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Steuerventil für hydraulische Anlagen
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Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Steuerventil nach
der Gattung des Hauptanspruchs. Bei bestimmten derartigen Steuerventilen ist es
notwendig, daß der Steuerschieber -durch die Flüssigkeitskraft sehr langsam in eine
bestimmte Stellung bewegt werden muß. Dies wird bei Steuerventilen dieser Art dadurch
erreicht, daß das Druckmittel durch eine sehr enge Drosselstelle verzögert zur Kammer
gelangt. Das hat den Nachteil, daß die enge Drosselstelle leicht durch im Druckmedium
vorhandene Fremdkörper verstopft werden kann, wodurch das Steuerventil funktionsunfähig
wird. Die Folge können schwere Schäden in der Hydraulikanlage sein.
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Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Steuerventil mit den kennzeichnenden
Merkmal des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß eine außergewöhnlich
gute Zeitverzögerung der Bewegung
des Steuerschiebers erreicht wird
und daß die Betriebssicherheit außerordentlich groß ist.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind Weiterbildungen
der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich.
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Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Diese zeigt in
Figur 1 einen Längsschnitt durch ein hydraulisches, als Abschaltventil ausgebildetes
Steuerventil, in Figur 2 einen Schnitt längs II-II nach Figur 1.
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Beschreibung des Erfindungsbeispiels In einem Ventilgehäuse 10 ist
eine durchgehende Längsbohrung 11 ausgebildet, die beidseitig durch Verschlußschrauben
12, 13 verschlossen ist. Das Ventilgehäuse hat eine Einlaßbohrung 14, von der ein
Kanal 15 in eine Ringnut 16 an der Längsbohrung 11 führt. An die Einlaßbohrung 14
ist eine Leitung 18 angeschlossen, in welche eine Pumpe 19 Druckmittel aus einem
Behälter 20 verdrängt. Von der Leitung 18 zweigt eine Leitung 21 ab, die über ein
Steuerventil 22 zu einem einfach wirkenden Hydrozylinder 23 mit oberer Anschlagflache
23' führt.
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Vom Steuerventil 22 führt eine Rückleitung 24 zum Behalter 20.
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Parallel zur Längsbohrung 11 verläuft im Ventilgehäuse eine Sackbohrung
26, welche in den Kanal 15 mündet. Diese Bohrung 26 ist von einem Verschlußkörper
27 verschlossen, während in der Sackbohrung 26 selbst ein Druckbegrenzungsventil
28 üblicher Bauart angeordnet ist. Es hat ein Gehäuse
29 mit einer
mittigen durchgehenden Bohrung 30, deren oberer Rand 31 einen Ventilsitz bildet
für einen Ventilkörper 32, der von einer Druckfeder 33 belastet ist, die bis in
den Verschlußkörper 27 reicht. Das Gehäute 29 des Druckbegrenzungsventils ist unterhalb
des Ventilsitzes 31 von einer durchgehenden Querbohrung 34 durchdrungen, welche
in die Sackbohrung 26 mündet.
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Hinter dem Ventilsitz 31 mündet in die Sackbohrung 26 ein quer im
Ventilgehäuse ausgebildeter Kanal 36,- der bis zur Längsbohrung 11 reicht. Etwas
seitlich versetzt zum Kanal 36 verläuft im Ventilgehäuse 10 eine Auslaßbohrung 37,
von der eine Leitung 38 zum Behälter 20 führt. In dem kurzen Stück der Längsbohrung
11 , das zwischen Kanal 36 und Auslaßbohrung 37 liegt, ist ein kugeliger Ventilkörper
39 dicht gle-itend geführt, der durch die Kraft einer Druckfeder 40 gegen einen
Fortsatz 41 der Verschlußschraube 13 gedrückt wird. Der Ventilkörper 39 versperrt
dann den Durchgang vom Kanal 36 zur Auslaßbohrung 37. Die Druckfeder 40 stützt sich
einerseits - wie beschrieben - am Ventilkörper 39 ab, andererseits an einem Steuerschieber
43, der in dem dem Ventilkörper 39 abgewandten Teil der Längsbohrung 11 gleitend
geführt ist. Am Außenumfang des Steuerschiebers 43 ist eine langgestreckte Ringnut
44 ausgebildet, die in der gezeichneten Lage mit einer an der Längsbohrung 11 ausgebildeten
Ausnehmung 45 deckungsgleich liegt, von der ein parallel zur Längsbohrung 11 verlaufender
Kanal 46 ausgeht, der in den Kanal 36 mündet.
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Der hintere Teil der Längsbohrung 11 ist zu. einer Kammer 47 erweitert.
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Der Steuerschieber 43 hat eine mittige durchgehende Bohrung 48, in'welcher
ein Schieber 49 gleitend geführt ist.
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In diesem sind zwei von seinen Stirnseiten ausgehende Sackbohrungen
50, 51 ausgebildet; die Sackbohrung 51 ist an ihrem freien Ende durch eine eingepreßte
Kugel 53 dicht verschlossen. Diese legt sich gegen eine quer im Steuerschieber 43
und sich dort an einer Schulter 54 abstützende Platte 55, in der mehrere Durchbrüche
56 ausgebildet sind; die Platte 55 wird durch die Druckfeder 40 gegen die Schulter
54 gedrückt.
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Am Außenumfang des Schiebers 49 ist eine längliche Ringnut 57 ausgebildet,
von der eine Querbohrung 58 in die Sackbohrung 51 eindringt. Sie korrespondiert
mit einer Querbohrung 59, welche die Wand des Steuerschiebers 43 durchdringt. Wie
insbesondere die Figur 2 zeigt, dringen in die Sackbohrung 51 in tagentialer Richtung
zwei parallel zueinander verlaufende, aber von entgegengesetzten Seiten der Oberfläche
des Schiebers ausgehend, zwei Sackbohrungen 60, 61 ein. Sie münden an einem erweiterten
Bohrungsteil 48' der Bohrung 48. Die zwischen den beiden Bohrungsteilen gebildete
Schulter 63 dient als Anschlag für einen am Außenumfang des Schiebers 49 angeordneten
Sprengring 64.
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In die Sackbohrung 50 dringt eine die Wand des Schiebers durchdringende
Drosselbohrung 65 ein, die mit einer durchgehenden Querbohrung 66 im Steuerschieber
43 korrespondiert.
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Weiterhin dringt in die Sackbohrung 50 eine Querbohrung 67 ein die
von einer Ringnut 68 ausgeht, welche als Vertiefung am linken Ende der Ringnut 57
ausgebildet ist-.
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In der schmalen Ringnut 68 ist ein Gummiring 69 angeordnet.
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An der Mündung der Auslaßbohrung 37 in die Längsbohrung 11 ist eine
sich in Richtung zur Ringnut 16 erstreckende Ausnehmung 70 ausgebildet.
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Das Abschaltventil arbeitet wie folgt: Wenn sich das Steuerventil
22 in Arbeitsstellung befindet und die Pumpe 19 Druckmittel fördert, so gelangt
dieses einerseits über die Leitung 21 in den Arbeitszylinder 23 und andererseits
über die Leitung 18 in das Ventilgehäuse 10. Ist der Kolben des Arbeitszylinders
23 gegen den Anschlag 23' gefahren, so steigt der Druck stark an, da die Pumpe weiter
fördert.
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Ist ein festgelegter oberer Druckwert (Abschaltdruck) erreicht, so
hebt sich der Ventilkörper 32 vom Ventilsitz 31, und Druckmittel strömt über die
Querbohrungen 34 und den Ventilsitz 31 in den Kanal 36. Der sich dort aufbauende
Druck verschiebt den Ventilkörper 39 entgegen der Kraft der Feder 40 nach links,
so daß Druckmittel vom Kanal 36 in die Auslaßbohrung 37 und damit zum Behälter gelangen
kann. Der Durchflußwiderstand des Druckmittels am Druckbegrenzungsventil 28 ist
jedoch sehr groß, so daß sich das Druckmittel stark erwärmt.
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Um dies zu verhindern, muß bei länger anhaltendem Abschaltdruck eine
Möglichkeit geschaffen werden, durch welche der Abschaltdruck wesentlich gesenkt
und die Pumpe entlastet werden kann. Dies geschieht mit Hilfe des Steuerschiebers
43. Es sei angenommen, daß der Abschaltdruck wieder erreicht ist und länger anhält.
Nach dem Öffnen des Druckbegrenzungsventils 28 fließt Druckmittel über den Kanal
46 zur Ausnehmung 45 und gelangt über die Drosselbohrung 65 in das Innere des Steuerschiebers
43 und die Kammer 47. Die Höhe dieses Druckes ist bestimmt durch den Ventilkörper
39, der wiederum Verbindung zur Auslaßbohrung 37 hergestellt hat und nun einen verhältnismäßig
niedrigen Druck aufrecht erhält. Dadurch wird der
Steuerschieber
43 entgegen der Kraft der Druckfeder 40 nach rechts verschoben und stellt nach einiger
Zeit Verbindung über die Ringnut 44 zwischen den Ringuten 45 und 16 her. Nun kann
das von der Pumpe 19 weiterhin geförderte Druckmittel vom Kanal 15 über die-Ringnut
16 zur Ringnut 45 gelangen, von dieser über den Kanal 46 zum Kanal 36 und das geöffnete
Druckhalteventil 39 zur Auslaßbohrung 37. Das Druckbegrenzungsventil 28 ist geschlossen,
die Pumpe ist entlastet, da sie unter durch das Druckhalteventil 39 bestimmtem niedrigen
Druck fördert. Dadurch werden Energieverbrauch und Ölerwärmung ganz wesentlich reduziert.
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Erwünscht ist im vorliegenden Fall, daß sich der Steuerschieber 43
sehr langsam entgegen der Kraft der Druckfeder 40 nach rechts bewegt. Dazu ist eine
sogenannte Zeitverzögerung - gebildet durch die Sackbohrungen 51, 60, 61 vorgesehen.
Durch die Querbohrungen 59, 58 gelangt Druckmittel in die Sackbohrung 51 und strömt
von dort über die Sackbohrungen 60, 61 in den erweiterten Bohrungsteil 48', in dem
Niederdruck herrscht. Durch das tangentiale Ausströmen von Druckmittel durch die
Bohrung 60, 61 entsteht am Schieber 49 ein Drehmoment, d.h. dieser wird nun kontinuierlich
gedreht. Das hat zur Folge, daß die Drosselbohrung 65 nur periodisch mit der Querbohrung
66 verbunden wird und nur dann Druckmittel in die Kammer 47 strömen kann. Der Steuerschieber
43 wird also intermetierend mit starker zeitlicher Verzögerung nach rechts verschoben.
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Selbstverständlich kann die Pumpe 19 auch dadurch entlastet werden,
daß das Steuerventil 22 in Entlastungsstellung gebracht wird, wobei das von der
Pumpe geförderte Druckmittel sofort zum Behälter 20 zurückfließt.
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Diese Schaltung ist jedoch im Betrieb nicht immer notwendig und erwünscht.
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Ist der Überdruck abgebaut, so wird der Steuerschieber 43 durch die
Druckfeder 40 wieder in seine Ausgangsposition zurückgeschoben. Das in der Kammer
47 vorhandene Druckmittel wird über den sich nun dehnenden Gummiring 59 und die
Querbohrung 67 nach außen in die Ringnut 57 verdrängt.
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