DE2423243C3

DE2423243C3 - Hydraulisches druckkompensiertes Steuerventil

Info

Publication number: DE2423243C3
Application number: DE2423243A
Authority: DE
Inventors: Raud Arthur Brookfield Wis. Wilke (V.St.A.)
Original assignee: Koehring Co Milwaukee Wiss (vsta)
Current assignee: Husco International Inc
Priority date: 1973-09-21
Filing date: 1974-05-14
Publication date: 1978-09-07
Also published as: JPS564003U; FR2244955A1; AU7169574A; DE2423243A1; DE2423243B2; FR2244955B1; US3881512A; AU471959B2; BR7404240A; GB1413450A; JPS5058625A; CA997985A

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches druckkompensiertes Steuerventil zur Steuerung eines Hydromotors, mit einem stromauf des Schieberkolbens des Steuerventils angeordneten Druckkompensationsventil, dessen druckabhängig verstellbarer, federbelasteter Druckkompensationskolben vom Druck stromauf entgegen der Feder und gegensinnig zu diesem Druck vom Druck stromab des Schieberkolbens beaufschlagt ist und der nach dieser Maßgabe das von der Pumpe kommende, einen Durchgangskanal im Druckkompensationskolben durchströmende Druckmittel dosiert.

Solche Steuerventile sind beispielsweise aus der US-PS 36 02 104 bekannt.

Es ist allgemein bekannt, hydraulische Steuerventile, auch solche der vorgenannten Art, mit lasthaltenden Rückschlagventilen zu versehen, die ein unbeabsichtigtes Absinken der vom gesteuerten Motor bewegten Last verhindern, wenn man den Schieberkolben aus einer Neutral- oder Haltestellung in Richtung auf eine Arbeitsstellung verschiebt, oder wenn beim Anheben der Last die Pumpe ausfallen sollte. Bei diesen Steuerventilen ist für jeden der beiden Motoranschlüsse des Steuerventils ein gesondertes, lasthaltendes Rückschlagventil vorgesehen.

Hydraulische Steuerventile mit nur einem lasthaltenden Rückschlagventil für beide Motoranschlüsse zeigt die CA-PS 6 56 693, doch muß hier das als Einfachschieber ausgebildete Ventil mit freiem Mittendurchfluß für die Steuerung eines zweiseitig wirkenden Zylinders in besonderer Weise ausgebildet werden, um Kanäle zu schaffen, die an mindestens acht axial auseinanderliegenden Stellen in die Ventilkammer einmünden. Somit ist die Einsparung von Kosten für eines der zwei Rückschlagventile mit dem Nachteil erhöhter Kosten für die Gehäuseformung und den Materialaufwand, den man bei größeren Ventilschiebern und Gehäusen hat, verbunden.

Es liegt die Aufgabe vor, ein hydraulisches druckkom-

pensiertes Steuerventil der eingangs genannten Art hinsichtlich der Ermöglichung von Lasthaltefunktionen auszubilden, wobei diese Ausbildung baulich einfach und nur mit geringem Aufwand erfolgen soll, ohne daß die Kompaktheit des Ventils in Mitleidenschaft gezogen wird.

Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Durchgangskanal des Druckkompensationskolbens ein in Strömungsrichtung zum

ίο Schieberkolben hin öffnendes Rückschlagventil angeordet wird.

Durch die vorgenannte Maßnahme kann bei der Fertigung des Steuerventils auf eine Vielzahl von Verbindungskanälen und auch auf die Anordnung eines zweiten lasthaltenden Rückschlagventils verzichtet werden, so daß sich eine erhebliche Senkung der

Fertigungskosten ergibt, zumal das Ventil einfacher,

kleiner und leichter wird.

Zum Stande der Technik ist noch zu erwähnen, daß es

bereits bekannt ist, verschiedene Ventilarten baulich zu kombinieren. So ist es auch schon bekanntgeworden (US-PS 34 11 416), im Kolben eines Druckkompensationsventils ein Rückschlagventil anzuordnen, welches aber anderen Zwecken dient und keinesfalls geeignet ist, eine lasthaltende Funktion auszuführen.

Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus Anspruch 2 hervor.

Nachfolgend wird! ein bevorzugtes Ausführangsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher

μ erläutert.

Die Zeichnung zeigt eine weitgehend schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen druckkompensierten Steuerventils. Das in der Zeichnung dargestellte druckkompensierte Steuerventil 10 dient zur Steuerung eines doppeltwirkenden, den Hydromotor darstellenden Hubzylinders Cl. In der oberen Bohrung 11 des Gehäuses 9 befindet sich der Schieberkolben 13 und in der unteren Bohrung 12 der Druckkompensationskolben 14 eines Druckkom pensationsventils 115. In bekannter Weise kann der Druckmittelstrom vom Einlaß 18 einem Auslaß 19 oder einem Speisekanal 20 zugeführt werden, welch letzterer die Motoranschlußkanäle 21 und 22 speist Außerhalb der Kanäle 2i und 22 liegen Rückflußkanäle 23 und 24.

Der Schieberkolben 13 hat drei auseinanderliegende Kolbenabschnitte 25, 25, 27, wobei an den Abschnitten 26 und 27 Drosselkeirben 29 und 30 vorgesehen sind.

Die Bohrung des Druckkompensationsventils ist an gegenüberliegenden Enden verschlossen und bildet dort

so Druckkammern 31 und 32 für den Druckkompensationskolben 14. Dieser Kolben 14 ist mit einer im wesentlichen mittig angeordneten Umfangsrinne 33 versehen, die sich neben einem eine Innenbohrung darstellenden Durchgangskanal 34 im linken Teil des Kolbens 14 befindet. Diese Bohrung mündet nach links über eine Gegenbohrung 35 des Kolbens 14 in die Druckkammer 31. Der Durchgangskanal 34 ist des weiteren über einen Axialkanal 36 mit der Druckkammer 32 am anderen Ende des Kolbens 14 verbunden.

In der Neutralstellung des Schieberkolbens 13 befindet sich das Druckkompensationsventil in einer Nebenschlußstellung, in der die Pumpe P entlastet wird und alles von der Pumpe kommende Druckmittel vom Einlaß 19 zum Auslaß 19 geleitet wird. Zu diesem

M Zeitpunkt erreicht der Arbeitsmitteldruck im Einlaß 18 auch die Druckkammer 32 über den Axialkanal 36 im Kolben 14 und die einander gegenüberliegenden Öffnungen 37 in der Wand des Kolbens 14. Die

öffnungen 37 münden in den Durchgangskanal 34 ein und stellen eine Verbindung zum Einlaß 18 her. Durch den Druck in der Kammer 32 entsteht sm Kolben 14 eint Axialkraft, die den Kolben in die linke Extremstellung bewegt.

Befindet sich der Druckkompensationskolbe:i 14 in der rechten Endstellung, so daß das rechte Ende der Bohrung 12 beaufschlagt wird, ist die Verbindung zwischen dem Einlaß 18 und dem Auslaß 19 vollständig versperrt Die Druckfeder 38 in der Druckkammer 31 :o beaufschlagt den Druckkompensationskolben 14 in schließender Richtung.

Die Aufgabe des Druckkompensationsventils 15 liegt darin, den gesteuerten Hubzylinder Cl exakt auf einer ausgewählten Arbeitsgeschwindigkeit zu halten, die durch die Dosierstellung des Schieberkolbens 13 definiert ist Dieser stabilisierende Einfluß ergibt sich unabhängig von Schwankungen der Last am Zylinder und auch unabhängig von Änderungen des Speisedrukkes im Einlaß 18, weil das Druckkompensationsventil den Druckmittelfluß exakt zwischen Speisekanal 20 und Auslaß 19 verteilt. Der Druckkompensationskolben stellt sich automatisch aufgrund der Druckdifferenzen an seinen Enden ein, um auf diese Weise einen gleichbleibenden Druckabfall an den jeweils arbeitenden Drosselkerben 29, 30 sicherzustellen, was einer vorbestimmten gewünschten Geschwindigkeit des Hubzylinders C1 entspricht.

In dieser vorerwähnten Dosierstellung des Schieberkolbens 13 gelangt das aus dem Einlaß 18 in den Durchgangskanal 34 eintretende Druckmittel über die einander gegenüberliegenden öffnungen 46 in der Wand des mit Gegenbohrung 35 versehenen Abschnittes des Druckkompensationskolbens in den Speisekanal 20. Um aber in dieser Weise strömen zu können, muß das vom Einlaß kommende Druckmittel zunächst das Rückschlagventil 47 betätigen, dessen ringförmiger Ventilsitz an der Übergangsstelle zwischen Durchgangskanal 34 und Gegenbohrung 35 vorgesehen ist. Das Rückschlagventil 47 schließt immer dann, wenn der Arbeitsmitteldruck im Speisekanal 20 größer ist als im Einlaß 18. Da der Speisekanal 20 beide Motoranschlußkanäle 21 und 22 versorgt, dient das Rückschlagventil 47 der Lasthaltung in beiden Motoranschlußkanälen.

Das Rückschlagventil 47 ist mit einem Zapfen 48 versehen, der axial verschiebbar in der Bohrung eines Federwiderlagers 49 liegt. Dieses ist im Druckkompensationskolben 14 bei 50 in der Gegenbohrung 35 verankert Ein O-Dichtring 51 in einer Umfangsrinne des Federwiderlagers 49 verhindert einen Sickerfluß in axialer Richtung entlang der Außenwandung dieses Lagers 49, das auch als Widerlager für das innere Ende der Druckfeder 38 des Druckkompensationskolbens 14 dient

Da das Rückschlagventil 47 im Durchflußwec des Druckmittels zu den Motoranschlußkanälen 21 und 22 liegt und somit als lasthaltendes Rückschlagventil für beide Motoranschlußkanäle dient, werden keine getrennten Rückschlagventile für die Motoranschlußkanäle benötigt Auch bedarf es keiner getrennten t>o U-förmigen Speisekanalteile im Ventilgehäuse.

Wenn beispielsweise der Schieberkolben sich in der in der Zeichnung gezeigten langsamen Einstellung befindet, leitet der Druckkompensationskolben 14 mehr oder weniger große Mengen des am Eintaß 18 zuströmenden t>> Druckmittels zum Auslaß 19 je nach den Schwankungen des Druckmittelabfalles an den Drosselkerben. Der SDeisedruck im Durchgangskanal 34 innerhalb des Druckkompens-itionskolbens 14, d.h. der Druck in Strömungsrichtung vor den Di osselkerben 29, wirkt auf das rechte Ende des Druckkompensationskolbens 14 in der Druckkammer 32 ein, um den Kolben 14 nach links zu schieben. Durch diese Verschiebung nach links wird die Verbindung zwischen dem EinlaS 18 und dem Auslaß 19 über die Umfangsrinne 33 des Kolbens 14 größen Zur gleichen Zeit kann der abströmseitige Druck an den arbeitenden Drosselkerben 29 am gegenüberliegenden Ende d°s Kolbens 14 in der die Feder enthaltenden Druckkammer 31 einwirken. Diese Einwirkung erfolgt über einen Rückführanschluß 41 des Kolbens 14, so daß der genannte Rückführdruck zusammen mit der Feder 38 dafür sorgt, daß der Kolben 14 nach rechts verschoben wird in eine Stellung, in der der Zufluß vom Einlaßkanal 18 zum Auslaß 19, d. h. im Nebenschluß zum Speisekanal 20, beschränkt wird. Auf diese Weise steuert dann auch der Druckkompensationskolben 14 den Druck im Speisekanal 20.

Der Druckkompensationskolben 14 ändert seine Axiallage automatisch jederzeit so, daß es zu einem Gleichgewicht der Kräfte an seinen gegenüberliegenden Enden kommt

Wenn sich die Last an dem über den Motoranschlußkanal 21 gesteuerten Hydromotor vergrößert kommt es in diesem zu einer Druckerhöhung und zu einer Verminderung der Arbeitsgeschwindigkeit gegenüber der erwünschten Arbeitsgeschwindigkeit Dies hat zur Folge, daß der Druck im Motoranschlußkanal 21 und auch in der Druckkammer 31 größer wird als der Druck in der Druckkammer 32. Auf die dann an seinen Enden auftretende Druckdifferenz spricht der Druckkompensationskolben 14 an, um sich nach rechts zu bewegen und die vom Einlaß 18 zum Auslaß 19 strömende Druckmittelmenge zu vermindern. Durch diese Verschiebung des Kolbens 14 steigt der Druck des Druckmittels im Speisekanal 20 an, bis der gewünschte Druckabfall zwischen Vorder- und Hinterseite der arbeitenden Drosselkerben 29 wieder eingestellt ist.

Wenn die Last an dem über dem Motoranschlußkanal 21 gesteuerten Hydromotor kleiner wird, bewegt sich dieser mit einer Geschwindigkeit, die größer als die gewünschte Geschwindigkeit ist bei einer gleichzeitigen Verminderung des Druckes im Motoranschlußkanal 21. So wird dann auch der Strömungsmitteldruck in der Druckkammer 31 kleiner, und es ergibt sich aufgrund der Verminderung des Arbeitsdruckes am Druckkompensationskolben eine Verschiebung des letzteren nach links, so daß der Nebenschlußfluß vom Einlaß 18 zum Auslaß 19 vergrößert wird, bis der Druckabfall an den arbeitenden Drosselkerben 29 wieder so groß wird, daß der Motor mit der gewünschten Arbeitsgeschwindigkeit läuft.

Der Druckkompensationskolben 14 arbeitet in gleicher Weise, wenn man den Schieberkolben 13 in eine links der Neutralstellung liegende Dosierstellung verschiebt, und das Druckmittel vom Speisekanal 20 dem gesteuerten Motor C1 über die Drosselkerben 30 und den Motoranschlußkanal 22 zuströmt

In allen Fällen muß der Strömungsmittelzufluß zum ausgewählten Motoranschlußkanal das Rückschlagventil 47 im Druckkompensationskolben öffnen, bevor dieser Druckmittelstrom in den Speisekanal 20 eintreten kann, um den einen oder anderen Motoranschlußkanal zu erreichen.

Der Druck des Druckmittels im Motoranschlußkanal 21 bzw. 22 gelangt in die die Feder 38 enthaltende Druckkammer 31 des Druckkompensationsventils über

den Rückführanschluß 41, der sich in der Wand des rohrförmigen Teiles des Druckkompensationskolbens 14 befindet und in jeder Stellung des Kolbens 14 eine Verbindung zwischen der die Feder enthaltenden Druckkammer 31 und einer Erweiterung 55 der Bohrung 12 ermöglicht. Mit dieser Erweiterung 55 der Bohrung 12 steht eine kurze Verbindungsbohrung über Gehäusekanäle mit einer kurzen Bohrung 60 in Verbindung, welche in die den Schieberkolben 13 aufnehmende Bohrung 11 einmündet. In die Schieberkolbenbohrung 11 mündet auch noch eine kurze Bohrung 61 ein. Handelt es sich um ein gestapelt ausgebildetes Blockventil mit mehreren Steuerabschnitten, können die Gehäusebohrungen 56,60 und 61 in die Trennfläche benachbarter Steuerabschnitte einmünden und dort miteinander verbunden sein.

In der rechts liegenden Dosierstellung des Schieberkolbens 13 verschließt der Kolbenabschnitt 27 das innere Ende der Bohrung 61, während der benachbarte Kolbenabschnitt 26 die Bohrung 60 freigibt. Auf diese Weise steht der Rückführanschluß 41 über die Erweiterung 55 der Bohrung 12 und die Gehäusebohrungen 60 und 56 mit dem Motoranschlußkanal 21 in Verbindung.

In der links liegenden Dosierstellung des Schieberkolbens 13 versperrt dessen Kolbenabschnitt 26 das innere Ende der Gehäusebohrung 60, während die andere Bohrung 61 von dem Kolbenabschnitt 27 freigegeben wird und dann über nicht dargestellte Gehäusekanäle den Motoranschlußkanal 22 mit dem Rückführanschluß 41 verbindet.

Die die Feder enthaltende Druckkammer 31 ist in der Neutralstellung des Schieberkolbens 13, d. h. immer dann, wenn die Kolbenabschnitte 26 bzw. 27 die Bohrungen 60 und 61 versperren, zum Sammelbehälter entlüftet. Dies geschieht mit einem Belüftungskanal, zu dem eine Axialbohrung 63 und zwei Radialbohrungen 64 und 65 gehören, welche an der Außenseite des Schieberkolbens an axial auseinanderliegenden Stellen ausmünden. Diese radialen Kanäle 64 und 65 sind so

ίο angeordnet, daß der Kanal 64 des Belüftungskanals eine Verbindung zur Bohrung 61 nur in der Neutralstellung herstellt, während der andere radiale Kanal 65 für eine freie Verbindung zum Rückflußkanal 24 sorgt. Sobald der Schieberkolben in eine Arbeitsstellung verschoben wird, decken sich die Bohrungen 61 und 64 nicht mehr, so daß dann die Feder enthaltende Druckkammer 61 den Druck im einen oder anderen Motoranschlußkanal 21 bzw. 22 empfängt.

Da in der Neutralstellung des Schieberkolbens 13 nur die Feder 38 den Druckkompensationskolben 14 in einer den Nebenschluß schließenden Richtung beaufschlagt, kann diese Federkraft leicht überwunden werden durch die Kraft, die das im Einlaß 18 eintretende Druckmittel am Kolben 14 erzeugt. Daher wird der Kolben 14 normalerweise von dem Druck des zufließenden Druckmittels am rechten Ende in einer der Nebenschluß öffnenden Stellung gehalten, in der das gesamte vom Einlaß 18 kommende Druckmittel zum Auslaß 19 strömen kann. Das Druckkompensationsventil dient somit in der Neutralstellung des Schieberkolbens 13 als wirksame Pumpenentlastungsvorrichtung.

Hierzu 1 !Matt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydraulisches druckkompensiertes Steuerventil zur Steuerung eines Hydromotors, mit einem stromauf des Schieberkolbens des Steuerventils angeordneten Druckkompensationsventil, dessen druckabhängig verstellbarer federbelasteter Druckkompensationskolben vom Druck stromauf entgegen der Feder und gegensinnig zu diesem Druck vom Druck stromab des Schieberkolbens beaufschlagt ist und der nach dieser Maßgabe das von der Pumpe kommende, einen Durchgangskanal im Druckkompensationskolben durchströmende Druckmittel dosiert, dadurch gekennzeichnet, daß im Durchgangskanal (34) des Druckkompensationskolbens (14) ein in Strömungsrichtung zum Schieberkolben (13) hin öffnendes Rückschlagventil (47) angeordnet ist

2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (47) im Durchgangskanal (34) des Druckkompensationsventils (15) in Richtung der Längsachse des Druckkompensationskolbens (14) betätigbar ist und mit einem an seinem steuerungsaktiven Teil angeformten Zapfen (48) in einem mit diesem Kolben festverbundenen Federwiderlager (49) geführt ist.