DE3011196C2 - - Google Patents

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DE3011196C2
DE3011196C2 DE19803011196 DE3011196A DE3011196C2 DE 3011196 C2 DE3011196 C2 DE 3011196C2 DE 19803011196 DE19803011196 DE 19803011196 DE 3011196 A DE3011196 A DE 3011196A DE 3011196 C2 DE3011196 C2 DE 3011196C2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/02Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member
    • F15B11/04Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung zur Bemessung eines Hydraulikstroms sowie zur Druckbegrenzung.
Bei der Steuerung des Rücklaufstromes von den an Hydromotoren (hydraulische Zylinder) angelegten Lasten, insbesondere bei Baggern und Baufahrzeugen, werden gewöhnlich Schieberkolbenventile verwendet, wobei jedes Ventilelement zu verschiedenen individuellen Funktionen dient, beispielsweise der Geschwindigkeitssteuerung von abgesenkten Lasten, der Begrenzung von zu hohen Drücken, der Verhinderung oder Kleinhaltung von Kavitation in den hydraulischen Zylindern und dem Halten einer Last in einer vorgewählten Lage. Die Verwendung solcher Kolbenschieber als Ventilelemente führt jedoch zu gewissen Nachteilen. Beispielsweise wird die Lage des Schieberkolbens instabil, wenn der Druckmittelstrom zum Abbremsen einer sinkenden Last gedrosselt wird, was zu unregelmäßigen oder ruckartigen Bewegungen der Last führt. Oder eine in vorgewählter Lage an sich stationär zu haltende Last driftet, weil die verwendeten Schieber die Hydraulikflüssigkeit nicht vollständig absperren, und zwar wegen der Leckströme an den notwendigen Bewegungsspalten.
Ein mechanisch zu öffnendes Sperrventil, das aus einem mit einem Vorsteuerventil kombinierten Rückschlagventil besteht, ist aus DE 24 24 973 A1 bekannt. Die Anordnung ist im Zuge der Arbeitsleitung angeordnet, nicht zwischen Arbeitsleitung und Tankleitung, so daß die mit der vorliegenden Erfindung angestrebten Funktionen nicht erfüllt werden können.
Bei einem Drosselventil im Zuge der Hauptdruckleitung (CH 309 289) ist ein kolbenartiges Hauptventilglied vorgesehen, dem ein steuerndes Nadelventil zugeordnet ist, um die Stellung und Drosselwirkung des Hauptventilgliedes zu steuern. Die mit der Erfindung angestrebten Funktionen werden nicht erfüllt.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Ventilanordnung zu schaffen, welche zur Bemessung eines Hydraulikstromes sowie zur Druckbegrenzung dienen kann.
Die Lösung der gestellten Aufgabe ergibt sich aus dem Hauptanspruch; Ausbildungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Aufgrund dieser Weiterbildungen kann die Ventilanordnung auch als Antikavitations-Rückschlagventil benutzt werden. Bei der Erfindung bemißt ein kolbenartiges Hauptventilglied mit Kegelventilfläche den Rücklaufstrom von den Hydromotoren oder Zylindern. Das Hauptventilglied wirkt dabei als variable Drossel, die durch ein einbezogenes Servoventil gesteuert wird. Ein Pilot- oder Vorsteuerventil dient der Druckbegrenzungsfunktion.
Im Falle von absinkenden Lasten können mit dem Servoventil die Motoren der Maschine mit einer Geschwindigkeit proportional zu dem Steuerdruck am Servoventil betrieben werden.
Wenn der Druck im Motor oder Zylinder unter den Druck des Rücklaufstromes fällt, öffnet das Hauptventil und ermöglicht so das Nachströmen von Hydraulikflüssigkeit zu den Zylindern, d. h. das Hauptventilglied wirkt als Rückschlagventil, wodurch Kavitation vermieden wird.
Das Pilot- oder Vorsteuerventil steuert den in der Ventilkammer des Hauptventils herrschenden Druck, so daß die Anordnung als vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil wirkt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigt
Fig. 1 eine Ventilanordnung zur Bemessung eines Hydraulikstromes;
Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Ventilanordnung als Ausführungsform der Erfindung und
Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Ventilanordnung.
Die Ventilanordnung zur Bemessung eines hydraulischen Stromes (Fig. 1) weist eine mit einer Druckmittelquelle verbundene Arbeits- oder Druckmittelleitung 10 und eine Tank- oder Rücklaufleitung 12 auf, zwischen denen ein Hauptventil 14 angeordnet ist. Ein Hauptventilglied 50 des Hauptventils 14 steht unter Federdruck, um die Verbindung zwischen den Leitungen 10 und 12 nachgiebig abzusperren. Die Stellung des Hauptventils 14 wird aufgrund des Drucks in einer Ventilkammer 42 bestimmt, der durch einen Drosselstrom gesteuert wird, der über eine Zulaufdrossel 18 zwischen Arbeitsleitung 10 und der Ventilkammer 42 sowie durch eine erste variable Abflußdrossel 30 fließt, die durch ein Pilot- oder Vorsteuerventil 20 gebildet wird.
Das Pilotventil 20 weist einen Schieberkolben 22 in einer Ventilbohrung 24 auf. Die Ventilbohrung 24 besitzt ein Druckende 26, welches mit der Arbeitsleitung 10 verbunden ist, ferner eine Drosselstromkammer 28, die über eine Verbindungsleitung 46 mit der Ventilkammer 42 des Hauptventils 14 verbunden ist, und eine Abflußkammer in Verbindung mit der Tankleitung 12 sowie eine Federkammer 32, ebenfalls mit der Tankleitung verbunden. Eine Ventilfeder 34 drängt den Schieberkolben 22 in Richtung auf das Druckende 26, um den Drosselstrom zwischen der Drosselstromkammer 28 und der Tankleitung 12 abzusperren.
Das Hauptventilglied 50 sitzt verschieblich in einer Hauptbohrung 36, innerhalb welcher eine Rückflußkammer 38, eine Arbeits- oder Lastdruckkammer 40 und die Ventilkammer 42 gebildet werden, ferner sind eine Servosteuerkammer 44 sowie eine Federkammer 45 vorgesehen. Die Rückflußkammer 38 steht mit der Tankleitung 12, die Arbeitsdruckkammer 40 mit der Arbeitsleitung 10 und die Ventilkammer 42 sowie die Ventilbohrung 24 über die Leitung 46 mit der Zulaufdrossel 18 in Verbindung. Die Servosteuerkammer 44 ist über eine Steuerleitung 48 mit einer Steuerdruckquelle verbunden.
Das Hauptventilglied 50 ist als kolbenartiges Verschlußstück ausgebildet, das eine ebene Fläche 51 und eine konische Fläche 52 aufweist, die in beide Kammern 38 und 40 hineinragt. Die konische Fläche 52 liegt normalerweise an einer Steuerkante als Ventilsitz 54 an, welche die Übergangsstelle zwischen den beiden Kammern 40 und 38 bildet. Eine Ventilfeder 56 liegt an dem Bund eines Ventilstiftes 64 an, welche ein konisches Ende 65 aufweist und Teil eines Servoventils ist. Die konische Ventilfläche 65 liegt an dem Hauptventilglied 50 an, so daß dieser infolge der Kraft der Feder 56 an seinen Ventilsitz 54 nachgiebig gepreßt wird. Das Hauptventilglied 50 weist an seiner Rückseite eine große Fläche 58 sowie an der Vorderseite, in die Rückflußkammer 38 hineinreichend, eine kleine Fläche 51 auf, so daß sich eine ringförmige Differenzfläche an der konischen Fläche 52 ergibt, das Verschlußstück also als Differenzdruckkolben ausgebildet ist. Das Hauptventilglied 50 ist ferner durch eine Sackbohrung 60 hohlgebohrt, um die Ventilkammer 42 zu vergrößern, und weist eine Bohrung 62 auf, die einen in die Rücklaufkammer 38 hineinführenden Kanal bildet.
Der Ventilstift 64 mit der konischen Fläche 65 liegt am Eingang der Bohrung 62 an und verschließt somit diese normalerweise. Durch Verschiebung des Ventilstiftes 64 kann aber auch eine zweite variable Abflußdrossel zwischen der Ventilkammer 42 und der Rücklaufkammer 38 gebildet werden. Die Verschiebung des Ventilstiftes 64 erfolgt durch einen Servokolben 66, der die Servosteuerkammer 44 von der Federkammer 45 trennt und unter der Einwirkung einer Feder 68 steht, die dem Servosteuerdruck entgegenwirkt. Wenn dieser Servosteuerdruck ein bestimmtes Maß übersteigt, wird der Servokolben 66 in der Zeichnung nach links gegen die Kraft der Federn 68 und 56 verschoben und der Ventilstift 64 von seinem Ventilsitz abgehoben, so daß die Bohrung 62 entsprechend dem Verschiebebetrag freigegeben wird.
Bemessungsbetrieb als Durchflußsteuerventil
Der unter Arbeitsdruck stehende, in die Tankleitung abströmende Hydraulikstrom ist proportional zu dem angelegten Servosteuerdruck und kann somit bemessen werden. Diese Proportionalität wird auf folgende Weise erzielt: Der auf die beaufschlagte Fläche des Servokolbens 66 einwirkende Steuerdruck erzeugt eine Kraft, die den Servokolben 66 und den Ventilstift 64 weg von dem Hauptventilglied 50 und entgegen der Kraft der Federn 56 und 68 verschiebt. Wenn sich ein Gleichgewicht zwischen der vom Servosteuerdruck ausgeübten Kraft und der Federkraft ergibt, hört die Bewegung auf. Da die Federn eine lineare Kennlinie haben, ist auch die Verschiebung des Ventilstiftes 64 proportional zum angelegten Servosteuerdruck.
Nachdem der Ventilstift 64 von dem Hauptventilglied 50 abgehoben ist, fließt ein hydraulischer Strom durch die so gebildete zweite variable Abflußdrossel und die Bohrung 62 in die Rücklaufkammer 38. Der dabei sich einstellende Druckabfall führt dazu, daß die Anpreßkraft des Hauptventilgliedes 50 wegen des verringerten Drucks an der großen Wirkfläche 58 abnimmt, so daß der Druck auf der konischen Ringfläche 52 innerhalb der Druckkammer 40 und der Restdruck in der Rücklaufkammer 38 überwiegen und das Verschlußstück abhebt. Dabei verringert sich aber die Querschnittsfläche der zweiten variablen Abflußdrossel, wodurch der Druck in der Ventilkammer 42 ein wenig ansteigt und sich ein Kräftegleichgewicht am Hauptventilglied 50 ergibt. Es stellt sich somit ein stationärer Zustand der Verschiebestellung des Hauptkolbens 50 ein. Da der Verstärkungsfaktor zwischen der Bewegung des Servoventils und dem Druck in der Ventilkammer 42 sehr hoch ist, ist jedoch die Differenzlage zwischen dem Ventilstift 64 und dem Hauptkolben 50 vernachlässigbar klein, d. h. die Verschiebung des Hauptkolbens 50 kann als direkt proportional zum angelegten Servosteuerdruck angesehen werden. Wenn die zweite variable Abflußdrossel eine konstante Weite aufweist, ist der bemessene Strom proportional zur Kolbenverschiebung und zu dem angelegten Servosteuerdruck, wenn eine konstante Druckdifferenz zwischen dem Arbeitsdruck und dem Druck in der Tankleitung angenommen wird.
Betrieb als Druckbegrenzungsventil
Wenn der Arbeits- oder Lastdruck einen bestimmten Ansprechdruck übersteigt, wird das Pilot- oder Vorsteuerventil 20 verschoben und öffnet einen Stromweg von der Druckseite über die Zulaufdrossel 18 zum Rücklauf. Der Druckabfall an der Zulaufdrossel 18 führt zu einem verringerten Druck auf die Wirkfläche 58 des Hauptventilgliedes 50, so daß dieses abhebt und der Überdruck abgebaut wird. Wenn der Arbeits- oder Lastdruck unterhalb des Ansprechdruckes abfällt, schließt das Pilotventil 20, wodurch der Druckanstieg in die Ventilkammer 42 zum Schließen des Hauptventilgliedes 50 führt.
Betriebsweise als Antikavitationsventil
Wenn die Last den zugeführten Hydraulikstrom überholt, also als Pumpe wirkt, fällt der Arbeits- oder Lastdruck in der Druckmittelleitung 10 und damit auch in der Ventilkammer 42 ab, und zwar wegen deren Verbindung über die Zulaufdrossel 18 mit dem Druckmittelkanal 10. Demgemäß ist der Rückstaudruck in der Tankleitung 12 erhöht und wirkt auf die Fläche 51 ein. Das Hauptventil 14 ist so ausgelegt, daß es bei einer solchen Druckdifferenz zwischen den Kammern 38 und 42 abhebt und Hydraulikflüssigkeit aus dem Tankkanal 12 in die Kammern 38 und 40 sowie in die Arbeitsleitungen 10 strömt. Bei diesem Abheben ist auch die Kraft der Feder 56 und der Anteil der konischen Fläche 52 innerhalb der Druckkammer 40 zu berücksichtigen. (Hinsichtlich der druckbeaufschlagten Flächen ist die Flächengröße demnach gleich.) Wegen der geringen Reibung in der Bohrung des Kolbens 66 und der relativ schwachen Ventilfeder 56 wird ein geringer Differenzdruck zwischen den Kammern 38 und 42 benötigt, um den Kolben 50 des Hauptventils 14 zu verschieben. Wenn hingegen der Ventilstift 64 und der Kolben 66 aus einem Stück hergestellt wären, käme die Kraft beider Feder 56 und 68 ins Spiel und man würde eine große Druckdifferenz benötigen, um das Hauptventil 14 zu öffnen. Für die beiden zuerst beschriebenen Anwendungsfälle hätte dies keine nachteilige Wirkungen, wohl aber für die Anwendung als Antikavitationsventil.
Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Ventilanordnung gemäß der Erfindung. Entsprechende Teile zu Fig. 1 sind mit einem Suffix a versehen. Es ist ein Gehäuse 70 vorgesehen, welches einen Druckmittelkanal 10a und im Abstand davon einen Tank- oder Rücklaufkanal 12a aufweist. Eine Hauptbohrung 36a im Gehäuse 70 erstreckt sich von dem Rücklaufkanal 12a durch den Druckmittelkanal 10a und endet an einem Lagerglied 72, welches in der Hauptbohrung 36a durch eine Kappe 74 gehalten wird, welche ein Teil des Gehäuses darstellt. In jeder Endkappe 74 ist eine Servobohrung 76 vorgesehen, die von der Hauptbohrung 36a durch das Lagerglied 72 abgetrennt wird und in einer Rückwand 78 endigt. Im bestimmten Abstand von der Hauptbohrung 36a erstreckt sich eine Steuerbohrung 24a und weist ein Druckende 26a in Verbindung mit dem Druckmittelkanal 10a, eine Rücklaufkammer 30a und eine Federkammer 32a auf.
In dem Gehäuse 70 ist ferner ein Drosselkanal 46a zwischen der Hauptbohrung 36a nahe dem Lagerglied 72 und in Verbindung mit dem Druckende 26a der Steuerbohrung 24a vorgesehen, die über eine Zulaufdrossel 18a und eine Drosselstromkammer 28a mit Druckmittel versorgt wird, welches jedoch auch bei entsprechender Lage des Pilot- oder Vorsteuerventils 20a in einen Auslaßkanal 80 in den Rücklaufkanal 12a bzw. in die Servobohrung 76 nahe der Rückwand 78 eintreten kann. Ein Steuerkanal 48a steht mit der Servobohrung 76 in Verbindung.
Das Pilot- oder Vorsteuerventil 20a ist als Schieberkolben verschieblich in der Steuerventilbohrung 24a geführt und wird durch die Kraft der Ventilfeder 34a auf seinen Ventilsitz gepreßt, wobei der Drosselkanal 46a gegenüber dem Auslaßkanal 80 verschlossen wird. Der Steuerkolben 22a ist zweistückig ausgebildet und weist einen Bemessungsabschnitt 82 und einen Federendeabschnitt 83 auf. Am Bemessungsabschnitt 82 ist eine Kegelfläche 84 innerhalb der Auslaßkammer vorgesehen, die in der Bohrung 24a als Sitz anliegt und die Abdichtung bewirkt, wenn der Systemdruck unterhalb des Auslösedrucks des Pilot- oder Vorsteuerventils ist, andernfalls wird die erste Abflußdrossel 30a geöffnet, die wie folgt gebildet wird: Der Bemessungsabschnitt 82 weist einen Bund 86 auf, in welchem ein oder mehrere Bemessungsschlitze 87 untergebracht sind. Der Schieberkolben geht in einen Bereich verringerten Durchmessers 88 und dann in ein bundartiges Kopfende 90 über, so daß in dem Ringbereich die Drosselstromkammer 28a untergebracht werden kann, von der aus der Drosselstromkanal 46a und die Bemessungsschlitze 87 wegstreben. Die Zulaufdrossel 18a ist als Winkelbohrung in dem Kopfende 90 untergebracht und führt von dem Druckmittelkanal 10a in die Drosselkammer 28a.
Der Federendeabschnitt 83 wird durch die Ventilfeder 34a an den Bemessungsabschnitt 82 gepreßt und ihr Durchmesser ist etwas geringer als der des Kopfteils 90. Auf diese Differenzdruckfläche wirkt der Arbeits- oder Lastdruck in dem Druckende 26a und versucht das Ventil gegen die Kraft der Ventilfeder 34a zu öffnen. Diese sitzt in der Steuerbohrung 24a zwischen dem Federendeabschnitt 83 und einem einstellbaren Federwiderlager 94, welches in das Gehäuse 70 eingeschraubt ist. Durch Drehen des Federsitzes 94 kann die Federkraft und damit der Ansprechdruck des Pilot- oder Vorsteuerventils eingestellt werden.
Der Hauptkolben 50a ist in der Hauptbohrung 36a geführt und wird durch die Kraft einer Ventilfeder 77 gegen den Ventilsitz 54a gepreßt, so daß die Verbindung zwischen dem Druckmittelkanal 10a und dem Rücklaufkanal 12a gesperrt ist. Der Hauptkolben 50a weist eine große Fläche am rückwärtigen Ende 58a und einen Schieberabschnitt 96 auf, der sich vom kegelförmigen Abschnitt 52a in den Rücklaufkanal 12a erstreckt und an einem Kopfende 51a endet. Der Kegelabschnitt 52a wirkt mit dem Ventilsitz 54a zusammen. Der Schieberabschnitt 96 weist eine Mehrzahl von radialen Nuten 98 auf, die in der Nähe des Kegelabschnittes 52a enden. Der Kegelabschnitt 52a und der Ventilsitz 54a sind auf einen geringen bzw. praktisch fehlenden Leckstrom bearbeitet. Wenn die Kegelfläche 52a von dem Ventilsitz 54a abhebt, verhält sich der Hauptkolben 50a als Schieberventil und das abfließende Druckmittel wird durch die radialen Nuten 98 bemessen. Durch entsprechende Dimensionierung der Weite der radialen Nuten 98 ist es möglich, die Stromverstärkung durch das Ventil zu wählen, und zwar im Gegensatz zu dem sehr hohen Stromverstärkungsfaktor, der daraus resultieren würde, wenn der Hauptkolben ein reines Kegelventil wäre.
Der in dem Druckkanal 10a wirkende Druck wirkt auf den Hauptkolben, der als Differenzdruckkolben ausgebildet ist und als solcher die Kegelfläche 52a in Kontakt mit dem Ventilsitz 54a bei geringerem Durchmesser als die rückwärtige Endfläche 58a aufweist. Der Flüssigkeitsdruck in der Rücklaufleitung 12a wirkt in der gleichen (Öffnungs)-Richtung auf die radiale Projektionsfläche des Schieberabschnittes 96.
Der Hauptkolben 50a ist ferner durch ein Sackloch 60a hohlgebohrt, von dem aus ein Bemessungskanal 62a durch eines der Hörner des Schieberabschnittes 96 in den Rücklaufkanal 12a führt. Das Sackloch 60a, die Hauptbohrung 36a und das Lagerglied 72 begrenzen eine Drosselstromkammer 42a, die mit dem Rücklaufkanal 12a über den Bemessungskanal 62a und mit der Drosselstromkammer 28a in der Steuerventilbohrung 24a über den Drosselstromkanal 46a in Verbindung steht.
Das Servoventil 64a weist einen Ventilstift 100 auf, der in dem Lagerglied 72 geführt ist und sich von der Servobohrung 76 durch das Lagerglied 72 bis zu seinem konischen Ende 65a erstreckt. In dessen Nähe ist ein Federsitz 104 vorgesehen, an welchem eine Ventilfeder 77 anliegt und das konische Ende 65a in den Bemessungskanal 62a hineinschiebt, um den Durchfluß zu sperren. Wenn das konische Ende 65a aus dem Bemessungskanal 62a gezogen wird, wird die zweite variable Abflußdrossel zur Bemessung des abströmenden Hydraulikstromes gebildet.
Ein Servokolben 66a liegt an einem Bund 108 des Ventilstiftes 100 an und weist ein Sackloch 106 zur Aufnahme einer Ventilfeder 107 auf, die sich an dem Lagerglied 72 abstützt. Im Bereich des Sacklochs 106 ist die Servobohrung 76 als Steuerdruckmittel 44a ausgebildet und über einen Steuerdruckkanal 48a erreichbar. Die Ventilfeder 107 ist relativ schwach, sorgt jedoch dafür, daß der Kolben 66a den Kanal 48a nicht sperrt. Bei entsprechender Höhe des Steuerdrucks in der Kammer 44a wird die Kraft der Feder 77 überwunden, das konische Ende 65a hebt ab und bildet die zweite variable Abflußdrossel zur Bemessung des abströmenden Hydraulikstromes. In diesem Ausführungsbeispiel übt die Feder 77 die Funktion der Federn 56 und 68 nach Fig. 1 aus. Die Ausführungsform nach Fig. 2 ist deshalb als Antikavitationsventil nur beschränkt verwendbar.
Eines der Merkmale der Ventilanordnung ist der geringe oder fast fehlende Leckstrom in der Verschlußstellung. Der Sitz zwischen dem Hauptkolben 50a und dem Gehäuse 70 sowie das Servoventil 64a in dem Bemessungskanal 62a können als perfekte Abdichtung gewertet werden. Mit vernünftigen Toleranzen können sehr kleine Leckströme erzielt werden.
Unter den vielen möglichen Abwandlungen zeigt Fig. 3 ein kolbenschieberartiges Servoventil 108 anstelle des Servokolbens 66 und des kegelventilartigen Servoventils 64 nach Fig. 1. Das Servoventil 108 weist ein Kolbenende 110 in der Steuerkammer 44b auf und ein Schieberkolben 112 erstreckt sich von dem Kolbenende 110 durch eine Bohrung 114 im Hauptkolben 50b. Ein Bemessungskanal 62b erstreckt sich durch den Schieberkolben 112 und mündet in die Rücklaufkammer 38b. An dem Kolbenende 110 liegt die Ventilfeder 68b an und schiebt den Schieberkolben 112 so weit in die Bohrung 114 hinein, daß die Austrittsöffnung des Bemessungskanals 62b verdeckt ist. Das Servoventil 108 wird durch Steuerdruck auf das Kolbenende 110 von der Steuerdruckkammer 44b aus verschoben, wobei der Kanal 62b an der Steuerkante der Bohrung 114 teilweise freigegeben wird und so die zweite variable Abflußdrossel bildet. Ein bemessener, hydraulischer Strom fließt daraufhin aus der Drosselkammer 42b durch den Bemessungskanal 62b in die Rücklaufkammer 38b.
Das Servoventil 108 hat den Vorteil, daß die Systemdruckkräfte weniger Einwirkung auf das Servoventil haben, da dieses praktisch einen Schieber darstellt. Wenn die Ventilschaltung als Druckbegrenzungsventil arbeitet, wird die Bewegung des Servoventils 108 nicht benötigt. Ein gewisser Nachteil des schieberartigen Ventiltyps besteht allerdings darin, daß durch die Spalte zwischen der Bohrung 114 und dem Schieber 112 Leckstrom fließt.

Claims (8)

1. Ventilanordnung zur Bemessung eines Hydraulikstroms sowie zur Druckbegrenzung mit folgenden Merkmalen:
  • a) eine Arbeitsleitung (10; 10a) und eine Tankleitung (12; 12a; 12b) sind über eine Steuerkante (54; 54a) miteinander verbindbar;
  • b) ein Hauptventil (14; 14a; 14b) weist ein kolbenartiges, druckgesteuertes Hauptventilglied (50; 50a; 50b) auf, welches mit einer Seite an einer Ventilkammer (42; 42a; 42b) angrenzt und mit der anderen Seite das Gegenstück zur Steuerkante (54; 54a) bildet und diese verschließt, wenn eine in der Ventilkammer (42; 42a; 42b) ausgeübte Kraft größer als eine in der Arbeitsleitung auf das Hauptventilglied (50; 50a; 50b) ausgeübte Kraft ist, bzw. welches einen Spalt zur Steuerkante (54; 54a) freigibt, wenn die in der Ventilkammer (42; 42a; 42b) ausgeübte Kraft geringer ist als die in der Arbeitsleitung auf das Hauptventilglied (50; 50a; 50b) ausgeübte Kraft, wobei die Weite des Spaltes zur Bemessung des Hydraulikstromes einstellbar ist;
  • c) die Ventilkammer (42; 42a; 42b) ist über eine Zulaufdrossel (18; 18a; 18b) an die Arbeitsleitung (10; 10a) angeschlossen;
  • d) ein Pilotventil (20; 20a; 20b) ist durch den Druck in der Arbeitsleitung (10; 10a) steuerbar und beherrscht eine erste Abflußdrossel (30; 30a; 30b) zwischen Ventilkammer (42; 42a; 42b) und Tankleitung (12; 12a; 12b) in der Weise, daß beim Überschreiten eines Grenzdruckes in der Arbeitsleitung (10; 10a) die Abflußdrossel öffnet,
  • e) eine Servoventileinrichtung (62, 64, 65, 66, 68; 62a, 64a, 65a, 66a; 62b, 68b, 110, 112), welche ein kolbenbetätigtes Ventilglied (64; 64a; 112) und eine Servosteuerkammer (44; 44a; 44b) aufweist sowie unabhängig von dem Pilotventil (20; 20a; 20b) steuerbar ist, beherrscht eine zweite Abflußdrossel (62, 65; 62a, 65a; 62b) zwischen der Ventilkammer (42; 42a; 42b) und der Tankleitung (12; 12a; 12b), wobei durch die Zufuhr wählbar großen Servosteuerdruckes in der Servosteuerkammer (44; 44a; 44b) des Ventilglied (64; 64a; 112) gesteuert verschoben und die zweite Abflußdrossel (62, 65; 62a, 65a; 62b) mit einem gewünschten Drosselwert freigegeben werden, so daß der Druckabbau in der Ventilkammer (42; 42a; 42b) bemessen erfolgt und das Hauptventilglied (50; 50a; 50b) den Hydraulikstrom zwischen Arbeitsleitung (10; 10a) und Tankleitung (12; 12a; 12b) bemißt.
2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pilotventil (20; 20a; 20b) als Vorsteuerventil ausgebildet ist und infolge des in einer Zulaufkammer (40) des Hauptventils (14; 14a; 14b) herrschenden Drucks mehr oder weniger weit öffnet.
3. Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Abflußdrosseln (30, 62; 65; 30a, 62a, 65a; 30b, 62b) über die unabhängig vom Pilotventil (20; 20a; 20b) betätigbare Servoventileinrichtung (62, 64, 65, 66, 68; 62a, 64a, 65a, 66a; 62b, 68b, 110, 112) bzw. das Pilotventil (20; 20a; 20b) in eine Ablaufkammer (38; 38b) führen.
4. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zulaufdrossel (18a) zwischen der Arbeitsleitung (10a) und der Ventilkammer (42a) im Pilotventil (20a) integriert ist.
5. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Servoventileinrichtung (62, 64, 65, 66, 68; 62a, 64a, 65a, 66a; 62b, 68b, 110, 112) zur Bildung der zweiten Abflußdrossel ein Ventilglied (64; 64a; 112) im Zusammenwirken mit einer Bohrung (62; 62a; 62b) in dem bewegbaren Hauptventilglied (50; 50a; 50b) aufweist und durch variablen Pilotsteuerdruck in Öffnungsrichtung des Hauptventilgliedes einstellbar ist, um das Hauptventil (14; 14a; 14b) nachfolgend zu steuern, wobei ein Servokolben (66; 66a, 110) gegen die Kraft einer Feder (68; 68b) durch Zufuhr des variablen Pilotsteuerdruckes in die von der Ventilkammer (42; 42a; 42b) getrennte Servosteuerkammer (44; 44a; 44b) in Öffnungsrichtung bewegbar ist und daß das Hauptventilglied (50; 50a; 50b) in die offene Stellung, gegebenenfalls zusammen mit dem Ventilglied (64; 64a; 112) der zweiten Abflußdrossel, jedoch unabhängig von der Stellung des Servokolbens (66; 66a; 110) und ohne diesen mechanisch mitzunehmen, bewegbar ist.
6. Ventilanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied der zweiten Abflußdrossel als Schieber (112) ausgebildet ist, der in einer Bohrung (114) des Hauptventilgliedes (50b) verschiebbar ist und im Zusammenwirken mit diesem Hauptventilglied innerhalb eines gewissen Bewegungsbereiches relativ zueinander eine variable Drossel in einem Auslaßkanal (62b) bildet, der in dem Schieber angeordnet ist, daß der Schieber (112) mit dem Servokolben (110) der Servoventileinrichtung fest verbunden ist und daß das Hauptventilglied (50b) relativ zum Schieber (112) bis jenseits einer Stellung verschieblich ist, in welcher die variable Drossel beinahe ganz geschlossen ist.
7. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptventilglied (50; 50a; 50b) direkt oder indirekt von einer Feder (56; 77; 56b) in Schließrichtung gedrängt wird und daß die Federkraft so gewählt ist, daß das Hauptventilglied durch den Druck in der Tankleitung (12; 12a; 12b) bewegt werden kann, wenn der Druck in der Arbeitsleitung (10; 10a) unter einen vorbestimmten Wert fällt, wobei das Hauptventil (14; 14a; 14b) auch als Antikavitationsventil dienen kann.
8. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptventilglied (50; 50a; 50b) als Sitzventilglied ausgebildet ist.
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