DE2359470B2

DE2359470B2 - Druckminderventil

Info

Publication number: DE2359470B2
Application number: DE2359470A
Authority: DE
Inventors: Tsuneo Kawasaki Kanagawa Kogure
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 1972-11-30
Filing date: 1973-11-29
Publication date: 1981-07-02
Also published as: US3884254A; FR2209467A5; GB1450786A; JPS5326323B2; JPS4978229A; DE2359470A1; DE2359470C3

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckminderventil mit einem Gehäuse und einem im Strömungsweg zwischen Hochdruckeinlaß und Niederdruckauslaß angeordneten, vom Hochdruck beaufschlagten Kolbenschieber und einem vom Niederdruck beaufschlagten Stellglied, die gegensinnig axial beweglich an einem Hebelglied abgestützt sind, das mittels Schwenkglied auf einem in Längsrichtung des Hebelgliedes verstellbaren Tragglied schwenkbar gelagert ist, wobei das vom Hochdruck beaufschlagten Ventilglied eine Druckmittelverbindung zu dem vom Niederdruck beaufschlagten Stellglied steuert.

Es ist ein Druckminderventil dieser Art bekannt (US-PS 16 96 143), bei dem Ventilglied und Stellglied sich an einer Hebelstange abstützen, die in einem verschwenkbaren Sattel gelagert ist, der sich am oberen Ende einer Stange befindet, die auf einem auf dem Rohr verschieblichen Reiter sitzt. Bei dieser bekannten Einrichtung läßt sich das Hebelverhältnis zwischen Stellglied und Ventilglied nur schwer einstellen. Die Einrichtung arbeitet auch verhältnismäßig träge, da das Stellglied bei geschlossenem Hochdruckventil und Druckschwankungen im Niederdruckbereich nicht anspricht.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Druckminderventil der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß zusätzlich zu der Reaktion des Hochdruckventiles auf Druckschwankungen auch bei geschlossenem Hochdruckventil im Niederdruckbereich der Drucksollwert möglichst rasch wieder erreicht wird. Außerdem soll das Druckminderventil möglichst feinfühlig auf das gewünschte Druckverhältnis einstellbar sein.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst, s daß das Stellglied ebenfalls als Kolbenschieber ausgebildet ist, der eine Verbindung zu einem Ablauf steuert, und daß die Kolbenschieber mit einseitig ballig ausgebildeten Enden in halbkugelförmigen Pfannen des Hebelgliedes ruhen, das an dem Schwenkglied anliegt, das

ίο seinerseits wiederum schwenkbar an dem a!s Gleitstein ausgebildeten Tragglied abgestützt ist, das an der Innenwand des Gehäuses anliegend verstellbar ist

Diese Ausführung hat den Vorteil, daß ein zu hoher Druck auf der Niederdruckseite sehr rasch abgebaut und das gewünschte Druckverhältnis wieder hergestellt werden kann. Hierbei erlaubt die Lagerung beider Ventilkörper auf dem Hebelglied und dessen verschiebliche und schwenkbare Lagerung auf einem Gleitstein im Gehäuse eine selir genaue und feinfühlige Einstellung des Druckverhältnisses.

Es ist zwar auch eine Ventileinrichtung mit Ablaufsteuerung bekannt (US-PS 19 37 565), bei dieser bekannten Vorrichtung handelt es sich jedoch nicht um ein Druckminderventil, sondern die bekannte Vorrichtung dient dazu, ein geschlossenes System, nämlich einen Heißwasserbehälter, unter einem bestimmten Druck zu halten und diesem bei Druckabfall Druckwasser zuzuführen und bei Druckanstieg Wasser abzulassen. Eine stufenlos einstellbare Regelvorrichtung für das

J» Hocharuck-Niederdruck-Verhältnis ist nicht vorgesehen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles und sind in den Unteransprüchen genannt. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 ein Druckminderventil gemäß der Erfindung im Vertikalschnitt nach Linie I-I der F i g. 2;

F i g. 2 das Druckminderventil gemäß F i g. 1 in Seitenansicht, teilweise im Schnitt nach Linie H-II der Fig.l.

Das in der Zeichnung als bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellte Druckminderventil wird im folgenden für die Verwendung in einem hydraulischen Schaltkreis od. dgl. beschrieben, obwohl das erfindungsgemäße Druckminderventil auch in pneumatischen Systemen verwendet werden kann.

Das Druckminderventil weist einen oberen Ventilblock 1 und ein unteres Gehäuse 3 auf, welches mit dem Ventilblock einstückig gefertigt sein kann, im vorliegenden Fall aber aus einem gesonderten Bauteil besteht, welches an dem Ventilblock 1 mit Schrauben 5 angeschlossen ist. Der Ventilblock 1 hat zwei parallele Ventilbohrungen 7 und 9, welche zu dem Innenraum 11 des Gehäuses 3 hin offen sind. Die Ventilbohrungen 7 und 9 sind von außen in den Ventilblock 1 und an ihren Enden mit Gewindestopfen 13 und 15 verschlossen.

In der Nähe ihres von dem Gewindestopfen 13 verschlossenen Endes ist die Ventilbohrung 7 über einen Kanal 17 mit einem Hochdruckeinlaß 19 verbunden, an welchen die den Primärdruck einer hydraulischen Druckmittelquelle bzw. Pumpe führende Anschlußleitung angeschlossen wird. Weiter innen ist die Ventilbohrung 7 erweitert und bildet hier eine zylindrische Ausnehmung oder Kammer 21, die über einen Kanal 23 mit der Ventilbohrung 9 verbunden ist. Die Enden der diese Kanäle bildenden Bohrungen sind mit Gewindestopfen 25 und 27 verschlossen.

Die Ventilbohrung 9 ist in der Nähe ihres von dem Gewindestopfen 15 verschlossenen Endes durch einen Kanal 29 mit einem Niederdruckauslaß 31 verbunden, über welchen das unter dem Sekundärdruck stehende Druckmittel einem hydraulischen Verbraucher zügeführt wird. Weiter innen ist die Ventilbohrung 9 zu einer zylindrischen Kammer 33 erweitert, die über einen Kanal 35 mit einer weiteren zylindrischen Kammer 37 im inneren Teil der Ventilbohrung 7 verbunden ist Die zylindrische Kammer 37 ist an einen Ablauf 39 m angeschlossen, durch die das überschüssige hydraulische Druckmittel zu einem Vorratsbehälter zurückgeführt wird.

In den beiden Ventilbohrungen 7 und 9 sind Kolbenschieber 41 und 43 gleitend geführt, deren in den ι ϊ Innenraum 11 des Gehäuses 3 hineinragende Enden 415 und 435 ballig ausgebildet sind. Der Kolbenschieber 41 ist so ausgebildet und angeordnet, daß er je nach seiner Stellung das äußere Ende der Ventilbohrung 7 mit der zylindrischen Kammer 21 verbindet oder Jie Kammer 21 gegenüber dem Kanal 17 bzw. dem Hochdruckeinlaß absperrt. Der Kolbenschieber 41 steuert somit die Druckmittelverbindung zwischen dem Hochdruckeinlaß 19 und dem nachgeschalteten ebenfalls als Kolbenschieber 43 ausgebildeten Stellglied bzw. dem Niederdruck- >> auslaß 31. Dieser zweite Kolbenschieber 43 hat einen Axialkanal 45, der sich von seinem inneren Ende bis zu einem Radialkanal 47 erstreckt, über welchen je nach der Stellung des Kolbenschiebers 43 die Druckmittelverbindung zwischen dem äußeren Ende der Ventilboh- jo rung 9 und dem Kanal 35 bzw. dem Ablauf 39 hergestellt bzw. abgesperrt wird. Der Kolbenschieber 43 steuert demgemäß die zu dem Ablauf 39 führende Druckmittelverbindung.

Zwischen den äußeren Enden der Kolbenschieber 41 j-, und 43 und den Gewindestopfen 13 und 15 sind Druckfedern 49 und 51 angeordnet, welche die Kolbenschieber 41 und 43 nach unten drücken. Um Leckverluste zu verhindern, sind die Ventilbohrungen 7 und 9 auf der dem Innenraum U des Gehäuses zugewandten Seite der zylindrischen Kammern 33 und 37 mit Dichtringen 53 und 55 abgedichtet.

' Die unteren ballig ausgebildeten Enden 415 und 435 der Kolbenschieber 41 und 43 sind auf einem Hebelglied 57 beweglich abgestützt, welches halbkugelförmig ausgebildete Pfannen 575a und 5756 aufweist, in denen sich die balligen Enden der Kolbenschieber abstützen. Das Hebelglied 57 ist seinerseits von einem Schwenkglied 59 abgestützt, welches seinerseits mit einer halbkugelförmigen Ausnehmung 59C auf einem Tragglied 61 ruht, welches mit einem etwa halbkugelförmigen Ansatz 61C gelenkbeweglich in die Ausnehmung 59C einfaßt. Das aus einem Gleitstein od. dgl. bestehende Tragglied 61 ist auf der Bodenfläche des Innenraumes 11 des Gehäuses 3 verschiebbar geführt. Das Hebelglied 57 kann daher Schwingbewegungen um die Mittelachse 61a des Ansatzes 61C des Traggliedes 61 ausführen, wobei die Mittelachse 61a des Ansatzes 61c die Schwenkachse des Hebelgliedes 57 bildet.

Das Tragglied 61 hat eine durchgehende, axiale Gewindebohrung 611, in die eine Verstellschraube 63 eingeschraubt ist, die zwischen den Seitenwänden des Innenraumes 11 des Gehäuses 3 drehbar gelagert ist und an ihrem äußeren Ende einen Bedienungsknopf 65 trägt. Um Axialbewegungen der Verstellschraube 63 und des κ Bedienungsknopfes 65 zu verhindern, ist eine Buchse 57 mit Schrauben 69 und 71 in einer Gehäuseöffnung befestigt, welche das gewindefreie Ende der Verstellschraube 63 aufnimmt Durch Drehen des Bedienungsknopfes 65 kann daher das ais Gleitstein ausgebildete Tragglied 61 auf dem Boden des Innenraumes 11 gemäß F i g. 1 nach rechts oder links verschoben werden, wodurch das Schwenkglied 59 entsprechend verstellt wird. Das Schwenkglied 59 gleitet dabei an der ebenen Unterseite des Hebelgliedes 57 entlang. Bei dieser Verstellung wird die mit der Gelenkmittelachse 61a zusammenfallende Querachse O des Hebelgliedes 57 zwischen einer Position, in der die Querachse O mit der Längsmittelachse Pdes Kolbenschiebers 41 zusammenfällt und einer Position, in der die Querachse O mit der Längsmittelachse Q des Kolbenschiebers 43 fluchtet, versteilt. Die Mittelachse 61a des Hebelgliedes 57 kann demgemäß in Längsrichtung des Hebelgliedes 57 verstellt werden, wodurch die Hebelarme h und I₂ verändert werden, welche von den Abständen der Querachse O und den Längsmittelachsen P und Q der Kolbenschieber 41 u. 43 gebildet werden. Entsprechend wird das Hebelverhältnis bzw. die Hebeiübersetzung des Hebelgliedes 57 verändert.

Im folgenden wird die Arbeitsweise des vorstehend beschriebenen Druckminderventiles näher erläutert, wobei zunächst davon ausgegangen wird, daß das Ventil mit drucklosem hydraulischen Druckmedium gefüllt ist. Wenn das unter dem Primärdruck stehende hydraulische Druckmedium von einer Druckmittelquelle bzw. Pumpe über den Hochdruckeinlaß 19 und den Kanal 17 auf den Kolbenschieber 41 wirkt, wird dieser in der Ventilbohrung 7 nach unten gedrückt, wodurch das äußere Ende der Ventilbohrung 7 mit der zylindrischen Kammer 21 verbunden wird. Das hydraulische Druckmedium fließt daher von der zylindrischen Kammer 21 über den Kanal 23 in die Ventilbohrung 9. Beim Durchgang des unter dem Primärdruck stehenden hydraulischen Mediums durch den Spalt zwischen der Veniilbohrung 7 und dem oberen Ende des Kolbenschiebers 41 zur zylindrischen Kammer 21 hin ergibt sich ein Druckabfall, so daß sich hinter dem Kolbenschieber 41 ein Sekundärdruck einstellt, der über die Kanäle 23 und 29 am Niederdruckauslaß 31 des Ventils und damit an dem sekundär- bzw. niederdruckseitig angeordneten hydraulischen Verbraucher herrscht.

Der Sekundärdruck P₂ in der Ventilbohrung 9 hat außerdem das Bestreben, das als Kolbenschieber 43 ausgebildete Stellglied in Abhängigkeit von der Position des Traggliedes 61 gegenüber dem Hebelglied 57, d. h. in Abhängigkeit von dem Hebelarmverhältnis I]II₂ sowie in Abhängigkeit von dem Primärdruck P₁ zu verstellen, der auf die äußere Stirnfläche des Kolbenschiebers 41 wirkt. Dabei ergibt sich für den auf die Kolbenschieber 41 und 43 wirkenden hydraulischen Druck und das Hebelarmverhältnis des Hebelgliedes 57 folgende mathematische Beziehung: I]II₂ = P₂IP]. Wenn der Sekundärdruck P₂ kleiner ist als der Wert I]II₂ χ P₁ (P₂ < I]II₂ χ P₂), kann das in der Ventilbohrung 9 befindliche Druckmedium den Kolbenschieber 43 nicht nach unten drücken; der Kolbenschieber 43 wird vielmehr angehoben, da der Kolbenschieber 41 unter der Wirkung des in der Ventilbohrung 7 herrschenden Primärdruckes P₁ das (in F i g. 1 rechte) Ende des Hebelgliedes 57 nach unten drückt, wodurch das andere Hebelende mit dem Kolbenschieber 43 angehoben wird. Ist der Sekundärdruck P₂ in der Ventilbohrung 9 gleich dem Wert h/i χ P] (P₁ = I]II₂ χ P\), so befindet sich der Kolbenschieber 43 im Gleichgewichtszustand mit dem Kolbenschieber 41, wie in Fig. 1 dargestellt. Nur wenn der Sekundärdruck P₂ größer ist als I₁II₂ χ Pi d. h. P₂ > /|/

h x Pi. wird der Kolbenschieber 43 von dem Sekundärdruck in der Ventilbohrung 9 in den Innenraum Il des Gehäuses 3 geschoben. Hierdurch gelangt der Radialkanal 47 des Kolbenschiebers 43 mit der zylindrischen Kammer 33 in Verbindung, während gleichzeitig der Kolbenschieber 41 von dem Hebelglied 57 angehoben wird, so daß die Durchgangsöffnung zwischen der Ventilbohrung 7 und der zylindrischen Kammer 21 im Querschnitt vermindert oder vollständig geschlossen wird. Hierbei fließt ein Teil des der Ventilbohrung 9 zuströmenden Druckmediums über die Kanäle 45 und 47, die zylindrische Kammer 33, den Kanal 35 und die Kammer 37 sowie den Anschluß 39 zu dem Ablauf ab, während gleichzeitig der Zufluß des unter Hochdruck stehenden Mediums in die Kammer 21 gedrosselt oder vollständig unterbunden wird, infolgedessen ergibt sich eine Verminderung des am Niederdruckauslaß 31 herrschenden Sekundärdruckes.

Wenn andererseits der Sekundärdruck Pi in der Ventilbohrung 9 sich zu stark vermindert und unter den Wert I_xIh x P\ abfällt, wird der Kolbenschieber 41 von dem in der Ventilbohrung 7 herrschenden Primärdruck Pi nach unten verschoben, wodurch der andere Kolbenschieber 43 über das Hebelglied 57 angehoben wird. Hierbei wird die Druckmittelverbindung zwischen der Ventilbohrung 7 und der zylindrischen Kammer 21 hergestellt bzw. der Durchflußquerschnitt entsprechend erhöht, so daß dem nachgeschalteten Ventil 9, 43 eine ■-. größere Druckmittelmenge zufließt. Zugleich wird der Abfluß über die Kanäle 45, 47 zu dem Anschluß 39 hin gedrosselt oder vollständig abgesperrt. Demgemäß stellt sich eine Erhöhung des Sekundärdruckes in der Ventilhohrung 9 und dem Niederdruckauslaß 31 und

in entsprechend auch eine Erhöhung der über den Niederdruckauslaß 31 abströmenden Flüssigkeitsmenge ein.

Der Sekundärdruck Pi des hydraulischen Druckmediums, welches über den Niederdruckauslaß 31 dem

r, sekundärseitig angeordneten Verbraucher od. dgl. zufiieut, wird somit ständig auf einem Wert gehalten, der dem Wert h/h χ P\ entspricht. Der Sekundärdruck P₂ ändert sich demzufolge proportional der Änderung des Primärdruckes Pi. Da das Übersetzungsverhältnis l\ll₂

.χι von den Hebelarmlängen zwischen der Querachse O und den Längsmittelachsen P und Q der Ventilglieder bestimmt wird, läßt sich dieses mit Hilfe des Bedienungsknopfes 65 und durch Verstellen des das Hebelglied 57 abstützenden Traggliedes 61 verändern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Druckminderventil mit einem Gehäuse und einem im Strömungsweg zwischen Hochdruckeinlaß und Niederdruckauslaß angeordneten, vom Hochdruck beaufschlagten Kolbenschieber und einem vom Niederdruck beaufschlagten Stellglied, die gegensinnig axial beweglich an einem Hebelglied abgestützt sind, das mittels Schwenkglied auf einem in Längsrichtung des Hebelgliedes verstellbaren Tragglied schwenkbar gelagert ist, wobei das vom Hochdruck beaufschlagte Ventilglied eine Druckmittelverbindurtg zu dem vom Niederdruck beaufschlagten Stellglied steuert, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied ebenfalls als Kolbenschieber (43) ausgebildet ist, das eine Verbindung zu einem Ablauf (39) steuert, und daß die Kolbenschieber (41,43) mit einseitig ballig ausgebildeten Enden (415; 43S^ in halbkugelförmigen Pfannen (575a, 57Sb) des Hebelgliedes (57) ruhen, das an dem Schwenkglied (59) anliegt, das seinerseits wiederum schwenkbar an dem als Gleitstein ausgebildeten Tragglied (61) abgestützt ist, das an der Innenwand des Gehäuses (3) anliegend verstellbar ist.

2. Druckminderventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragglied (61) mit einer Verstellschraube (63) von außerhalb des Gehäuses (3) stufenlos verstellbar ist.

3. Druckminderventil nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (7,9,41,43) und die Anschlüsse (19,31,39) in einem Ventilblock (1) angeordnet sind, der mit dem das Hebelglied (57) aufnehmenden Gehäuse (3) verbunden ist.