DE2515035A1

DE2515035A1 - Steuerventil fuer hydraulikkreise

Info

Publication number: DE2515035A1
Application number: DE19752515035
Authority: DE
Inventors: Angelo Girola
Original assignee: Duplomatic Meccanica
Current assignee: Duplomatic Meccanica
Priority date: 1974-04-09
Filing date: 1975-04-07
Publication date: 1975-10-23
Also published as: GB1498504A; IT1006411B; FR2267468B1; FR2267468A1

Description

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DUPLOMATIC MECCANICA APPLICAZIONI OLEODINAMICHE S.p.A, Busto Arsizio, Varese / Italien

Steuerventil für Hydraulikkreise

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Steuerventil für hydraulische Systeme, in denen ein Druckarbeitsmedium, im allgemeinen Öl, von einem Reservoir zu einem Antriebsglied wie etwa einem Hydraulikmotor oder einem Zylinder-Kolben-Aggregat gepumpt wird, wobei der Rückfluß zum Sumpf durch das Steuerventil fließt.

Genauer gesagt betrifft die Erfindung ein Steuerventil, das zwei oder mehr Teile enthält, die durch einen oder mehrere Elektromagnete oder durch andere bekannte Hilfsmittel verstellbar sind und auf die eine oder mehrere Rückstellfedern einwirken.

Bekannte Hydraulikventile dieser Art weisen einen Ventilkörper mit einer zylindrischen Kammer auf, in der sich ein zylindrisches Stellelement befindet, das von Elektromagneten oder anderen bekannten Stelleinrichtungen axial verschiebbar ist und auf das Rückstellfedern einwirken.

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Sowohl der Ventilkörper als auch das Stellelement sind bei derartigen Ventilen mit radialen und axialen Kanälen versehen, durch die das Druckmedium dem Ventilkörper zugeleitet wird, und sie sind außerdem mit einer Anzahl yon Anschlußöffnungen ausgerüstet, über die die radialen und axialen Kanäle mit äußeren Leitungen des hydraulischen Kreises verbunden sind, die zur Druckmittelquelle, zur Kraftvorrichtung und zum Reservoir führen.

Je nach der Stellung, die das Stellelement im Ventilkörper einnimmt, wird hydraulisches Druckmedium mittels bekannter Vorkehrungen entweder in die eine Kammer der hydraulischen Kraftvorrichtung eingeleitet, so daß diese in der einen vorbestimmten Richtung wirkt, oder in die entgegengesetzte Kammer der hydraulischen Kraftvorrichtung, damit letztere in die entgegengesetzte Richtung wirkt.

Die bekannten Ventile sind auf ihrem Ventilkörper außerdem mit einer ebenen Basis ausgestattet, in der sich Löcher zum Befestigen des Ventils und auch Öffnungen für den Anschluß des Ventils an den äußeren Hydraulikkreis befinden einschließlich der Leitungen, die zur Druckraittelquelle, zur Krafteinrichtung und zum Sumpf führen.

Genauer gesagt sind derartige bekannte Steuerventile mit einer Öffnung versehen, an die die Druckmittelquelle angeschlossen wird, zwei weiteren Öffnungen für den Anschluß der hydraulischen Krafteinrichtung und zwei Auslaßöffnungen. Die letzteren beiden Öffnungen sind so vorgesehen, daß sie den Stellen im Ventilkörper entsprechen, an denen die zur hydraulischen Krafteinrichtung führenden Leitungen in den Ventilkörper eintreten. Diese beiden Öffnungen stellen abwechselnd Rückleitungen für das Druckmedium in den entgegengesetzten äußersten Lagen des Ventilstellelements dar und sind miteinander über eine Leitung im Ventilkörper" verbunden, wenn sich das Stellelement in seiner Mittelstellung befindet.

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In der Praxis ist jedoch nur eine der beiden Aüslaßöffnungen mit der RUckleitung in Verbindung gebracht, was den Nachteil hat, daß beim Rückströmen des Druckmediums von der hydraulischen Krafteinrichtung unterschiedliche Druckverluste auftreten, die im allgemeinen größer sind, wenn keine direkte Verbindung mit der Rückstromleitung besteht, als wenn das von der hydraulischen Krafteinrichtung rückströmende Druckmedium eine Öffnung erreicht, die mit der Rückführleitung unmittelbar verbunden ist.

Dieser Unterschied im Druckabfall hängt von der unterschiedlichen Länge des Weges ab, den das hydraulische Arbeitsmedium im Ventilkörper bei diesen zwei Möglichkeiten zu durchströmen hat, um diejenige Auslaßöffnung zu erreichen, die tatsächlich mit der Rückströmleitung verbunden ist. Das führt wiederum zu unzufriedenstellender Funktion des von dem Ventil gesteuerten hydraulischen Kreises.

Dieser Nachteil könnte durch Einsatz zweier Rückführleitungen vermieden werden, von denen jede mit einer Abgabeöffnung des Ventils verbunden ist. Eine solche Lösung wird jedoch nicht verwendet, denn sie bedeutet eine Verdoppelung der Rückführkreise, wodurch Schwierigkeiten und Kosten beim Zusammenbau des Ventils sich erhöhen.

Um das Ventil für verschiedene Einbaustellungen brauchbar zu machen, muß der Ventilkörper mit zwei getrennten Abgabeöffnungen versehen werden. Trotzdem ist es das Grundproblem der Erfindung, den Unterschied im Druckabfall entsprechend den beiden Arbeitsstellungen des Ventils auszuschalten, während nur eine Leitung für den Rückführkreis verwendet wird, die zum Druckmittelsumpf führt.

Nach der Erfindung wird ein Steuerventil geschaffen, das in einen Hydraulikkreis eingeschaltet wird, in dem sich wenig-

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stens eine hydraulische Krafteinrichtung, eine¹ Quelle für ein Druckmedium und ein Druckmittelsumpf befinden, während das Steuerventil einen Ventilkörper mit einer zylindrischen Innenkammer aufweist, in der ein Stellelement untergebracht ist, das unter dem steuernden Einfluß äußerer Stellmittel axial verschiebbar und von Rückstellfedern beaufschlagt ist, wobei der Ventilkörper und das Stellelement mit axialen und radialen Kanälen versehen sind, durch die das Druckmittel verteilt wird, und das Ventil eine flache Basis hat, die am Ventilkörper befestigt ist und Öffnungen hat, mit denen das Ventil im Einsatz an eine Druckmittelquelle, an das hydraulische Kraftelement und an einen Sumpf angeschlossen wird; die Öffnungen sind mit entsprechenden Innenkammern im.Ventilkörper verbunden und werden entsprechend der Stellung des Ventilstellelements mit den axialen und radialen Kanälen in Verbindung gebracht, wobei die beiden Auslaßöffnungen, die mit dem Sumpf verbunden werden sollen, nahe einer der Öffnungen angeordnet sind, die mit dem hydraulischen Kraftelement zu verbinden sind, und im Ventilkörper durch einen Innenkanal miteinander in Verbindung stehen; diese Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Innenkanal Strömungswege im Ventilkörper bildet von praktisch gleicher Länge zwischen den Innenkammern im Ventilkörper und den entsprechenden Auslaßöffnungen, die mit dem Druckmittelsumpf bei den verschiedenen Stellungen des Stellelements verbunden sind.

Dadurch, daß im Ventilkörper Strömungswege von praktisch gleicher Länge zu den beiden Auslaßöffnungen bestehen, hat das Ventil nach der Erfindung nicht mehr den Nachteil, daß in den verschiedenen Arbeitsstellungen unterschiedliche Druckabfälle auftreten.

Vorzugsweise verbindet der Innenkanal im Ventilkörper die zwei Öffnungen, die mit dem Druckmittelsumpf verbunden sind, und weist einen ersten Leitungsabschnitt auf, der sich zwi-

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sehen den Innenkammern erstreckt, mit denen die mit dem hydraulischen Kraftelement in Verbindung stehenden Öffnungen verbunden sind, und einen zweiten Leitungsabschnitt zwischen den beiden Auslaßöffnungen sowie ein Verbindungsleitungsstück in der Mitte zwischen den beiden Leitungsabschnitten, das diese miteinander verbindet. '

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung nun eingehend beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, teils aufgeschnitten, eines hydraulischen Steuerventils nach der Erfindung;

Fig. 2 eine Unteransicht des Mittelabschnitts des Ventils nach Fig. 1, die die flache Basis des Ventilkörpers mit den Anschlußöffnungen für einen äußeren Hydraulikkreis wiedergibt;

Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie III-I1I in Fig. 2;

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig.2;

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 2; und

Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI in Fig.2.

Das dargestellte Hydrauliksteuerventil entspricht der Normtabelle UNI 6818-71. Das Ventil weist einen Ventilkörper 1 auf, in den eine Kammer 2 eingearbeitet ist, welche zur Aufnahme elektrischer Anschlußklemmen, die nicht dargestellt sind, dient, an die bei Betrieb des Ventils die elektrischen Steuerleitungen geführt sind, die über eine Verschraubungsöffnung 3 in die Kammer 2 hineingeführt sind.

An einander gegenüberliegenden Seiten des Ventilkörpers 1 sind Gehäuse 4 und 5 für Elektromagnete vorgesehen, die selbst in der Zeichnung nicht dargestellt sind, die aber das Ventil steuern. Die Gehäuse 4 und 5 sind mit Schrauben am Ventilkörper 1 befestigt.

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Der Ventilkörper 1 besitzt eine innere zylindrische Bohrung 7, in der ein zylindrisches Stellelement 8 gleitbar eiigelagert ist. Die Bohrung 7 und das Stellelement 8 sind mit radialen und axialen Kanälen ausgestattet, die im Betrieb des Ventils in bekannter Weise die gesteuerte Strömung eines unter Druck stehenden Arbeitsmediums von einer Druckmittelquelle zu beispielsweise Kammern an entgegengesetzten Enden eines druckmittelbetätigten Kraftzylinders ermöglichen_o

Das Stellelement 8 ist in der Zylinderbohrung 7 unter dem steuernden Einfluß der Elektromagnete in den Gehäusen 4 und 5 axial verschiebbar, wobei die Elektromagnete auf Spindeln 8a und 8b einwirken, die von den beiden Enden des Stellelements 8 axial hervorragen. Das Stellelement 8 steht außerdem unter dem Einfluß von Rückstellfedern 9 und 10, die es gegen die Wirkung der Elektromagnete belasten.

In der Fig. 2 ist mit 11 die flache Basis des Ventilkörpers bezeichnet, die sich auf der Unterfläche des Ventilkörpers befindet, wenn er in der in Fig_e 1 gezeigten Stellung steht. Neben den Löchern 12, mit denen das Ventil auf die Krafteinrichtung geschraubt wird, die es zu steuern hat, befinden sich außerdem Öffnungen, mit denen das hydraulische Ventil an eine Quelle 13 für unter Druck stehendes Arbeitsmedium, an einen hydraulischen Kraftzylinder 14 und an einen schematisch dargestellten, mit 15 bezeichneten Sumpf angeschlossen ist, wie dies diagrammartig in Fig. 2 angedeutet ist.

Die Öffnung für den Anschluß an eine Druckmittelquelle 13 ist mit 16, die Öffnungen für die beiden Kammern 14a und 14b des hydraulischen Kraftzylinders 14 sind mit 17 und 18 und die Auslaßöffnungen, die im Betrieb mit dem Sumpf 15 verbunden sind, sind mit 19 und 20 bezeichnet. Es sei noch bemerkt, daß die Auslaßöffnungen 19 und 20 auf der Basis 11 in der Nähe der Öffnungen 17 und 18 angeordnet sind, über die

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das Ventil mit der hydraulischen Krafteinrichtung 14 verbunden ist.

Die öffnungen 16 bis 20 sind mit Hohlräumen im Ventilkörper in Verbindung, die in bekannter Weise über axiale und radiale Kanäle im Ventilkörper 1 selbst und im¹Stellelement so untereinander verbunden sind, daß das hydraulische Druckmedium sinnentsprechend verteilt wird.

Die öffnung 16, durch die das Druckmedium dem Ventil von der Druckmittelquelle 13 zugeführt wird, steht über eine Innenleitung 21 (Fig. 3) mit einer Ringkammer 22 im Ventilkörper 1 in Verbindung, die die axial verlaufende Bohrung 7 umgibt.

Die öffnungen 17 und 18, die im Betrieb das Ventil mit dem hydraulischen Kraftelement 14 verbinden, sind an Ringkammern 23 bzw. 24, die die Bohrung 7 koaxial umschließen, über Leitungswege 25 und 26 im Ventilkörper 1 in Verbindung (Fig. 4 und 5).

Schließlich stehen gemäß der Erfindung die Öffnungen 19 und 20, über die das Hydraulikventil mit dem Sumpf 15 in Verbindung gebracht wird, mit Kammern 27 und 28, die die Bohrung im Ventilkörper 1 umgeben, mit einem besonderen Innenkanal in Verbindung, der nicht nur diese Auslaßöffnungen 19 und 20 mit den Hohlräumen, sondern sie auch untereinander im Ventilkörper verbindet.

Insbesondere eine Betrachtung der Fig. 1 und 6 zeigt, daß dieser besondere innere Kanal aus einer ersten Röhre 29, einer zweiten Röhre 30 und einem Verbindungsleitungsstück besteht. Die erste Röhre 29 dient dazu, die Hohlräume 27 und 28 miteinander zu verbinden, und die zweite Röhre 30 dient zur Verbindung der Öffnungen 19 und 20, während die Verbindungsleitung 31 die Röhren 29 und 30 in ihren Mittel-

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bereichen miteinander verbindet.

Der durch die Leitungswege 29, 30 und 31 gebildete Kanal ermöglicht es, daß Flüssigkeitsströme zwischen dem Hohlraum 28 und der Auslaßöffnung 20, zwischen dem Hohlraum 28 und der Auslaßöffnung 19, zwischen dem Hohlraum 27 und der Auslaßöffnung 20 und zwischen dem Hohlraum 27 und der Auslaßöffnung 19 fließen können und diese Strömungswege praktisch alle gleiche Länge haben_e

Aus dem Beschriebenen wird deutlich, daß im Betrieb des Steuerventils das Stellelement 8 durch die Steuerwirkung der in den Gehäusen 4 und 5 untergebrachten Elektromägnete verschoben wird, so daß es entweder eine Stellung einnimmt, in der das von der Druckmittelquelle 13 kommende hydraulische Druckmedium völlig unterbrochen ist, so daß dem hydraulischen Kraftelement 14 keinerlei Druckmittel zufließt, oder daß das Stellelement eine von zwei verschobenen Stellungen einnimmt, in denen das Druckmedium über die an die Auslaßöffnung 17 oder die an die Auslaßöffnung 18 angeschlossene Leitung der Krafteinrichtung 14 zugeführt wird.

Es wird zunächst einmal unterstellt, daß das Druckmedium der hydraulischen Kräfteinrichtung 14 über die Öffnung 17 zufließt und von der Krafteinrichtung 14 über die Öffnung zurückkommt. Im Ventilkörper 1 erreicht das hydraulische Druckmedium von der Öffnung 18 aus die Kammer 24, die mit der Kammer 28 in Verbindung steht, welche schließlich mit dem Sumpf verbunden ist.

Es sei angenommen, daß für die Rückführleitung zum Sumpf 15 nur eine Leitung an die Abgabeöffnung 20 angeschlossen ist und die Öffnung 18 nicht betrieben wird. Unter diesen Bedingungen strömt das hydraulische Druckmedium im Ventilkörper in dem mit dem Pfeil F^ in Fig. 6 angedeuteten Strömungsweg.

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Vom Leitungskanal 25 fließt das hydraulische Druckmedium durch einen ersten Abschnitt der Leitung 29, durch die Verbindungsleitung 31 und schließlich durch einen Abschnitt der Leitung 30, so daß es die Auslaßöffnung 20 erreicht.

Ist hingegen das Stellelement 18 in die entgegengesetzte Richtung verschoben, so daß der Krafteinrichtung 14 über die Öffnung 18 das Druckmedium zugeleitet wird, während das rückströmende Druckmedium über die Öffnung 17 eintritt, dann erreicht das Druckmedium die Kammer 27 und fließt von dort zur Auslaßöffnung 20, wobei es den durch den Pfeil F2 angedeuteten Weg nimmt, dessen Länge gleich der Länge des mit dem Pfeil P>. angedeuteten Weges ist.

Wird nun im Gegensatz dazu unterstellt, daß die Verbindung vom Sumpf von der Auslaßöffnung 19 hergestellt ist, während die Öffnung 20 nicht betrieben wird, entsprechend der vom Stellelement 8 eingenommenen Lage, so gelangt das hydraulische Druckmedium, das in die Kammer 27 oder 28 hineingeflossen ist, zu der Auslaßöffnung 19 über die mit den Pfeilen F-, oder aber F- angedeuteten Strömungswege, wobei auch diese beiden Wege gleiche Länge haben.

Die Erfindung wurde im vorliegenden Fall an einem hydraulischen Steuerventil beschrieben, das elektromechanisch betätigt wird und drei ArbeitsStellungen hat; es versteht sich jedoch,daß s je auch an anderen Ventiltypen, deren Gehäuse zwei Auslaßöffnungen hat, die im Betrieb mit einem Sumpf in Verbindung kommen, angewendet werden kann.

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Claims

Patentansprüche.

Hydraulisches Steuerventil, das in einen Hydraulikkreis einschaltbar ist, der wenigstens eine hydraulische Krafteinrichtung, eine Quelle für ein hydraulisches Druckmedium und einen Sumpf aufweist, und das aus einem Ventil körper besteht, der eine zylindrische Innenkammer enthält, in der ein axial unter dem steuernden Einfluß äußerer Betätigungselemente stehendes Stellglied bewegbar ist,das von Rückstellfedern beaufschlagt wird, während der Ventilkörper und das Stellelement mit axialen und radialen Kanälen, versehen sind, durch die das Druckmedium verteilt wird,und am Ventil eine am Ventilkörper feste ebene Basis vorgesehen ist mit Öffnungen, über die das Ventil im Betrieb an die Druckmittelquelle, die hydraulische Krafteinrichtung und den Sumpf anschließbar ist, wobei die Öffnungen an entsprechende Innenkamraern des Ventilkörpers und gemäß der Stellung des Ventilstellelements an die axialen und radialen Kanäle angeschlossen sind und die beiden Auslaßöffnungen für die Verbindung zum Sumpf in der Nähe je einer Öffnung gelegen sind, mit der die hydraulische Krafteinrichtung verbunden ist, und mit der sie über einen Innenkanal im Ventilkörper verbunden sind, dadurch gekennzeichnet , daß der Innenkanal (29,30,31) im Ventilkörper (1) Strömungspfade von im wesentlichen gleicher Länge zwischen den Innenkammern (27,28) des Ventilkörpers (1) und den jeweiligen Auslaßöffnungen (19,20) bildet, über die der Sumpf (15) in den unterschiedlichen Stellungen des Stellelements (8) angeschlossen ist.
2. Ventilkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenkanal im Ventilkörper (1) die beiden Öffnungen (19,20) für den Anschluß des Sumpfes (15) miteinander verbindet und einen ersten Leitungsteil (29) aufweist, der sich zwischen den Innenkammern (23,24)

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erstreckt, mit denen die Öffnungen (17,18), an die die hydraulische Krafteinrichtung (14) angeschlossen ist, verbunden sind, einen zweiten Leitungsweg (30), der sich zwischen den beiden zum Sumpf 15 führenden Auslaßöffnungen (19,20) erstreckt, und ein Verbindungsleitungsstück (31) in der Mitte zwischen den beiden Leitungsstücken (29,30) diese miteinander in Verbindung bringt.

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