt.
Ein typisches hydraulisches Kraftsystem, das nachfolgend erläutert wird, umfasst eine druckkompensierte rotierende
Pumpe 22 mit variabler Verdrängung, die Flüssigkeit über die Zuführleitung 24 einem pilotgesteuerten Entlastungsventil
26 zuführt, so daß die Flüssigkeit über die Zuführ-
409809/0393
leitung in die Versorgungs- und Steuereinrichtung des Kraftsystems gelangt, die in der Zeichnung nicht enthalten ist
und jede geeignete Form haben kann. Gewöhnlich arbeiten die Systeme, die mittels einer druckkompensierten Pumpe
versorgt werden, mit einem geschlossenen Kreislauf. Es ist aber auch selbstverständlich, daß für Flüssigkeitsverbrauchssysteme
auch ein offener Kreislauf vorgesehen sein kann, wobei normalerweise eine Pumpe mit fester Verdrängung verwendet
wird.
Die Steuerkammer 30 des Entlastungsventils 26 steht in eingeschränkter Verbindung mit der Zuführleitung 24 und
besitzt eine Steuerverbindung 32 mit dem Eingang 20. Wenn der Schieber 14 sich in der dargestellten linken Stellung
befindet, schließt er die Verbindung zwischen dem Eingang 20 und dem Ausgang 34, so daß der gesamte Systemdruck
auf das linke Ende des Schiebers 14 bei allen Druckpegeln unterhalb des festgelegten Zerstörungsdrucks des Ventils
14 einwirkt, in dem gegebenen Beispiel bei 10% des festgelegten Maximum-Entlastungsdruckes. Der Ausgang 34 kann
wahlweise auch dazu benutzt werden, einen Servomotor zu steuern, der die Verdrängung der Pumpe 22 reguliert, wie
in Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist. In dem Fall, daß ein gewöhnliches Steuerentlastungsventil das Entlastungsventil
26 und den Schieber 14 steuert, wird in Verbindung
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mit Kanal 36 ein Dreiwegeventil gebildet. Obwohl das Ventil 14 als Gleitschieberventil dargestellt ist, könnte es
natürlich auch ein schieberloses Ventil sein.
Zum Zwecke der variablen Vorspannung der Feder 16 ist der Kolben 40 vorgesehen, der mit seinem rechten Ende sich in
die Druckzufuhrleitung über eine Abzweigleitung 42, den
Eingang 44 im Ventilkörper und eine Kreuzbohrung in dem Stopfen 48 erstreckt, der justierbar in die Bohrung 50
des Ventilkörpers 10 eingesetzt ist. Die Bohrung 50 ist am rechten Ende mit Gewinde versehen, welches das Gewindeteil
des Stopfens 48 aufnimmt, der in seiner Lage mit der Sperrmutter 54 gehalten wird. Das linke Ende der Bohrung
50 bildet die Federkammer 18, die mit dem Druckmittelbehälter über den Anschlußkanal 56 verbunden ist.
Der Stopfen 48 ist an seinem linken Ende mit einer Axialbohrung 58 versehen, die mit einer Endkappe 60 verschlossen
ist. Zentral ist in die Endkappe 60 ein Stift 62 eingesetzt, der eine variable Vorspannung auf die Feder 16
überträgt. In der Axialbohrung 58 gleitet der Kolben 64 und überträgt mechanisch die Bewegung des Kolbens 40 auf
den Stift 62. Ein Stopfen 66 in einer Axialbohrung des Kolbens 64 verbindet dessen entgegengesetzte Enden, und
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bildet wahlweise das Prüfventil 68. Das rechte Ende der
Axialbohrung 58 ist über die Kreuzbohrung 70 und den Spielraum zwischen der Bohrung 50 und dem Stopfen 48 mit
dem Druckmittelbehälter verbunden. Eine unabhängige Feder 72 in der Axialbohrung 58 des Stopfens 48 drückt den Kolben
64 nach rechts, wenn der Systemdruck in der Bohrung 46 dies ermöglicht.
Bei der Arbeit, wenn sich der Systemdruck über die angenommenen 10$) des Maximaldrucks erhöht, wird die Hauptfeder
16 zwei entgegengesetzten Kräften ausgesetzt, nämlich, dem
Systemdruck, der auf das linke Ende des Schiebers einwirkt und gleichzeitig dem gleichen Systemdruck, der auf
das rechte Ende des Kolbens 40 einwirkt. Da der Kolben 40 einen etwas größeren Durchmesser hat als der Schieber
14, wird das rechte Ende der Feder 16 nach links verschoben
und der Schieber 14 wird nicht geöffnet, bis der Kolben 40, der Kolben 64 und der Stift 62 sich nach links
bewegt und einen begrenzten Hub ausgeführt haben. Bei dieser Bewegung wird die Feder 16 auf den Wert vorgespannt,
der notwendig ist,, um einen Maximaldruck in dem System aufrechtzuerhalten. Darüberliegende Drücke, die den Schieber
14 nach rechts verschieben, bewirken in bekannter Weise die Betätigung des Steuer-Entlastungsventils. Die
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obige Beschreibung ist dann gültig, wenn die Geschwindigkeit des Druckanstiegs im Kraftsystem langsam verläuft.
Aus Fig. 1 ist zu erkennen, daß der Kolben .64 und die Öffnung 66 einen Tellerstoßdämpfer bildet, welcher die
Geschwindigkeit der Bewegung des Kolbens 40 nach links reguliert oder verlangsamt. Daher ist bei mehreren stärkeren
plötzlichen Druckübergängen in dem System die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 40 nach links begrenzt durch
den Tellerstoßdämpfer 64/66, so daß der Schieber 14 geöffnet
wird bei einem Druckpegel, der unter dem festgelegten Maximaldruck liegt. Demgemäß wird die Druckanstiegsgeschwindigkeit in dem System bestimmt durch die Geschwindigkeit
der Linksbewegung des Kolbens 40, die ihrerseits wiederum durch die Fläche des Kolbens 64 und die Form
der Öffnung 66 bestimmt wird. Wenn der Systemdruck erneut unter das festgelegte Maximum absinkt, bringt die
unabhängige Feder 72 den Kolben 64 und den Kolben 40 in ihre in Fig. 1 dargestellte Ruhelage zurück. Wenn dabei
das Prüfungsventil 68 einbezogen ist, verläuft diese Rückstellung sehr schnell.
Mit den Fig. 2 und 3 wird eine Gegenüberstellung der Arbeit
mit einem gewöhnlichen Entlastungsventil und mit
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einem Entlastungsventil gegeben, wie es oben als Ausführungsbeispiel
beschrieben worden ist. Die Arbeitsweise dieses Ventils zeigt die Fig. 3. Wenn beispielsweise
ein Druckübergang in dem System einen Druckanstieg mit einer Geschwindigkeit bewirken würde, wie er in den Fig.
2 und 3 mit 74 gestrichelt aufgetragen ist, so wurden bei dem gewöhnlichen Ventil nach Fig. 2 Fluktuationen
entstehen, die Spitzen haben können, welche zu sehr hohen Druckpegeln gehören und wesentlich über dem festgelegten
Maximum liegen. Eine solche Spitze ist mit der Bezugsziffer 76 gekennzeichnet. Bei gleichen Verhältnissen und
Druckanstiegsgeschwindigkeiten in dem System wird bei Verwendung des als Ausführungsbeispiel beschriebenen Ventils
das Ventil nur bei einem Druckpegel geöffnet, der um einen kleinen Betrag 78 über dem gegebenen Arbeitsdruck liegt, und die Fluktuationen werden, wie mit Kurve
80 gezeigt, unter dem festgelegten Maximaldruck gehalten. Die Druckgeschwindigkeit wird herabgedrückt auf den Wert,
den der Verlauf der Kurve 82 angibt. Die Kurven 76 und 80-82 sind bei Laborversuchen unter Verwendung von gewöhnlichen
Ventilen und Ventilen nach dem oben beschriebenen .Ausführungsbeispiel ermittelt worden.
Die Einstellung des Ausgangsdruckwertes durch Justierung
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der Feder 16 kann mittels des Stopfens 48 nach Lösung der Sperrmutter 54 erfolgen, wobei der Stopfen entweder hinein-
oder herausgeschraubt wird. Die vorgeschlagene Konstruktion vermeidet die Notwendigkeit der Verwendung von extrem
kleinen Bohrungen, die bei wi-ederholbarer Präzision sehr teuer in der Herstellung sind. Die große Fläche des Kolbens 64 im Verhältnis zu dem kleineren Kolben 40 erzeugt eine beträchtliche Flüssigkeitsverdrängung in der Bohrung 58 und dies wiederum ermöglicht es, einen Reduzierstopfen
66 zu verwenden, in einer Öffnung, die genügend groß ist, um leicht und genau hergestellt v/erden zu können. Es ist auch möglich, auf die unabhängige Feder 72 zu verzichten und dementsprechend der Hauptfeder 16 allein die Aufgabe zu übertragen, der Kraft des Kolbens 40-entgegenzuwirken.
kleinen Bohrungen, die bei wi-ederholbarer Präzision sehr teuer in der Herstellung sind. Die große Fläche des Kolbens 64 im Verhältnis zu dem kleineren Kolben 40 erzeugt eine beträchtliche Flüssigkeitsverdrängung in der Bohrung 58 und dies wiederum ermöglicht es, einen Reduzierstopfen
66 zu verwenden, in einer Öffnung, die genügend groß ist, um leicht und genau hergestellt v/erden zu können. Es ist auch möglich, auf die unabhängige Feder 72 zu verzichten und dementsprechend der Hauptfeder 16 allein die Aufgabe zu übertragen, der Kraft des Kolbens 40-entgegenzuwirken.
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Claims (7)
1.) Auf die Geschwindigkeit des Druckanstiegs in einem Flüssigkeitskraftsystem reagierendes Flüssigkeits-Druckentlastungsventil,
gekennzeichnet durch einen Körper (10) mit einer Bohrung (12), in die voneinander mit Abstand angeordnete Eingangs- und Ausgangsverbindungskanäle (20, 34) münden und in welche ein Ventilschieber (14) gleitbar eingesetzt ist, der durch den Eingangsdruck so gehalten wird, daß er den Ausgang sverbindungskanal (34) offen hält, dem eine Feder (16) entgegenwirkt, die zur wahlweisen Haltung des Schiebers (14) in der geschlossenen Lage mit einer Einrichtung (62, 64, 66, 40) unterstützt wird, die einen Kolben (64) umfasst, der mit einer Ventilschließfläche ausgestattet ist, die größer ist als die Öffnungsfläche des Ventils, und die einen Te11erstoßdämpfer (64, 66) enthält, welcher wahlweise die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens (40) regelt, so daß die Anstiegsgeschwindigkeit des Eingangsdruckes begrenzt wird.
gekennzeichnet durch einen Körper (10) mit einer Bohrung (12), in die voneinander mit Abstand angeordnete Eingangs- und Ausgangsverbindungskanäle (20, 34) münden und in welche ein Ventilschieber (14) gleitbar eingesetzt ist, der durch den Eingangsdruck so gehalten wird, daß er den Ausgang sverbindungskanal (34) offen hält, dem eine Feder (16) entgegenwirkt, die zur wahlweisen Haltung des Schiebers (14) in der geschlossenen Lage mit einer Einrichtung (62, 64, 66, 40) unterstützt wird, die einen Kolben (64) umfasst, der mit einer Ventilschließfläche ausgestattet ist, die größer ist als die Öffnungsfläche des Ventils, und die einen Te11erstoßdämpfer (64, 66) enthält, welcher wahlweise die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens (40) regelt, so daß die Anstiegsgeschwindigkeit des Eingangsdruckes begrenzt wird.
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" " 233S512
2. Entlastungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Teilerstoßdämpfer (64, 66) eine unabhängige
Feder (72) zugeordnet ist.
3. Entlastungsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ventilschließkraft des Kolbens (40) ausgenutzt wird, um die Wirkung der Feder (18) auf das Ventil (14)
zu erhöhen.
4. Entlastungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das Entlastungsventil ein Steuerentlastungsventil ist und mit einem Gleichgewichts-Entlastungsventil
zwecks dessen Steuerung verbunden ist.
5. Entlastungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das Entlastungsventil ein Steuerentlastungsventil
ist und zur Steuerung der Verdrängung einer mit geregelter Verdrängung arbeitenden Pumpe (22) mit deren
Verdrängungsregler verbunden ist.
409809/0393
6. Entlastungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das Entlastungsventil ist und zur Steuerung der Verdrängung einer mit geregelter Verdrängung arbeitenden
Pumpe mit deren Verdrängungsregler verbunden ist.
7. Entlastungsventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Justiereinrichtung (52, 54) vorgesehen ist,
um der Feder (16) eine minimale Vorspannung zu erteilen,
die auf das Ventil über dem Kolben (64) übertragen wird.
4G9809/G39:-
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