DE2506923C3 - Ventilvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art eo

Bei einer aus der DE*OS 2252 772 bekannten Ventilvorrichtung ist das einem Wegeschieber zugeordnete Arbeitsventil getrennt vom Leerlaufventil angeordnet. Der Steuerdruck für den Schließkolben bzw. die Steuerkammer des Leerlaufventils wird aus dem Pumpendruck Über eine Drosselöffnung im Schließkolben des Leerlaufventils abgeleitet. Im Hohlraum des Leerlaufventil-Schließkolbens ist ein Überdruck-Entlastungsventilkolben untergebracht, der bei Systemüberdruck, bej dem der Leerlaufventil-Scbließkolben infolge des an seiner größeren Fläche wirksamen Steuerdrucks nicht öffnet in Öffnungsrichtung verschoben wird. Der Kolben wirkt im Leerlaufventil-Schließkolben mit einem Ventilsitz in Form einer Durchmesserabstufung zusammen. Deshalb nimmt der Leerlaufventil-Schließkolben beim Umschalten auf Leerlaufbetrieb den Kolben über die Durchmesserabstufung mit. Das Überdruckentlastungsventil öffnet hingegen bei geschlossenem Leerlaufventil und Systemüberdruck mittels eines Vorsteuerventils. Der Vorteil dieser Anordnung ist ein dank der relativ kräftigen Feder bei Arbeitsbetrieb sauber steuerndes Arbeitsventil und ein beim Umschalten auf Leerlaufbetrieb feinfühlig öffnendes Leerlaufventil, das dank seiner schwachen Schließfeder nur einen vernachlässigbar geringen Durchflußwiderstand für die Pumpe gewährleistet. Nachteilig ist die aufwendige bauliche Trennung zwischen dem Arbeitsventil und dem Leerlaufventil, sind ferner die verzweigten Versorgungs-, Rücklauf-, Vorsteuer- und Entlüftungsleitungen und ist schließlich der notwendige große Einbauraum für die beiden Ventilschließelemente und deren Steuerkammern. Es braucht das getrennt angeordnete Arbeitsventil zwei eigene Ventilsitze im Gehäuse; mit denen der Arbeitsventilkolben zusammenarbeitet um nach Bedarf dem Verbravicher Druckmittel zuzumessen. Ungünstig ist auch, daß der Leerlaufventil-Schließkolben mit verhältnismäßig hoher Anpressung in Schließstellung gehalten wird. Der sich unmittelbar aus dem anstehendes Pumpendruck ergebende Haltedruck ist nämlich verhältnismäßig hoch.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, unter Beibehaltung der funktioneilen Vorteile eine Ventilvorrichtung dieser Art baulich zu vereinfachen und auch den zur Unterbringung der Ventilvorrichtung erforderlichen Einbauraum zu reduzieren.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst

Der bauliche Aufwand wird bei dieser Ausbildung der Ventilvorrichtung dadurch bemerkenswert reduziert, daß die erforderlichen Zu- und Abführkanäle, die Steuer- und Entlüftungsleitungen, die Führungsbonrungen for die Kolben und die zur Steuerung erforderlichen Steuerkammern nicht mehr doppelt sondern nur einfach benötigt werden. Durch die Anordnung des Arbeitsventils im Leerlaufventilschließkolben verringert sich der Einbauraum für die Unterbringung der Ventilvorrichtung, so daß sie leichter unmittelbar dorthin gebaut werden kann, wo wenig Platz ist und wo sie aber auf kürzestem Wege für die Durchfiußsteuemng sorgt Die relative Beweglichkeit des Leerlaufventil-Schließkolbens gegenüber dem Arbeitsventil-Kolben stellt sicher, daß das Leerlaufventil nicht nur unabhängig von der jeweiligen Stellung des Arbeitsventil-Kolbens schlagartig schließen kann, sondern daß es vor allem schlagartig in die Leerlauf-Stellung schatten kann, obwohl der Arbeitsventilkolbeii dann eine gegenläufige Bewegung ausführt Für die Bewegungssteuerung und das Halten des Leerlaufventil-Schließkolbens in der Schließstellung sorgt der gleiche Steuerdruck, der auch zum Steuern der Druckwaage, d. h. des Arbeitsventils, eingesetzt wird und der niedriger ist als der Pumpenzulaufdruck. Es entfallen sowohl spezielle Vorkehrungen, mit denen bisher der Steuerdruck für Leerlaufventil auf- und abgebaut werden mußte, als auch getrennte Ventilsitze für den Arbeitsventilkolben, da dessen

Zumeßfunktion sich allein aus seinem Bewegungsspiel relativ zum in der Schließstellung stehenden Leerlaufventil-SchlieBkolben ergibt Der Leerlaufventil-SchließkoJben bildet die Führung für den ständig spielenden Arbeitsventilkolben und besteht ohnehin aus einem hochwertigen Material, so daß materialbedingt und infolge der ohnehin für ihn erforderlichen Bearbeitung Verschleißprobleme yon vornherein beseitigt sind.

Es ist zwar aus der DE-OS 2252772 bekannt, im Hohlraum des Leerlaufventil-Schließkolbens einen Überdruckentlastungs-Ventilkolben in einer Richtung beweglich zu führen, wobei der Leerlaufventil-Schließkolben und der Überdruckentlastungs-Ventilkolben von einem anderen Steuerdruck beaufschlagt werden, als der Arbeitsventilkolben. Dieser Stand der Technik konnte es jedoch nicht nahelegen, den Arbeitsventilkolben in den Hohlraum des Leerlaufventil-Schließkclbens zu verlegen, da durch diese Verlegung allein noch kein in beiden Richtungen freies Spielen des Leerlaufventil-Schließkolbens und des Arbeitsventilkolbens entstehen, vielmehr auch noch die Stufe im Hohlraum beseitigt werden müßte. Außerdem gibt die DE-OS 2252 772 keine Anregung für eine Verlegung des Oberdruck-Ventilkolbens an eine Stelle außerhalb des Leerlaufventfls.

Weiterhin ist es zwar aus der DE-PS 1648 012 bekannt, bei einer mengengeregelten Steuerschieberanordnung ein als Druckwaage arbeitendes Arbeitsventil und ein Leerlaufventil vorzusehen, die in einer einzigen Ventilvorrichtung enthalten sind. Jedoch ist bei dieser Ventilvorrichtung nur ein einziges Ventilschließelement vorgesehen, das für beide Funktionen verantwortlich ist Da jedoch für den Arbeitsbetrieb eine verhältnismäßig starke Vorspannfeder für das Schließelement erforderlich ist, damit das Arbeitsventil sauber steuern kann, wird der Durchflußwiderstand bei Leerlaufbetrieb verhältnismäßig hoch, da dann die Pumpe die von der Feder aufgebrachte Kraft am Schließelement zu überwinden hat

Die aus Anspruch 2 entnehmbare Ausführungsform ist zweckmäßig, weil bei ihr dafür gesorgt wird, daß der relativ zum Leerlaufventil-Schließkolben frei bewegliche Arbeitsventilkolben einfach in seinem Hubweg begrenzt wird.

Eine weitere, zweckmäßige Ausführungsform geht aus Anspruch 3 hervor. Der in den .Dämpfungsraum ragende Fortsatz trägt dazu bei, daß das Arbeitsspiel des Arbeitsventilkolbens gedämpft abläuft, was das Steuerverhalten der Ventilvorrichtung günstig beeinflußt

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Ventilvofrichtung, eingesetzt als Druckwaage in Verbindung mit einem mengengeregelten Wegeschieber bei Leerlaufbetrieb und

Fi g. 2 die Ventilvorrichtung bei Aibeitsbetrieb.

Eine Ventilvorrichtung 1' weist in ihrem Ventilgehäuse T einen Druckraum 3' auf, der über eine Druckleitung 4' mit einer Pumpe 5' in Verbindung steht Die Pumpe saugt aus einem Tank 6' Hydraulikflüssigkeit an. Zum Tank 6' führt von einem Anschluß 8' des Ventilgehäuses 2' ein Rücklauf 9". Leitungen TA und TB führen zu einem oder mehreren Druckmittelverbrauchern. Zwischen diese Leitungen 'jnd die Druckleitung 4' und den Rücklauf 9' ist ein Wegeschieber 29 eingesetzt Das Ventilgehäuse 2¹ steht mit dem Wegeschieber 29 über einen Steuerauslaö 22/ und an diesen angeschlossene Steuerleitungen 22*3,22^ und 22Vin Verbindung, In der Steuerleitung 22*3 befindet sich ein Druckbegrenzungsventil 26·, von dem aus eine Leitung 25' zum Tank 6' führt

Die Ventilvorrichtung Γ bildet eine mit dem Wegeschieber 29 zum Zwecke einer Mengenregelung zusammenarbeitende Druckwaage.

Bei der Ventilvorrichtung 1' ist zwischen dem

Druckraum 3' und dem Anschluß 8' ein Ventilsitz 15'vorgesehen.

Mit diesem wirkt ein Schließkolben 14' eines Leerlaufventils zusammen, der im Ventilgehäuse 2* in einer Bohrung verschiebbar ist die von einer Steuerkammer 30 ausgeht Die der Steuerkammer 30 zugewandte Druckfläche des Schließkolbens 14' ist größer als die durch den Ventilsitz 15' begrenzte Druckfläche. In der Steuerkamimer 30 befindet sich eine Ventilschließfeder 17', die bei in seiner Schließstellung befindlichen Schließkolben 14' eine sehr geringe Vorspannung und eine flache Kennlinie aufweist

Der Schießkolben 14' ist als Hohlkolben mit einer längsdurchgehenden Bohrung 31 ausgebildet in der ein Arbeitsventil-Kolben 18' koaxial geführt ist Der Arbeitsventil-Kolben 18' arbeitet mit einer Durchlaßöffnung 32 ir'? Leerlaufventil-Schließkolben 14' zusammen, die aus der Bohrung 31 zum Anschluß 8' führt In der beiden Ventilkolben 14', 18' gemeinsamen Steuerkammer 30 ist auch eine starke Ventilschließfeder 21' angeordnet die den Kolben 18' in der Zeichnung nach rechts zu drängen sucht Der Arbeitsventil-Kolben 18' taucht in der Steuerkammer 30 mit einem rückwärtigen Fortsatz 18'a in einen Dämpfungsraum 33 ein. Ein vorderer Fortsatz Wb dient als mit einer Wand des Druckraumes 3' zusammenwirkender Anschlag, der den Weg des Ventilkolbens 18' in den Druckraum 3' hinein begrenzt

Die Wirkungsweise der Ventilvorrichtung nach den F i g. 1 und 2 ist folgende:

In der Stellung des Wegeschiebers 29 nach F i g. 1 ist die Verbindung zwischen den zum Verbraucher führenden Leitungen TA und TB mit der Druckleitung 4' und dem Rücklauf 9 unterbrochen. Die den Ventilkolben gemeinsame Steuerkammer 30 steht über die Steuerleitung 22'a mit dem Rücklauf V in Verbindung und ist dadurch im wesentlichen drucklos. Der im Druckraum 3' herrschende Druck schiebt den Schließkolben 14' in der Zeichnung nach links und hebt ihn dadurch vom Ventilsitz 15' ab. Das Druckmedium

so kann daher vom Druckraum 3' Ober den Anschluß 8' in den Rücklauf 9 gelangen, so daß Leerlaufbetrieb herrscht Der Ventilkolben 18' wird dabei durch die Venülschließfeder 21' in teiner rechten Anschlagstellung gel· alien, in der er die Bohrung 31 verschließt Der Leerlaufdruck im Druckraum 3' reicht nicht aus, um ihn gegen die Kraft dei* starken Ventilschliebleder 21' zurückzudrücken. Die Verluste im Leerlaufbetrieb sind gering, da der Schlicßkolben 14' relativ zum Kolben 18' nur gegen die Sehr ichwache Feder 17' zurückgedrückt

go werden muß.

Wird gemäß Fig;2 der Wegeschieber 29 in eine seiner Betriebsstellungen gebracht dann werde.i die Druckleitung 4' und der Rücklauf 9" mit den zum Verbraucher führenden Leitungen TA und TB verbunden. Zugleich wird üb«T die Steuerleitungen 22V, 22't und den Steuerauslaß 2? eine Verbindung zwischen der Verbraucher-Druckleitung TA und der Steuerkammer 30 hergestellt In dieser baut sich daher ein Druck auf.

der zusammen mit der Kraft der Ventilschließfeder 17' den Schließ-Kolben 14' in Anlage an den Ventilsitz 15' bringt. In diesem Moment wird die auf der Rückseite des Schließkolbens 14' beaufschlagte Druckfläche wesentlich größer als die auf der Vorderseite dem Druck ausgesetzte Fläche, so daß durch die Kraftdifferenz der Kolben 14' fest in Anlage am Ventilsitz 15' gehalten wird. Damit ist der Arbeitsbetrieb erreicht.

Der Wegeschieber 29 wirkt im Leitungszug der Druckleitung 4' und der Verbraucher-Druckleitung 7'AaIs Blende, über die ein Druckgefälle auftritt. Der niedrigere Druck auf der Verbraucherseite stromab des Wegeschiebers wird von der Steuerleitung 22'c aufgenommen und über die Steuerleitung 22'b der Steuerkammer 30 zugeführt. Der in der Druckleitung 4' herrschende höhere Druck setzt sich dagegen in den Druckraum 3' fort. Aus der Druckdifferenz vor und hinter dem auf beiden Seiten gleich große Druckflächen aufweisenden Ventilkolben 18' ergibt sich eine Kraft, die den Ventilkolben 18' in der Zeichnung nach links zu bewegen trachtet. Diese Kraft kommt ins Gleichgewicht mit der sich bei dieser Bewegung zusätzlich spannenden, kräftigen Ventilschließfeder 21', wodurch der Ventilkolben 18' beispielsweise die aus F i g. 2 ersichtliche Lage einnimmt. In dieser Lage gibt er den Durchfluß vom Druckraum 3' in Bohrung 31 und von dieser über die Durchlaßöffnung 32 in den Rücklauf 9' teilweise frei. Dadurch strömt ein Teil des von der Pumpe 5' geförderten Druckmittels über den Wegeschieber 29 in die Verbraucher-Druckleitung TA. während ein anderer Teil über die Ventilvorrichtung Γ direkt in den Rücklauf 9' zurückgelangt. Die Stellung des Ventilkolbens 18' entspricht der Stellung des Wegeschiebers 29, so daß die Strömungsaufteilung genau proportional der Stellung des Wegeschiebers 29 ist.

Ein Anschlagen des Ventilkolbens 18' am linken Wandbereich des Ventilgehäuses 2' beim Umschalten

von der Leerlauf- auf die Betriebsstellung wird durch das Eintauchen des Fortsatzes 18'a in den mit

Druckmittel gefüllten Dämpfungsraum 33 vermieden. Beim Auftreten eines Überdruckes auf der Verbrau-

cherseite öffnet das Druckbegrenzungsventil 26', so daß der Druck in der Steuerkammer 30 auf den gewünschten Druck begrenzt bleibt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

. Patentansprüche;

1. Ventflyorricbtung mit Druckbegrenzungs- und Leerlauffunktion zur Verwendung als Druckwaage in Verbindung mit einem mengengeregelten Wegeschieber, mit einem den Durchfluß zwischen einem mit einer DruckmittelquelJe und einem oder mehreren Hydromotoren verbundenen Druckraum der Ventilvorricbtung und einem Rücklauf steuernden Arbeitsventilkolben, auf dessen dem Druckraum abgewandter Sehe eine eine für den Arbeitsbetrieb vorgespannte kräftige Ventilschließfeder enthaltende Steuerkammer vergesehen ist, die bei Arbeitsbetrieb unter einem dem Arbeitsdruck des Hydromo- »s tors entsprechenden Steuerdruck steht und bei Leerlaufbetrieb druckentlastet wird, und mit einem für die Leerlauffunktion zwischen dem Druderaum und dem Rücklauf angeordneten Leerlaufventil, das einen einen Hohlraum aufweisenden Ventilschließkolben tcuj eine Durchlaßöffnung zwischen dem Hohlraum und dem Rücklauf sowie einen koaxial im Hohlraum geführten Ventflkolben aufweist wobei der Ventilschfießkolben in Schließrichtung von einer schwachen VentilschlieBfeder belastet und mit einer kleineren Druckfläche dem Druckraum und mit einer größeren Druckfläche einer Steuerkammer zugewandt ist, die bei Arbeitsbetrieb der Ventilvorrichtung unter einem das Leerlaufventil geschlossen haltenden Steuerdruck steht und bei Leerlaufbetrieb druckentlastet ist, dadurch gekennzeichnet, daß tLr im Leerlaufventil-Schließkolben (14') geführte Ventilkolber. der Arbeitsventilkolben (18') ist, daß der Hohlraum als längs durchgehende Bohrung (31) derart ausgebildet ist, daß der Leerlaufventil-Schließkolben (140 ^{und der} Arbeitsventilkolben (18*) in beiden Richtungen frei zueinander beweglich sind, der Arbeitsventilkolben (18') zur Durchflußsteuerung mit der Durchlaßöffnung (32) zusammenwirkt und der Steuerdruck in der Steuerkammer (30) das Leerlauf- und das Arbeitsventil beaufschlagt, und daß bet Leerlaufbetrieb für den Arbeitsventilkolben (18') eine vom Leerlaufveniil-Schließkolben (14') unabhängige Kolbenwegbegrenzung vorgesehen ist

2. Ventil vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Arbeitsventilkolben (18') ein in den Druckraum (3') ragender Fortsatz (18'ύ) angeordnet ist

3. Ventilvorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet daß am Arbeitsventilkolben (18') ein in die Steuerkammer (30) ragender und dort in einen Dämpfungsraum (33) eintauchender Fortsatz (Wa) angeordnet ist

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