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Bremsventil
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Bremsventil zun Begrenzen des Drucks
eines Fluids in einer ersten Leitung, mit welcher ein durch das Fluid betriebenes
Arbeitsaggregat strömungsverbunden ist, mit einem, in einem Gehäuse angeordneten,
dem Fluid nur in der einen Strömungsrichtung einen ungehinderten Durchfluß ermöglichenden
Rückschlagventilteil und einem Druckbegrenzungsventilteil, durch den das Fluid nur
dann in der entgegengesetzten Strömungsrichtung durchfließen kann, wenn dieser Ventilteil
mit
einem von einer zweiten, ebenfalls mit dem Arbeitsaggregat strömungsverbundenen
Leitung abgezweigten, ausreichend großen Pilotdruck beaufschlagt und geöffnet ist.
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Aus der Praxis ist ein Bremsventil der eben genannten Art bekannt,
bei dem in einem Gehäuseblock jeweils einzeln das RückschlagJentilteil und das Druckbegrenzungsventilteil
eingesetzt sind. Die Ventilteile sind untereinander durch Bohrungen strömungsverbunden.
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Dieses bekannte Bremsventil hat den Nachteil, daß es vom Aufbau her
aufwendig gestaltet ist und darüberhinaus viel Platz beansprucht.
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Aus der Praxis ist weiterhin ein anderes Bremsventil der eingangs
genannten Art bekannt, bei dem der Rückschlagventilteil in dem Druckbegrenzungsventilteil
in einer teleskopartigen Halterung geführt ist. Da der Druckbegrenzungsventilteil
seinerseits im Gehäuse längsverschieblich gelagert ist, ist für ein exaktes Funktionieren
des Bremsventiles eine sehr genaue Bearbeitung notwendig. Dies macht die Herstellung
des bekannten Bremsventiles teuer.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach
aufgebautes und billig herzustellendes Bremsventil der eingangs genannten Art zu
schaffen, das kompakt gebaut ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Gehäuse
eine mit Ventilöffnungen versehene Scheibe feststehend angeordnet ist, die an ihrer
einen Seite als Ventilsitz für den Ventilkörper des Rückschlagventilteiles und an
der anderen Seite als Ventilsitz für den Ventilkörper
des Druckbegrenzungsventiles
ausgebildet ist, wobei die beiden Ventilkörper gegenläufig bewegbar gelagert sind.
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Das erfindungsgemäße Bremsventil ist einfach und kompakt aufgebaut.
Beiderseits der Scheibe sind die å jeweiligen, gegenläufig bewegbaren Ventilkörper
angeordnet. Beide Ventilteile sind gut zugänglich und können deshalb leicht eingebaut
und repariert werden. Aufgrund des einfachen Aufbaus ist das erfindungsgemäße Bremsventil
auch billig in der Herstellung.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
daß der Ventilkörper des Rückschlagventilteiles als eine wenigstens eine Ventilöffnung
der Scheibe versperrende Platte ausgebildet ist. Die Platte macht bei der Scheibe
als Ventilsitz lediglich eine plane Oberfläche notwendig.
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Eine andere vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet,
daß derVentilkörper des Druckbegrenzungsventils als Kugel ausgebildet ist. Kugeln
sind handelsübliche Ilaschinenbauelemente, die sich hervorragend als Ventilkörper
eignen.
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Um eine einfache Betätigung des Ventilkörpers des Druckbegrenzungsventils
zu erreichen, ist bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß
die Kugeln durch die Scheibe hindurch von einem Betätigungselement in ihrer Stellung
veränderbar ist.
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Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer
Zeichnung beschrieben. Es zeigt: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform
der Erfindung,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform
der Erfindung, Fig. 3 bis 5 Querschnitte durch die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform
gemäß den Linien III-III, IV-IVund V-V, Fig. 6 eine Einbauskizze eines in ein Hydrauliksystem
eingebautes erfindungsgemäßes Bremsventil und Fig. 7 einen Längsschnitt durch eine
dritte Ausführungsform der Erfindung.
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In Fig. 6 der Zeichnung ist als Arbeitsaggregat ein in einem Hydraulikzylinder
2 angeordneter Kolben 3 vorhanden, der doppeltwirkend ausgebildet ist Der Zylinder
ist für die Betätigung des Kolbens mit einer ersten Leitung 4. und einer zweiten
Leitung 5 strömungsverbunden. in der Leitung 4 ist schematisch ein erfindungsgemäßes
Bremsventil 6 eingezeichnet, das einen Rückschlagventilteil 7 und einen Druckbegrenzungsventilteil
8 aufweist. Letzterer ist von der Leitung 5 über eine Abzweigleitung 9 her mit einem
Pilotdruck beaufschlagbar. In die Leitungen 4 und 5 ist ein Zweiwegeventil 10 eingebaut,
mit welchem die beiden Leitungen kreuzweise miteinander verbindbar sind. Weiterhin
ist in der Leitung 5 noch eine Pumpe 11 angeordnet. Das Ende der beiden Leitungen
ist jeweils zu Vorratsbehältern 12 geführt.
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In Fig. n der Zeichnung ist eine erste Ausführungsform der Erfindung
gezeigt. Das Bremsventil 6 besitzt, wie den Figuren 3 bis 5 entnommen werden kann-,
ein im Querschnitt sechseckiges Gehäuse, das in Richtung seiner Längserstreckung
eine durchgehende, abgestufte Bohrung 13 aufweist. In dem einen Ende 14 der Bohrung
ist ein Gewindeanschluß 15 für den einen Teil der Leitung 4 vorhanden. Das in Fig.
1 gezeigte Ausführungsbeispiel ist so dargestellt, daß seine Anschlüsse genau dem
in
Fig. 6 gezeigten Anschlußschema entspricht.
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In das andere freie Ende der Bohrung 13 ist ein Stutzen 16 eingeschraubt,
dessen freies Ende wiederum den Anschluß für den anderen Zweig, nämlich dem in Fig.
6 rechten Zweig,der Leitung 4 bildet.
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Die beiden Anschlußeingänge der Leitung 4 sind in Fig. 1 jeweils durch
Pfeile und die Bezugsziffer 4 gekennzeichnet.
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An der Oberseite des sechseckigen Gehäuses des Bremsventiles 6 ist
in einer Bohrung 17 der Gewindeanschluß für die Abzweigleitung 9 vorhanden.
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Vor.dem innenliegenden Ende 18 des Stutzens 16 ist eine mit Ventilöffnungen
19, 20 versehene Scheibe 21 so in der Bohrung 13 angeordnet, daß diese von dem eingeschraubten
Stutzen 16 fest in Anlage an einen Ringabsatz 22 der Bohrung 13 gedrückt wird. Diese
Scheibe ist dadurch unverrückbar gehalten. Sie dient in der gezeigten Weise mit
ihrer linken Seite als Ventilsitz für den Ventilkörper 23 des Rückschlagventilteiles
7, während sie mit ihrer anderen Seite als Ventilsitz für einen Ventilkörper 24
des Druckbegrenzungsventilteiles 8 verwendet wird.
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Der Rückschlagventilteil 7 besitzt als Ventilkörper 23 eine Platte,
die in ihrer Schließstellung die in den Fig. 1 und 4 gezeigten Ventilöffnungen 19
verschließt. Die Platte ist von der Kraft einer Feder 25 gegen die Scheibe 21 gedrückt.
Die Feder selbst stützt sich wiederum an einem Lagerblock 26 ab, der im Zentrum
der Bohrung 13 als Abschluß eines Hohlraumes 27 angeordnet ist. Der Hohlraum ist
so bemessen, daß die Platte 23 ihre Hubbewegung beim Schließen und Öffnen ungehindert
vollführen kann.
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Der Druckbegrenzungsventilteil 8 besitzt als Ventilkörper 24 eine
Kugel, die in einer Fassung 28 gehalten ist. Die Fassung ist in Längsrichtung in
einer Führung 29 axialverschieblich gelagert. Sie wird von der Kraft einer Feder
30 in Richtung auf die Scheibe 21 hingedrängt. Die Feder ist zu diesem Zweck im
Bereich des freien Endes des Stutzens 16 in einer in seiner Position einstellbaren
Federhalterung 31 abgestützt.
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In Längsrichtung des Gehäuses des Bremsventiles 6 ist ein Stößel 32
vorhanden, der zum Betätigen der Kugel 24 dient.
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Der Stößel ist im Lagerbock 26 längsverschieblich gelagert.
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Er ist im Bereich seines rechten gezeigten Endes durch die Platte
23 und die Scheibe 21 so hindurchgeführt, daß er direkt an der Kugel 24 anliegt.
Im Bereich seines anderen Endes befindet er sich in Anlage an einen Kolben 33, der
von oben über die Abzweigleitung 9 und eine Stichleitung 3.4 vom Pilotdruek beaufschlagbar
ist.
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Den Fig. 1 und 3 kann entnommen werden, daß der Hohlraum 27 mit dem
in Fig. 6 gezeigten linken Zweig der Leitung 4 über Bohrungen 35 strömungsverbunden
ist. Zwischen dem Bewegungsraum des Kolbens 34 und dem inneren des Stutzens 16 ist
eine Entlüftungsbohrung 36 vorhanden.
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Fig. 5 ist zu entnehmen, daß die Platte 23 als Fluidzugang für den
Druckbegrenzungsventilteil 8 nierenförmige Durchtrittsöffnungen 37 aufweist.
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Das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel entspricht, ebenso wie
das später noch anhand der Fig. 7 beschriebene, dritte Ausführungsbeispiel, im wesentlichen
dem in Fig. 1 gezeigten.
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Gleiche Teile sind deshalb bei allen Ausführungsbeispielen mit den
gleichen Bezugszeichen versehen. Ein Unterschied besteht in den Anschlüssen. Bei
dem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel
ist der in Fig. 1
gezeigte linke Anschluß für die Leitung 4 unten angeordnet, während der in Fig.
1 gezeigte, im Stutzen 16 vorhandene Anschluß für die Leitung 4 in Fig. 2 nunmehr
oben gezeigt ist. Die Abzweigleitung 9 mündet bei den in Fig. 2 und Fig. 7 gezeigten
Ausführungsbeispielen links. Um eine Strcmungsverbindung zwischen dem oberen Anschluß
für die Leitung 4 und dem Inneren des Stutzens 16 zu schaffen, sind Verbindungsbohrungen
38 vorhanden. Der Stutzen 16 ist an seinem freien Ende geschlossen und mit einer
Einstellvorrichtung 39 für die Federhalterung 31 versehen. Der Bewegungsraum des
Kolbens 33 ist mit dem oberen Anschluß der Leitung 4 über eine Entlüftungsbohrung
40 strömungsverbunden. In dem Anschluß 17 für die Abzweigleitung 9 ist weiterhin
ein Abschlußstopfen 41 vorhanden, der å jedoch mit einer mittigen Durchgangsbohrung
versehen ist.
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Das in Fig. 7 gezeigte dritte Ausführungsbeispiel entspricht, wie
bereits ausgeführt wurde, im wesentlichen dem in Fig. 2 gezeigten. Ein Unterschied
besteht jedoch darin, daß in dem Hohlraum 27 eine Siebscheibe 44 vorhanden ist,
die auf dem Stößel 32 mittig gelagert ist und durch die Feder 25 stets in Anlage
an die Platte 33 gedrückt ist. Die Siebscheibe weist Öffnungen auf, die für den
Durchtritt des Fluids gedacht sind.
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Sie dient dazu, den Bereich der Platte 23 und der Scheibe 21 vor Verschmutzung
zu schützen.
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Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß die Kugel 24 bei dem in
Fig. 7 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel in einer mit der Scheibe 21 verbundenen
Axialführung 45 verschieblich gelagert ist. Die Feder 30 ist im Bereich ihres inneren,
der Scheibe 21 zugewandten Endes in einem Federteller 46 gehalten, der aufgrund
der Kraft der Feder sich stets in Anlage an der Kugel 24 befindet. Der Federteller
46 ist in der Führung 29 verschieblich angeordnet.
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Das Funktionieren des erfindungsgemäßen Bremsventiles soll im folgenden
anhand der Fig. 6 erläutert werden. Das Zweiwegeventil 10 ist so geschaltet, daß
die beiden Leitungen 4 und 5 kreuzweise miteinander verbunden sind. Fördert nunmehr
die Pumpe 11 das Fluid an, so wird diese von der Leitung 5 über das Zweiwegeventil
in die Leitung 4 eingeführt, worauf das Fluid den Rückschlagventilteil 7 ohne Behinderung
durchläuft und von dort dem Antriebsaggregat, nämlich dem Kolben 31 von unten zugeführt
wird. Dieser bewegt sich daraufhin nach oben.
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Das vom Kolben ausgeschobene Fluid wird über die Leitung 5, das Zweiwegeventil
10 und den Rest der Leitung 4 dem Auffangbehälter 12 zugeführt.
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Ist nunmehr das Zweiwegevse.ntil 10 so geschaltet, daß die Leitungen
4 bzw. 5 durchgängig sind, dann wird das v.on der Pumpe 11 geförderte Fluid dem
Kolben 3 van oben zugeführt.
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Das vom Kolben 3 ausgeschobene Fluid wird über die Leitung 4, das
erfindungsgemäße Bremsventil, das Zweiwegeventil dem Auffangbehälter 12 zugeführt.
Die Leitung ist jedoch in dieser Richtung nur dann durchgängig. wenn der Ventilkörper
des Druckbegrenzungsventiles über die Abzweigleitung 9 mit einem so großen Pilotdruck
beaufschlagt ist, daß es öffnet und die Leitung 4 durchgängig macht. Der ausreichend
große -Pilotdruck wird nur aufgebracht, wenn der Kolben 3 nicht voreilt, das heißt
wenn die Pumpe 11 die eigentliche Stellbewegung des Kolbens 3 einleiten muß. In
einem solchen Falle ist in der Leitung 5 auch ein ausreichender Druck vorhanden.
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Eilt dagegen der Kolben 3 der eigentlichen BörderleiOung der Pumpe
11 voran, so sinkt der Druck in der Leitung 5 ab, wodurch auch der Pilotdruck in
der Abzweigleitung 9 absinkt.
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Sinkt dieser Pilotdruck unter eine festgelegte Schwelle, dann schließt
der Druckbegrenzungsteil, wodurch die Leitung 4 vom erfindungsgemäßen Bremsventil
unterbrochen ist. Ein Ausweichen des Fluids auf den Rückschlagventilteil ist nicht
möglich, da dieser ebenfalls in der nunmehr vorhandenen Strömungsrichtung gesperrt
ist.
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Betrachtet man sich das Ausführungsbeispiel in Fig. 1 der Zeichnung,
so arbeitet das gezeigte Bremsventil dermaßen, daß das von rechts aus der Leitung
4 kommende Fluid das Bremsventil ungehindert durchfließen kann, da vom Fluid die
Platte 23 gegen die Kraft der Feder leicht von der Scheibe 21 abgehoben werden kann,
worauf das Fluid durch die Bohrungen 35 zu dem anderen Anschluß der Leitung 4 gelangen
kann. In der anderen Strömungsrichtung dagegen gelangt das Fluid von dem linken
Anschluß der Leitung 4 über die. Bohrungen 35 in den Hohlraum 27, wo es jedoch nicht
weiterfließen kann, da die Platte 23 fest an der Scheibe 21 anliegt. Durch die nierenförmigen
Durchtrittsöffn1zngen 37 kann das Fluid .zwar bis zu der Kugel 24 vordringen, durchflißen
kann es jedoch nur, sofern über die Abzweigleitung 9 ein ausreichender Pilotdruck
auf den Kolben 33 wirkt, so daß dieser den Stößel 32 nach rechts verschiebt und
die Kugel von ihrem Ventilsitz an der Scheibe 21 abhebt. In diesem Falle kann dann
das Fluid ungehindert durch den Stutzen 16 nach rechts abfließen.
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Betrachtet man sich nunmehr das Ausführungsbeispiel in Fig. 2 und
Fig. 7, so kann ein von oben durch die Leitung 4 herangeführtes Fluid in eben beschriebener
Weise über die Verbindungsbohrungen 38 ungehindert durch die Scheibe 21 zu dem untenliegenden
Anschluß der Leitung 4 durchfließen, weil das Fluid selbsttätig die Platte 23 von
ihrem Ventilsitze an der Scheibe 21 abhebt. In der entgegengesetzten Strömungsrichtung
dagegen, ist ein Durchfluß nur möglich, wenn der Kolben 33 von links über die Abzweigleitung
9 von einem genügend großen Pilotdruck beaufschlagt ist. Nur in diesem Falle ist
die Kugel 24 durch den Stößel 32 so weit nach rechts gerückt, daß das Fluid ungehindert
durch die Durchtrittsöffnungen 37, die Ventil öffnung 20 und durch die Verbindungsbohrungen
38 zum oberen Anschluß der Leitung 4 hindurchfließen kann.
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Die Öffnungsschwelle für den Druckbegrenzungsteil kann leicht durch
Verstellen der Federhalterung 31 geschehen. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel
muß dazu eine Madenschraube 42 gelöst werden, worauf die Federhalterung hinein-bzw.
herausgeschraubt werden kann. Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel kann
die Federhalterung ebenfalls durch Verdrehen der Einstelleinrichtung in dem Abschluß
des Stutzens 16 erfolgen. Zum Arretieren der Einstelleinrichtung ist eine Kontermutter
43 vorhanden.
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Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt.
Es ist insbesondere denkbar, statt des gezeigten Ärbeitsaggregats in Form eines
Kolben-Zylindersystens auch eine Kraftmaschine anzuordnen und dann das Bremsventil
z.B.
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zum Begrenzen des Drucks der Ausgangsleitung der Kraft maschine zu
benutzen. Als Kratmaschine kann eine Pumpe dienen, wobei das erfindungsgemäße Bremsventil
so geschaltet werden könnte, daß bei einer übersteigoerten Förderleistung der Pumpe
die Förderleistung automatisch abgesperrt wird.