DE2619647A1 - Druckabhaengiges speicherladeventil - Google Patents

Description

Patentanmeldung

Gegenstand : Druckabhänaiges SOeicherladeventil Anmelder : Langen & Co, Klosterstrafie 49,4ooo Düsseldorf

Die Erfindung bezieht sich auf ein druckabhängiges Speicherladeventil für hydraulische Anlagen, insbesondere Mobilhydraulik an lagen, mit einem ersten mindestens eine Wirkfläche enthaltenden federbelasteten Ventilglied zum Verbinden einer Förderleitung nach Überschreiten eines oberen Abschaltdruckes mit einer Ablaufleitung und zum Soerren dieser Verbindung nach Erreichen eines unteren Einschaltdruckes, ferner mit einem Abzweig von der Förderleitung zu einem einen Drucksneicher enthaltenden Kreislauf über ein Rückschlaaventil, sowie mit einem zweiten, eine nermanent vom Druck im Druckspeicher beaufschlagte Wirkfläche enthaltenden Ventilglied zum wechselweisen Beaufschlagen der Wirkfläche des ersten Ventilaliedes mit dem Druck im Speicher bzw. mit dem Druck der Ablaufleitung, wobei eine Einrichtung zum Begrenzen des Druckes auf einen oberhalb des Abschaltdruckes liegenden Wert vorgesehen ist.

Ein derartiges Speicherladeventil ist bereits aus der deutschen Auslegeschrift 2.1o3.788 bekannt geworden. Das erste Ventilglied ist als Sitzventil ausgebildet, welches von einer Feder auf einen Ventilsitz gedrückt wird und dann den Durchfluß von der Förderleitung zur Ablaufleitung sperrt. Das Ventilglied besitzt eine erste, immer dem Druck in der Förderleitung ausgesetzte Wirkfläche. Die auf diese Wirkfläche wirkende Druckkraft ist der Kraft der Feder entgegengerichtet, reicht jedoch bis zum Erreichen des Abschal tdruckes nicht zum öffnen des Sitzventils aus. Erst nach Überschreiten des Abschaltdruckes wirkt das Sitzventil im Sinne eines Druckbegrenzungsventils. Das öffnen bei Erreichen des Abschaltdruckes, welches ja der "normalen" Funktion entspricht, erfolgt durch Druckbeaufschlagung ^

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einer zweiten Wirkfläche des ersten Ventilgliedes. Zu diesem Zwecke ist ein federbelastetes zweites Ventilglied in Form eines DoOnelsitzventils vorgesehen, welches im Bereich zwischen Einschaltdruck und Abschaltdruck die zwei te Wirkfläche entlastet und bei Erreichen des Abschaltdruckes gleichzeitig die zweite Wirkfläche von der Rücklaufleitung trennt und mit dem den Druckspeicher enthaltenden Kreislauf verbindet. Dieses Srceicherladeventil ist zwar in der Lage, den an die Förderleitung angeschlossenen Druckerzeuger wirksam vor Überlastungen zu schützen. Es ist aber nicht in der Lage, den Druckspeicher sicher vor Überlastungen zu bewahren. Dieser Nachteil, der im Widerspruch zu modernen Sicherheitsbestimmungen und Unfallverhütungsvorschriften steht, tritt zumindest dann auf, wenn der Druck im Druckspeicher durch äußere Einflüsse über den Druck des Druckerzeugers steigen kann. Eine Entlastungsmöglichkeit über das erste Ventilalied ist in einem solchen Fall wegen des zwischen Förderleitung und Druckspeicher angeordneten Rückschlagventils nicht gegeben.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Sneicherladeventil der eingangs erwähnten Art so aus ζ ucre stalten, daß der Druckspeicher und der mit ihm kommunizierende Kreislauf wirksam vor überlastuncren geschützt werden, sei es, daß eine Druckerhöhung durch Versagen des ersten Ventilgliedes oder durch äußere, den Druck im Druckspeicher beeinflussende Kräfte hervoraerufen wird. Die Ausgestaltung soll einfach und billig sein und sich im wesentlichen im Rahmen der bisher üblichen Baumaße verwirklichen lassen. Sie soll sich außerdem auf eine Vielzahl von Bauformen von Speicherladeventilen anwenden lassen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß das zweite Ventilglied in Form eines Steuerkolbens

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ausgebildet ist und neben den beim Erreichen des Abschaltdruckes bzw. des Einschaltdruckes vorhandenen Schaltstellungen mindestens noch eine weitere sich bei einem Druck im Druckspeicher oberhalb des Abschaltdruckes einstellende dritte Schaltstellung besitzt, in welcher der Steuerkolben eine Verbindung zwischen dem den Druckspeicher enthaltenden Kreislauf und einer im wesentlichen drucklosen Rücklaufleitung herstellt.

Damit das erste Ventilglied, sofern es funktionsgemäß geschaltet hat, seine Abschaltstellung beibehält, ist der Steuerkolben so ausgebildet, daß die beim Erreichen des Abschaltdruckes hergestellten Verbindungen auch bei Erreichen der dritten Schaltstellung erhalten bleiben. Wenn man davon ausgeht, daß ein aleichzeitiges Versagen des ersten Ventilgliedes und des zwischen Druckerzeuger und Druckspeicher angeordneten Rückschlagventils vollkommen unwahrscheinlich ist, ist mit der erfindungsgemäßen Ausbildung auch der Druckerzeuaer sicher gegen Überlastungen geschützt.

Die Erfindung ist anhand von in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeisnielen näher erläutert.

Figur 1 zeigt zum Teil mit Hilfe von Hydraulik-Symbolen eine Anordnung mit einem ersten VentiIgIied,dessen Wirkfläche bei Erreichen des Absehaltdruckes mit Druck belastet wird.

Figur 2 zeigt eine entsprechende Anordnung mit einem ersten Ventilglied, das zwei Wirkflächen besitzt, von denen eine immer mit dem Druck des Druckspeichers belastet ist, während die andere bei Erreichen des Abschaltdruckes vom Druck entlastet wird.

In einem Gehäuse 1 ist eine Bohrung 2 angeordnet, in welcher ein erstes Ventilglied 3 gleitbar geführt ist. In einer weiteren Bohrung 4 ist gleitbar ein zweites Ventilglied 5 angeordnet. Von einem nicht näher dargestellten

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Druckerzeuger 6 wird Druckmittel über eine Druckleitung 7 und ein Rückschlagventil 8 zu einem nicht näher definierten Verbraucher gefördert. Das erste Ventilglied 3 ist als Steuerkolben ausgebildet und soll im folgenden mit Abschaltkolben bezeichnet werden. Der Abschaltkolben 3 besitzt drei Schultern 9, 1o und 11, die durch Taillen 12 und 13 getrennt sind. In der dargestellten Ausgangstellunq stößt die Schulter 9 am Boden 14 der Bohrung 2 an. Im Bereich der Taille 13 mündet ein Anschluß A in die Bohrung 2, der über eine Leitung 15 mit der Druckleitung 7 verbunden ist. Auf die Schulter 11 wirkt eine Feder 16, die sich am Gehäuse 1 abstützt. Der Federraum 17 innerhalb der Bohrung 2 ist über eine Leitung 18 mit einem Ablauf T verbunden. Ein von der Taille 12 ausgehender Kanal 19 innerhalb des Abschaltkolbens 3 mündet im Federraum 17. Die Schulter 1o besitzt eine der Taille 12 zugewandte Steuerkante 2o„ Das zweite Ventilglied 5 ist ebenfalls als Steuerkolben ausgebildet und soll auch im weiteren so bezeichnet werden. Der Steuerkolben 5 besitzt zwei durch eine Taille 21 getrennte Schultern 22 und 23. In der dargestell ten Lage schlägt die Schulter 22 am Boden 2 4 der Bohrung 4 an. Eine Feder 25 belastet die Schulter 2 3 und stützt sich an einem verstellbaren Widerlager in Form eines Gewindestopfens 26 ab. Die Schulter.22 besitzt eine Steuerkante 27 und e4.ne der Taille 21 benachbarte Steuerkante 2 8. Im Bereich der Steuerkante erweitert sich die Bohrung 4 zu einer Ringnut 29, die über eine Leitung 3o mit einer Ringnut 31 verbunden ist, welche ausgehend vom Boden 14 konzentrisch zur Bohrung 2 angebracht ist. Die Schulter 2 3 besitzt eine der Taille 21 zugewandte Steuerkante 32, in deren Nähe ein Kanal 33 in die Bohrung 4 mündet, der zum Anschluß T führt. Der die Feder 25 enthaltende Teil der Bohrung 4 wird mit Federraum 34 bezeichnet und ist über eine Leitung 35 in den Kanal 33 entlüftet. Die Schulter 2 3 ist etwas entfernt von ihrem der Steuerkante 32 gegenüber-

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liegenden Ende 36 von einer Ringnut 37 umgeben, die über eine Leitung 38 mit der Druckleitung 7 stromabwärts vom Rückschlagventil 8 in Verbindung steht. An die Leitung ist ein Drucksoeicher 39 angeschlossen. Eine Steuerleitung 4o zweigt von der Leitung 38 ab und mündet nach einer Drosselstelle 41 an einem Anschluß Z, der seinerseits im Boden 24 mündet. Die Taillen 12, 13 und 21 seien von Ringräumen 42, 43 und 44 umgeben.

Zur Erläuterung der Funktion sei angenommen, daß von der Druckquelle 6 mehr Druckmittel geliefert werde, als der Verbraucher benötige. Die überschüssige Menge wird im Drucksoeicher 39 gespeichert und bewirkt dort einen Drückanstieg, der sich unter anderem über die Steuerleitung und den Anschluß Z bis zur freien Stirnfläche der Schulter 22 fortpflanzt. Wenn die dadurch auf den Steuerkolben 5 ausgeübte Kraft die Vorsoannung der Feder 25 übersteigt, bewegt sich der Steuerkolben 5. Dabei schließt zunächst die Steuerkante 2 8 die Ringnut 29 vom Ringraum 44 ab. Nach einer weiteren Bewegung öffnet bei Erreichen des Abschaltdruckes die Steuerkante 2 7 eine Verbindung zwischen der Ringnut 29 und jenem dem Anschluß Z zugewandten Teil der Bohrung 4. Druckmittel strömt dann vom Anschluß Z über die Bohrung 4, die Ringnut 29 und die Leitung 3o zur Ringnut 31 und von dort zum Boden 14 der Bohrung 2. Der Abschaltkolben 3 wird dadurch entgegen der Kraft der Feder 16 bewegt solange, bis die Steuerkante 2o den Anschluß A mit dem Ringraum 42 verbindet. Druckmittel kann nunmehr aus der Druckleitung 7 über die Leitung 7, den Anschluß A, den Ringraum 42, den Kanal 19 und die Leitung 18 zum Anschluß T strömen, der mit dem Ablauf verbunden ist. Unter der Voraussetzung, daß der Druck stromab vom Rückschlagventil 8 durch äußere Einflüsse den Abschaltdruck übersteige, bewegt sich der Steuerkolben 5 weiter, bis seine Steuerkante 32 eine Verbindung von der Ringnut 37 zum"

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Ringraum 44 öffnet, der auch in dieser Stellung nach wie vor mit dem Kanal 33 verbunden bleibt. Druckmittel kann daher aus der mit dem DrucksOeicher 39 kommunizierenden Leitung 38 über die Ringnut 37, den Ringraum 44 und den Kanal 33 zum Anschluß T strömen. Damit ist eine sichere Entlastung des Drucksoeichers 39 gewährleistet. Bei einem vorherigen Versagen des Abschaltkolbens 3 könnte selbst die gesamte Förderung der Druckquelle 6 so ohne schädlichen Einfluß abgeführt werden. Zurückkommend auf die "normale" Funktion des Abschaltkol.:ens 3 wird nach dessen Schalten in die Abschaltstellung und einem gewissen Verbrauch von Druckmittel der Druck im Druckspeicher 39 sinken. Die Feder 25 drückt den Steuerkolben 5 dabei soweit, daß die Steuerkante 27 zuerst schließt und die Steuerkante 28 bei Erreichen des Einschaltdruckes dann die Verbindung zwischen Ringnut 29 und Leitung 3o öffnet. Das Druckmittel im bodenseitigen Abschnitt der Bohrung 2 wird durch die Kraft der Feder 16 über die Ringnut 31, die Leitung 3o, die Ringnut 29, denRingraum 44 und den Kanal 33 zum Anschluß T verdrängt. Die Feder 16 schiebt den Abschaltkolben wieder in die ursprüngliche Lage, in welcher der Ringraum 42 vom Anschluß A durch die Schulter 1o getrennt ist. Der beschriebene Schaltzyklus kann von neuem beginnen.

Bezogen auf die Figur 2 ist in einem Gehäuse 45 eine Bohrung 46 angeordnet, in welcher ein als erstes Ventilglied dienender Abschaltkolben 47 gleiten kann. In einer weiteren Bohrung 49 ist gleitbar ein als zweites Ventilglied dienender Steuerkolben 5o angeordnet. Der Abschaltkolben 47 besitzt zwei durch eine Taille 51 getrennte Schultern 52 und 53. Die Taille ist von einem Ringraum 54 umgeben, in den ein Kanal 55 mündet, der zu einem Ablaufanschluß T führt. Die Schulter 53 wird von einer Feder 56 belastet, die in einem als Federraum 57 bezeichneten Teil der Bohrung 4g angeordnet ist und sich gegen das Gehäuse 45 ab-

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stützt. Im Bereich der Schulter 5 3 erweitert sich die Bohrung 46 zu einer Ringnut 58 mit einem Anschluß A, an den eine Leitung 59 angeschlossen ist, die von einer Druckleitung 6o abzweigt. Die Druckleitung 6o wird von einer Druckquelle 61 gespeist und führt zu einem nicht näher dargestellten Verbraucher. Die der Taille 51 zugewandte Kante der Schulter 53 wird als Steuerkante 62 bezeichnet. An der Schulter 52 befindet sich ein Ansatz 63, der von einem als Steuerraum 6 4 bezeichneten Teil der Bohrung 46 umgeben ist. In den Steuerraum 64 mündet eine Leitung 65, die von einer mit der Druckleitung 6o stromab von einem Rückschlagventil

66 verbundenen Leitung 67 abzweigt. Der Steuerkolben 5o besitzt drei durch Taillen 68 und 69 getrennte Schultern 7o, 71 und 72. Auf die Schulter 72 wirkt innerhalb eines als Federraum 73 bezeichneten Teils der Bohrung 49 eine Feder 74, die sich an einem verstellbaren Federwiderlager 75 abstützt. In der Nähe der Schulter 72 erweitert sich die Bohrung 49 zu einer Ringnut 76, die über eine Leitung 77 mit dem Kanal 55 verbunden ist. Der Federraum 73 ist über eine weitere, in der Nähe des Federwiderlagers 75 mündende Leitung 78 in den Kanal 55 entlüftet. Die der Feder 74 abgewandte Kante der Schulter 72 wird als Steuerkante 79 bezeichnet. Die Taille 69 ist von einem Ringraum 8o umgeben, in den der Schulter 72 benachbart die Leitung

67 mündet. Die Schulter 71 besitzt zwei Steuerkanten 81 und 82. Der Ringraum 8o erweitert sich beidseitig der Steuerkante 82 zu einer Ringnut 83, von der eine Leitung 84 zun Federraum 57 führt. Die Taille 68 ist von einem Ringraum 85 umgeben, von dem eine Leitung 86 ausgeht, die in den Kanal 55 mündet. Von der Leitung 67 zweigt eine Steuerleitung 87 ab, die nach Überwinden einer Drosselstelle zu einem Anschluß Z führt, der in einen den Steuerkolben 5o stirnseitig begrenzenden Steuerraum 89 mündet. An die Druckleitung 6o ist ein Druckspeicher 9o angeschlossen.

Zur Erläuterung der Funktion sei auch hier angenommen, daß

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die Druckquelle 61 gerade mit der Förderung beginne und der Druckspeicher 9o mit Druckmittel geladen werde. Der dadurch bedingte Druckanstieg oflanzt sich über die Leitung 67, die Steuerleitung 87 und den Anschluß Z bis in den Steuerraum 89 fort und belastet dort den Steuerkolben 5o. Gleichzeitig pflanzt sich der Druck über die Leitung 65 in den Steuerraum 65 fort und gelangt über den Ringrau-n 8o, die Ringnut 83 und die Leitung 84 in den Federraum Da Steuerraum 64 und Federraum 57 die gleichen Wirkflächen haben, gleichen sich die Druckkräfte aus und die Feder hält den Abschaltkolben 47 in seiner Position. Wenn die Vorspannung der Feder 74 überwunden ist, bewegt sich der Steuerkolben 5o, wobei die Steuerkante 82 zunächst die Verbindung zwischen Ringraum 8o und Ringnut 83 trennt. Da das Druckmittel im Federraum 57 jedoch dadurch eingesperrt ist, bewegt sich der Abschaltkolben 47 noch nicht. Erst wenn nach einer weiteren Bewegung des Steuerkolbens 5o be L Erreichen des Abschaltdruckes die Steuerkante 81 eine Verbindung von der Ringnut 83 zum Ringraum 85 herstellt, wird der Federraum 57 entlastet und zwar über die Leitung 84, die Ringnut 83, den Ringraum 85, die Leitung 86 und den Kanal 55. Die im Steuerraum 64 stirnseitig auf dem Abschaltkolben 47 lastende Druckkraft verschiebt diesen nun gegen die Kraft der Feder 56, so daß die Steuerkante 62 eine Verbindung von der Ringnut 58 zum Ringraum 54 öffnen kann. Das bedeutet, daß Druckmittel im wesentlichen drucklos aus der Druckleitung 6o über die Leitung 59,den Anschluß A, die Ringnut 58, den Ringraum 54 und den Kanal 55 zum Ablauf strömen kann. Sollte durch ein Fehlverhalten des Abschaltkolbens 47 oder durch äußere Kräfte der Druck im Druckspeicher 9o über den Abschaltdruck hinaus anwachsen, wird der Steuerkolben 5o solange weiter verschoben, bis die Steuerkante 79 eine Verbindung zwischen dem Ringraum 8o und der Ringnut 76 herstellt.

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Druckmittel kann dann auf diesem Wege aus der Leitung 67 in die Leitung 77 und von dort über den Kanal 55 zum Ablaufanschluß T strömen. Der Drucksneicher 9o ist wirksam gegen Überlastung geschützt. Es sei darauf hingewiesen, daß in der zuletzt beschriebenen Schaltstellung des Steuerkolbens 5o die Verbindung zwischen Ringraum 85 und Rinernut 83 erhalten bleibt, so daß sich auch der Schaltzustand des Abschaltkolbens 47 sich nicht ändert, sofern ein funktionsgerechtes Schalten erfolgt ist. Bei "normaler" Funktion wird sich der Druckspeicher 9o nach dem Abschaltvorgang langsam entleeren, was mit einer Druckminderung verbunden ist. Der Steuerkolben 5o bewegt sich von der Feder 74 getrieben solange, bis die Steuerkante 82 bei Erreichen des Einschaltdruckes wieder die Verbindung zwischen Ringraum 8o und Ringnut 83 herstellt und der Federraum 57 erneut mit Druck beaufschlagt wird. Die Feder 56 schaltet den Abschaltkolben dann wieder in die dargestellte Position.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So ist es zur Erzeugung einer variablen Schaltdruckdifferenz durchaus üblich, bei einem Abschaltkolben nach Figur 2 zum Erzeugen einer variablen Schaltdruckdifferenz zwei Steuerkolben vorzusehen. Der erste Steuerkolben sperrt den Federraum des Abschaltkolbens vom DrucksOeicher ab, während der zweite Steuerkolben dann den Federraum entlastet. Prinzipiell kann jeder dieser Steuerkolben eine weitere Schaltstellung besitzen. Es ist dem Konstrukteur überlassen, nach welchen Gesichtspunkten er den einen oder anderen auswählt. Die Abbildungen sollen nichts über den Integrationsgrad eines erfindungsgemäßen Sneicherladeventils aussagen. So ist es möglich, auch die symbolisch dargestellten Leitungen in einem Gehäuse als Bohrungen anzuordnen. Andererseits ist es aber auch möglich, den Ste-;erkolben in einem getrennten Gehäuse anzuordnen und dann :■ Rohr-oder Flanschverbindung herzustellen.

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Claims (2)

1. Patentansprüche :

   \i . j Druckabhängiges Speicherladeventil für hydraulische

   Anlagen, insbesondere Mobilhydraulikanlagen, mit einem ersten mindestens eine Wirkfläche enthaltenden federbelasteten Ventilglied zum Verbinden einer Förderleitung nach überschreiten eines oberen Abschaltdruckes mit einer Ablaufleitung und- zum Sperren dieser Verbindung nach Erreichen eines unteren Einschaltdruckes, ferner mit einem Abzweig von der Förderleitung zu einem einen Druckspeicher enthaltenden Kreislauf über ein Rückschlagventil, sowie mit einem zweiten, eine permanent vom Druck im Druckspeicher beaufschlagte Wirkfläche enthaltenden Ventilglied zum wechselweisen Beaufschlagen der Wirkfläche des ersten Ventilgliedes mit dem Druck im Speicher bzw. mit dem Druck der Ablaufleitung, wobei eine Einrichtung zum Begrenzen des Druckes auf einen oberhalb des Abschaltdruckes liegenden Wert vorgesehen ist,

   dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ventilglied in Form eines Steuerkolbens (5;5o) ausgebildet ist und neben den beim Erreichen des Abschaltdruckes bzw. des Einschaltdruckes vorhandenen Schaltstellungen mindestens noch eine weitere sich bei einem Druck im Druckspeicher (39;9o) oberhalb des Abschaltdruckes einstellende dritte Schaltstellung besitzt, in welcher der Steuerkolben (5,5o) eine Verbindung zwischen dem den DrucksDeicher (39;9o) enthaltenden Kreislauf (38;67) und einer im wesentlichen drucklosen Rücklaufleitung (Anschluß T) herstellt.
2. 2. Druckabhängiges Speicherladeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Erreichen des Abschaltdruckes durch den Steuerkolben (5,5o) bewirkten Verbindungen auch bei Erreichen der dritten Schaltstellung erhalten bleiben.

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   ORIGINAL INSPECTED'