DE3125605C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil zum Steuern eines Flüssigkeitsstromes mit einem zwischen einem Flüssigkeitseinlaß und einem Flüssigkeitsauslaß an­ geordneten Hauptsteuerventil mit einem Ventil­ teller, der mit einem verschiebbaren, eine Steuer­ kammer abschließenden Steuerkolben verbunden ist, der bei Anströmung des Ventiltellers vom Boden her mit dem Druck im Flüssigkeitsauslaß und bei ent­ gegengesetzter Flüssigkeitsströmung mit dem Druck im Flüssigkeitseinlaß beaufschlagt ist und der eine mit der Steuerkammer verbundene Steueröffnung auf­ weist, die zusammen mit einem kegelförmigen, ver­ schiebbaren Steuerorgan einen abhängig von der Stellung des Steuerorgans variablen Durchlaßquer­ schnitt zur Flüssigkeitsverbindung des Flüssig­ keitseinlasses mit der Steuerkammer bildet, und mit einem zwischen der Steuerkammer und dem Flüssig­ keitsauslaß angeordneten, einen Ventilteller auf­ weisenden Vorsteuerventil zur Steuerung des Druckes in der Steuerkammer.

Ein solches Steuerventil ist bereits aus der DE-PS 2 60 137 bekannt. Bei diesem Steuerventil ist ein kegelförmiges Bauelement vorgesehen, das in Doppel­ funktion sowohl als Vorsteuerventil als auch als Steuerorgan wirkt und somit die Eigenschaften des Steuerventils zusammen mit den angrenzenden Teilen festlegt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuerventil der eingangs genannten Art vorzuschlagen, dessen Eigenschaften auf ein­ fache Weise den erforderlichen Gegebenheiten ange­ paßt werden können, ohne daß hierzu eine aufwendige Lagerhaltung von verschiedenen Steuerventilen er­ forderlich ist, und dessen Eigenschaften in flexibler Weise auch nachträglich, z. B. im einge­ bauten Zustand, geändert werden können, ohne daß hierzu ein vollständiger Austausch oder Ausbau des Steuerventils erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Steuerventil der eingangs genannten Art dadurch ge­ löst, daß der Ventilteller des Vorsteuerventils und das kegelförmige Steuerorgan als zwei Teile axial hintereinander und als eine Einheit wirkend ange­ ordnet und zur Veränderung bzw. Bestimmung der Ventilcharakteristik und/oder des Proportionali­ tätsbereichs getrennt austauschbar sind.

Bei einem solchen Steuerventil ist es möglich, sowohl die Steuerfunktion als auch den Proportio­ nalitätsbereich unabhängig voneinander durch Aus­ tausch von verhältnismäßig kleinen Teilen jeder­ zeit festzulegen oder zu ändern, wobei die anderen Teile des Steuerventils gleich bleiben und somit nicht verändert oder ausgebaut werden müssen. Diese Lösung führt also zu einer verhältnismäßig geringen Lagerhaltung der gleichen Teile, während lediglich die auszutauschenden Teile (Ventilteller des Vor­ steuerventils und kegelförmiges Steuerorgan) in verschiedenen Variationen auf Lager gehalten werden müssen.

Ein besonders leichter Austausch ist dann gegeben, wenn gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung das kegelförmige Steuerorgan an dem Ventilteller des Vorsteuerventils durch die Kraft einer Druckfeder gehalten ist, die zwischen dem Steuerorgan und der dem Boden des Ventiltellers des Hauptsteuerventils entgegengesetzte Seite ange­ ordnet ist. Durch die vorgesehene Druckfeder werden die beiden Austauschteile in der entsprechenden Position gehalten.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben; darin zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steuerventils in geschlossenem Zustand;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das in Fig. 1 dargestellte Steuerventil in teilweise offenem Zustand;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform des Steuerventils in geschlossenem Zustand; und

Fig. 4 einen Längsschnitt durch das in Fig. 3 dargestellte Steuerventil in teilweise offenem Zustand.

Das in Fig. 1 und 2 gezeigte Steuerventil hat ein Ventilgehäuse 1 mit einem Flüssigkeitseinlaß 2 und einem Flüssigkeitsauslaß 3 für einen Flüssigkeitsstrom, der durch das Hauptventil geleitet wird, welches aus einem im Ventilgehäuse 1 befestigten Ventilsitz 4 und einem auf einem Ventil­ stößel 5 befestigten Ventilteller 6 besteht. Das Haupt­ ventil ist in Fig. 1 geschlossen, in Fig. 2 offen.

Das Ventilgehäuse bildet eine Führungsbuchse 7 für den Ventilstößel 5, der vier gleichmäßig verteilte Öffnungen 9 besitzt, die den Einlaß 2 mit dem Inneren des hülsenförmigen Ventilstößels 5 verbindet. Außerdem hat der Ventilstößel 5 vier andere gleichmäßig am Umfang verteilte Öffnungen 10, die den Innenraum 8 mit einer Zwischenkammer 11 verbinden, welche von oben durch ein Betätigergehäuse 12 mit Hilfe einer Dichtung 13 geschlossen ist.

Eine Kolbenplatte 14, die nicht dicht zur Zwischenkammer­ seite 11 abschließt und eine größere Fläche hat als der Ventilteller 6, ist mit Hilfe einer Mutter 15 auf dem Ventilstößel 5 befestigt.

Der Umfangsrand der Kolbenplatte 14 ist mit Hilfe eines luftdichten Druckbalges 17, dessen Inneres eine Steuer­ kammer 18 bildet, mit einem konzentrischen Randvorsprung 16 auf der Unterseite des Betätigergehäuses 12 verbunden.

Das Betätigergehäuse umschließt ein darin verschraubtes Vorsteuerventil 19, das einen Ventilstößel 20 mit einem kegelförmigen Ventil­ teller 21 sowie einen Ventilsitz 22 hat. Der Ventilstößel 20 ist von einer Druckfeder 23 und einem Druckbalg 24 umgeben, der sich in einem hydraulischen druckübertragenden Medium 25 befindet, das von einem Hydraulikrohr 26 eingespeist werden kann. Das Vor­ ventil hat einen Kanal 27, der über einen weiteren Kanal 28 im Gehäuse 1 mit dem Auslaß 3 des Steuer­ ventils in Verbindung steht.

Der Ventilstößel 5 des Hauptventils besitzt ein hierzu konzentrisches Steuerorgan 29 mit einem aufwärts kegel­ förmig zugespitzten Abschnitt, der einen Verschluß für eine Steueröffnung 30 in der Mutter 15 bildet, die aus der beweglichen Wandung (Kolbenplatte 14) der Steuerkammer 18 führt. Die Kraft einer Druckfeder 31 hält das obere Ende 32 des Steuerorgans im Anschlag gegen den Ventil­ teller 21 des Vorsteuerventils. Das Steuerorgan 29, das kon­ zentrisch im Ventilstößel 5 des Hauptventils sitzt, ist außerdem koaxial mit dem Ventilstößel 20 des Vorsteuerventils 19 und dem Ventilteller 21.

Anstatt des Druckbalges 17 kann die Kolbenplatte 14 als im wesentlichen dicht abschließender Kolben in der Zwischenkammer 11 ausgeformt oder von einer die Zwischen­ kammer fest umschließenden Membran umgeben sein.

Das in Fig. 1 gezeigte Steuerventil wirkt folgender­ maßen:

In der in Fig. 1 gezeigten Stellung des Steuerventils kann der Flüssigkeitsstrom nicht vom Einlaß 2 zum Auslaß 3 fließen. In der Steuerkammer 18 baut sich jedoch derselbe Druck wie im Einlaß 2 des Steuerventils auf, weil die Druckflüssigkeit vom Einlaß 2 durch die Öffnungen 9 hindurch nach oben und durch die nur teilweise geschlossene Öffnung 30 um das Steuerorgan 29 herum drückt und in die Steuerkammer 18 einsickert. Da die Kolbenplatte 14 eine größere Fläche als der Ventil­ teller 6 hat, drückt die entstehende Differenzkraft auf den Ventilstößel 5, der den Ventilteller 6 gegen den Ventilsitz 4 drückt, so daß das Hauptventil geschlossen bleibt.

Das Steuerventil öffnet sich mit Hilfe des Vorsteuerventils 19, indem der Druck des Hydraulikmediums 25 um den Druckbalg 24 herum sinkt, so daß die Druckfeder 23 den Ventilstößel 20 und den Ventilteller 21 vom Ventilsitz 22 heben kann. Hierdurch kann Flüssigkeit von der Steuerkammer 18 durch den Vorven­ tilsitz 22 vorbei zum Auslaß 3 strömen. Hierdurch fällt der Druck in der Steuerkammer 18, und die Kolbenplatte 14 mit dem Ventilstößel 5 und dem Ventilteller 6 bewegen sich folglich in eine Gleichgewichtsposition, in der der Flüssigkeitsstrom durch die Steueröffnung 30 der gleiche ist wie der durch das Vorsteuerventil 19, und gleichzeitig besteht ein Öffnungsspalt zwischen dem Ventilsitz 4 und dem Ventil­ teller 6 für einen Flüssigkeitsstrom durch das Hauptventil.

Wenn man eine andere Ventilcharakteristik wünscht, braucht man nur den Ventilteller 21 des Vorsteuerventils gegen einen anderen Ventilteller mit anderer Kapazität auszu­ tauschen.

Wenn man dagegen eine andere Proportionalität wünscht, kann man das Steuerorgan 29 gegen ein anderes Steuer­ organ austauschen, dessen konischer Teil einen anderen Steigungswinkel hat.

Fig. 2 zeigt das in Fig. 1 dargestellte Ventil in teil­ weise offenem Zustand. Sofern der Druckbalg 17 in dem in Fig. 1 und 2 gezeigten Steuerventil undicht wird, steigt der Druck in der Steuerkammer 18, weil durch die Öffnungen 10 der volle Zuflußdruck auf den Druckbalg 17 wirkt. Das hat zur Folge, daß das Steuerventil automatisch schließt. Das gewährleistet, daß unbeabsichtigte Zustände nicht als Folge eines Fehlers am Druckbalg auftreten können.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine andere Ausführung des erfin­ dungsgemäßen Steuerventils ebenfalls in geschlossenem und in offenem Zustand. Hierbei sind die entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1 und 2, jedoch mit einem Hochstrich, bezeichnet.

Das in den Fig. 3 und 4 gezeigte Steuerventil entspricht im wesentlichen dem in den Fig. 1 und 2 gezeigten Steuer­ ventil, jedoch drückt der Einlaß 2′ auf die Unterseite des Ventiltellers 6′ des Hauptventils. Die Zwischenkammer 11′ befindet sich in dieser Ausführung zwischen den Kanälen 27′ und 28′ und steht deshalb in Verbindung mit dem Auslaß 3′ des Steuerventils und nicht mit dessen Einlaß wie bei der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführung. Deshalb führt ein unbeabsichtigtes Undichtwerden des Druckbalges 17′ in der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführung dazu, daß der Druck in der Steuerkammer 18′ mit dem Flüssig­ keitsstrom durch die erwähnte Undichtigkeit im Druckbalg 17′ zm Auslaß fällt. Dadurch bleibt das Steuerventil weiter offen, so daß diese Ausführung sich beim Auf­ treten eines Fehlers als weniger glücklich erweist als die in Fig. 1 und 2 gezeigte Ausführung. Es muß außerdem erwähnt werden, daß die Steuerkammer 18′ in dieser Ausführung absolut geschlossen sein muß, so daß der einzige Flüssigkeitsstrom aus der Steuerkammer 18′ gesteuert in das Vorsteuerventil 19′ erfolgt.

Claims (2)

1. Steuerventil zum Steuern eines Flüssigkeits­ stromes mit einem zwischen einem Flüssigkeitseinlaß und einem Flüssigkeitsauslaß angeordneten Hauptsteuerventil mit einem Ventilteller, der mit einem verschiebbaren, eine Steuerkammer abschließenden Steuerkolben verbunden ist, der bei Anströmung des Ventiltellers vom Boden her mit dem Druck im Flüssigkeitsauslaß und bei entgegengesetzter Flüssigkeitsströmung mit dem Druck im Flüssigkeitseinlaß beaufschlagt ist und der eine mit der Steuerkammer verbundene Steuer­ öffnung aufweist, die zusammen mit einem kegelförmigen, verschiebbaren Steuerorgan einen abhängig von der Stellung des Steuerorgans variablen Durchlaßquerschnitt zur Flüssigkeitsverbindung des Flüssigkeitseinlasses mit der Steuerkammer bildet, und mit einem zwischen der Steuerkammer und dem Flüssigkeitsauslaß angeordneten, einen Ventilteller aufweisenden Vorsteuerventil zur Steuerung des Druckes in der Steuerkammer, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilteller (21; 21′) des Vorsteuerventils (19; 19′) und das kegelförmige Steuerorgan (29; 29′) als zwei Teile axial hinterein­ ander und als eine Einheit wirkend angeordnet und zur Veränderung bzw. Bestimmung der Ventilcharakteristik und/oder des Proportionalitätsbereichs getrennt aus­ tauschbar sind.

2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kegelförmige Steuer­ organ (29; 29′) an dem Ventilteller (21; 21′) des Vor­ steuerventils (19; 19′) durch die Kraft einer Druck­ feder (31; 31′) gehalten ist, die zwischen dem Steuer­ organ (29; 29′) und der dem Boden des Ventiltellers (6) des Hauptsteuerventils entgegengesetzten Seite ange­ ordnet ist.