DE2826125A1

DE2826125A1 - Drucksteuerventil, insbesondere fuer hydraulische anlagen

Info

Publication number: DE2826125A1
Application number: DE19782826125
Authority: DE
Inventors: Jun Otto Mueller
Original assignee: Massey Ferguson Services NV
Current assignee: Massey Ferguson Services NV
Priority date: 1977-06-16
Filing date: 1978-06-14
Publication date: 1978-12-21
Also published as: BR7803741A; IT1094873B; FR2394846B1; AR214798A1; TR20206A; CA1088401A; IT7823945A0; JPS546134A; ES470827A1; US4168721A; FR2394846A1; PL207658A1; GB1601998A

Description

Die Erfindung betrifft ein Drucksteuerventil, insbesondere für hydraulische Anlagen, welches sich durch kurze Ansprechzeit und erhöhte Stabilität auszeichnet. Ähnliche Ventile sind hinlänglich bekannt, insbesondere solche, bei denen in einer Bohrung eines Ventilgehäuses ein Ventilkolben sitzt, welcher mit dem Druck einer Feder beaufschlagt wird, so daß er normalerweise in der geschlossenen Stellung gehalten wird. Der Vorteil solcher Ventile liegt in der Zuverlässigkeit und in der leichten Herstellbarkeit. Solchen Ventilen haften jedoch auch Nachteile, wie eine zu hohe Ansprechzeit, was zu Instabilitäten führt. Wenn solche Ventile schnell ansprechen sollen, neigt der Ventilkolben dazu, über die erforderliche Stellung hinauszulaufen, was Schwingungen verursacht. Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, die Kolbenbewegung zu dämpfen, um die Stabilität zu erhöhen. Dies hat jedoch den Nachteil, daß die Ansprechzeit des Ventils wieder erhöht wird. Darüber hinaus läßt sich die Dämpfung nur so einrichten, daß der Ventilkolben in jeder Bewegungsrichtung verschieden stark gedämpft wird. Außerdem werden solche Ventile sehr häufig Druckspitzen ausgesetzt, die ebenfalls zu Kolbenschwingungen führen, wenn das Ventil den Ausgangsdruck einer Pumpe regelt, deren natürliche Druckschwankungen mit der Eigenfrequenz des Feder/Massesystems aus Ventilkolben und Druckfeder übereinstimmt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, diese Nachteile zu beseitigen und ein Ventil mit kurzer Ansprechzeit und größerer Stabilität zu schaffen.

Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, ein Drucksteuerventil zu schaffen, bei welchem in einem Ventilgehäuse ein Ventilkolben verschiebbar sitzt, dessen Dämpfung in beiden Bewegungsrichtungen gleich ist.

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Bei einem solchen Drucksteuerventil, insbesondere für hydraulische Anlagen, welches im Normalzustand geschlossen ist und aus einem Ventilgehäuse mit einer Dämpfungsund einer Einlaßkammer mit Einlaß- und Auslaßöffnungen und einem federbeaufschlagten Ventilkolben besteht, der im Ventilgehäuse ausseiner, im Normalzustand geschlossenen Stellung in eine Offenstellung verschiebbar ist und aus einem, im Normalzustand völlig in die Einlaßkammer hineinreichenden Kolbenteil und einem radial nach außen vorspringenden, in der Dämpfungskammer liegenden Ringteil gebildet ist, wird dies erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in der Wandung der Dämpfungskammer des Ventilgehäuses in axialer Richtung voneinander entfernt, eine erste und eine zweite öffnung vorgesehen und die Ventilteile so ausgebildet und angeordnet sind, daß beim übergang des Kolbens aus seiner normalen Schließstellung in eine Offenstellung Druckmittel aus der Dämpfungskammer durch die erste öffnung nach außen gedrückt und die Bewegung des Ventilkolbens gedämpft wird, während bei entgegengesetzter Kolbenbewegung von dem Ringteil Druckmittel aus der Kammer durch die zweite öffnung herausgedrückt und damit die Kolbenrückbewegung gedämpft wird.

Vorzugsweise sind die Einlaß- und die Dämpfungskammer koaxial und hintereinander angeordnet, wobei der Durchmesser der Kammer geringer ist als der der Dämpfungskammer. Der am Kolben vorgesehene Ringteil legt sich in der geschlossenen Stellung des Kolbens gegen den Boden der Dämpfungskammer an. Schließlich hat die erste öffnung einen größeren Durchmesser als die zweite öffnung. Dabei hat der Kolben einen in die Dämpfungskammer hineinreichenden Fortsatz von geringerem Durchmesser, aufweichen der Ringteil aufgesetzt und durch einen Sprengring gesichert ist.

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Weitere Vorteile und Besonderheiten der Erfindung werden im Verlauf der nachfolgenden Beschreibung anhand einer vorzugsweisen Ausführungsform des Steuerventils anhand der beigefügten Zeichnung im einzelnen erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Steuerventil, wobei der Ventilkolben in der geschlossenen Stellung liegt,

Fig. 2 einen Längsschnitt gemäß Fig. 1 durch den Ventilkolben in seiner Betriebsstellung.

In den Zeichnungen ist ein normalerweise geschlossenes Steuerventil 10 dargestellt, welches im wesentlichen aus einem Ventilkörper 12 und einem Ventilkolben 14 besteht. Das dargestellte Ventil 10 ist in der Lage, den Druch in einem System auf einen vorherbestimmten Wert zu halten, wobei das Ventil in einem Gehäuse 16 eines Fahrzeuges untergebracht ist. Das Gehäuse ist mit einem Einlaß 18 versehen, welcher mit der Druckmittelquelle, beispielsweise einer Pumpe, und einem Auslaß 20 in Verbindung steht. Das Gehäuse 16 ist mit einer zylindrischen Bohrung und einem Gewinde 22 versehen, welches einen mit einem Gewinde versehenen Teil des Gehäuses 12 aufnimmt. O-Ringe 24 sind in ringförmigen Nuten auf dem Ventilkörper angebracht und bilden so mit dem Gehäuse 16 ringförmige Kammern 26, 28, wobei die Kammer 26 zwischen den Ringen 24a und 24b und die Kammer zwischen den Ringen 24b und 24c liegen. Der Ventilkörper ist mit einer Einlaßkammer 30 und einer Dämpfungskammer 32 ausgestattet. Der Ventilkolben 14 liegt mit seinem zylindrischen Schaft 34 völlig in der Einlaßkammer 30, wenn das Ventil in seiner normalerweise geschlossenen Stellung ist, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. Am anderen Ende trägt der Kolben einen Absatz 38, der ständig in der Dämpfungskammer liegt. Auf diesem ist ein Ring 40 aufgesetzt und mittels eines

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Sprengringes 42 gehalten. Innerhalb der Dämpfungskammer 32 ist eine Feder 44 vorgesehen, welche auf eine Fläche des Ringes 40 drückt, damit der Kolben in seine normalerweise geschlossene Stellung gebracht wird. Das andere Ende der Feder 44 liegt in einer Bohrung 46 eines mit Gewinde versehenen Verschlußteiles 48. Zwischen die Feder 44 und dem Boden der Kammer 46 können zur Einstellung der Feder Unterlegscheiben 50 eingelegt sein.

Der Ventilkörper ist mit einer Vielzahl querlaufender Auslaßöffnungen 52 versehen, welche sich von der Einlaßkammer in die Ringkammer 26 erstrecken. Der stromauf gelegene Teil der Einlaßkammer, d.h. der Teil links in Fig. 1 kann als Einlaß betrachtet werden. Zusätzlich ist der Ventilkörper mit zwei axial versetzten Durchbrechungen 54 und 56 versehen. Diese Durchbrechungen 54 und 56 verbinden die Dämpfungskammer 32 mit der Ringkammer 28, welche ihrerseits mit dem Sumpf durch eine Leitung 58 im Gehäuse 16 verbunden ist. Die zweite Durchbrechung 56 liegt am Ende der Dämpfungskammer und die erste Durchbrechung 54 außerhalb des Bewegungsbereiches des Ringes 40 in der Dämpfungskammer 32.

Der Ventilkolben 14 ist mit zwei axialen Bohrungen 60 und versehen, wobei die erste Bohrung 60 einen größeren Durchmesser aufweist als die zweite Bohrung 62. In die erste Bohrung ist als Boden eine Platte 64 eingepreßt, welche mit einer Durchbrechung 66 versehen ist. Innerhalb dieser ersten Bohrung 60 ist ein Sieb eingesetzt, vorzugsweise eingeklebt, welches verhindert, daß winzige Partikel in der Hydraulikflüssigkeit die Durchbrechung 66 verstopfen können. Der Kolben ist zusätzlich mit Querbohrungen 70 versehen, welche die erste Bohrung 60 mit den Auslassen 52 in Verbindung bringen können.

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Beim Betrieb ist das Ventil vorzugsweise in einem Hydraulikflüssigkeitsbehälter untergebracht. Die normale geschlossene Stellung ist ±l Fig. 1 dargestellt. Wenn der Druck der Flüssigkeit in der Einlaßkammer 30 den Betriebsdruck erreicht, verschiebt sich der Ventilkolben nach rechts in eine Position, die etwa in Fig. 2 dargestellt ist, in welcher die Flüssigkeit durch den Einlaß in die Einlaßkammer 30, die erste Bohrung 60, die Querbohrungen 70, den Auslaß 52, die Ringkammer 26 und den Auslaß 20 zum Sumpf fließen kann. Wenn der Druck in der Kammer 30 unter den Betriebsdruck fällt, verschiebt sich der Kolben zurück in die geschlossene Stellung gemäß Fig. 1. Um die Stabilität zu erhalten, sind die Durchbrüche 56 und 54 vorgesehen. Wenn der Ventilkolben nach rechts bewegt wird, wird Flüssigkeit durch die erste Durchbrechung gepreßt, was die Bewegung des Kolbens in dieser BLchtung dämpft, was in ähnlicher Weise die zweite öffnung beim Zurückgehen des Kolbens nach links bewirkt. Die Querschnittsflächen dieser Durchbrechungen 54 und sind dem zu bewegenden Volumen der Flüssigkeit angepaßt. Der sich radial auswärts erstreckende Abschnitt 36 und das Teil können daher als Kolben betrachtet werden und der erste Teil als Kolbenstange. Es ist hier anzumerken, daß das ölvolumen, welches bewegt wird, wenn der Kolben um eine Einheit nach rechts läuft, proportional zur Querschnittsfläche des Kolbens ist. In ähnlicher Weise ist auch das Volumen, welches bewegt wird, wenn der Kolben eine Einheit nach links läuft, proportional zur Querschnittsfläche des Kolbens bzw. Dämpfungskammer abzüglich des Querschnittes der Kolbenstange bzw. des ersten Kolbenabschnittes. Es hat sich herausgestellt, daß die Bemessung der Querschnittsflächen der Durchbrechungen nach dieser proportionalen Beziehung eine gleichmäßige Dämpfung des Kolbens in jeder Richtung ergeben. Während die Durchbrechungen 54 und 56 die Stabilität des Ventils im normalen Betrieb erhöhen, können im System jedoch auch Druckspitzen auftreten. Um auch in solchen Fällen die Stabilität des Ventils zu gewährleisten, ist innerhalb des Ventil-

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kolbens ein Durchgang, d.h. die ersten und zweiten Bohrungen 60 und 62 und die Durchbrechung 66 vorgesehen, welche die Einlaßkammer mit der Dämpfungskammer verbinden. Dieser Durchgang wirkt als negative Rückkopplung, was dazu führt, daß Spannungsspitzen unterdrückt werden, insbesondere bei kritischen Drehzahlen der Pumpe, wenn nämlich die Ungleichförmigkeit der Pumpe nahe der Eigenfrequenz des Feder/Massesystems aus Kolben und Druckfeder liegt. Für eine sichere Funktion sollte die Durchbrechung 66 kleiner sein als die kleinere der beiden Durchbrechungen 54 und 56. Die Durchbrüche 60, 62 und 66 arbeiten mit der Dämpfung über die Durchbrüche 54 und 65 zusammen, indem sie sicherstellen, daß die Dämpfungskammer voll mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist und darüber hinaus dafür sorgen, daß etwa in der Dämpfungskammer befindliche Luft durch die Durchbrüche hindurch beseitigt werden kann.

Die Erfindung wurde anhand einer vorzugsweisen Ausführungsform des Ventils erläutert. Es ist jedoch selbstverständlich, daß sich die Erfindung nicht auf diese beschränkt, sondern vielmehr zahlreiche, nicht im einzelnen beschriebene Abwandlungen und Veränderungen zuläßt, welche alle im Bereich der Erfindung liegen.

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Leerseife

Claims

Massey-Ferguson Services N. V., Abraham de Veerstraat 7a, Curacao, Netherlands Antilles Drucksteuerventil, insbesondere für hydraulische Anlagen P a t e η t a η s ρ r ü c h e:

1.) Drucksteuerventil, insbesondere für hydraulische iGilagen, welches im Normalzustand geschlossen ist und aus einem Ventilgehäuse mit einer Dämpfungs- und einer Einlaßkammer mit Einlaß- und Auslaßöffnungen, einem Ventilkolben, der im Ventilgehäuse aus seiner, im Normalzustand geschlossenen Stellung in eine Offenstellung verschiebbar ist und aus einem, im Normalzustand völlig in die Einlaßkammer hineinreichenden Kolbenteil und einem radial nach außen vorspringenden, in der Dämpfungskammer liegenden Ringteil gebildet ist, und aus einer den Ventilkolben in seine Normalstellung drückenden Feder besteht, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wandung der Dämpfungskammer (32) des Ventilgehäuses (12), in axialer Richtung voneinander entfernt, eine erste und eine zweite öffnung vorgesehen und die Ventilteile so ausgebildet und angeordnet sind, daß beim Übergang des Kolbens(14) aus seiner normalen

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SchiieBstellung in eine Offenstellung Druckmittel aus der Dämpfungskammer durch die erste öffnung 54 nach außen gedrückt und die Bewegung des Ventilkolbens gedämpft wird, während bei entgegengesetzter KoIbenbev/egung von dem Ringteil 4o Dn ckmittel aus der Kammer 32 durch die zweite öffnung 56 herausgedrückt und damit die Kolbenrückbewegung gedämpft wird.

2. Drucksteuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaß- und die Dämpfungskammer 3o, 32 koaxial und hintereinander angeordnet sind, wobei der Durchmesser der Kammer 3o geringer ist, als deiner Dämpfungskammer 32.

3. Drucksteuerventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der am Kolben vorgesehene Ringteil 4o sich in der geschlossenen Stellung des Kolbens gegen den Boden der Dämpfungskammer 32 anlegt.

4. Drucksteuerventil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste öffnung 54 einen größeren Durchmesser aufweist als die zweite öffnung 56,

5. Drucksteuerventil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben 14 einen in die Dämpfungskammer 32 hineinreichenden Fortsatz 38 von geringerem Durchmesser als der Kolbenteil 34 aufweist,auf welchen der Ringteil 4o aufgesetzt und durch einen Sprengring 42 gesichert ist.

6. Drucksteuerventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben mit Durchlässen 6o, 66 und versehen ist die sich von einem Ende des Kolbens bis zum anderen erstrecken.

7. Drucksteuerventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet j daß der Ventil kolben 14 mit einer ersten und einer zweiten axialen Bohrung 6o, 62 versehen ist die untereinander

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verbunden sind, wobei die erste Bohrung 60 einen größeren Durchmesser besitzt, als die zweite Bohrung 62 und der Kolben 14 mit nach der Kolbenausßenseite durchgehenden Querbohrungen 7o versehen ist, die in der Antriebstellung des Kolbens 14 mit den Auslaßöffnungen 52 in Verbindung kommen und daß ferner in die Bohrung 60 eine mit einem Durchlaß 66 versehene Platte 64 derart eingesetzt ist, daß die Bohrung 60 mit Bohrung 62 über den Durchlaß 66 verbunden ist.

8. Drucksteuerventil nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in die erste Bohrung 60 ein Sieb, Filter od. dgl. 68 eingesetzt ist zum Zurückhalten von Verunreinigungen.

9. Drucksteuerventil nach Anspruch 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung 66 eine geringere Querschnittsfläche aufweist als der Durchlaß 56 in Ventilgehäuse 12.

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