DE3419711A1

DE3419711A1 - Als kolbenventil ausgebildetes hydroventil zur steuerung eines hydraulischen verbrauchers

Info

Publication number: DE3419711A1
Application number: DE3419711A
Authority: DE
Inventors: Maurice Lorette Loire Tardy
Original assignee: Bennes Marrel SA
Current assignee: Bennes Marrel SA
Priority date: 1983-05-26
Filing date: 1984-05-26
Publication date: 1984-11-29
Also published as: IT8421136A1; IT1174560B; US4633762A; DK262484A; FR2546576B1; DK262484D0; IT8421136A0; FR2546576A1

Description

Beschreibung ■

Die Erfindung betrifft ein als Kolbenventil ausgebildetes Hydroventil mit drei Schaltstellungen, dessen Kolbenschieber an jedem seiner Enden eine mit Steuerdruck beaufschlagbare Steuerkammer aufweist, wobei am Außenumfang des Kolbenschiebers eine oder mehrere Ringnuten vorgesehen sind, deren axiale Länge in Abhängigkeit von der Anordnung der in der Bohrung des Ventilgehäuses vorgesehenen Ringkammern bemessen ist.

Derartige Hydroventile werden beispielsweise als 5/3 Wegeventile zur Speisung der einen oder anderen Arbeitskammer von doppelt wirkenden hydraulischen Kraftzylindern verwendet, deren jeweils nicht gespeiste Kammer über das Ventil mit dem druckfreien Flüssigkeitsvorrat verbunden ist.

Ein solches System arbeitet zufriedenstellend, solange die Bewegungen des Verbrauchers wie beispielsweise des Kraftzylinders gegen einen der Bewegungsrichtung entgegengerichteten Widerstand ablaufen. Wenn jedoch stattdessen der Verbraucher einer antreibenden Belastung unterworfen ist, läßt sich feststellen, daß der Verbraucher sich schneller zu bewegen versucht, als es der durch die Flüssigkeitsspeisung festgelegten Geschwindigkeit entspricht, was zu einem Zusammenbruch des Drucks oberhalb des Verbrauchers aufgrund dieser Bewegungsbeschleunigung führen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil durch Schaffung eines Hydroventils der eingangs genannten Art mit hydraulischer Steuerung zu vermeiden, das eine Einrichtung zur Geschwindigkeitsbeschränkung enthält, um die Arbeitsgeschwindigkeit des Verbrauchers unabhängig davon konstant zu halten, ob dieser einem Widerstand oder einer treibenden Kraft unterworfen ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die bzw. eine der Ringnuten des Kolbenschiebers, die zum Speisen des Verbrauchers dienen, eine Radialbohrung aufweist, die zu einem im

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Inneren des Kolbenschiebers angeordneten und bis zum jeweiligen Ende des Kolbenschiebers reichenden Längskanal führt, der vor der Mündung in die zugehörige Steuerkammer ein Rückschlagventil aufweist, welches öffnet, wenn der Druck in der Ringnut unter den Druck in der Steuerkammer absinkt.

Es leuchtet ein, daß, wenn der Verbraucher dazu neigt, seine Bewegung zu beschleunigen, aufgrund der Erfindung ein Druckabfall im Inneren des entsprechenden Längskanals auftritt, so daß das zugehörige Rückschlagventil öffnet und für den Steuerdruck in der betreffenden Steuerkammer eine Entlastung in das Innere des Kolbenschiebers bestimmt wird, welche demzufolge versucht, gegen diesen Steuerdruck zurückzukehren, was ein Bremsen des Verbrauchers bewirkt.

In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung weist der Kolbenschieber mit mittleren Bereich zwei Speise-Ringnuten auf, von denen eine jede einem inneren Längskanal entspricht, der sich im wesentlichen in der entsprechenden Längshälfte des Kolbenschiebers erstreckt.

Nach einem anderen Merkmal zur vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung enthält das Ventilgehäuse zwei zusätzliche Ringnuten in der Ventilbohrung, die beiderseits der vorerwähnten gehäuseseitigen Ringnuten angeordnet sind, wobei die eine zusätzliche Ringnut mit einer Radialbohrung im Kolbenschieber zusammenwirkt, die zu dem einen inneren Längskanal führt, wenn die Radialbohrung mit der zusätzlichen Ringnut kommuniziert, während in ähnlicher Weise die andere zusätzliche Ringnut mit einer Radialbohrung im Kolbenschieber zusammenwirkt, die zu dem anderen inneren Längskanal führt, wenn diese Radialbohrung mit der zweiten zusätzlichen Ringnut kommuniziert. Anders ausgedrückt, sind in diesem Fall zwei Längskanäle im Inneren des Kolbenschiebers vorgesehen, von denen ein jeder praktisch jeweils in einer Längshälfte des Kolbenschiebers angeordnet ist, wobei die beiden Längskanäle über ihre Rückschlagventile an den Endflächen des Kolbenschiebers ausmünden.

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Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: im Längsschnitt eine erste Ausführungs

form eines erfindungsgemäßen Hydroventils mit gesteuertem Druck und

Figuren 2,3 und 4 eine abgeänderte Ausführungsform, bei

welcher die beiden Endstellungen des Kolbenschiebers einen Druckabgriff beispielsweise zum Betätigen einer Regeleinrichtung ermöglichen.

Das in Fig. 1 gezeigte Hydroventil hat ein Ventilgehäuse 1 mit einer Bohrung, in welcher in Längsrichtung ein Kolbenschieber 2 zu gleiten "vermag, der mit zwei Ringnuten 3 und 4 versehen ist. Das eine Ende 5 des Kolbenschiebers 2 ragt in eine Steuerkammer 6, die mit einer Anschlußöffnung 7 zur Zuführung von Druckflüssigkeit versehen ist. Das entgegengesetzte Ende 8 des Kolbenschiebers 2 ragt in eine weitere Steuerkammer 9, die mit einer Anschlußöffnung 1o zum Zuführen von Druckflüssigkeit versehen ist. In der Steuerkammer 9 ist außerdem eine Feder 11 zum Rückführen des Kolbenschiebers 2 in die neutrale Mittellage angeordnet.

In die Bohrung des Ventilgehäuses 1 sind fünf Ringnuten eingedreht, nämlich:

- eine mittlere Ringnut 12, die an eine Druckflüssigkeitsquelle zum Zuführen von Energie anschließbar ist;

- zwei Ringnuten 13 und 14 beiderseits der mittleren.Ringnut 12;

- zwei Ringnuten 15 und 16 nahe den Enden des Kolbenschiebers, die beide mit einem druckfreien Flüssigkeitsvorrat verbindbar sind.

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Die Ringnut 3 des Kolbenschiebers 2 ist über eine Radialbohrung 17 mit einem inneren Längskanal· 18. verbunden, der über eine einen Ventilsitz bildende Verengung 19 in die Steuerkammer 6 mündet. In der Nähe des Ventilsitzes 19 befindet sich eine Abschlußkugel 2o, deren Bewegungen innerhalb des Längskanals 18 durch einen inneren festen Anschlag 21 begrenzt sind.

In gleicher Weise ist die Ringnut 4 des Kolbenschiebers 2 über eine Radialbohrung 22 mit einem inneren Längskanal 18 verbunden, der sich über eine einen Ventilsitz bildende Verengung 24 bis zur Steuerkammer 9 erstreckt. In der Nähe des Ventilsitzes 19 befindet sich eine Verschließkugel 25, deren Bewegung innerhalb des Längskanals 23 durch einen inneren festen Anschlag 26 begrenzt ist.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß der Verbraucher von einem doppelt wirkenden hydraulischen Kraftzylinder 27 gebildet ist, dessen Arbeitskammer großen Querschnitts (28) über eine Leitung 29 mit der Ringnut 15 verbunden ist, während seine Arbeitkammer kleinen Querschnitts (3o) über eine Leitung 31 mit der Ringnut 13 verbunden ist.

Die Wirkungsweise der vorbeschriebenen Anordnung ist folgende: Wenn die Steuerkammer 6 über die Anschlußöffnung 7 unter Druck gesetzt wird, verlagert sich der Kolbenschieber 2 nach links in Richtung des Pfeils 32 mit der Folge, daß die Ringkammern 3 und 14 sowie die Leitung 29 und die Arbeitskammer 28 mit der Speise-Ringkammer 12 in Verbindung gelangen. In ähnlicher Weise werden die Ringkammern 4 und 13 sowie die Leitung 31 und die Arbeitskammer 3o mit der zum druckfreien Flüssigkeitsvorrat führenden Ringkammer . 15 verbunden. Als Folge dieser Verbindungen verschiebt sich die Kolbenstange 33 des KrafZylinders 27 nach links im Sinne des Pfeils 34. .

Wenn nun unter der Wirkung einer treibenden Kraft oder Last die Kolbenstange 33 anschickt, sich schneller zu bewegen als mit der von der Druckflüssigkeitszufuhr in der Leitung 29 festgelegten Geschwindigkeit, wird man einen Druckabfall in der Ring-

nut 14 beobachten. Dieser Druckabfall gestattet dem Rückschlagventil 19/2o, das im Längskanal 18 des Kolbenschiebers 2 angeordnet ist, zu öffnen. Dies zieht einen Verbrauch an Steuerdruckflüssigkeit in der Steuerkammer 6 nach sich. Dieser Verbrauch hat einen Steuerdruckabfall in der Steuerdruckkammer 6 zur Folge, so daß sich der Steuerschieber 2 des Hydroventils nach rechts in Richtung des Pfeils 35 verschiebt. Dadurch wird in der Verbindung zwischen den Ringnuten 13 und 15 eine Drosselung hervorgerufen, welche das Abfließen der Flüssigkeit aus der Arbeitskammer 3o über den Kanal 31 behindert und dadurch die Beschleunigung der Bewegung des Kolbenschiebers 33 verlangsamt.

Die Wirkungsweise ist umgekehrt, wenn der anfängliche Steuerdruck der Steuerkamraer 9 zugeführt wird, um die Arbeitskammer zu speisen und die Kolbenstange 33 des Kraftzylinders im entgegengesetzten Sinne zu dem Pfeil 34 zu verschieben.

In der in den Figuren 2 bis 4 gezeigten abgeänderten Ausführungsform ist der Fall dargestellt, daß das Hydroventil einen Informationsabgriff für den Druck beseitzt, der in den Arbeitskammern des Verbrauchers herrscht, was für gewöhnlich mit "load sensing" bezeichnet wird.

Das in den Figuren 2 bis 4 gezeigte Hydroventil entspricht im Aufbau dem nach Fig. 1, weist jedoch zusätzlich beiderseits der gehäuseseitigen Ringnuten 15 und 16 zwei weitere Ringnuten 36 und 37 auf. Die Ringnut 36 steht bei nach rechts ausgelenktem Kolbenschieber 2 über eine Radialbohrung 38 mit dem Längskanal 23 in Verbindung. In entsprechender Weise kann, wie in Fig. 4 gezeigt, die Ringnut 37 bei nach links ausgelenktem Kolbenschieber 2 über eine Radialbohrung 39 mit dem inneren Längskanal 18 in Verbindung gebracht werden.

Die beiden zusätzlichen Ringnuten 36 und 37 sind über eine äußere Leitung 4o miteinander verbunden.

Die Wirkungsweise der in den Figuren 2 bis 4 beschriebenen Anordnung ist folgende:

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Wenn die Steuerkammer 9 mit Steuerdruck beaufschlagt wird, bringt die Verlagerung des Steuerschiebers 2 nach rechts (Fig. 2) die Ringnuten 12 und 13 miteinander in Verbindung, so daß Druckflüssigkeit in die Leitung 31 gelangt und versucht, den Kraftzylinder 27 einzufahren. Gleichzeitig wird der zusätzlichen Ringnut 36 im^! Gehäuse Druckflüssigkeit zugeführt/ so daß die Verbindungsleitung 4o einen Druckfühler zum Abgreifen des dem Verbraucher zugeführten Drucks bildet. Diese Druckinformation wird einer äußeren Einrichtung wie beispeilsweise einer (nicht gezeigten) Regeleinrichtung zugeführt, die einerseits die Verstellung eines Druckbegrenzungsventils und andererseits die Steuerung einer Pumpe mit veränderlichem Hubraum und dergleichen bewirkt.

Wenn die Steuerkammern 6 und 9 drucklos sind, nimmt der Kolbenschieber 2 unter der Wirkung der Rückstellfeder 11 eine Mittelstellung ein, in welcher der Kraftzylinder 27 hydraulisch verriegelt ist (Fig. 3).

Wenn demgegenüber die Steuerkammer 6 unter Druck gesetzt wird (Fig. 4), verlagert sich der Kolbenschieber 2 nach links im Sinn des Pfeils 32, wodurch Druckflüssigkeit von der Ringnut zur Leitung 29 geleitet wird, so daß der Kraftzylinder 27 ausfährt. Gleichzeitig wird der Speisedruck in der Ringkammer 37 erfaßt, um eine Regeleinrichtung oder dergleichen zu steuern. Darüber hinaus wird der Druckabfall, der in der Ringnut 14 auftritt, wenn der Kraftzylinder 27 einer Belastung unterworfen ist, die sein Ausfahren beschleunigt, in gleicher Weise von der Regeleinrichtung, welche die dem Ventil zugeführte Flüssigkeitsmenge regelt, wahrgenommen werden.

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■7.

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Claims

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Patentansprüche■

Als Kolbenventil ausgebildetes Hydroventil mit drei Schaltstellungen, dessen Kolbenschieber an jedem seiner Enden eine mit Steuerdruck beaufschlagbare Steuerkammer aufweist, wobei am Außenumfang des Kolbenschiebers eine oder mehrere Ringnuten vorgesehen sind, deren axiale Länge in Abhängigkeit von der Anordnung der in der Bohrung des Ventilgehäuses vorgesehenen Ringkammern bemessen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die bzw. eine der Ringnuten (3 oderj4) des Kolbenschiebers (2), die zum Speisen des Verbrauchers (27) dienen, eine Radialbohrung (17 bzw. 22) aufweist, die zu einem im Inneren des Kolbenschiebers (2) angeordneten und bis zum jeweiligen Ende des Kolbenschiebers (2) reichenden Längskanal (18 bzw. 23) führt, der vor der Mündung in die zugehörige Steuerkammer (6 bzw. 9) ein Rückschlagventil (19, 2o bzw. 24, 25) aufweist, welches öffnet, wenn der Druck in der Ringnut (3 bzw. 4) unter den Druck in der Steuerkammer (6 bzw. 9) absinkt.

Hydroventil nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß der Kolbenschieber (2) im mittleren Bereich zwei Speise-Ringnuten (3, 4) aufweisen, von denen eine jede einem inneren Längskanal (18 bzw. 23) entspricht, der sich im wesentlichen in der entsprechenden Längshälfte des Kolbenschiebers (2) erstreckt.

Hydroventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß bei einer Neigung des Verbrauchers (27) zum Beschleunigen seiner Bewegung ein Druckabfall im entsprechenden Längskanal (18 bzw. 23) auftritt, so daß das betreffende Rückschlagventil (19, 2o bzw. 24, 25) öffnet und für den Steuerdruck in der betreffenden Steuerkammer (6 bzw. 9) eine Entlastung in das Innere des Kolbenschiebers (2) bestimmt wird, welche demzufolge versucht, gegen diesen Steuerdruck zurückzukehren, was ein Bremsen des Verbrauchers (27) bewirkt.

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4. Hydroventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (1) zwei zusätzliche Ringnuten (36, 37) in der Ventilbohrung enthält, die beiderseits der vorerwähnten gehäuseseitigen Ringnuten angeordnet sind, wobei die eine zusätzliche Ringnut mit einer Radialbohrung (38) im Kolbenschieber (2) zusammenwirkt, die zu dem einen inneren Längskanal (23) führt, wenn die Radialbohrung (38) mit der zusätzlichen Ringnut (36) kommuniziert, während in ähnlicher Weise die andere zusätzliche Ringnut (37) mit einer Radialbohrung (39) im Kolbenschieber (2) zusammenwirkt, die zu dem anderen inneren Längskanal (18) führt, wenn diese Radialbohrung (39) mit der zweiten zusätzlichen Ringnut (37) kommuniziert.

5. Hydroventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden zusätzlichen Ringnuten (36, 37) in der Gehäusebohrung durch eine äußere Leitung (4o) miteinander verbunden sind, die einen Druckfühler bildet, von dem eine Druckinformation zur übertragung auf eine äußere Einrichtung wie einen Regler abgreifbar ist.

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