DE2553736A1 - Kombiniertes leerlauf-, auslass und lastkompensationsventil fuer hydraulische antriebe - Google Patents
Kombiniertes leerlauf-, auslass und lastkompensationsventil fuer hydraulische antriebeInfo
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Description
BLUMBACH - WESEFV ■ BERGEN . KRAMER
ZWiRNER - HIRSCH
PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN
Postatfresse München: Paientconsult 8 München 60 Radeckestraße 43 Telefon (089) 883603/B83604 Telex 05-212313
Postadresse Wiesbaden: Patentconsuit 62 Wiesbaden Somieriberger Straße 43 Telefon (06121)562943/561998 Telex 04-1G6237
Sperry Rand Corporation
Crooks and Maple Roads
Troy, Michigan 48084
U.S.A.
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Troy, Michigan 48084
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Kombiniertes Leerlauf-, Auslaß- und Lastkompensationsventil für hydraulische
Antriebe
Bei hydraulischen Antrieben, insbesondere solchen mit Verwendung von Richtungssteuerventilen mit einer geschlossenen
mittleren Stellung wird gewöhnlich ein Leerlaufventil zur Rückleitung der geförderten Betriebsflüssigkeit in eine
Rückführleitung bei geringem Druckabfall verwendet, wenn
alle Richtungssteuerventile in ihrer mittleren Lage sind. Ein Auslaßventil wird parallel zu dem Entlastungsventil verwendet,
um den maximalen Betriebsmitteldruck zu begrenzen, wenn die Betriebsflüssigkeit zu einem oder mehreren Hydraulikmotoren
geliefert wird. Es ist auch üblich, ein Lastkompensationsventil zu verwenden, welches den Druck beim
Hydraulikmotor abtastet und einen konstanten Druckabfall an dem Richtungssteuerventil aufrechterhält. Dieses Ventil wird
manchesmal in einem Gehäuse mit dem Auslaßventil gebaut.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einheitliches,
kombiniertes Ventil zu schaffen, welches alle drei beschriebenen Funktionen ausführen kann, so daß der Aufbau von
hydraulischen Antrieben der beschriebenen Art vereinfacht und die Herstellungskosten verringert werden können, und
insbesondere soll eine Ventilkonstruktion mit Hohlventilkörpern geschaffen werden.
Die gestellte Aufgabe wird aufgrund der Maßnahmen fes Hauptanspruches
gelöst. Das neue kombinierte Ventil weist einen durchgehenden Einlaßdurchgang auf, von dem ein Auslaßdurchgang
abzweigt, der je nach der Stellung zweier ineinandergeschachtelter Ventilkörper eine Druckentlastung des Betriebsmittels
ermöglicht, und diese Druckentlastung des geförderten Betriebsmittels hängt von dem Betriebszustand
des hydraulischen Antriebs ab, der über einen Steuereinlaß abgetastet wird. Im unbelasteten Zustand des Hydromotors,
wenn dieser mit seiner Auslaßleitung verbunden ist, führt der geringe Steuerdruck dazu, daß das eine Ventil leicht
anspricht und dem geförderten Betriebsmittel eine bequeme Entspannung bietet, so daß keine unnütz große Leistung der
Förderpumpe des Antriebs heraufbeschworen wird, während bei einer Teilbeaufschlagung des Hydromotors, wenn das
Richtungssteuerventil als Drosselventil wirkt, ein Teil des
geförderten Betriebsmittels über das zweite Ventil abfließen kann, was dadurch erreicht wird, daß an diesem zweiten Ventil
ein entsprechender, steuernder Differenzdruck anliegt. Dem Hydromotor wird deshalb die Betriebsraittelflüssigkeitsmenge
zugeführt, welche von dem Richtungssteuerventil vorgegeben
ist, während die restliche Menge über das neue kombinierte Ventil abfließen kann. Für den hydraulischen Antrieb wird
deshalb keine Pumpe mit einstellbarer Fördermenge benötigt, obwohl der Antrieb für unterschiedliche Vorschubgeschwindigkeiten
und Widerstandskräfte flexibel einstellbar ist.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Die einzige Zeichnung zeigt eine schematisierte
Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung, und zwar teilweise einen Querschnitt und teilweise eine hydraulische
Schaltung eines Ventil- und Leistungssystems.
Das dargestellte hydraulische Leistungssystem umfasst einen Behälter 10 für Druckflüssigkeit, eine Hydraulikpumpe 12
mit fester Fördermenge, ein sogenanntes Kombinationsventil ; 14 für Entlastung, Auslaß und Lastkompensation, ein Richtungssteuerventil
16 und einen Hydromotor 18, der hier als Kolbenzylindereinheit dargestellt ist. Eine Förderleitung
20 verbindet die Pumpe 12 mit dem Kombinationsventil 14
und eine Fortsetzung 22 der Förderleitung stellt die Verbindung zwischen dem Kombinationsventil 14 und dem Richtungs-
609834/023$
Steuerventil 16 her. RUckführungs- oder Auslaßleitungen 24,
26, 28 dienen zur Rückführung der Betriebsflüssigkeit in den Behälter 1.0. Mo tor leitungen 30 und 32 verbinden das
RichtungsSteuerventil 16 mit dem Hydromotor 18 und weisen
Abzweigungen 34 und 36 auf, die zu einem Pendel- oder Wechselventil 38 führen, an dessen Ausgang eine Leitung 40 den
Betriebsmitteldruck des Hydromotors 18 führt, der somit abgetastet werden kann. Ein Pilotauslaßventil 42 liegt
zwischen der Leitung 40 und der Rückkehrleitung 28 und ist vorzugsweise von Hand einstellbar.
Das Kombinätionsventil 14 besitzt einen Einlaßdurchgang 44
und einen Auslaßdurchgang 46, zwischen denen ein konischer Sitz 48 angeordnet istundie durch ein Rohrventilkörper 50
verschlossen werden können. Der Rohrventilkörper 50 besitzt·
ein kolbenartiges Teilstück 52, welches in einer Zylinderbohrung 54 geführt ist und mittels einer Feder 56 gegen den
Ventilsitz 48 mit einer bestimmten Vorspannung gedrängt wird.
Die Vörspattnungsfeder 56 sitzt in einer Kammer 58, welche praktisch die Fortsetzung der Bohrung 54 ist. Der Durchmesser
des Kolbens 52 und der Kammer 58 ist etwas größer als
der mittlere Durchmesser des Sitzes 48, so daß eine kleine Differenzfläche entsteht, aufgrund welcher der Druck im
Einlaßdurchgang 44 das Rohrventil 50 gegen die Kraft der
Feder 56 öffnet, wertn der Druck in der Kammer 58 auf einem
34/02 as
- 5 sehr geringen Wert ist.
Das kolbenartige Teilstück 52 ist hohl ausgebildet und weist eine Einlaßöffnung 60 und eine Auslaßöffnung 62
auf, zwischen denen ebenfalls ein konischer Sitz 64 angeordnet ist, der durch einen weiteren Rohrventilkörper·66
normalerweise geschlossen ist. Auch dieserbesitzt ein kolbenartiges Teilstück 68, welches in einer Bohrung 70 geführt
ist und mittels einer Feder 72 in der geschlossenen Stellung vorgespannt ist. Das in der Zeichnung rechts dargestellte
Ende der Bohrung 70 ist durch eine Kappe 74 verschlossen, die einen dünnwandigen rohrförmigen Fortsatz 76 besitzt,
der an seinem äußeren (linken) Ende einen Kolben 78 aufweist. Der Kolben 78 ist in einer Bohrung 80 des kolbenartigen Teilstückes
68 geführt und weist Abdichtungsringe 82 auf, Eine Querbohrung 84 verbindet die Kammern 58 und 70 miteinander.
Die Kammer 58 v/eist einen Steuereinlaß 86 auf, der mit der Leitung 40 zum Zwecke der Abtastung der Last verbunden ist.
Eine Drossel 88 liegt in der Lastabtastleitung 40 an einer Stelle zwischen dem Wechselventil 38 und dem Pilotauslaßventil
42.
Die Einzelteile sind in einer Lage dargestellt, welche
sie bei Nichtlauf der Pumpe 12 einnehmen. Wenn die Pumpe bei der dargestellten mittleren geschlossenen Lage des
RichtungsSteuerventils 16 anläuft, baut sich in dem Einlaß-
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durchgang 44 unmittelbar der Druck auf und verschiebt das
Rohrventil 50 infolge der Differenzdruckfläche zwischen dem
Sitz 48 und der Bohrung 54 gegen die leichte Kraft der Feder 56 nach rechts, so daß die gesamte Fördermenge der Pumpe
über die Leitungen 24 und 28 zurück zu dem Behälter 10 entlassen wird. Diese Betriebsweise stellt sich deshalb ein,
weil der Steuereinlaß 86 mit dem Behälter 10 über die Abtastleitung
40, das Wechselventil 38 und einer der Motorleitungen 32 verbunden ist. Auf diese Weise wirkt der hülsenförmige
Rohrventilkörper 50, 52 als ein Entlastungs- oder Leerlaufventil.
Wenn das Richtungssteuerventil 16 in die eine oder andere
Betriebslage des Motors verschoben wird, beispielsweise nach rechts, wird das geförderte Betriebsmittel über den ringförmig
ausgebildeten Einlaßdurchgang 44 und der Leitung -22
zu der Leitung 30 durchgeschaltet, und im Maße, wie sich der Widerstand gegen die Bewegung des Hydromotors 18. zeigt,
steigt der Druck in dieser Leitung 30, wodurch das Wechselventil 38 in die rechte Lage verschoben wird und den Betriebsmitteldruck
des Hydromotors in die Lastabtastleitung 40 und die Kammer 58 gelangen läßt. Sofern nicht die Feder 58 bereits
die Verschiebung der hülsenartigen Rohrventilkörper 50, 52 vorgenommen hat, geschieht dies ,jedenfalls aufgrund des aufgebauten
Druckes der Kammer 58, so daß bei geschlossenem
609834/0236
Sitz 48 die gesamte gelieferte Betriebsflüssigkeit in die Leitung 22 und von dort zum Hydromotor 18 gelangt. Wenn
das Richtungssteuerventil 16 nach rechts um einen Betrag verschoben wird, der etwas geringer ist, als der volle mögliche
Hub, findet ein Drosseleffekt in dem Ventil 16 statt, der die Geschwindigkeit des Eintritts des Betriebsmittels
in die Leitung 30 beschränkt. In diesem Betriebszustand wird der Motorbetriebsdruck in der Kammer 70 über die Leitungen
30, 34, 40, 86, 58 und die Querbohrung 84 abgetastet.
Dies führt dazu, daß das Rohrventil 66 mit seinem kolbenartigen Teilstück 68 als ein Kompensationsventil wirkt,
welches den nicht benötigten Teil der geförderten Betriebsflüssigkeit über den Ventilsitz 64 abfließen läßt, damit
ein konstanter Druckabfall in der als Drossel wirkenden Öffnung des Ventils 16 aufrechterhalten wird. Das Rohrventil
66 wirkt also als Lastkompensationsventil. Wenn während der Verschiebung des Richtungssteuerventils 16 in eine teilweise
oder gänzlich geöffnete Stellung die Last des Hydromotors 18 zu groß wird, tastet das Pilotauslaßveittil den
sich ergebenden Druckanstieg xmä öffnet einen Riickströ»-
wegr so daß Betriebsmittel aus der Abtastleitung 40 und
der Drossel 88 zurück zu dem Behälter TO fließt. Dadurch
sinkt der Druck in der Kammer 70 unter den EinlaiJdrBck in
der Einlaßöffnung 60, so daß das Rohrventil 66 nach rechts
verschoben-wird und die gesamte gelieferte Betriebsflüssigkeit
über den Sitz 64 zurück zu dem Behälter 1Ό gelangt.
Claims (4)
- BLUMBACH · WESER ♦ BERGEN · KRAMER ZWIRNER - HIRSCHPATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADENPostadresse München: Patentconsult 8 München 60 Radeckestraße 43 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212315 Postadresse Wiesbaden: Patentconsult 62 Wiesbaden Sonnenberger Straße 43 Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237PatentansprücheKombiniertes Leerlauf-, Auslaß- und Lastkompensationsventil ,gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:ein Gehäuse (14) weist einen Einlaßdurchgang (44), einen Auslaßdurchgang (46) sowie einen zwischen diesen Durchgängen angeordneten Ventilsitz (48), ferner eine zylindrische Kammer (58) auf, die einen etwas größeren Durchmesser als der Ventilsitz aufweist und diesem gegenüberliegt;ein hülsenartiger Kolben (52) ist in der Kammer (58) geführt und weist einen Ventilkörper (50) auf, der zum Abdichten am Sitz verschieblich ist und vermittels des hülsenartigen Kolbens (52) unter dem Vorspanndruck einer Feder (56) steht, die in der Kammer (58) untergebracht ist;innerhalb des hülsenartigen Kolbens (52) ist eine zweite Einlaßöffnung (60) und eine zweite Auslaßöffnung (62)609834/0238mit einem verbindenden Ventilsitz (64) und, diesem gegenüberstehend, eine zweite zylindrische Kammer (70) angeordnet, deren Durchmesser etwas größer ist als der des zweiten Ventilsitzes (64);ein zweites Rohrventil (66) ist in der zweiten Kammer (70) zur Abdichtung an dem zweiten Ventilsitz (64) geführt und wird durch eine zweite Feder (72) in die geschlossene Ventilstellung gedrängt; die zweite Kammer (70) weist eine Einrichtung (76, 78) zur Begrenzung der dem Druck ausgesetzten Fläche des zweiten Rohrventils (66) auf und ein Drosseldurchgang (84) verbindet die erste (58) mit der zweiten Kammer (70); die erste Kammer (58) weist einen Steuerdurchgang (86) auf;die Teile des kombinierten Ventils sind so aufeinander abgestimmt und bemessen, daß, wenn der Steuerdurchgang (86) mit einem Auslaß (28) in Verbindung steht» der hülsenartige Kolben (52) sich im Sinne der Öffnung des ersten Sitzes (48) verschiebt, wenn der Steuerdurchlaß (86) mit einer Lastabtastöffnung verbunden ist, das zweite Rohrventil (66) einen bestimmten Druckunterschied zwischen dem ersten Einlaßdurchgang (44) und der Lastabtastöffnung aufrechterhält, und wenn der Steuerdurchgang (86) mit einem Pilotauslaßventil verbunden ist, beschränkt das zureite Rohrventil (66) den609834/0236- ίο -• maximalen Druck an dem ersten Einlaßdurchgang (44) auf eine Wert, der von der Einstellung des Pilotauslaßventils bestimmt wird.
- 2. Kombiniertes Ventil nach Anspruch 1,d a du rch gekennzeichn et , daß die Einrichtung zur Begrenzung der Fläche des zweiten Rohrventils eine innerhalb des zweiten Rohrventils angeordnete Bohrung (80) und einen Kolben (78) aufweist, auf vrelchem die Bohrung (80) in Gleitführung gehalten ist und der an dem hülsenartigen Kolben (52) befestigt ist.
- 3. Kombiniertes Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (80) in dem Rohrventil (66) im wesentlichen konzentrisch zu der zweiten zylindrischen Kammer (70) angeordnet ist und der Kolben (78) auf einer relativ dünnwandigen Rohrstange (76) sitzt, welche kleine seitliche Bewegungen des Kolbens infolge leichter herstellungsbedingter Abweichungen von der genauen Konzentrizität ermöglicht.
- 4. Kombiniertes Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,S09834/023S -daß die Kraft der ersten Feder (56) im Vergleich zur Kraft der zweiten Feder (72) klein ist.609834/0236Leerseite
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