DE2420565A1

DE2420565A1 - Ventil

Info

Publication number: DE2420565A1
Application number: DE2420565A
Authority: DE
Inventors: Jun James O Byers
Original assignee: Tomco Inc
Current assignee: Tomco Inc
Priority date: 1973-05-07
Filing date: 1974-04-27
Publication date: 1974-11-28
Also published as: FR2229001B3; CA1008756A; US3920034A; JPS5052476A; FR2229001A1

Description

DIPL.-CHEM. W. RÜCKER DiPi-.-iN(i. 3. LEINE

PATENTANWÄLTE

2420555

3 HANNOVER. BURCKHARDTSTR. 1

TELEFON CO511) 62 84 73

Unser Zeichen 277/8

Tomco, Ine.

Datum 24. April 1974

Ventil

Hydraulische Systeme mit Regelventilen zur Regelung der Zuführung eines Fluidums zu hydraulisch betriebenen Vorrichtungen sind bekannt. Ein solches System ist in der US-Patentschrift 3 411 295 vom 19. November 1968 beschrieben. .

Dieses System verwendet eine hydraulische Wheatstone¹ sehe Brücke und ein auf Druck ansprechendes federbelastetes "bypass"-Ventil, um den Druck in einem System zu steuern. Das "bypass"-Ventil ist so geschaltet, das es auf den Druck des Fluidums in beiden Zweigen der Wheatstone'sehen Brücke anspricht und auf eine Druckdifferenz quer zu den Brückenzweigen, die größer ist als der Federdruck. Das "bypass"-Ventil arbeitet bei einem niedrigeren als dem vollen Pumpendruck, so daß die minimalen Betätigungsdrücke zunehmen. In dieser Hinsicht besitzt das "bypass"-Ventil in irgendeiner Stellung

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einen Prozentsatz des vollen Pumpendruckes, der auf jedes Ende der Ventilspindel einwirkt und ist dann nicht zu betätigen, bis eine Druckdifferenz an jedem Ende auftritt, die größer ist als der Federdruck. Bei niedrigen Systemdrücken ist dieser manchmal niedrige Prozentsatz des Systemdruckes unzureichend, das Ventil genau zu betätigen.

Die Wheatstone'sehe Brückenanordnung enthält einen offenen Anschluß zu einem Behälter oder für einen festen Verlust, damit das Gleichgewicht des Systems aufrechterhalten werden kann. Die volle Pumpenleistung ist daher an der hydraulisch betätigten zu steuernden Vorrichtung niemals verfügbar.

Das "bypass"-Ventil, das in diesem System verwendet wird, enthält kleine feste Öffnungen an jedem Ende, um den Druckprozentsatz, der auf das Ventil wirkt, zu steuern. Diese öffnungen müssen klein sein, um den Strömungsverlust zum Tank zu kontrollieren. Diese kleinen öffnungen verstopfen sich leicht durch kleine Teilchen, die in der hydraulischen Flüssigkeit enthalten sind. Das "bypass"-Ventil wird durch eine variable Steueröffnung am einen Ende gesteuert und eine variable Rückkopplungsöffnung am anderen Ende. Die Strömungsgeschwindigkeit hängt daher ab von einem festen Flächenverhältnis zwischen den variablen Öffnungen in jeder Stellung der Ventilspindel.

Das hydraulische Steuersystem der vorliegenden Erfindung verwendet ein Proportional-"bypass"-Steuerventil, das

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sehr wirkungsvoll sowohl bei hohen als auch bei niedrigen Drücken verwandt werden kann, um den Fluidumsstrom zu steuern. ' Der verfügbare Druck zur Steuerung des "bypass"-Ventils ist unabhängig von dem Lastdruck. Das "bypass"-Ventil der Erfindung spricht auf den vollen Pumpendruck an und gestaltet daher niedrigere Betriebsdrücke an der Pumpe. In einer Ausgestaltung schließt das Ventil vollständig, wenn das System die gesamte hydraulische unter Druck stehende Flüssigkeit verlangt, so daß in dem System der gesamte zur Verfügung stehendeFlüssigkeitsstrom da ist. Die Ventilspindel ist mit einer öffnung mit variabler Querschnittsfläche versehen, die so angeordnet ist, daß die Ventilspindel durch eine Pilotstromgeschwindigkeit immer bestimmt wird. Der Druckabfall an dieser Öffnung variabler Fläche ist im wesentlichen konstant, und demzufolge ist auch die Strömungsgeschwindigkeit für jede Stellung im wesentlichen konstant. Da die Ventilspindel auf den Pilotstrom anspricht, können diese variablen Pilotöffnungen in jedes herkömmliche Ventilsystem eingebaut sein. Eine Ausgestaltung der Erfindung kann in einem System verwendet werden, das handelsübliche Vierwegeventile enthält, und eine andere Ausgestaltung kann so verwandt werden, daß der gesamte Strom zur Last geht und nur ein kleiner Teil des Gesamtstromes über die Steueröffnungen abgeleitet werden muß.

Eine Ausführungsform der Erfindung macht es möglich, rückschlagartige "bypass"-Ventile zu bauen, die als Drucksteueroder Entlastungsventile verwendet werden können. Das rückschlag-

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artige "bypass"-Ventil ist dem gleit- oder schieberartigen Ventil überlegen, weil es schneller öffnet.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert.

In der Zeichnung stellen dar:

Fig. 1 ein Diagramm eines hydraulischen Systems mit einem Proportional-"bypass"-Ventil in einem offenen System, bei dem die Steuer-Öffnungen in Serie geschaltet sind,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Ausführungsform eines Proportional-"bypass"-Ventils, das in dem offenen System verwendbar ist,

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich der der Fig. 2, jedoch mit der Stellung der Ventilspindel in der geöffneten Stellung,

Fig. 4 ein schematisches Fließbild oder Diagramm

eines hydraulischen Systems mit einem anderen "bypass"-Ventil in einem geschlossenen System, wobei die Steueröffnungen parallelgeschaltet sind,

Fig. 5 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform eines "bypass"-Ventils, das in dem System nach Fig. 4 verwandt werden kann,

Fig. 6 eine Ansicht ähnlich der der Fig. 5, jedoch mit geöffneter Ventilspindel,

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Fig. 7 einen Schnitt auf der Linie 7-7 der Fig. 5, die ein auf Druck ansprechendes System für das "bypass"-Ventil zeigt,

Fig. 8 ein schematisches Diagramm eines hydraulischen Systems für ein Parallelstrom-"bypass"-Ventil,

Fig. 9 einen Querschnitt durch ein solches Parallelstrom-"bypass"-Ventil des Systems nach Fig. 8 und
Fig. 10 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 9, jedoch

mit einem Ventil mit geöffneter Ventilspindel.

In Fig. 1 ist schematisch ein hydraulisches System dargestellt, das eine Pumpe 10 enthält, die. mit dem Bypass-Ventil 12 verbunden ist, und zwar über eine Leitung 14. Die Pumpe ist außerdem mit zwei Vierwegeventilen 16 und 18 über die Leitungen 20 bzw. 22 verbunden. Die Stromrichtungsregelventile 16 und 18 sind mit doppelwirkenden Kolben- und Zylinderanordnungen 24 und 26 verbunden.

Die Kolben- und Zylinderanordnung 24 ist mit dem Ventil 16 über die Leitungen 28 und 30 verbunden, und die Kolben- und Zylinderanordnung 26 ist über die Leitungen 32 und 34 mit dem Ventil 18 verbunden.

Es sind Einrichtungen vorgesehen, um von den Ventilen zum Bypass-Ventil 12 Strömungssignale zu überführen, d. h. dieses Pilotströmungssignal der Ventile 16 und 18 wird über

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Rohrleitungen 42 zum Bypass-Ventil 12 zurückgeführt. Die Ventile 16 und 18 sind über die Leitungen 38 und 40 mit einem Vorratsbehälter 36 verbunden.

Wenn beide Ventile 16 und 18 in der Neutralstellung sind, strömt das Fluidum von der Pumpe 10 durch die Leitung 20 zu den variablen Öffnungen 44 und 46 in den Ventilen 16 und 18 und über die Leitung 42 zum Bypass-Ventil 12. Da sich aufgrund der Strömungsgeschwindigkeit in dem Bypass-Ventil 12 ein Druck aufbaut, öffnet das Ventil und läßt Fluidum über die Leitungen und 48 in die Behälter 36 fließen. Falls das eine oder das andere Ventil 16 oder 18 geöffnet ist, fällt die Strömungsgeschwindigkeit in der Leitung 42 ab und der Druck in der Lei- tung 20 nimmt zu, bis der Druck dem Lastdruck in den Zylindern 24 und/oder 26 entspricht. Die Strömungsgeschwindigkeit zum Behälter 36 über das Bypass-Ventil 12 wird vermittels einer Öffnung variabler Querschnittsfläche gesteuert, die auf die Strömung in der Pilotstromleitung anspricht, was nachfolgend ausführlicher beschrieben werden wird.

In den Fig. 2 und 3 ist ein Proportional-Bypass-Ventil 12 gezeigt, das mit den Tandemventilen 16 und 18 gemäß Fig. verwandt werden kann. Dieses Bypass-Ventil leitet Flüssigkeit in den Behälter immer dann, wenn der Pilotdruck gleich dem Gleichgewichtszustand des Ventils ist. Das Ventil 12 umfaßt ein Gehäuse 50 mit,einer Bohrung 52, einer mit Gewinde versehenen Gegenbohrung 54 an dem einen Ende und einer mit Gewinde versehenen Gegenbohrung 56 an dem anderen Ende der Boh-

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rung 52. In dem Gehäuse 50 sind Ausnehmungen 58 und 60 geschaffen, die über die Bohrung 52 mit Abständen zueinander verteilt angeordnet sind. Die Flüssigkeit strömt zunächst zur Bohrung über die Einlaßöffnung 62 oder 64, die in die Ausnehmung 58 führt. Die Flüssigkeit tritt aus aus der Bohrung 52 durch eine Auslaßöffnung 66, die mit der Ausnehmung 60 in Verbindung steht. Die Pilotflüssigkeit wird der Bohrung 52 über die öffnung 68 zugeführt, die mit der Gegenbohrung 56 am Ende der Bohrung 52 in Verbindung steht.

Der Strom der Flüssigkeit durch die Bohrung 52 wird gesteuert vermittels einer Ventilspindel 70, die für eine axiale " Bewegung in irgendeine Richtung der Bohrung 52 gelagert ist. Die Ventilspindel 70 besitzt eine Axialbohrung 72, die an dem einen Ende in einer vergrößerten Gegenbohrung 74 endet. Eine Querbohrung 73 ist an dem einen Ende der Bohrung 72 gebildet. Ein im Durchmesser verringerter Abschnitt 76 ist an dem Ende der Spindel 70 gebildet. Eine ringförmige Ausbildung 78 ist im mittleren Teil oder zwischen den Enden der Spindel 70 gebildet, so daß Steuerflächen 77 und 79 entstehen, die die Ausnehmung 58 in dem Gehäuse 50 überbrücken. Der äußere Umfang des Endes, welches im Durchmesser verringert ist, nämlich des Teiles 76, besitzt einen abgeschrägten Abschnitt 80, der sich zum Ende der Spindel hin verjüngt.

Die Bohrung 52 ist an den Enden vermittels Gewindestopfen 82 und 84 verschlossen. Der Stopfen 82 enthält eine Ausnehmung 86 und ist vermittels eines 0-Ringes 88 gegen das

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Gehäuse abgedichtet. Der Stopfen 84 enthält ebenfalls eine Ausnehmung 90 und ist vermittels eines O-Ringes 92 abgedichtet.

Der Strom der Flüssigkeit durch die Bohrung 72 der Ventilspindel 70 wird über eine öffnung variabler Querschnittsfläche gesteuert, die durch den abgeahrägten Abschnitt 80 der ringförmigen Ausnehmung 86 gebildet wird. Die Ausnehmung 86 besitzt einen Durchmesser, der etwas größer ist als der äußere Durchmesser des im Durchmesser verringerten Teiles 76 der Spindel 70. Das Ende 94 der Ausnehmung 86 dient als Ventilsitz für das Ende der Spindel 70, um die Bohrung 72 zu verschließen. Die Ausnehmung 86 arbeitet mit dem abgeschrägten Teil 80 zusammen, um den Flüssigkeitsstrom zu regeln, der von der Pilotöffnung durch die Bohrung 72 der Ventilspindel 70 fließt.

Die Ventilspindel 70 wird mit dem Ventilsitz 94 durch eine Feder 96 in Berührung gehalten. Diese Feder liegt in der Bohrung 74 des einen Endes der Spindel 70 und in der Ausnehmung 90 des Gewindestopfens 84. Die Federkraft, die auf die Ventilspindel 70 einwirkt, bestimmt die Anfangskraft, die erforderlich ist, das Ventil zu öffnen.

Das Ventil 12 ist normalerweise mit einer Pumpe 10 verbunden, und zwar über eine der Einlaßöffnungen 62 und 64, wobei die andere Einlaßöffnung mit dem hydraulischen System verbunden ist. Die Flüssigkeit fließt daher zwischen den Öffnungen 62 und 64 über die Ausnehmung 58 in dem Gehäuse 50.

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Die Pilotöffnung 68 ist mit dem System über die variablen öffnungen 44 und 46 verbunden unter Verwendung der Leitung 42. Die Behälteröffnung 66 ist direkt mit dem Behälter 36 über die Leitung 48 verbunden.

Im Betrieb wird die Ventilspindel 70 normalerweise in die Neuträlstellung gedrückt, wobei das Ende der Spindel 70 auf dem Ventilsitz 94 steht. Flüssigkeit von der Pumpe fließt durch die öffnung 62 oder 64 direkt in das System. Der Flüssigkeitsstrom geht dann durch die Drosselventile und 46 und in die Pilotöffnung 68 und von dort in die Bohrung 52.

Wenn der Druck der Flüssigkeit, der auf die Querschnittsfläche 98 der Ventilspindel einwirkt, die Kraft der Feder übersteigt, wird die Ventilspindel nach links bewegt. Wenn die Ventilspindel 70 sich nach links und damit von dem Ventilsitz 94 wegbewegt, strömt Flüssigkeit durch die öffnung zwischen dem abgeschrägten Teil 80 und der Ausnehmung 86 hindurch, dann durch die Bohrung 72, durch die Querbohrung 73, durch die öffnung 66 und dann in den Behälter 36. Ein Gleichgewichtszustand wird erreicht, wenn die Strömungsgeschwindigkeit durch die öffnung zwischen dem abgeschrägten Teil 80 und der Ausnehmung 86 gerade ausreicht, der Kraft der Feder 96 gleichzukommen. In dieser Hinsicht ist die Querschnittsfläche der Fläche 98, mal dem Druck der Flüssigkeit vorbestimmt durch die Kraft der Feder 96 und ergibt einen bestimmten Druckabfall an der Öffnung, die von der

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Schräge 80 und der Ausnehmung 86 bestimmt wird. Wenn die Spindel im Gleichgewicht ist, stellt daher jede Pilotstromgeschwindigkeit die endgültige Stellung der Spindel 70 dar.

Nimmt der Druck der Flüssigkeit an der Pilotöffnung zu, bewegt sich die Spindel 70 weiter nach links und öffnet die öffnung zwischen dem Ende der Ausnehmung 78 und der Ausnehmung 60 in dem Gehäuse 50, so daß Flüssigkeit aus der Ausnehmung 58 in den Behälter abgeleitet werden kann. Die Strömungsgeschwindigkeit der über die Ableitung fließenden Flüssigkeit ist proportional der Strömungsgeschwindigkeit an dem abgeschrägten Ende der Ventilspindel.

In Fig. 4 ist schematisch ein hydraulisches System gezeigt, das eine Pumpe 10 enthält, die über ein Rückschlag-Bypass-Ventil 150 vermittels einer Leitung 14 und zwei Vierwegeventilen 15, 17 über die Leitungen 20 bzw. 22 verbunden ist. Die Ventile 15 und 17 sind mit doppelwirkenden Kolben- und Zylindereinrichtungen 24 bzw. 26 verbunden. Die Kolben- und Zylindereinrichtung 24 ist mit dem Ventil 15 über die Leitungen 28 und 30 verbunden, die Kolben- und Zylindereinrichtung 26 ist über die Leitung 32 und 34 mit dem Ventil 17 verbunden.

Es sind Einrichtungen vorgesehen, um Pilotflüssigkeit von den Ventilen 15 und 17 dem Bypass-Ventil 50 zuzuführen, und zwar in Form einer Leitung 40. Die Ventile 15 und 17 und das Ventil 150 sind über die Leitungen 38 und 48 mit dem Behälter 3β verbunden» Wenn btsiäe Ventile 15 und 17 in der Neu-

tralstellung sind, strömt Flüssigkeit von der Pumpe IO durch die Leitung 14, Ventil 150 und Leitung 48 zum Behälter 36. Ist eins oder beide der Ventile betätigt, strömt Flüssigkeit durch die variablen Öffnungen 45 oder 47 zum Ventil 150. In dem Maße wie Druckanstieg in der Leitung 20 oder 22 erfolgt, steigt auch der Druck in der Pilotleitung 42 an, so daß das Ventil 150 nach und nach geschlossen wird, im umgekehrten Verhältnis zu der Strömungsgeschwindigkeit der Pilotflüssigkeit. Dies ist nachfolgend ausführlicher erläutert.

In den Fig. 5 und 6 ist ein Proportional-Bypass-Ventil 150 dargestellt, das eine Bypass-Leitung für die Flüssigkeit zum Behälter vermittels einer im Querschnitt variablen Öffnung enthält, die umgekehrt proportional dem Strom der Pilotflüssigkeit ist. Wenn die Öffnungen 44 und 46 der Ventile 15 und 17 geöffnet werden, nimmt der Pilotdruck zu, schließt das Ventil 150 und öffnet die Einrichtungen mit der im Querschnitt veränderbaren Öffnung, was weiter unten ausführlicher beschrieben werden wird.

Das Ventil 150 umfaßt ein Gehäuse 152 mit einer Bohrung 154. Ein mit Gewinde versehener Abschnitt 156 ist am einen Ende der Bohrung 155 angeordnet und eine Öffnung mit verringertem Durchmesser 158 ist innerhalb des mit Gewinde versehenen Abschnittes 156 gebildet. Die Einlaßöffnung 160 und die Pilotöffnung 162 sind mit der Bohrung 154 verbunden. Eine Sackbohrung 164 ist in dem Gehäuse angeordnet und verläuft parallel zur Boh-

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rung 154. An ihrem geschlossenen Ende ist sie mit der Bohrung 154 über eine Öffnung 166 verbunden. Eine Auslaßleitung 170 ist mit der Bohrung 154 über eine Öffnung 172 verbunden. Der Strom der Flüssigkeit durch die Bohrung 154 wird vermittels einer Spindel 174 gesteuert, wobei die Spindel ein kolbenartiges Teil 156 trägt, das axial in der Bohrung beweglich ist. Die Querschnittsfläche 196 des Kolbens 176 ist etwa gleich der Querschnittsfläche 198 auf der gegenüberliegenden Seite des Kolbens 176.

Die Spindel 174 enthält eine Axialbohrung 178 und besitzt einen abgeschrägten Ventilsitz 180, der an dem einen Ende in einer Stellung liegt, in der er die im Durchmesser verringerte öffnung 158 der Bohrung 154 erfassen kann. Zwei Schlitze 182 sind am anderen Ende der Ventilspindel 1.74 gebildet. Die Spindel 174 wird vermittels einer Feder 194 mit der im Durchmesser verringerten öffnung 158 der Bohrung 154 in Berührung gehalten.

Die Bohrung 154 ist am gegenüberliegenden Ende zum Gewindeabschnitt 156 vermittels eines Stopfens 184, der eine zylindrische Ausnehmung 186 enthält, verschlossen. Der Stopfen 184 wird in der Bohrung 154 durch einen O-Ring 188 abgedichtet und durch einen Federring 190 gehalten. Die Ausnehmung 186 besitzt einen inneren Durchmesser, der etwas größer ist als der äußere Durchmesser des Endes der Spindel 174, die sich axial in die Ausnehmung 186 bewegen kann. Eine Steuerung der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit durch

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die Leitung 178 wird vermittels der variablen Öffnung bewirkt, die durch die Ausnehmung 186 gebildet ist und in dem Stopfen 184 liegt in Verbindung mit den Schlitzen 182 auf der äußeren Oberfläche der Spindel 174. Wenn die Spindel 174 sich aus der Ausnehmung 186 herausbewegt, nimmt die Querschnittsfläche der Schlitze 182 zu, so daß mehr Flüssigkeit durch die Schlitze 182 strömen kann. Das Ventil 150 ist mit der Druckmittelleitung 14 über die Öffnung 160 verbunden. Die Pilotöffnung 162 ist mit der Leitung 42 verbunden, die die variablen Öffnungen 45 und 47 enthält. Der Gewindeteil 156 am Ende der Bohrung 154 ist direkt mit dem Behälter 36 verbunden.

Im Betrieb wird unter Druck stehende Flüssigkeit die Bohrung 154 über die Öffnung 160 betreten und einen Diruck auf der Querschnittsfläche 196 des Kolbens 176 aufbauen. Wenn die Kraft, die auf den Kolben wirkt, der Kraft der Feder 94 gleich ist, bewegt sich die Spindel 174 nach links, öffnet die Öffnung zwischen dem Ventilsitz 180 und dem im Durchmesser verringerten Teil 158 und schließt die Strömungswege über die Schlitze 182. Dann strömt Flüssigkeit durch das Ventil 150 direkt zu dem Behälter 36 mit einem Druck, der der Kraft der Feder 94 und der Fläche 196 entspricht.

Wenn die Ventile 45 und 47 geöffnet sind, wird über die Pilotöffnung 162 sich in der Bohrung 154 ein Druck auf der gegenüberliegenden Seite des Kolbens 156 aufbauen. Da die Flächen 198 und 196 aber gleich sind_? ruft ein Flüssigkeitsstrom von den Ventilen 44 oder 47 eine Druckerhöhung auf

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der Fläche 198 hervor, was wiederum dazu führt, daß die Spindel 174 sich in Richtung der öffnung 158 in der Bohrung 154 bewegt, wenn der Pilotdruck plus der Kraft der Feder 194 ausreicht, jene Kraft zu überwinden, die auf die Fläche 196 einwirkt.

Die Spindel 174 bewegt sich weiter, so daß der Sitz 180 dichter an die Öffnung 158 in der Bohrung 154 gelangt, bis der Druckabfall an den Schlitzen 182 gleich ist dem Flüssigkeitsdruck auf der Fläche 196 weniger der Federkraft, die von der Feder 194 ausgeübt wird. Irgendeine weitere Zunahme im Flüssigkeitsstrom durch die Öffnung 44 oder 46 bewegt die Spindel 174 weiter auf die Öffnung 158 zu, so daß die öffnung zwischen den öffnungen 160 und 156 geschlossen ist. Die Strömung durch eine der Öffnungen 44 oder 46 führt dazu, daß die Spindel 174 eine im wesentlichen feste Stellung zu den Schlitzen 182 und zur Bohrung 186 einnimmt und auch zur öffnung 158, so daß eine umgekehrte Verwandtschaft zwischen dem Strom über den öffnungen 44 und 56 und dem Strom zwischen den Öffnungen 16O und besteht.

Es sind Einrichtungen vorgesehen, um Druck in der Bohrung 154 ableiten zu können, und zwar immer dann, wenn der Druck in der Pilotöffnung 162 ein bestimmtes Maximum übersteigt (Fig. 7). Solche Einrichtungen haben die Form eines Entlastungsventils 20Oj, das in einer Entleerungsleitung 170 angeordnet ist. Das Ventil 200 umfaßt einen Ventil-

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körper 202, der eine Ventilöffnung 172 verschließen kann. Der Ventilkörper 202 wird vermittels einer Feder 204 mit der Öffnung 172 in Berührung gehalten. Die Feder 204 liegt zwischen dem Ventilkörper 202 und einer justierbaren Gewindeschraube 206, die vermittels einer Mutter 208 in ihrer Stellung arretiert ist. Der Druck, bei dem Entlastung erfolgt, wird von der Kraft der Feder 204 bestimmt, die durch Drehen der Schraube 206 einstellbar ist.

Wenn der Druck, bestimmt durch die Einstellung der Feder 204 und der Fläche der Öffnung 172 erreicht ist, wird ein Teil der Flüssigkeit, die an der Öffnung 44 und/oder vorbeiströmt, von den Schlitzen 182 abgeleitet und über den Ventilkörper 202 in die Behalterleitung 170 strömen. Das führt dazu, daß die Spindel 174 den Ventilsitz 180 von der öffnung 158 wegbewegt, so daß zusätzliche Flüssigkeit von der öffnung 160 zur öffnung 156 fließen kann'. Der Ventilkörper 202 bleibt so lange offen, bis sich die Spindel so weit von der Bohrung 158 wegbewegt hat, daß sich der Druck an der öffnung 160 auf einem bestimmten Pegel stabilisiert hat.

In Fig. 8 ist schematisch ein hydraulisches System dargestellt, in dem ein Bypass-Ventil 100 enthalten ist, das den gesamten Flüssigkeitsstrom zu dem zu steuernden Gerät liefert. Die Pumpe 101 ist über das Ventil 100 mit der Leitung 103 verbunden, wobei das Ventil dazu benutzt wird, einen konstanten Flüssigkeitsstrom einem Motor 105 über eine

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Leitung 107 zuzuführen. Sowohl die Pumpe als auch der Motor

105 sind mit dem Behälter 109 verbunden.

Das in den Fig. 9 und 10 dargestellte Proportionalsteuerventil 100 liefert eine gesteuerte Strömungsgeschwindigkeit vermittels einer öffnung, deren Querschnittsfläche variabel ist und die einen kleinen Teil des Gesamtstromes steuert. Bei einem Bypass-Ventil dieser Art ist wie bei den anderen oben erwähnten Bypass-Ventilen ein konstanter Druckabfall vorgesehen vermittels der öffnungen variabler Querschnittsfläche, die die Strömungsgeschwindigkeit steuert.

Das Ventil 100 umfaßt ein Gehäuse 102 mit einer Bohrung 104 mit einem Gewindeteil 106 an dem einen Ende und einem Gewindeteil 108 am anderen Ende. Eine im Durchmesser verringerte öffnung HO ist an dem einen Gewindeabschnitt

106 vermittels eines Flansches 111 gebildet. Eine Auslaßöffnung 112 ist mit einer Ausnehmung 114 verbunden, die mit der Bohrung 104 in Verbindung steht. Ein Kanal 116 steht mit der Bohrung 104 über eine Öffnung 118 in Verbindung und mit der Ausehmung 114 über die Öffnung 120.

Flüssigkeit, die von der Einlaßöffnung 106 durch die Bohrung 104 zur Auslaßöffnung 112 fließt, wird vermittels einer Ventilspindel geregelt, die die Form eines rohrförmigen Kolbens 122 hat, der axial beweglich in der Bohrung gelagert ist. Der Kolben 122 besitzt einen im Durchmesser verringerten Teil 124, der zwischen seinen Enden liegt und eine

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Anzahl von öffnungen 126 auf der einen Seite des im Durchmesser verringerten Abschnittes 124, so daß Flüssigkeit von der. Bohrung 104 der öffnung 106 zuteilbar ist.

Die Regelung des Stromes der Pilotflüssigkeit durch den Abschnitt verringerten Durchmessers 124 erfolgt vermittels des abgeschrägten Zylinders 128, der an dem festen Teil 130 befestigt ist, das in der Bohrung 104 angeordnet ist. Das Teil 130 besitzt eine Axialbohrung 132 mit einer im Durchmesser verringerten Durchbohrung 134 am inneren Ende, die mit der Bohrung 1O4 über eine querverlaufende Leitung 136 in Verbindung steht. Die Bohrung 132 ist mit der öffnung 118 über eine Leitung 137 und einer Ringnut 138 verbunden.

Der Kolben 122 wird durch eine Feder gegen den Flansch 111 in der Bohrung 104 gedrückt, wobei die Feder 140 zwischen dem im Durchmesser verringerten Teil 124 in dem Kolben 122 und dem festen Teil 130 angeordnet ist. Bei der in Fig. 9 gezeigten Stellung liegt der abgeschrägte Zylinder 128 im wesentlichen so, daß er die öffnung in dem Teil 124 mit verringertem Durchmesser verschließt.

Zur Steuerung des Stromes der Flüssigkeit durch die Leitung 134 sind Einrichtungen vorgesehen, die Solenoidventile 142 darstellen, die in dem Gewindeteil 108 der Bohrung 104 angeordnet sindo Das Solenoidventil 142 enthält einen Ventilkörpar 144 _B der die Leitung 134 absperren kann. Bei einer anderen Ausgestaltung kann das Solenoidventil durch ■sin druckkompensierendes Strömungsventil ersetzt sein oäer durch ein Drosselventil„

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Im Betrieb tritt die Flüssigkeit in die Bohrung 1O4 über den Gewindeabschnitt 106 ein und wirkt auf den Kolben 122, so daß dieser auf das feste Teil 130 gegen die Wirkung der Feder 140 zubewegt wird. Der Druck an der Öffnung 1O6 muß ausreichen, den Kolben 122 gegen die Wirkung der Feder 140 zu bewegen. Angenommen, das Ventil 144 ist geschlossen, so wird der Strom der Pilotflüssigkeit durch die öffnung den Druck innerhalb des Teiles 122 erhöhen. Wenn der Druck der Pilotflüssigkeit im Teil 122 plus der Wirkung der Feder 140 den Druck der Flüssigkeit, die auf das Teil 122 einwirkt, übersteigt, wird das Teil 122 den Strömungsweg zwischen den Öffnungen 106 und 112 schließen.

Um diesen Strömungsweg zwischen den öffnungen 106 und 112 wieder zu öffnen, wird das Ventil 144 geöffnet, so daß Pilotflüssigkeit durch die Öffnung variabler Querschnittsfläche, die von dem abgeschrägten Zylinder 128 und der öffnung 124 gebildet ist, fließen kann. Wenn das Ventil 144 sich nach oben bewegt und die öffnung zwischen den Leitungen 134 und öffnet, fließt Flüssigkeit aus der Bohrung 104 des Zylinders 122 zur öffnung 112. Dadurch entsteht ein Druckabfall im Zylinder 122, der ausreicht, daß sich dieser Zylinder gegen den Druck der Feder 140 bewegt.» Der Zylinder 122 bewegt sich nach ethen,, bis die öffnung variabler Quersciinittsflache, die zwischen des kegelstumpf forsKigen Teil 128 und der Bohrung 124 gebildet, wird, groß genug isfc_P daß Flüssigkeit mit einer Sfcröeteiriäigkeit hindurchgehen kann, die im wesentlichen

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der Strömungsgeschwindigkeit durch die Bohrung 134 entspricht. Die Bewegung des Zylinders 122 öffnet einen Strömungsweg von der öffnung 106 über die öffnungen 126 zur öffnung 112.

Falls die Druckdifferenz zwischen der Öffnung 106 und 112 konstant ist, ergibt sich ein konstantes Verhältnis zwischen der Strömungsgeschwindigkeit durch die öffnung, die von dem Ventil 154 und der Bohrung 134 gebildet wird und der Strömungsgeschwindigkeit durch die öffnungen 126. Da die Strömungsgeschwindigkeit durch die Leitung 134 durch die Strömungsgeschwindigkeit durch die öffnung 124 bestimmt wird, wird auch die Strömungsgeschwindigkeit zwischen der Öffnung 1O6 und der Öffnung 112 im wesentlichen gleich sein der Strömungsgeschwindigkeit durch die öffnung 124. Da der Druckabfall an der Öffnung variabler Querschnittsfläche konstant ist für irgendine bestimmte Stellung des Zylinders 122, ergibt sich eine bekannte Strömungsgeschwindigkeit durch das Ventil. Die Charakteristik dieses Ventils ist die (gleich^wie die der anderen Ventile.

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Claims

Patentansprüche

lJ Ventil, insbesondere Proportional-Bypass-Ventil, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (12), eine Bohrung (52), eine Einlaß- und eine Auslaßöffnung, eine Pilotöffnung (68) , die mit der Bohrung (52) in Verbindung steht, ein Steuerventil, welches gleitbar in der Bohrung angeordnet ist und das die Flüssigkeit von der Einlaßöffnung und der Pilotöffnung über die Bohrung zur Auslaßöffnung steuert, und daß eine Feder (96) vorgesehen ist, die eine Ventilspindel (70) in eine Neutralstellung schiebt und die in der Bohrung (52) gelagert ist, wodurch der Flüssigkeitsstrom durch die Bohrung abgesperrt ist, und daß die Ventilspindel in der Bohrung in eine Betriebsstellung bewegbar ist in Abhängigkeit von dem Flüssigkeitsstrom durch die Pilotöffnung (68) in die Bohrung, in der die Flüssigkeit die Einlaßöffnung und die Pilotöffnung umgeht und zur Auslaßöffnung strömt und Öffnungen mit variabler Querschnittsfläche, die diese Ventilspindel (70) beeinflußt, so daß sich ein bestimmter Druckabfall zwischen der Pilotöffnung (68) und der Auslaßöffnung einstellt, wobei eine Feder den Druckabfall bestimmt.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung mit veränderlicher Querschnittsfläche von einem abgeschrägten Ende (80) der Ventilspindel (70) gebildet ist.

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3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag der Bewegung der Ventilspindel direkt proportional der Strömungsgeschwindigkeit durch die Pilotöffnung (68) ist.
4. Ventil nach Anspruch l_f dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung mit veränderlichem Querschnitt eine Anzahl schrägverlaufender Schlitze (182) in der Ventilspindel (174) aufweist, die die Strömungsgeschwindigkeit von der Pilotöffnung (162) durch die Bohrung (178) steuert, wenn sich die Ventilspindel aus der Neutralstellung bewegt.
5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag der Bewegung der Ventilspindel umgekehrt proportional der Strömungsgeschwindigkeit zur Pilotöffnung ist.
6. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen mit der Bohrung der Ventilspindel verbunden sind, durch die Druckentlastung an einem Ende der Bohrung erfolgt in Abhängigkeit von einem bestimmten Druck am anderen Ende der Bohrung.
7. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ein rohrförmiges Teil umfaßt mit einer Öffnung (124) verringerten Durchmessers, in der ein kegelstumpfförmiges Teil (128) angeordnet ist, das Flüssigkeit durch die Öffnung (124) steuert, wobei das Teil, wenn es sich aus aslner Neu-

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tralstellung herausbewegt, eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit durch diese öffnung (124) bewirkt.
8. Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein'Ventil (144) in der Pilotöffnung angeordnet ist.

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