DE2450846A1 - Bypass-ventil - Google Patents

Bypass-ventil

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DE2450846A1
DE2450846A1 DE19742450846 DE2450846A DE2450846A1 DE 2450846 A1 DE2450846 A1 DE 2450846A1 DE 19742450846 DE19742450846 DE 19742450846 DE 2450846 A DE2450846 A DE 2450846A DE 2450846 A1 DE2450846 A1 DE 2450846A1
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Description

B München 2
Mozartstr. 23
Borg-Warner Corporation
200 South Michigan Ave. 22. Oktober 1974
Chicago,111. 60604,USA Anwaltsakte M-3215
Bypass-Ventil
Die Erfindung betrifft ein durch Druckunterschied betätigtes Bypass-Ventil zur Verwendung in einer auf die Last ansprechenden
hydraulischen Anlage.
Die erfindungsgemäße, verbesserte hydraulische Anlage ist zur Verwendung in auf die Last ansprechenden hydraulischen Steueranlagen
vorgesehen. Die hydraulische Anlage weist ein in einem Anlagenab- . schnitt angeordnetes, handbetätigtes Steuerventil auf, das zur ; Ermittlung des an der Motoröffnung herrschenden Lastdruckes ge- j eignet ist, und sie hat ein durch Druckunterschied gesteuertes j
Bypass-Ventil, welches auf den Unterschied zwischen dem Pumpen- ι druck und dem Lastdruck des hydraulischen Motors anspricht, um
am Pumpenausgang anstehendes Strömungsmittel über einen Bypass
zu leiten. Erfindungsgemäß ist eine Einrichtung vorgesehen, weichet
ist
den Druckunterschied vergrößert, der erforderlich/ um das Bypass-
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Ventil zu öffnen, wenn Strömungsmittel zu einer mit einem Strömungs mittelmotor verbundenen öffnung geleitet wird. Hierzu wird ein innerhalb des Bypass-Ventiles angeordnetes Signalventil verwendet. Dieser Anwachs des Bypass-Druckunterschiedes ermöglicht eine Verwendung des Steuerventils für viel höhere Strömungsgeschwindigkeiten, da durch den höheren Bypass-Druckunterschied zusätzliches Strömungsmittel von der Einlaßöffnung zu einer mit einem Motor in Verbindung stehenden öffnung gedrückt wird. Durch den niedereren Bypass-Druckunterschied (wenn einer mit einem Motor verbundenen öffnung kein Strömungsmittel zugeführt wird) wird der Leistungsverlust und die Wärmeentwicklung vermindert, die mit höheren Bypass-Druckunterschieden einhergeht. Darüber hinaus wird durch das verbesserte Bypass-Ventil eine anfängliche Verbindung über den Steuerkreis oder Logikkreis hergestellt, um am Anfang den Lastwiderstand zu überwinden, bevor durch das handbetätigte Ventil eine Verbindung der Pumpe zum Lastdruck hergestellt wird, wodurch eine völlig neuartige schnell ansprechende Anlage geschaffen wird.
', Im folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines Teiles eines Anlagenabschnittes einer hydraulischen Anlage mit dem erfindungsgemäßen Bypass-Ventil; und
Fig. 2 einen Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform , eines erfindungsgemäßen Bypass-Veiitiles.
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Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Anlagenahschnittes 10 einer hydraulischen Anlage, welche ein handbetätigtes Steuerventil 12 aufweist. Das handbetätigte Steuerventil hat einen beweglichen Ventilschieber 14, ein Gehäuse 16, eine Einlaßöffnung
18, eine mit einem Motor verbundene öffnung 20, eine zweite mit
dem Motor verbundene öffnung 22j eine Steueröffnung 24, eine zweite Steueröffnung 26, Rücklauföffnungen 28 und 30 zum Strömungsmitte lsumpf, ein Paar von Rückschlagventilen 32 und 34, die in dem Ventilschieber 14 angeordnet sind, und eine Druckzufuhröffnung 36..
Der Ventilschieber 14 ist innerhalb einer in dem Gehäuse 16 ausgebildeten Bohrung 38 angeordnet. Die Bohrung 38 weist Bunde 40, 42, 44, 46, 48 und 50 auf. Der Ventilschieber 14 hat Bunde 52, 54, 56, 58 und 60. Die Bunde 52, 56 und 58 des handbetätigten Ventilschiebers 14 haben in Kantenabschnitten derselben ausgebildete Drosselkerben 62.
Der Anlagenabschnitt 10 arbeitet wie folgt: Strömungsmittel wird der Einlaßöffnung 18 zugeführt und tritt in die Druckzufuhröffnung 36 ein. Der Ventilschieber 14 ist in Fig.l in seiner neutralen Stellung dargestellt, in der der Bund 56 die Druckzufuhröffnung 36 verschließt. Darüber hinaus trennen die Bunde 54 und 58 in dieser Stellung die Rücklauföffnungen 28 und 30 zum Sumpf von den mit dem Motor verbundenen öffnungen 20 und 22 ab. Wird der Ventils chieber 14 nach rechts bewegt, beispielsweise in eine erste Arbeitsstellung, so öffnet der Bund 56 zwischen der Druckzufuhröffnung 36 und der mit dem Motor verbundenen öffnung 20 einen
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Verbindungsweg für Strömungsmittel. Die in diesem Strömungsweg befindliche Drosselstelle, die durch eine Kante des Bundes 56 bzw. die Drosselkerben 62 und eine Kante des der Druckzufuhröffnung 36 benachbarten Bundes 44 gebildet wird, kann durch Änderung der Stellung des Ventilschiebers 14 verändert werden.
Bei der beschriebenen ersten Arbeitsstellung des Ventilschiebers 14 ist der Bund 54 in das Gebiet der mit dem Motor verbundenen öffnung 20 hinein bewegt. Der Bund 54 hat eine kleinere wirksame Länge als die mit dem Motor verbundene öffnung 20; damit wird der in der mit dem Motor verbundenen öffnung 20 herrschende Lastdruck um den Bund 54 herum zu der Steueröffnung 24 geführt. Der in der Steueröffnung 24 herrschende Lastdruck stellt für gewisse Betriebsphasen ein zum Steuern verwendetes Drucksignal dar, das dazu verwendet wird, um die tatsächliche Zufuhr von Strömungsmittel zur Einlaßöffnung 18 bzw. die tatsächliche Ausgabe von Strömungsmittel aus der Quelle zur Strömungsmittelversorgung zu steuern, wie später noch beschrieben wird.
Die kürzere wirksame Länge des Bundes 54 kann dadurch erreicht werden, daß der Bund kürzer ist als die mit dem Motor verbundene öffnung 20, oder dadurch, daß in dem Bund 54 Drosselkerben 62 von ausreichender Länge Verwendung finden. Ein Bewegen des Ventilschiebers 14 in die erste Arbeitsstellung führt zugleich zu einem Bewegen des Bundes 52 in das Gebiet des in der Bohrung 38 angeordneten Bundes 40, wodurch die Verbindung zwischen der Steueröffnung 24 und der Rücklauföffnung 28 zum Sumpf unterbrochen wird.
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Eine zweite Arbeitsstellung des Ventilschiebers 14 wird erhalten, wenn derselbe nach links bewegt wird, so daß ein Strömungsweg zwischen der mit dem Motor verbundenen öffnung 20 und der Rücklauföffnung 28 zum Sumpf geschaffen wird. Dieser Strömungsweg wird durch die in Fig. 1 rechts gelegene Kante des Bundes 54 bzw. über die Drosselkerben 62 des Bundes 54 und die in Fig. 1 links gelegenen Kante des Bundes 42 gebildet. Zugleich wird ein keine Drosselstelle aufweisender Strömungsweg zwischen der Steueröffnung 24 und der Rücklauföffnung 28 zum Strömungsmittelsumpf geschaffen, da der Ventilschieber 14 nun nach links geschoben ist, so daß eine Verbindung zwischen der Steueröffnung 24 und der Rücklauföffnung 28 zum Sumpf geöffnet wird. Der in der Steueröffnung 24 herrschende zum Steuern dienende Signaldruck ist dann gleich dem im Strömungsmittelsumpf herrschenden Druck, während
vom Motor zurückkommendes Strömungsmittel durch die mit dem Mound
tor verbundene öffnung 20 zur Rücklauföffnung 28/zum Sumpf zurückgeführt wird. In Fig. 1 ist ein doppelt wirkender hydraulischer Arbeitszylinder bzw. ein doppelt wirkender Strömungsmittelmotor 70 dargestellt, welcher durch Strömungsmittel betrieben wird, das durch die mit dem Motor verbundenen öffnungen 20 oder 22 des handbetätigten Ventiles 12 zugeführt wird. Der hydraulische Arbeitszylinder 70 hat einen Kolben 72, der den Zylinder in Kammern 74 und 76 unterteilt. Die Kammer 74 ist durch eine Leitung
der mit
mit/dem Motor verbundenen öffnung 20 verbunden, und die Kammer 76 ist durch eine Leitung 80 mit der mit dem Motor verbundenen öffnung 22 verbunden. Die Arbeitsweise des Ventilschiebers 14 in
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der zweiten Betriebsstellung bezüglich der mit dsm Motor verbundenen öffnung 22 und ihrer Verbindung mit der Druckzufuhröffnung und der Steueröffnung 26 und der Rücklauföffnung 30 zum Sumpf ist dieselbe, wie oben unter Bezugnahme auf die mit dem Motor verbundene öffnung 20 beschrieben. Die Steueröffnungen 24 und 26 erhalten somit in Betrieb ein zum Steuern verwendbares Drucksignal/ wobei der Druck der im Strömungsmittelsumpf herrschende Druck ist, wenn die jeweiligen mit dem Motor verbundenen öffnungen und 22 von der Druckzufuhröffnung 36 getrennt sind, und wobei das zum Steuern verwendete Drucksignal gleich dem in der jeweiligen mit dem Motor verbundenen öffnung herrschenden Lastdruck ist, wenn die mit dem Motor verbundene öffnung 20 oder 22 in für den Durchgang von Strömungsmittel geeigneter Verbindung mit der Druckzufuhröffnung 36 steht. Bei der dargestellten neutralen Stellung des Ventilschiebers 14 stehen beide Steueröffnungen und 26 in Verbindung mit den ihnen zugeordneten Rücklauföffnungen zum Sumpf. Wird der Ventilschieber in eine Stellung bewegt, in der eine der mit dem Motor verbundenen öffnungen mit der Druckzufuhröffnung verbunden wird, wird z.B. der Ventilschieber 14 nach rechts bewegt, so daß die mit dem Motor verbundene öffnung 20 mit der Druckzufuhröffnung 36 verbunden ist, so erhält die Steueröffnung 24 ein Drucksignal, das gleich dem in der mit dem Motor verbundenen öffnung 20 herrschenden Arbeitsdruck und damit dem in der Kammer 74 des Strömungsmittelmotors 70 herrschenden Druck ist, und die Steueröffnung 26/steht in Verbindung mit der
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Rücklauföffnung 30. Wird der Ventilschieber 14 nach links bewegt/ um die-mit dem Motor verbundene öffnung 22 mit der Druckzufuhröffnung 36 zu verbinden, so steht die Steueröffnung 26 in Verbindung mit der mit dem Motor verbundenen öffnung 22, und die Steueröffnung 24 steht in Verbindung mit der Rücklauföffnung 28 zum Sumpf.
Der in Fig. 1 dargestellte Anlagenabschnitt hat einen ersten Logikkreis 90, der die Steueröffnungen 24 und 26 und ein Wechselventil 92 aufweist. Das Wechselventil 92 weist eine bewegbare Kugel 94 und einen ersten und einen zweiten Sitz 96, 98 für die Kugel auf. Das Wechselventil 92 hat eine Auslaßöffnung 100 für ein Steuersignal und steuert Signaleinlaßöffnungen 102 und 104 die mit den Steueröffnungen 24 bzw. 26 verbunden sind. Das Wechselventil 92 arbeitet derart, daß die der Steueröffnungen 24 und 26, in der das höchste zum Steuern verwendete Drucksignal herrscht, die Kugel 94 so bewegt, daß dieselbe den gegeüberliegenden Sitz 96 oder 98 berührt, so daß das höchste zum Steuern dienende Drucksignal, das heißt der höhere von den in den.Kammern 74 und 76 des Strömungsmittelmotors 70 herrschenden Drucken zu der Auslaßöffnung 100 weitergeleitet wird.
Das drei öffnungen aufweisende Wechselventil 92 ist insbesondere in folgender Hinsicht vorteilhaft: Wird der Ventilschieber 14 in die neutrale Stellung bewegt, um den in dem Steuer - oder Regelkreis herrschenden Signaldruck zum Steuern zu entfernen oder abzubauen, so kann die Kugel 94 nicht beide Einlaßöffnungen 102 und 104 gleichzeitig versperren, so daß der von der Auslaßöffnung
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100 her anstehende zum Steuern verwendete Signaldruck eine Umkehr der Strömung zu einer der Steueröffnungen 24 oder 26 hin herbeiführen kann. Da die Bunde 54 und 58 des Ventilschiebers einen Verbindungsweg zwischen den Steueröffnungen und den Rücklauföffnungen 28 und 30 frei lassen, wenn sich der Ventilschieber 14 in seiner neutralen Stellung befindet, erfolgt das Strömen des zum Steuern verwendeten Signaldruckes in umgekehrter Richtung noch weiter bis hin zu einer der RücklaufÖffnungen 28 oder 30 zum Strömungsmittelsumpf. Es ist somit klar, daß der erste Logikkreis in entgegengesetzten Richtungen durchströmt werden kann.
Wie Fig. 1 zeigt, weist ein zweiter Logikkreis 110 ein Wechselventil 112 auf, und zwar für jeden Anlagenabschnitt, wenn es sich um Anlagen handelt, bei denen eine Mehrzahl von Anlagenabschnitten 10 vorgesehen sind. In Fig. 1 ist in schematischer Weise ein zweiter Anlagenabschnitt 114 dargestellt, der einen ersten Logikkreis mit einem Wechselventil 115 und einen zweiten Logikkreis mit einem Wechselventil 116 aufweist, wobei die Wechselventile 115 und 116
en
den für den Anlagenabschnitt 10 vorgesehenen Wechselventil/92 und 112 gleichen. Jedes der Wechselventile der zweiten Logikkreise weist eine mit der Auslaßöffnung 100 des ersten Logikkreises 90 verbundene Einlaßöffnung 120, eine mit dem nächsten Wechselventil j in der Anlage verbundene zweite Einlaßöffnung 122 und eine Auskßöffnung 124 sowie eine Kugel 125 auf. Die Auslaßöffnung 124 des zweiten Logikkreises 110 ist durch eine Leitung 126 mit einem Bypass-Ventil 200 verbunden, durch welches die Strömungsmittelzufuhr zu dem Anlagenabschnitt 10 und zu anderen in der Anlage vorgesehenen Anlageabschnitten gesteuert wird. Der Gegenstand der
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vorgelegten Erfindung betrifft das Bypass-Ventil 200. Die Logikkreise 90 und 110, die Leitungen 126 und die Steueröffnungen 24 und 26 bilden einen Kreis für ein zum Steuern verwendbares Drucksignal zur Steuerung des Bypass-Ventiles 200. Dieser Kreis wird unten stehend kurz als Steuerkreis oder Regelkreis bezeichnet.
Durch die Verwendung des ersten Logikkreises in jedem Anlagenabschnitt wird ganz allgemein für den Anlagenabschnitt das höchste zum Steuern dienende Drucksignal ausgewählt; und durch Verwendung des zweiten Logikkreises wird das höchste zum Steuern dienende Drucksignal aller Anlagenabschnitte zur Verbindung mit dem Bypass-Ventil 200 ausgewählt, um die Strömungsmittelzufuhr zu den Anlagenabschnitten zu steuern. Der zweite Logikkreis 110 ist genauso wie der erste Logikkreis 90 voll umkehrbar, da/baide Einlaßöffnungen der Wechselventile des zweiten Logikkreises nicht zu gleicher Zeit versperrt werden können.
Hieraus ergibt sich, daß das Bypass-Ventil 200 mit dem höchsten, in irgendeinem der Anlagenabschnitte herrschenden Lastdruck verbunden ist. Damit wird die Strömungsmittelzufuhr so beeinflußt, daß sie den an der Stelle der größten Last erforderlichen Druck zu erbringen vermag, der zum ordnungsgemäßen Betrieb einer Anlage erforderlich ist, die eine einzige Quelle zur Strömungsmittelversorgung aufweist, durch welche eine Mehiczahl von Anlagenabschnitten mit Strömungsmittel versorgt wird.
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Das in der Figur 1 dargestellte Bypass-Ventil 200 ist mit einer Pumpe 202 zur Strömungsmittelversorgung verbunden. Für die Pumpe 202 ist ein Strömungsmittelsumpf 204 vorgesehen. Durch eine Leitung 206 ist der Strömungsmittelsumpf mit der Pumpe 202 und durch eine Leitung 208 ist das Bypass-Ventil 200 mit der Pumpe 202 verbunden .
Eine Leitung 210 verbindet eine öffnung 212 des Bypass-Ventiles mit dem Strömungsmittelsumpf 204. Eine Leitung 214 stellt eine Verbindung zwischen der Einlaßöffnung 18 mit einer öffnung 209 des Bypass-Ventils her. Die von dem zweiten Logikkreis 110 her kommende Leitung 126 ist mit einer öffnung 218 des Bypass-Ventiles verbunden. In der öffnung 218 ist eine Drosselstelle 219 vorgesehen. Das Bypass-Ventil weist eine mit dem Strömungsmittelsumpf 204 verbundene Auslaßöffnung 220 auf.
Wie oben ausgeführt worden ist, wird durch die ersten und zweiten Logikkreise der höchste der in den mit den Motoren verbundenen öffnungen irgendeines der Anlagenabschnitte herrschende Druck mit der Leitung 126 und damit mit der öffnung 218 des Bypassventiles 200 verbunden. Das Bypass-Ventil 200 arbeitet ganz allgemein derart, daß es beine gewisse Menge von der Pumpe 202 her kommenden Strömungsmittels auf einem Bypass durch die öffnung 212 und eine Rückfahrleitung 210 zum Strömungsmittelsumpf 204 leitet, wobei es auf den Druckunterschied zwischen dem im Steuer- bzw. Regelkreis, d.h. in der Leitung 126 und der öffnung 228 herrschenden Druck und dem Pumpendruck, der durch die öffnung 209 der Einlaßöffnung 18 für unter Druck stehendes Strömungsmittel zugeführt
IfM Ί It.
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wird, anspricht. Wie später im einzelnen ausgeführt wird, arbeitet das Bypass-Ventil 200 in neuartiger Weise derart, daß es Strömungsmittel unter sehr geringem Bereitschaftsstellungsdruck über einen Bypass leitet, wenn sich das handbetätigte Ventil in seiner neutralen Stellung befindet, und Strömungsmittel bei größerem Druckunterschied über einen Bypass leitet, wenn das Steuerventil eines der Anlagenabschnitte dem ihm zugeordneten Strömuhgsmittelmotordruck zuführt. Das Bypass-Ventil weist eine neuartige ein Signalventil bzw. Schaltventil bildende Anordnung auf, um die oben beschriebenen Funktionen zu erfüllen und um darüber hinaus zu ermöglichen, daß der Pumpertdruck anfänglich durch den die Leitung 126 aufweisenden Steuer- bzw. Regelkreis und eine der in einem handbetätigten Steuerventil vorgesehenen Steueröffnungen weitergeleitet wird, um am Anfang den Widerstand der Last an einem der Strömungsmittelmotoren 70 zu überwinden.
Das Bypass-Ventil 200 weist einen Ventilschieber 230 auf, der in einer im Ventilgehäuse 201 angebrachten Bohrung 232 verschiebbar angeordnet ist. Auf dem Ventilschieber 230 befindet, sich ein Bund 234 und ein Bund 236. In dem Ventilschieber 230 ist eine dreifach abgesetzte Gegenbohrung vorgesehen, die eine einen größeren Druchmesser aufweisende Bohrung 238 an ihrem in Fig. 1
ren :
rechts gelegenen Ende, eine kleine/ Durchmesser aufweisende Boh- :
rung 240 und eine einen noch kleineren Durchmesser aufweisende I Bohrung 242 aufweist. In dem Ventilschieber 230 ist im Bereich des Bundes 234 ein ströanungsmittelkanäl 24° vorgesehen, der :
mit der zwischen den Bunden 234 und 236 gelegenen Nut und einer |
Kammer 246 in Verbindung steht, welche zwischen dem Bund 234
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des Ventilschiebers 230 und dem Gehäuse 201 des Ventils eingeschlossen ist. Auf dem Ende des Ventilschiebers 230, das die Kammer 246 teilweise begrenzt, ist eine durch Druck beaufschlagbare Fläche 248 vorgesehen. Am rechts gelegenen Ende des Ventilschiebers 230 ist eine duröh Druck beaufschlagbare Fläche 250 ausgebildet:, welche durch den Durchmesser der Bohrung 238 und den äußeren Durchmesser des Bundes 236 begrenzt wird.
Innerhalb der abgesetzten Bohrungen 242, 240 und 238 ist das neuartige Signal - bzw. Schaltventil-des erfindungsgemäßen Bypass-Ventils angeordnet. Das Signalventil 260 hat ein Kolbenteil 262, das einen Abschnitt 264 mit kleinem Durchmesser, der in die Bohrung 242 eingepaßt ist, und einen Abschnitt 266 mit großem Durchmesser aufweist, der in die Bohrung 240 eingepaßt ist. In dem Kolbenteil 262 ist ein dieses durchquerender zentraler Kanal 268 vorgesehen. Der Abschnitt 264 des Kolbenteiles begrenzt zusammen mit der Bohrung 242 eine Strömungsmittelkammer 263. In der Strömungsmittelkammer 263 ist eine Feder angeordnet, die an den Kolbenteil 262 anliegt. Auf der rechts gelegenen Seite des Kolbenteiles 262 ist eine Gegenbohrung 270 vorgesehen. Ein kölscher Ventilsitz 272 erstreckt sich zwischen dem Kanal 268 und der Gegenbohrung 270. Es ist eine Kugel 274 vorgesehen, welche an dem Ventilsitz 272 zur Anlage gebracht werden kann, um den Kanal 268 zu verschließen. Durch einen Haltering 276 wird die Kugel 274 in den durch die Gegenbohrung 270 gebildeten Raum gehalten. Ein Kanal 278 verbindet den Kanal 268 des Kolbenteiles 262 mit der äußeren Oberfläche des kleineren Durchmesser aufweisenden Abschnittes 264. In der im Ventil-
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schieber 230 vorgesehenen Bohrung 238 ist eine Halteeinrichtung etwa in Form eines Sprengringes 280 angeordnet, um das Kolbenteil 262 im Innern der Bohrungen 242, 240 und 238 zu halten. Ein in radialer Richtung verlaufender Kanal 284 stellt eine Verbindung zwischen der Bohrung 242 des Ventilschiebers 230 und der äußeren Oberfläche des Ventilschiebers her, und zwar im Gebiet der zwischen den Bunden 234 und 236 liegenden Nut. Ein in radialer Richtung verlaufender Kanal 288 erstreckt sich zwischen· der Innenseite der Bohrung 240 und der äußeren Oberfläche des Bundes 236. Durch den Unterschied der Flächen zwischen den auf dem Kolbenteil 262 vorgesehenen Bunden 264 und 266 wiird eine schultergebildet
förmige, durch Druck beaufschlagbare Fläche 267/i Das rechts gelegene Ende des Kolbenteiles 262 bildet im wesentlichen eine druckbeaufschlagbare Fläche 290, zu welcher die gesamte innerhalb der Bohrung 240 liegende Fläche des Bundes 264 gehört, wenn die Kugel 274 an dem Ventilsitz 272 anliegt.
Innerhalb des Gehäuses 201 des Ventils ist eine Kammer 292 vorgesehen, innerhalb welcher sich das Ende des Bundes 236 des Ventils chiebers 230 befindet.
Innerhalb der Kammer 292 ist eine Feder 294 angeordnet, die an dem Sprengring 280 anliegt, um den Ventilschieber 230 in Fig.1 nach links zu drücken. Innerhalb des Gehäuses 201 des Ventils j ist ein Entlastungsventil 298 vorgesehen, das eine mit der Kammer 292 über einen Kanal 302 verbundene Bohrung 300 aufweist. Durch eine Feder 306 wird ein konischer Ventilteller 304 im Bereich des Kanales 302 gegen das Gehäuse 201 gedrückt, so daß er an
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diesem anliegt.
Wie später genauer dargelegt werden wird, dient das Entlastungsventil 298 als ein den Maximaldruck vorgebendes Entlastungsventil für die Anlage, da die Kammer 292 und damit der Kanal 202 durch die logischen Kreise 90 und 110 stets mit dem höchsten innerhalb der Anlage herrschenden Druck verbunden sind; durch sein öffnen kann der Druck unter ein durch Einstellung vorgegebenes Maximum abgelenkt werden. Durch den unterschiedlichen Durchmesser des genuteten Abschnittes des Ventilschiebers' 230 und des Bundes 236 wird eine druckbeaufschlagbare Fläche 310 gebildet. Durch die Oberfläche 310 und den Bund 236 wird eine Kante 312 gebildet. In dem Gehäuse 201 des Ventiles ist bei der öffnung 212 ein Bund 313 vorgesehen, an dessem rechten Ende sich eine Kante 314 befindet.
Wie oben ausgeführt ist, arbeitet das neuartige, erfindungsgemäße Bypass-Ventil 200, das auch als Entlastungsventil bezeichnet werden könnte, derart, daß es einen niederen Bereitschaf tsstellungsdruck innerhalb der Anlage aufrechterhält, wenn sich der Ventilschieber 14 in seiner neutralen Stellung befindet, und daß es durch das Bypass-Ventil und den Steuer- bzw. Regelkreis hindurch eine Verbindung zu der mit dem Motor verbundenen öffnung herstellt, um anfänglich den Pumpendruck zuzuführen, damit der Lastwiderstand überwunden wird und der Druckpegel für den Bypass auf einem höheren Wert gehalten wird, wenn die Verbindung zwischen der Druckzufuhröffnung 36 und der mit dem Motor verbundenen öffnung 20 oder 22 geöffnet ist.
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Wird der handbetätigte Ventilschieber 14 aus seiner neutralen Stellung bewegt, so wird wie oben beschrieben darüber hinaus am Anfang ein Strömungsweg für Strömungsmittel zwischen einer der Steueröffnungen und einer mit dem Motor verbundenen öffnung vervollständigt. Vor dem öffnen dieser Verbindung herrscht in der Kammer 292 kein Druck, da der Ventilschieber sich in seiner neutralen Stellung befindet; es besteht nur ein geringer Widerstand gegen eine Bewegung des Ventilschiebers 230 nach rechts, und der in der Leitung 208 herrschende Pumpendruck, der auf die durch Druck beaufschlagbaren Flächen 310 und 248 einwirkt, hält den Ventilschieber 230 ausreichend weit nach rechts, so daß zwischen der Kante 314 des Bundes 313 und der Kante 312 des Ventilschiebers 230 ein Kanal geöffnet wird, um den Pumpendruck bei sehr geringem Druckpegel auf einem Bypass durch die öffnung 212 zum Strömungsmittelsumpf 204 zu leiten.
Wird zur Betätigung des Strömungsmittelmotors 70 der handbetätigte Ventilschieber 14 bewegt, um unter Druck stehendes Strömungsmittel der Kammer 74 zuzuführen, so ist die mit dem Motor verbundene
öffnung 20, wie oben beschrieben, über den Bund.54 mit der Steuer-j öffnung 24 und durch die logischen Kreise und die öffnung 218 an-j fänglich mit der Kammer 292 des Bypass-Ventils 200 verbunden. Anfänglich betätigt dieser Druck das Signalventil 260. Der in der Kammer 292 herrschende Druck wirkt auf die durch Druck beaufschlac bare Fläche 290 ein, so da8 das Kolbenteil 262 des Signalventils gegen die Kraft der Feder 265 nach links bewegt wird und die Kanäle 284 und der Kanal 278 in Verbindung gebracht werden. Ein Teil des von der Pumpe 202 geförderten Strömungsmittel kann da- , mit durch die Kanäle 284, 278 und 268 strömen, um die -16-
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Kugel 274 von ihrem Ventilsitz abzuheben. Damit wird dieser Teil des von der Pumpe geförderten Strömungsmittels über die Drosselstelle 219 in die Leitung 126 und durch den zweiten und ersten Logikkreis 110 und 90 die Steueröffnung 24 und die mit dem Motor verbundene öffnung 20 zur Kammer 74 geleitet. Hierdurch wird die Kammer 74 durch den Steuer- bzw. Regelkreis soweit unter Druck gesetzt, daß der Lastwiderstand anfänglich überwunden wird. Gleichzeitig wirkt der in der Kammer 74 herrschende Lastdruck auf die druckbeaufschlagbaren Flächen 250 und 290 ein, so daß der Ventilschieber 230 nach links gedrückt wird und der Bypass für von der Pumpe gefördertes Strömungsmittel durch die öffnung 212 geschlossen und der von der Pumpe durch die Leitungen 208 und 214 zu der Druckzufuhröffnung 36 gelieferte Druck erhöht wird. Anfänglich erfolgt das Strömen von Strömungsmittel über den oben beschriebenen Weg und über den Steuer- bzw. Regelkreis von der Pumpe zu der mit dem Motor verbundenen öffnung 20, da der an der Einlaßöffnung herrschende Druck am Anfang um einen Betrag höher ist, welcher dem Druckäquivalent der in der Kammer 292 angeordneten Feder 294 des Ventils entspricht. Beim Strömen von Strömungsmittel in den Steuer- bzw. Regelkreis über die Drosselstelle 219 ergibt sich ein Druckanstieg in der Kammer 292, der gleichfalls auf die druckbeauf sch lagbaren Flächen 290 und 250 einwirkt, so daß der zum öffnen des Bypasses der Pumpe erforderliche Druck weiter erhöht wird. Das Druckäquivalent der Feder 294 des Bypass-Ventils plus der durch das gedrosselte Strömen durch die Drosselstelle 219 erzeugte ütusätzliehe Druck führen einen konstanten Druckunterschied bzw. Druckabfall Über die veränderliche Drosselstelle herbei, die in dem handbetätigten Steuerventil 12 eingestellt
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ist, um ein zwangsweises und gleichbleibendes Drosselverhalten des handbetätigten Ventilschiebers 14 zur Bewältigung einer Last unter Verwendung des Strömung&mittelmotors 70 herbei zu führen.
Wird der handbetätigte Ventilschieber 14 aus der zum Antrieb dienenden Arbeitslage in seine neutrale Lage zurückgebracht, so wird der Steuer- bzw. Regelkreis mit den Leitungen 126 und den Steueröffnungen 24 und 26 in der beschriebenen Weise über die Rücklauföffnungen 28 und 30 zum Strömungsmittelsumpf hin entlastet. Hierdurch wird der auf die druckbeaufschlagbare Fläche 290 des Signalventils 260 einwirkende Druck abgebaut, und die Feder 265 kann das Kolbenteil 262 nach rechts bewegen, wodurch die Verbindung zwischen den Kanälen 284 und 278 unterbrochen wird, so daß der Verbindungsweg für von der Pumpe in die Leitung 126 strömendes Strömungsmittel unterbrochen wird. Der dann auf die äruckbeaufschlaghare Fläche 248 einwirkende Pumpendruck bewegt dann den Ventilschieber 230 nach rechts, so daß das gesamte von der Pumpe geförderte Strömungsmittel wieder unter stark vermindertem Druckunterschied auf einen Bypass zum Strömungsmittelsumpf geleitet wird. Wird der Ventilschieber 14 in seine neutrale Stellung zurückbewegt, so erlauben die Rückschlagventile 32 und 34, daß das in dem Steuerkreis befindliche Strömungsmittel solange in Verbindung mit den mit dem Motor verbundenen öffnungen verbleibt, bis die Steueröffnung 24 oder 26 zu ihrer zugeordneten Rücklauföffnung 28 oder 30 zum Strömungsmittelsumpfhin geöffnet wird, wove rhindert
durch/wird, daß Strömungsmittel in die vorübergehend geschlossene Steueröffnung strömt, und damit vermieden wird, daß der in dem Steuer- bzw. Regelkreis herrschende Druck in unerwünschter Weise plötzlich ansteigt. . ~18-
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Aus den obigen Darlegungen ergibt sich, daß das verbesserte, neuartige Bypass-Ventil 200, das auch Entlastungsventil genannt werden kann, beim Betrieb anfänglich eine Verbindung zwischen der Pumpe und dem Steuer- bzw. Regelkreis herstellt, um unter Druckanwendung zu Beginn den Lastwiderstand zu überwinden, so daß eine schnell ansprechende Anlage geschaffen wird. Das innerhalb des Entlastungsventils angeordnete Signalventil 260 sorgt zugleich im Betrieb für einen sehr geringen Bereitschaftsstellungsdruck in der Anlage, da fast das gesamte von der Pumpe geförderte Strömungsmittel über einen Bypass zum Strömungsmittelsumpf geführt wird, wenn sich das handbetätigte Steuerventil in seiner neutralen Stellung befindet. Wird jedoch das handbetätigte Steuerventil aus seiner neutralen Stellung heraus bewegt, so wird das Entlastungsventil zunächst derart betätigt, daß ein wesentlich höherer Druckunterschied über das Bypass-Ventil hinweg erzeugt wird. Dieser den Bypassdruck darstellende Druckunterschied ermöglicht, daß das handbetätigte Steuerventil 12 viel höhere.»Strömungsmitteldurchsatzraten bewerkstelligen kann, da durch den höheren Druck zusätzliches Strömungsmittel durch das handbetätigte Steuerventil gedrückt wird. Durch den niedereren Bypass-Druckunterschied in der neutralen Stellung, werden natürlich die Energieverluste in der neutralen Stellung vermindert und die mit höheren Bypass-Druckunterschieden einhergehende Wärmeentwicklung wird verhindert.
In Fig. 2 ist eine abgeänderte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bypass-Ventiles 200a dargestellt, welches dem Bypass-Ventil von Fig. 1 ähnelt. In Fig. 2 sind dieselben Bezugszeichen verwendet, um Teile des Bypass-Ventiles 200a zu kennzeichnen, die dem
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Bypass-Ventil 200 entsprechen, wobei zur Unterscheidung der Buchstabe a angehängt ist. Nachstehend werden die Teile des abgewandelten Bypass-Ventiles nach Fig. 2 beschrieben, die sich von den schon beschriebenen Teilen unterscheiden. In der Bohrung 242a sind große, in radialer Richtung verlaufende Kanäle 400 vorgesehen, durch welche die öffnung 209a zur Zufuhr von der Pumpe geförderten Strömungsmittels mit dem Inneren der Bohrung 242a verbunden ist. Das Signalventil 26Oa weist einen Ventilteller 402 auf, auf dem eine druckbeaufschlagbare Fläche 29Oa angeordnet ist, durch welche sich ein zentraler Kanal 404 erstreckt. In einer Gegenbohrung 406 befindet sich eine Kugel 408, die in Anlage an einen Ventilsitz 410 gebracht werden kann, um den Kanal 404 zu verschließen. Eine zweite, in radialer Richtung verlaufende Bohrung 412 verbindet die Bohrung 24Oa mit der Außenseite des Bundes 236a und damit mit der öffnung 212a zur Rückführung an den Strömungsmittelsumpf, und zwar bei allen Stellungen des Ven-
Der
tilschiebers 23Oa./ Ventilteller 402 des Signalventils trägt eine konische Oberfläche 414, die in Anlage an einen Kantenabschnitt 416 gebracht werden kann, welcher sich in dem Gebiet befindet, in dem sich die Bohrungen 242a und 24Oa treffen.
Das in Fig. 2 dargestellte Bypass-Ventil 200a arbeitet derart, daß in der neutralen Stellung des handbetätigten Steuerventiles 12 der Pumpendruck über einen Bypass zur öffnung 212a geleitet wird, was darauf zurückzuführen ist, daß der Druck auf die äruckbeaufschlagbare Fläche 248a einwirkt und den Ventilschieber 23Oa nach rechts bewegt. Zu gleicher Zeit strömt ein Teil des von der Pumpe geförderten Strömungsmittels in der neutralen Stellung
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durch den Kanal 404 des Ventiltellers 402 in den Steuerkreis 126a und durch den zweiten und ersten Logikkreis und die Steueröffnungen 24 und 26 zum Strömungsmittelsumpf. Damit wird durch das Signalventil des Entlastungsventiles 200a ein neutraler Strömungsweg in der neutralen Stellung des handbetätigten Steuerventiles gebildet.IfL dieser neutralen Stellung wird darüber hinaus der Ventilteller 402 durch die Feder 265a nach rechts bewegt, so daß die konische Oberfläche 414 von der Kante 416 abgehoben./wird und weiteres von der Pumpe gefördertes Strömungsmittel durch den in radialer Richtung verlaufenden Kanal 412 zum Strömungsmittelsumpf strömen kann, wodurch ein weiterer neutraler Strömungsweg für von der Pumpe gefördertes Strömungsmittel gebildet wird.
Wird das handbetätigte Steuerventil 12 aus seiner neutralen Stellung heraus bewegt, so bewegt bei der Ausführungsform nach Fig.2 der auf die druckbeaufschlagbare Fläche 29Oa einwirkende Anfangsdruck den Ventilteller 402 nach links, so daß die Oberfläche 414 zur Anlage an die Kante 416 gebracht wird und der Strömungsweg für von der Pumpe gefördertes Strömungsmittel durch den in radialer Richtung verlaufenden Kanal 412 zum Strömungsmittelsumpf geschlossen wird. Hierdurch wird der sekundäre neutrale Strömungskanal zum Strömungsmittelsumpf unterbrochen und der Ventilschieber 23Oa nach links bewegt, so daß das Strömen von von der Pumpe gefördertem Strömungsmittel abgedrosselt wird und ein vergrößerter Druckunterschied herbeigeführt wird, wobei jedoch immer noch von der Pumpe gefördertes Strömungsmittel durch den Kanal 404 und den Steuer- bzw. Regelkreis zu dem Strömungsmittelmötor geleitet wird, genauso wie bei dem Entlastungsventil 200.
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Das Bypass-Ventil 20Oa nach Fig. 2 erfüllt damit dieselben Funktionen wie das Bypass-Ventil 200, d.h. es ermöglicht einen niederen Bereitschaftsstellungsdruck und leitet anfänglich einen Teil des von der Pumpe geförderten Strömungsmittels durch den Steuerkreis , um den Lastwiderstand zu überwinden und eine schnell ansprechende Anlage zu schaffen. Der Hauptunterschied zwischen den Bypass-Ventilen 200 und 200a liegt darin, daß das Bypass-Ventil 200a zu allen Zeiten eine Einwegverbindung zwischen der Pumpe und dem Steuerkreis herstellt.
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Claims (6)

  1. Patentanwälte
    DiPl· /ng. H. Hauck
    Dipl. Rhys. W. Schmitz
    Dipl. Ing. E. Graalfs Dipl. Ing. W. Wehnert Dipl. Phys. W. Carstens ö München 2 Mozartstr. 23
    Borg-Warner Corporation
    South Michigan Avenue 22. Oktober 1974
    Anwaltsakte M-3215
    Patentansprüche
    ί 1.j Durch Druckunterschied betätigtes Bypass-Ventil zur Verwendung in einer hydraulischen Steueranlage, welche ein Steuerventil mit einer Druckeinlaßöffnung, mit mit dem Motor verbundenen öffnungen, Strömungsmittelrücklauföffnungen und einem bewegbaren Ventilteil und eine mit der Einlaßöffnung verbundene Strömungsmittelversorgungsquelle aufweist, wobei das Steuerventil eine neutrale Stellung aufweist, wobei ein Steuerkreis dem Steuerventil zugeordnet ist und mit einer mit dem Motor verbundenen öffnung in Verbindung gebracht werden kann, wenn das Steuerventil aus seiner neutralen Stellung heraus bewegt wird, wobei das Bypass-Ventil mit der Strömungsmittelversorgungsquelle verbunden ist, wobei das Bypass-Ventil mit dem Steuerkreis verbunden ist und durch den Steuerkreis mit der mit dem Motor verbundenen öffnung in Verbindung gebracht werden kann,
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    wodurch im Betrieb durch das Bypass-Ventil Strömungsmittel von der Strömungsmittelversorgungsquelle abhängig vom Unterschied . des Strömungsmitteldruckes zwischen der Einlaßöffnung und der mit dem Motor verbundenen öffnung auf einem Bypass zum Strö-
    mungsmittelsumpf geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß · das Bypass-Ventil (200) eine ihm zugeordnete, durch Strömungsmittel betätigbare Ventileinrichtung (260) aufweist, die auf den Strömungsmitteldruck in der mit dem Motor verbundenen öff- ;
    nung (2Of22) anspricht und den Unterschied des Strömungsmitteldruckes abändern kann, bei welchem das Bypass-Ventil (200) ;, Strömungsmittel über den Bypass leitet, und daß durch Bewegen '■. der strömungsmittelbetätigten Ventileinrichtung (260) über den Steuerkreis (24,26,90,100,126) eine Verbindung der Strömungsmittelversorgungsquelle (202) mit der mit dem Motor verbundenen Öffnung (20,22) hergestellt wird, um anfänglich über den Steuerkreis .(24,26,90,110,126) den Lastwiderstand zu über- ! winden.
  2. 2. Bypass-Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die strömungsmittelbetätigte Ventileinrichtung (260) eine durch Strömungsmittel beaufschlagbare Fläche (290) aufweist, die dem in dem Steuerkreis (24,26,90,110,126) herrschenden Strömungsmitteldruck ausgesetzt ist.
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  3. 3. Bypass-Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Ventilschieber (230) aufweist, und daß die strömungsmittelbetätigte Ventileinrichtung (260) innerhalb des Ventilschiebers (230) angeordnet ist.
  4. 4. Bypass-Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine innerhalb des Ventilschiebers (230) angeordnete Einrichtung (265) zur Erzeugung einer Vorspannung, durch welche die strömungsinittelbetätigte Ventileinrichtung (260) in eine Stellung bewegt werden kann, in der die Verbindung zwischen der Strömungsmittelversorgungsquelle (202) und der mit dem Motor verbundenen öffnung (20,22) über den Steuerkreis (24, 26,90,110,126) unterbrochen wird.
  5. 5. Bypass-Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Einwegventileinrichtung (272-274), durch welche ein Strömen von Strömungsmittel aus dem Steuerkreis (24,26,90,110, 126) durch die strömungsmittelbetätigte Ventileinrichtung (260) verhindert wird.
  6. 6. Bypass-Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis (24,26,90,110,126) Logikkreise (90,110) aufweist, durch welche eine Verbindung des Steuerkreises (24,26,90,110,126) mit der mit dem Motor verbundenen öffnung (22,26) hergestellt werden kann, in der der höchste Druck herrscht.
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    Leerseite
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