DE2758234A1

DE2758234A1 - Bremsventil hoher regelguete

Info

Publication number: DE2758234A1
Application number: DE19772758234
Authority: DE
Inventors: Goetz Dr Rer Nat Kamm
Original assignee: ORSTA HYDRAULIK VEB K
Current assignee: ORSTA HYDRAULIK VEB K
Priority date: 1977-04-12
Filing date: 1977-12-27
Publication date: 1978-10-26
Also published as: FR2387395B1; DE2758234C2; DD129984B1; FR2387395A1; CH628117A5; DD129984A1

Description

VEB Kombinat OiiSTA-Hydraulik

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Bremsventil hoher Hegelgüte

Die Erfindung betrifft ein Bremsventil hoher Regelgüte zur belastungsunabhängigen Geschwindigkeitsregelung an ziehend belasteten doppelt beaufschlagbaren Druckstromverbrauchern, das eine in Ausgangsstellung geschlossene verstellbare Hauptdrossel aufweist, über deren stellwegabhangig zunehmenden Durchflußquerschnitt Verbraucher- und Ablaufanschluß miteinander verbunden sind und die mit einem in die in Wirkrichtung der äußeren Belastung hinter dem Druckstromverbraucher befindliche Anschlußleitung geschalteten tlmgehungs-Rückschlagventil, das sich in fiichtung zum Druckstromverbraucher hin öffnet, parallelgeschaltet ist.

Bei den bekannten derartigen Bremsventilen wird der Durchflußquerschnitt der verstellbaren Hauptdrossel im Bremsbetrieb so verstellt, daß eine gegenseitige Angleichung von Zu- und Abflußstrom eintritt. Auf diese Weise wird die Hegelgröße "Abflußstrom" indirekt über die Regelgröße "Zulaufdruck" beeinflußt und dadurch der Einsatz eines aufwendigeren Zweifachreglers umgangen. Tatsächlich bestellt auch ein fester Zusammenhang zwischen beiden Regelgrößen, indem der Zulaufdruck zeitlich konstant bleibt, sobald Zu- und Abflußstrom einander entsprechen. Die Zuordnung zwischen den beiden zu regelnden Größen ist aber nicht umkehrbar eindeutig, da der Zulaufdruck zwar zeitlich konstant gehalten werden kann, jedoch in seinem Betrage noch erheblich von der jeweiligen Senkgeschwindigkeit abhängt. Außerdem verläuft der Signalflußweg der beiden Regelgrößen im Gesamtsystem "Regelstrecke - Regeleinrichtung" unterschiedlich, und verschiedene technische Parameter wie Gesamtträgheitsmoment bzw. träge Gesamtmasse, Nachgiebig" keit des Gesamtsystems, kinematisch bedingte Verlagerung von Kraftangriffspunkten greifen verschiedenartig in ihn ein. Infolgedessen wirken die auf das als Diskriminator arbeitende Feder-Masse-System des Bremsventils gelangenden

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Abgleichsignale zeitlich phasenverschoben ein und führen dazu, daß das Gesamtsystem instabil und zu Schwingungen angeregt wird.

Alle zur Dämpfung dieser Schwingungen bereits angewandten technischen Mittel haben sich insbesondere bei hydraulischen Arbeitsgeräten mit Lastabsenkung mittels hydrostatischer Arbeitszylinder als unzulänglich erwiesen. Wird beispielsweise der Zulaufdruckseite des Hegelkolbens eine Dämpfungsdrossel vorgeschaltet, so treten bei zu geringer Bemessung der Druckdifferenz über der Drosselstelle die Instabilitäten in fast uneingeschränktem Maße auf. Falls die Druckdifferenz über der Drosselstelle dagegen so hoch bemessen wird, wie es für die Beruhigung des Gesamtsystems erforderlich wäre, reagiert das Bremsventil zu träge auf die vom Geräteführer ausgelösten hydraulischen Schaltkommandos· Beim Einschalten des Arbeitsregimes "Senken der Last" vergeht dann erst eine bestimmte Zeitspanne, bis die Öffnung des Bremsventils erfolgt, so daß sich in dieser Zeit zulaufseitig schon ein derart hoher Druck aufgebaut hat, daß zum einen die Hydraulikanlage unnötig belastet wird und zum anderen beim öffnen des Bremsventils dem Kolben des hydrostatischen Arbeitszylinders eine zu hohe Anfangsbeschleunigung erteilt wird, die wiederum Schwingungen des Gesamtsystems verursacht. Beim Umschalten vom Arbeitsregime "Senken der Last" zum Arbeitsregime "Halten der Last" wirkt sich die träge Reaktion des Bremsventils jedoch hoch störender aus. Infolge des verzögerten Schließens des Bremsventils senkt sich die Last weiter als beabsichtigt, und es ergeben sich für den Geräteführer große Schwierigkeiten bei der genauen Positionierung der Last, wodurch sich die Unfallgefahr beträchtlich erhöht.

Durch die iirfindung sollen bei der belastungsunabhängigen Geschwindigkeitsregelung an ziehend belasteten doppelt beaufschlagbaren Druckstromverbrauchern Schwingungen des Gesamtsystems verhindert werden.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bremsventil hoher Regelgüte zu schaffen, das trägheitsarm funktioniert und keine Instabilitäten im Gesamtsystem bewirkt.

Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß in der nicht durch das Umgehungs-üückschlagventil unterbrochenen Anschlußleitung des Druckstromverbrauchers eine zulaufseitige Meßdrossel und in der von der Anschlußleitung mit dem Umgehungs-fiückschlagventil auf der dem Druckstromverbraucher abgewandten Seite des Umgehungs-fiückschlagventils nach der verstellbaren Hauptdrossel führenden Abzweigleitung eine ablaufseitige Meßdrossel angeordnet ist und der verbraucherseitige Anschluß der zulaufseitigen Meßdrossel mit dem ventilseitigen Anschluß der ablaufseitigen Meßdrossel über eine bei vollständiger Sperrung oder öffnung oder nur bei vollständiger Sperrung des Durchflußquerschnittes der verstellbaren Hauptdrossel abgesperrte Verbunddrossel in Verbindung steht, daß die einzelnen Druckdifferenzen über der zulaufseitigen Meßdrossel, der ablaufseitigen Meßdrossel und der Verbunddrossel gegenüber der mittleren Druckdifferenz über der verstellbaren Hauptdrossel relativ gering sind und daß ein von einer Druckfeder in Schließrichtung der verstellbaren Hauptdrossel beaufschlagter ein- oder mehrteiliger gestufter Kolben derart ausgebildet ist, daß im Bremsbetrieb seine große Kreisfläche in Öffnungsrichtung mit dem vor der zulaufseitigen Meßdrossel anliegenden Zulaufdruck und seine beiden Teilflächen in Schließrichtung beaufschlagt sind, und zwar die eine Teilfläche, z.B. die kleine Kreisfläche, mit dem hinter der zulaufseitigen Meßdrossel herrschenden verbraucherseitigen Zulaufdruck und die andere Teilfläche, z. B. die Kreisringfläche, mit dem vor der ablaufseitigen Meßdrossel entstehenden Ablaufdruck. In dem erfindungsgemäßen Bremsventil kann mit der zulaufseitigen Meßdrossel eine verstellbare Drossel parallelgeschaltet sein, die als axiale Drosselkerben an einer Steuerkante an dem Abschnitt des gestuften Kolbens mit dem großen Durchmesser ausgebildet ist, und es können auch zur Dämpfung der Bewegung des gestuften Kolbens an

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sich, bekannte Mittel vorgesehen sein, die beispielsweise als eine in der Abzweigleitung, über die die große Kreisfläche des gestuften Kolbens mit dem vor der zulaufseitigen Meßdrossel anliegenden Zulaufdruck beaufschlagt ist, angeordnete Dämpfungsdrossel oder als ein am gestuften Kolben angeordneter Dämpfungskolben ausgebildet sind. Des weiteren kann erfindungsgemäß die Verbindung vom verbraucher se it igen Anschluß der zulaufseitigen Meßdroseel Über die Verbunddrossfci mit dem ventilseitigen Anschluß der ablaufseitigen Meßdrossel mittels eines in der Abzweigleitung mit der ablaufseitigen Meßdrossel in Reihenschaltung mit der ablaufseitigen Meßdrossel angeordneten, sich in Richtung zu der Anschlußleitung mit dem Umgehungs-Jftickschlagventil hin öffnenden Rückschlagventils oder/und durch die Überdeckung eines in dieser Verbindung liegenden, im gestuften Kolben angeordneten Durchströmquerschnittes absperrbar sein. Außerdem kann der Abschnitt des gestuften Kolbens, der mit dem Drosselelement der verstellbaren Hauptdrossel versehen ist, nochmals gestuft und die sich dadurch ergebende Differenzfläche mit dem Lastdruck beaufschlagt sein.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. iäs zeigen

fig. 1 den Funktionsschaltplan eines nicht dichtschließenden Bremsventils,

Fig. 2 den Axialschnitt eines nicht dichtschließenden Bremsventils,

Fig. 3 den Axialschnitt eines dichtschließenden Bremsventils.

Das in dem in Fig. 1 gezeigten Funktionsschaltplan und in Fig. 2 dargestellte nicht dichtschließende Bremsventil 1st zur Regelung der Geschwindigkeit von in Abtriebsdrehrichtung belasteten Druckstromverbrauchern alt drehender Abtriebsbewegung sowie mit umkehrbarer Abtriebsdrehrichtung

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bestimmt. Durch entsprechende Betätigung des Y/egeventils 1 kann jede der beiden Anschlußleitungen 2 und 3 des Druckstromverbrauchers 4 mit der Pumpendruckleitung 5 und/oder der Ablaufleitung ö verbunden werden. In die in Wirkrichtung der äußeren Belastung hinter dem Druckstromverbraucher 4 befindliche Anschlußleitung 3 ist ein Umgehungs-Hückschlagventil 7 geschaltet, das sich in Richtung zum Druckstromverbraucher 4 hin öffnet und mit dem eine verstellbare Hauptdrossel 8 parallelgeschaltet ist, über deren stellwegabhängig zunehmenden Durchflußquerschnitt der Verbraucheranschluß 9 und der Ablaufanschluß 10 des Bremsventils miteinander verbunden sind. Das Umgehungs-Rackschlagventil 7 kann in das Gehäuse 11 des Bremsventils integriert oder daran angeflanscht sein. Im Gehäuse 11 des Bremsventils ist ein gestufter Kolben 12 geführt, der mit dem als axiale Drosselkerben 13 ausgebildeten Drosselelement der in Ausgangsstellung geschlossenen verstellbaren Hauptdrossel 8 versehen und von einer Druckfeder 14 in Schließrichtung der verstellbaren Hauptdrossel 8 beaufschlagt ist. Der Federraum 15 ist über einen Verbindungskanal 16 mit dem verbraucher- seitigen Anschluß einer zulaufseitigen Meßdrossel 17 ver bunden, die in der nicht durch das Umgehungs-Rückschlagven til 7 unterbrochenen Anschlußleitung 2 des Druckstromverbrauchers 4 angeordnet ist· Über eine zentrale Bohrung 18, radiale Bohrungen I9 und einen als Ringkanal 20 ausgebildeten Durchströmquerschnitt im gestuften Kolben 12 sowie eine kalibrierte Verbunddrossel 21, die in die zentrale Bohrung 18 eingesetzt sein kann (Fig. 2), steht der Federraum 15 mit dem ventilseitigen Anschluß einer kalibrierten ablaufseitigen Meßdrossel 22 in Verbindung, die in der von der Anschlußleitung 3 mit dem Umgehungs-Rückschlagventil 7 auf der dem Druckstromverbraucher 4 abgewandten Seite des Umgehungs-Rückschlagventils 7 nach der verstellbaren Hauptdrossel 8 führenden Abzweigleitung 23 angeordnet ist· Durch die entsprechende Anordnung des Ringkanals 20 entweder Im Abschnitt 24 des gestuften Kolbens 12 mit dem kleinen Durchmesser (Fig. 1) oder im Abschnitt 25 des gestuften Kolbens 12 mit

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dem großen Durchmesser (Fig. 2) ist gewährleistet, daß diese Verbindung bei vollständiger Sperrung des Durchflußquerschnittes der verstellbaren Hauptdrossel 8 unterbrochen ist. Die einzelnen Druckdifferenzen über der zulaufseitigen Meßdrossel 17, der ablaufseitigen Meßdrossel 22 und der Verbunddrossel 21 sind gegenüber der mittleren Druckdifferenz über der verstellbaren Hauptdrossel 8 relativ gering. Deshalb kann die ablaufseitige Meßdrossel 22 evtl. entfallen, falls der Strömungswiderstand der nachfolgenden Ablaufleitung bereits eine genügend hohe Druckdifferenz verursacht. Mit der zulauf seitigen. Meßdrossel 17 kann eine verstellbare Drossel 26 parallelgeschaltet sein (Fig. 2), die bei vollständiger öffnung des Durchflußquerschnittes der verstellbaren Hauptdrossel 8 völlig geöffnet und als axiale Drosselkerben 27 an einer Steuerkante 28 an dem Abschnitt 25 des gestuften Kolbens 12 mit dem großen Durchmesser ausgebildet ist· Des weiteren kann zur Dämpfung der Bewegung des gestuften Kolbens 12 in der von der Anschlußleitung 2 auf der dem Druckstromverbraucher 4 abgewandten Seite der zulauf seitigen Meßdrossel 17 nach dem Saum 29 führenden Abzweigleitung 30 eine Dämpfungsdrossel 31 angeordnet sein.

In der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Mittelstellung 0 des Wegeventils 1 ist die Pumpendruckleitung 5 mit der Ablaufleitung 6 verbunden, und der Förderstrom der Pumpe fließt drucklos über das Wegeventil 1 ab. Hierbei drückt die Druckfeder 14 den gestuften Kolben 12 gegen einen im iteum 29 befindlichen Anschlag 32 in die gezeichnete Ausgangsstellung. Eine angehobene Last wird dabei durch eine nicht dargestellte selbsttätige Feststellbremse in ihrer jeweiligen Lage gehalten.

Beim Umschalten des Wegeventils 1 zum Arbeitsregime "Senken der Last" in die Schaltstellung 2 werden die Pumpendruckleitung 5 mit der Anschlußleitung 2 und die Ablaufleitung 6 mit der Anschlußleitung 3 verbunden. Der Zuflußstrom fließt durch die Anschlußleitung 2 mit der zulaufseitigen Meßdros-

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sei 17 zum Druckstromverbraucher 4. Da der direkte Abfluß vom Druckstromverbraucher 4 in die Ablaufleitung 6 durch das Umgehungs-iuickschlagventil 7 in der Anschlußleitung 3 verhindert wird, fließt der Abflußstrom durch die Abzweigleitung 33 und den Verbraucheranschluß 9 in den Ringkanal 34, von wo er nur über die axialen Drosselkerben 13 in gestuften Kolben 12, den Ringkanal 35» die Abzweigleitung 23 mit der ablaufseitigen Meßdrossel 22 und den Ablaufanschluß 10 in die Ablaufleitung 6 gelangen kann. Infolgedessen, daß die große Kreisfläche 3° des gestuften Kolbens 12 mit dem im Bremsbetrieb vor der ζulaufseitigen Meßdrossel 17 anliegenden Zulaufdruck ρ in Öffnungsrichtung der verstellbaren Hauptdrossel 8 und der verstellbaren Drossel 26 über die Abzweigleitung 30 und - falls vorhanden - die Dämpfungsdrossel 31 beaufschlagt ist, wird der gestufte Kolben 12 entgegen der Wirkrichtung der Vorspannkraft der Druckfeder 14 und der aus dem hinter der zulaufseitigen Meßdrossel I7 herrschenden verbraucherseitigen Zulaufdruck p.* resultierenden, an der kleinen Kreisfläche 37 des gestuften Kolbens 12 über den Verbindungskanal 16 angreifenden Druckkraft bewegt. Sobald hierbei der Abflußstrom vom Ringkanal J4 aus den stellwegabhängig zunehmenden Durchflußquerschnitt der axialen Drosselkerben I3 der verstellbaren Hauptdrossel 8 passieren kann, entsteht im Ringkanal 35 vor der ablaufseitigen Meßdrossel 22 ein Ablaufdruck ρ., der auf die Kreisringfläche 38 des gestuften Kolbens 12 in Schließrichtung der verstellbaren Hauptdrossel 8 wirkt. Gleichzeitig mit der öffnung des Durchflußquerschnittes der verstellbaren Hauptdrossel 8 wird über den Ringkanal 20, die radialen Bohrungen 19» die zentrale Bohrung 18, den Federraum I5 und den Verbindungskanal 16 sowie die Verbunddrossel 21 eine Nebenschlußverbindung zwischen dem Ringkanal 35 und dem verbraucherseitigen Anschluß der zulauf seitigen Meßdrossel 17 in der Anschlußleitung 2 hergestellt, so daß größere Druckdifferenzen zwischen dem Ablaufdruck ρ "nd deir -'erbraucherseitigen Zulauf druck p^ praktisch unverzögert ausgeglichen werden. Das Bremsventil

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führt während des Bremsvorganges zwei miteinander gekoppelte Regelfunktionen aus, wodurch sowohl eine druck- als auch stromabhängige Einstellung der verstellbaren Hauptdrossel 8 gegeben ist. Die Regelgröße "Abflußstrom" v;ird mit der Führungsgröße "Zuflußstrom" verglichen, indem die an der ablauf sei tigen Meßdrossel 22 und der zulaufseitigen Meßdrossel 17 entstehenden stromabhängigen Druckabfälle am gestuften Kolben 12 entgegengesetzt gerichtete Stellkräfte hervorrufen. Ebenso, jedoch im umgekehrten Wirkungssinne, findet ein Vergleich zwischen der am gestuften Kolben 12 angreifenden Kraft des als Zweitregelgröße wirkenden verbraucherseitigen Zulaufdruckes p^ mit der als Sollwert bzw. Führungsgröße auftretenden Reaktionskraft der Druckfeder 14 statt. Eine weitere Stabilisierung erfährt das Regelsystem durch die Verbunddrossel 21 · Rein statisch bringt sie den verbraucher sei tigen Zulaufdruck p^ stets in die Größenordnung des Ablaufdruckes p., indem größere Abweichungen beider

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Drücke voneinander durch einen entsprechenden Nebenschlußstrom ausgeglichen werden. Bezüglich des verbraucherseitigen Zulaufdruckes p^ ist hierdurch sowohl Unterdruckbildung als auch ein übermäßig hoher Druckanstieg verhindert. Dynamisch beruht die stabilisierende Wirkung der Verbunddrossel 21 auf der Tatsache, daß die zeitlichen Druckänderungen des Ablaufdruckes p_A und des verbraucherseitigen Zulaufdruckes P₁, die stets gegenphasig zueinander verlaufen, zur Interferenz gebracht werden. Ein Anschlag 39 im Federraum 15 begrenzt den Stellweg des gestuften Kolbens 12 und bestimmt somit die größtmögliche Öffnung des Durchflußquer schnittes der verstellbaren Hauptdrossel 8 sowie der verstellbaren Drossel 25. Die verstellbare Drossel 26 kann vorgesehen werden, um bei größtmöglicher ^r fnung des Durchflußquerschnittes der verstellbaren Hauptdrossel 8 durch Herabsetzung des Druckabfalls an der zulaufseitigen Meßdrossel 17 ein schnelles Senken, beispieleweise ohne Last, zu ermöglichen.

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Wenn sich das Wegeventil 1 im Arbeitsregime "Heben der Last" in der Schaltstellung 1 befindet, stehen die Pumpendruckleitung 5 mit der Anschlußleitung 3 und die Ablaufleitung 6 mit der Anschlußleitung 2 in Verbindung. Dann ist einerseits der Raum 29 druckentlastet, und andererseits wirkt der sich über die ablaufseitige Meßdrossel 22 in den Ringkanal 35 fortpflanzende Zulaufdruck auf die Kreisringfläche 38 des gestuften Kolbens 12, so daß der gestufte Kolben 12 dadurch und durch die Wirkung der Vorspannkraft der Druckfeder 14 gegen den Anschlag 32 gedruckt wird. Da bei dieser Stellung des gestuften Kolbens 12 die Nebenschlußverbindung zwischen den Anschlußleitungen 3 und 2 über die Verbunddrossel 21 unterbrochen ist, kann der Druckstrom nur durch die Anschlußleitung 3 und das sich öffnende Umgehungs-Rückschlagventil 7 zum Druckstromverbraucher 4 fließen und wird von dort durch die Anschlußleitung 2 in die Ablaufleitung 6 abgeführt. Der dabei vor der zulaufseitigen Meßdrossel 17 entstehende Druck sichert den notwendigen Ablaufdruck des Druckstromverbrauchers 4, während die Last gehoben wird.

Das in Fig. 3 dargestellte dichtschließende Bremsventil ist zur Regelung der Geschwindigkeit von ziehend belasteten doppeltwirkenden hydrostatischen Arbeitszylindern bestimmt· Besonders geeignet ist es auch für Baumaschinen, die in Wirkrichtung der Last mit Betriebsdruck beaufschlagt arbeiten müssen. Durch entsprechende Betätigung des Wegeventils 1 kann jede der beiden Anschlußleitungen 2 und 3 des Druckstromverbrauchers 4 mit der Pumpendruckleitung 5 und/oder der Ablaufleitung 6 verbunden werden. In die in Wirkrichtung der äußeren Belastung hinter dem Druckstromverbraucher 4 befindliche Anschlußleitung 3 ist ein Ümgehungs-Hückschlagventil 7 geschaltet, das sich in Richtung zum Druckstromver— braucher 4 hin öffnet und mit dem eine verstellbare Hauptdrossel 8 parallelgeschaltet ist, über deren stellwegabhängig zunehmenden Durchflußquer schnitt der Verbraucheranschluß 9 und der Ablaufanschluß 10 des Bremsventils miteinander verbunden sind. Das Umgehungs-Rückschlagventil 7

in das Gehäuse 11 des Bremsventils integriert oder daran angeflanscht sein. Im Gehäuse 11 des Bremsventils ist ein zweiteilig ausgebildeter gestufter Kolben 12 geführt, der aus dem Bremssperrkolben 40 und dem Stromsteuerkolben 41 besteht. Der Bremssperrkolben 40, der mit dem als axiale Drosselkerben 13 ausgebildeten Drosselelement der in Ausgangsstellung geschlossenen verstellbaren Hauptdrossel 8 versehen ist, wird von einer im Federraum 15 angeordneten Druckfeder 14 in Schließrichtung der verstellbaren Hauptdrossel 8 beaufschlagt. Er weist einen Ventilkegel 42 auf, welcher in der Ausgangsstellung mit seiner Kegeldichtfläche 43 an der dichtenden Gehäusekante 44 anliegt und die verstellbare Hauptdrossel 8 leckagefrei verschließt. Die beiden durch den Ventilkegel 42 getrennten Abschnitte 65 und 66 des Bremssperrkolbens 40 des gestuften Kolbens 12 sind derart gestuft, daß der federraumseitige Abschnitt 05 einen etwas kleineren Durchmesser besitzt als der dem Federraum 15 abgewandte, mit den axialen Drosselkerben I3 versehene Abschnitt 66. Ferner weist der Bremssperrkolben 40 eine zentrale Bohrung 45 und eine koaxiale Bohrung 46 auf, welche ein als Vorsteuerventil arbeitendes Rückschlagventil, bestehend aus Kegel 47, Federteller 48, Ventilfeder 49 und durchbohrtem Füllstück 50, enthält. Von der Bohrung 46 zweigt eine Nachfülldrossel 51 ab, die über eine am Umfang des Ventilkegels 42 mündende Bohrung 52 mit dem Hingkanal 34 in Verbindung steht. Der äingkanal 34 steht seinerseits über den Verbraucheranschluß 9 und die Abzweigleitung 33 ^it der Anschlußleitung 3 in Verbindung. Der in einen Abschnitt 53 mit großem Durchmesser und einen Abschnitt 54 mit kleinem Durchmesser gestufte Stromsteuerkolben 41 besitzt zwei koaxiale Aufnahmebohrungen 55 und 56, in welche die kalibrierte zulaufseitige Meßdrossel 17 und die als kalibrierte Zapfenschraube ausgeführte Verbunddrossel 21 eingesetzt sind. Der Stromsteuerkolben 41 durchläuft den äingkanal 67, in welchen der verbraucherseitige Abschnitt der Anschlußleitung 2 einmündet. Die im Stromsteuerkolben 41 angeordneten Querbohrungen 57 und die

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Durchströmquerschnitte der Querbohrungen 58 stellen Verbindungen vom Ringkanal 07 zu den dem Druckstromverbraucher zugewandten Seiten der zulaufseitigen Meßdrossel 17 und der Verbunddrossel 21 her. Der Abschnitt 54- des Stromsteuerkolbens 41 des gestuften Kolbens 12 mit dem kleinen Durchmesser ist im Bohrungsabsciinitt 59 des Gehäuses 11 dichtend geführt und ragt mit dem als Strömungsprofil ausgebildeten Endteil in den Ringkanal 35, der mit der Aufnähme bohrung über die w^uerbohrungen 60 verbunden ist. An der Stirnfläche des als Strömungsprofil ausgebildeten Endteiles befinden sich ölablaufnuten 61 sowie ein axialer Stößel S2, welcher in die Bohrung 45 im Bremssperrkolben 40 des gestuften Kolbens 12 eintaucht. Der Ringkanal 35 steht mit dem ventilseitigen Anschluß einer kalibrierten ablaufseitigen Meßdrossel 22 in Verbindung, die in der von der Anschlußleitung 3 mit dem Umgehungs-Rückschlagventil 7 auf der dem Druckstromverbraucher 4 abgewandten Seite des Umgehungs-Rückschlagventils 7 nach der verstellbaren Hauptdrossel 8 führenden Abzweigleitung 23 angeordnet ist. In die ablaufseitige Meßdrossel 22 ist ein sich in Richtung zur Anschlußleitung 3 ki*¹ öffnendes Rückschlagventil 64 integriert, das auch in der Abzweigleitung 23 separat in Reihenschaltung mit der ablaufseitigen Meßdrossel 22 angeordnet sein könnte. Die einzelnen Druckdifferenzen über der zulaufseitigen Meßdxossel 17* der ablaufseitigen Meßdrossel 22 und der Verbunddrossel 21 sind gegenüber der mittleren Druckdifferenz über der verstellbaren Hauptdrossel 8 relativ gering. Die ablaufseitige Meßdrossel 22 kann entfallen, falls der Strömungswiderstand der nachfolgenden Ablaufleitung bereits eine genügend hohe Druckdifferenz verursacht. Durch die entsprechende Anordnung der Querbohrungen 58 im Abschnitt 54- des Stromsteuerkolbens des gestuften Kolbens 12 mit dem kleinen Durchmesser zum Bohrungsabschnitt 59 des Gehäuses 11 und durch das in der Abzweigleitung 23 angeordnete Rückschlagventil 64 ist gewährleiste tj, daß äisr von der Abzweigleitung 23 über Ringkanal 35» Qaerboliroilman 60, Aufnahmebohrung 56, Verbund-

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drossel 21, Querbohrungen $8 zum Hingkanal 67 bestehende Nebenschlußverbindung bei vollständiger Sperrung und bei vollständiger öffnung des Durchflußquerschnittes der verstellbaren Hauptdrossel 8 unterbrochen ist· Mit der zulaufseitigen Meßdrossel 17 ist eine verstellbare Drossel 26 parallelgeschaltet, die bei vollständiger Öffnung des Durchflußquerschnittes der verstellbaren Hauptdrossel 8 völlig geöffnet und als axiale Drosselkerben 27 an einer Steuerkante 28 an dem Abschnitt 53 des Stromsteuerkolbens 41 des gestuften Kolbens 12 mit dem großen Durchmesser ausgebildet ist. Durch Umgehungskanäle 63 sind die axialen Drosselkerben 27 bei vollständiger Sperrung des Durchflußquerschnittes der verstellbaren Hauptdrossel 8 überbrückt. Der Einsatz von an sich bekannten Mitteln zur Dämpfung der Bewegung des zweistelligen gestuften Kolbens 12 ist bewußt nicht vorgesehen, um ein möglichst trägheitsarmes Schaltverhalten des dichtschließenden Bremsventils zu gewährleisten.

In der in Fig. 3 dargestellten Mittelstellung 0 des Wegeventils 1 ist die Pumpendruckleitung 5 mit der Ablaufleitung 6 verbunden, und der Förderstrom der Pumpe fließt drucklos über das Wegeventil 1 ab. Der über die Anschlußlei tung 3 und die Abzweigleitung 33 im Ringkanal 34 anliegende Lastdruck p₂ pflanzt sich über die Bohrung 52, die Nachfülldrossel 51 und die Bohrung 46 in den Federraum 15 fort. Durch die Wirkung des Lastdruckes P₂ und der Vorspannkraft der Druckfeder 14 im Federraum 15 wird der Ventilkegel 42 des Bremssperrkolbens 40 des gestuften Kolbens 12 fest auf die Gehäusekante 44 gedrückt. Desgleichen wird vom Lastdruck p₂ unterstützt von der Ventilfeder 49 die Kugel 47 des Vorsteuerventils df .tend auf den Sit* an der Bohrung 45 gepreßt. Da vom Lastdruck p₂ auch das in der Anschlußleitung 3 befindliche Umgehungs-Rückschlagventil 7 in Sperrstellung gedrückt wird, ist die Last in.ihrer jeweiligen Position leckölfrei gehalten. Der Stromsteuerkolben 41 des gestuften Kolbens 12 ist bis zum Anschlag 32 axial frei beweglich und kann beispielsweise die in Fig· y

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gezeigte Lage einnehmen.

Beim ümsclialten des Wegeventils 1 zum Arbeitsregime "Senken der Last" in die Schaltstellung 2 werden die Pumpendruckleitung 5 mit der Anschlußleitung 2 und die Ablaufleitung 6 mit der Anschlußleitung 3 verbunden. Der Zuflußstrom fließt durch die Anschlußleitung 2 über die zulaufseitige Meßdrossel 17 zum Druckstromverbraucher 4. Das Verhältnis zwischen der großen Kreisfläche 09 des Stromsteuerkolbens 41 des gestuften Kolbens 12 und der Querschnittsfläche der Bohrung 45 des im Bremssperrkolben 40 des gestuften Kolbens 12 untergebrachten Vorsteuerventils ist so bemessen, daß wenige Atmosphären Zulaufdruck ρ ausreichen, um den Stromsteuerkolben 41 des gestuften Kolbens 12 in Öffnungsrichtung der verstellbaren Hauptdrossel 8 gegen den Bremssperrkolben 40 des gestuften Kolbens 12 zu bewegen und dabei mittels des Stößels 62 die Kugel 47 des VorSteuerventils entgegen der Wirkung der aus dem Lastdruck Pp resultierenden Druckkraft und der Vorspannkraft der Ventilfeder 49 vom Sitz an der Bohrung 45 abzuheben. La der freigegebene Querschnitt, nämlich die Bohrung 45 und die ölablaufnuten 61, einen wesentlich geringeren Strömungswiderstand besitzt als die Nachfiilldrossel 51> findet eine Entlastung des Federraumes 15 auf den im Ringkanal 35 vor der ablaufseitigen Meßdrossel 22 entstehenden Ablaufdruck p. statt. Bei entsperrtem Vorsteuerventil liegt der Stromsteuerkolben 41 des gestuften Kolbens 12 mit der Stirnfläche des als Strömungsprofil ausgebildeten Endteiles seines Abschnittes 54 mit dem kleinen Durchmesser an der dem Federraum I5 abgewandten Stirnfläche des Bremssperrkolbens 40 des gestuften Kolbens 12 an und bildet mit diesem eine sich synchron bewegende Einheit. Der zweiteilige gestufte Kolben 12 bewegt sich weiter in Öffnungsrichtung der verstellbaren Hauptdrossel 8 entgegen der Wirkrichtung der Vorspannkraft der Druckfeder 14 und der relativ niedrigen, aus dem verbraucheraeitigen ZuIaufdruck p^ und dem Ablaufdruck p_A resultierenden Druckkräfte· Da der direkte Abfluß vom Druckstromverbraucher 4 in die Ablauf-

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leitung 6 durch das U^ehungs-Bückschlagventil 7 in der Anschlußleitung 3 verhindert wird, fließt der Abflußstrom durch die Abzweigleitung 33 und den Verbraucheranschluß 9 in den ßingkanal 34, von wo er nur über die axialen Drosselke rben 13 im Bremssperrkolben 40 des gestuften Kolbens 12, den Ringkanal 35» die Abzweigleitung 23 mit der ablaufseitigen Meßdrossel 22 sowie dem geöffneten Hückschlagventil 64 und den Ablaufanschluß 10 in die Ablaufleitung 5 gelangen kann. Zusätzlich besteht über den Hingkanal 67, die Querbohrungen 58 im Stromsteuerkolben 41 des gestuften Kolbens 12, die in diesen eingesetzte kalibrierte Verbunddrossel 21, die Aufnahmebohrung 56 und die Querbohrungen 60 eine Nebenschlußverbindung zwischen dem Singkanal 35 und dem verbraucherseitigen Abschnitt der Anschlußleitung 2, so daß größere Druckdifferenzen zwischen dem Ablaufdruck p. und dem verbraucherseitigen Zulaufdruck p^ praktisch un~ verzögert ausgeglichen werden. Während der Zulaufdruck ρ vor der zulaufseitigen Meßdrossel I7 auf der großen Kreisfläche 69 des Stromsteuerkolbens 41 des gestuften Kolbens 12 eine Kraft in Öffnungsrichtung der verstellbaren Hauptdrossel 8 erzeugt, bewirkt der hinter der zulaufseitigen Meßdrossel 17 herrschende verbraucherseitige Zulaufdruck p^ auf der Kreisringfläche 70 des Stromsteuerkolbens 41 des gestuften Kolbens 12 eine entsprechende Kraft in Schließrichtung der verstellbaren Hauptdrossel 8. Der im Federraum 15 herrschende Ablaufdruck p^ erzeugt auf der kleinen Kreisfläche 71 des Bremssperrkolbens 40 des gestuften Kolbens 12 gleichfalls eine Kraft in Schließrichtung der verstellbaren Hauptdrossel 8. Dieser schließende Kraftanteil wird jedoch vermindert um den Kraftanteil, den der Ablaufdruck p^ im Hingkanal 35 in Öffnungsrichtung der verstellbaren Hauptdrossel 8 an der Fläche erzeugt, die sich aus der Differenz zwischen der dem Federraum 1p abgewandten großen Kreisfläche 72 des Bremssperrkolbens 40 des gestuften Kolbens 12 und der kleinen Kreisfläche 73 des Stromsteuerkolbens 41 des gestuften Kolbens 12 ergibt. Obwohl die aus dem verbraucherseitigen Zulaufdruck p^ und dem

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Ablaufdruck p.. resultierenden schließenden Kraftanteile auf jeweils andere Teilflächen des gestuften Kolbens 12 einwirken, gleicht das Regelungsprinzip des dichtschließenden Bremsventils völlig dem des nicht dichtschließenden Bremsventils. In dem Maße, wie die verstellbare Hauptdrossel 8 geöffnet ist, erzeugt auf den zugehörigen Grundquerschnitten der in den lüngkanal 3^ eintauchenden Bereiche der axialen Drosselkerben 13 der Lastdruck p₂ eine zusätzliche Kraft in öffnungsrichtung der verstellbaren Hauptdrossel 8. Der Kraftausgleich bezüglich des Lastdruckes Pg auf den zweiteiligen gestuften Kolben 12 ist hierdurch etwas gestört, und der ßegelvorgang des dichtschließenden Bremsventils ist nicht mehr vollkommen lastunabhängig. Sine annähernde Kompensation dieses Lasteinflusses wird durch die geringfügig unterschiedliche Stufung der Abschnitte 65 und 66 des Bremssperrkolbens 40 des gestuften Kolbens 12 erzielt, die so ausgelegt ist, daß der auf der kreisringförmigen Differenzfläche 74 zwischen der großen Kreisfläche 72 und der kleinen Kreisfläche 71 cLes Bremssperrkolbens 40 des gestuften Kolbens 12 wirkende Lastdruck p~ eine Kraftwirkung in Schließrichtung der verstellbaren Hauptdrossel 8 erzeugt. Wird der Bremssperrkolben 40 des gestuften Kolbens 12 in umgekehrter Weise gestuft, so ergibt sich eine verstärkte Lastabhängigkeit der Senkgeschwindigkeit.

Beim schnellen Senken der Last oder - bei Baumaschinen - im Falle von Erdarbeiten ist infolge des zulaufseitigen Druckanstieges der zweiteilige gestufte Kolben 12 in die Öffnungsstellung der verstellbaren Hauptdrossel 8 verschoben. Um dabei den Druckverlust an der zulaufseitigen Meßdrossel 17 niedrig zu halten, ist die verstellbare Drossel 26 vorgesehen. Über die in den Hingkanal 67 eintauchenden axialen Drosselkerben 27 und die Umgehungskanäle 63 wird eine Nebenschlußverbindung zur zulaufseitigen Meßdrossel 17 hergestellt. Bei vollständiger Öffnung des Durchflußquerschnittes der verstellbaren Hauptdrossel 8 sind die Querbohrungen 58 des Stromsteuerkolbens 41 des gestuften Kolbens 12 vom

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Bohrungsabschnitt 59 des Gehäuses 11 überdeckt, so daß die Nebenschiußverbindung zwischen den Anschlußleitungen 3 und über die Verbunddrossel 21 unterbrochen ist· Da dann der gesamte Zuflußstrom über die Anschlußleitung 2 zum Druckstromverbraucher 4 fließt, erzeugt dieser die maximale Leistung. Ein Anschlag 68 begrenzt den Stellweg des zweiteiligen gestuften Kolbens 12.

Wird das Wegeventil 1 wieder in die Mittelstellung 0 bewegt, so bricht zunächst der Zulaufdruck ρ zusammen, und es wirkt keine öffnende Kraft auf den zweiteiligen gestuften Kolben 12 mehr. Hierauf schließt die Ventilfeder 49, deren Vorspannkraft so groß sein muß, daß sie den Stromsteuerkolben 41 des gestuften Kolbens 12 verschieben kann, das im Bremssperrkolben 40 des gestuften Kolbens 12 befindliche Vorsteuerventil. Über Bohrung 32, Nachfülldrossel 51 und Bohrung 46 baut sich im Federraum 15 der Lastdruck p~ auf, welcher unterstützt von der Druckfeder 14 den Bremssperrkolben 40 und den Stromsteuerkolben 41 des gestuften Kolbens 12 in Schließrichtung der verstellbaren Hauptdrossel 3 bewegt »*"1 schließlich den Ventilkegel 42 des Bremssperrkolbens 40 auf die dichtende Gehäusekante 44 preßt. Der Druckstromverbraucher 4 wird leckagefrei in der eingenommenen Position gehalten.

Wenn sich das Wegeventil 1 im Arbeitsregime "Heben der Last" in der Schaltstellung 1 befindet, stehen die Pumpendruckleitung 5 mit der Anschlußleitung 3 und die Ablaufleitung 6 mit der Anschlußleitung 2 in Verbindung. Hierdurch ist der Baum 29 druckentlastet. Da das in der ablaufseitigen Meßdrossel 22 befindliche Hückschlagvent' 64 schließt, bleibt den Druckstrom die Nebenschlußverbindung zwischen den Anschlußleitungen 3 und 2 über fiingkanal 35, Querbohrungen 60, Aufnahmebohrung 56, Verbunddrossel 21, Querbohrungen 58 und Hingkanal 67 versperrt. Der Druckstrom kann nur Über das sich öffnende ümgehungs-fiückschlagventil 7 und die Anschlußleitung 3 in den Druckstromverbraucher 4 gelangen. Die Last

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wird gehoben. Da der Zulaufdruck auch im Ringkanal 34 anliegt und sich über Bohrung 52, Nachfülldrossel 51 und Bohrung in den Federraum 15 fortpflanzt, verbleibt der Bremssperrkolben 40 des gestuften Kolbens 12 in der leckfreien Schließstellung der verstellbaren Hauptdrossel 8. Der vom Druckstromverbraucher 4 durch die Anschlußleitung 2 abfließende ölstrom kann zunächst nur über den Ringkanal 67, die Querbohrungen 57 j die Aufnahmebohrung 55 und die zulaufseitige Meßdrossel 17 abfließen. Dabei wird an der zulaufseitigen Meßdrossel 17 ein gewisser Gegendruck erzeugt, der sich über, die Aufnahmebohrung 55 und die Querbohrungen 57 in den Ringkanal 67 und weiter über die Querbohrungen 58, Verbunddrossel 21, Aufnahmebohrung 56 und Querbohrungen 60 in den Singkanal 35 fortpflanzt und sowohl die Kreisringfläche 70 als auch die kleine Kreisfläche 73 des Stromsteuerkolbens 41 des gestuften Kolbens 12 beaufschlagt, so daß dieser an den Anschlag 32 gedruckt wird. Bei dieser Stellung des Stromsteuerkolbens 41 des gestuften Kolbens 12 besteht über die Umgehungskanäle 63 eine direkte Nebenschlußverbindung zur zulaufseitigen Meßdrossel 17· Hierauf fällt der an der zulauf seitigen Meßdrossel I7 aufgebaute Gegendruck stark ab, wodurch das Arbeitsregime 'Oeben der Last" mit geringsten Druckverlusten durchgeführt werden kann.

Wenn bei am Anschlag 32 anliegendem Stromsteuerkolben 41 des gestuften Kolbens 12, also bei überbrückter zulaufseitiger Meßdrossel 17, am Wegeventil 1 die Schaltstellung 2 für das Arbeitsregime "Senken der Last" gewählt wird, bewegt sich, der Stromsteuerkolben 41 des gestuften Kolbens 12 sofort auf den Bremssperrkolben 40 des gestuften Kolbens 12 zu, da der anfänglich über die Querbohrungen 58, die Verbunddrossel 21, die Aufnahmebohrung 55, die Querbohrungen 60, den Ringkanal 35 und über das jetzt geöffnete Rückschlagventil 64 fließende Zuflußstrom einen entsprechenden Druckabfall im Bj ri 35 und an der kleinen Kreisfläche 73 des Stromsteuerkolbens 41 des gestuften Kolbens 12 hervorruft.

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Claims

Pateatanspräche:

/1 Λ Bremsventil hoher Hegelgüte zur belastungsunabhängigen Geschwindigkeitsregelung an ziehend belasteten doppelt beaufschlagbaren Druckstromverbrauchern, das eine in Ausgangsstellung geschlossene verstellbare Hauptdrossel aufweist, über deren stellwegabhängig zunehmenden Durchflußquerschnitt Verbraucher- und Ablaufanschluß miteinander verbunden sind und die mit einem in die in Wirkrichtung der äußeren Belastung hinter dem Druckstromverbraucher befindliche Anschlußleitung geschalteten Umgehungs-Hückschlagventil, das sich in liLchtung zum Druckstromverbraucher hin öffnet, parallelgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der nicht durch das Umgehungs-Äückschiagventil (7) unterbrochenen Anschlußleitung (2) des Druckstromverbrauchers (4) eine zulaufseitige Meßdrossel (17) und in der von der Anschlußleitung (3) mit dem Umgehungs-Sückschlagventil (7) auf der dem Druckstromverbraucher (4) abgewandten Seite des Umgehungs-Rückschlagventils (7) nach der verstellbaren Hauptdrossel (8) führenden Abzweigleitung (23) eine ablaufseitige Ließdrossel (22) angeordnet ist und der verbraucherseitige Anschluß der zulauf seitigen Meßdrossel (17) mit dem ventilseitigen Anschluß der ablaufseitigen Meßdrossel (22) über eine bei vollständiger Sperrung oder öffnung oder nur bei vollständiger Sperrung des Durchflußquerschnittes der verstellbaren Hauptdrossel (8) abgesperrte Verbunddrossel (21) in Verbindung steht, daß die einzelnen Druckdifferenzen über der zulaufseitigen Meßdrossel (17), der ablaufseitigen Meßdrossel (22) und der Verbunddrossel (21) gegenüber der mittleren Druckdifferenz über der verstellbaren Hauptdrossel (8) relativ gering sind und daß ein von einer Druckfeder (14) in Schließrichtung der verstellbaren Hauptdrossel (8) beaufschlagter ein- oder mehrteiliger gestufter Kolben (12) derart ausgebildet ist, daß im Bremsbetrieb seine große Kreisfläche (35 bzw. 39) in Öffnungsrichtung mit dem vor der zulauf seitigen Meßdrossel (17) anliegenden Zulaufdruck (p_Q)

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und seine beiden Teilflächen in Schließrichtung beaufschlagt sind, und zwar die eine Teilflache, z. B. die kleine Kreisfläche (37)ι mit dem hinter der zulaufseitigen Meßdrossel (17) herrschenden verbraucher seitigen Zulauf druck (ρ,ι) und die andere Teilfläche, z. B. die Kreisringi'läche (38)ι mit dem vor der ablaufseitigen Meßdrossel (22) entstehenden Ablauf druck (Ρλ)·

2. Bremsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der zulaufseitigen Meßdrossel (17) eine verstellbare Drossel (25) parallelgeschaltet ist, die als axiale Drosselkerben (27) an einer Steuerkante (28) an dem Abschnitt (25 bzw. 53) des gestuften Kolbens (12) mit dem großen Durchmesser ausgebildet ist.

3. Bremsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Dämpfung der Bewegung des gestuften Kolbens (12) an sich bekannte Mittel vorgesehen sind, die beispielsweise als eine in der Abzweigleitung (30), über die die große Kreisfläche (36) des gestuften Kolbens (12) mit dem vor der zulaufseitigen Meßdrossel (17) anliegenden Zulaufdruck (p_Q) beaufschlagt ist, angeordnete Dämpfungsdrossel (31) oder als ein am gestuften Kolben (12) angeordneter Dämpfungskolben ausgebildet sind.

4ο Bremsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung vom verbrauchersei tigen Anschluß der zulaufseitigen Meßdrossel (17) über die Verbunddrossel (21) mit dem ventilseitigen Anschluß der ablaufseitigen Meßdrossel (22) mittels eines in der Abzweigleitung (23) mit der ablaufseitigen Meßdrossel (22) in Reihenschaltung mit der ablaufseitigen Meßdrossel (22) angeordneten, sich in Richtung zu der Anschlußleitung (3) mit dem Umgehungs-Hilckschlagventil (7) hin öffnenden Rückschlagventils (64) oder/und durch die Überdeckung eines in dieser Verbindung liegenden, im gestuften Kolben (12) angeordneten Durchströmquerschnittes absperrbar ist.

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5. Bremsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt des gestuften Kolbens (12), der mit dem Drosselelement der verstellbaren Hauptdrossel (8) versehen ist, nochmals gestuft und die sich dadurch ergebende Differenzfläche (7^) mit dem Lastdruck (p~) beaufschlagt ist.