DE3504268A1 - Ventil mit vorsteuerung - Google Patents

Description

• Beschreibung
• Die Erfindung betrifft ein Ventil mit Vorsteuerung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
• Solche Ventile sind beispielsweise vorgesteuerte proportionalventile (Prospekt "REXROTH», RD 29 120/481), die zur Beeinflußung von Größe und Richtung eines Flüssigkeitsstromes dienen. Im unbetätigten Zustand wird der Hauptkolben von der Feder in Mittelstellung gehalten. Wird ein Magnet des Vorsteuerventiles erregt, so wird der Vorsteuerkolben in der entsprechenden Richtung verschoben. Dadurch kann Steueröl zum Hauptkolben gelangen und ihn proportional zum elektrischen Eingangssignal verschieben. Dadurch werden am Hauptkolben blendenartige DrosselqUerschnitte frei. Damit der Hauptkolben bei einer bestimmten Spannung bzw. Stromstärke einen bestimmten Drosselquerschnitt freigibt, so daß eine vorgegebene Menge an Medium durchströmen kann, muß die Feder eine bestimmte Vorspannung erhalten. Sie erzeugt eine dem Steuerdruck des Vorsteuerventiles entgegengerichtete Kraft, die zunächst überwunden werden muß, bevor der Hauptkolben verschoben werden kann. Die beiden Federteller, an denen sich die Feder abstützt, liegen jeweils an einem Anschlag des Ventilgehäuses des Hauptventiles sowie am Hauptkolben bzw. am Stellglied an. Je nach Verschieberichtung des Hauptkolbens werden die Federteller entweder direkt vom Hauptkolben oder von dessen Stellglied mitgenommen. Es bereitet nun erhebliche montagemäßige Schwierigkeiten, die Vorspannung der Feder so einzustellen, daß bei einer vorgegebenen Spannung oder Stromstärke ein bestimmter Durchflußquerschnitt im Hauptventil eingestellt wird. Soll die Federspannung erhöht werden, muß der zweite Federteller in Richtung auf den Hauptkolben verschoben werden, wodurch der Federteller vom zugehörigen Anschlag des Ventilgehäuses abhebt. Es ist dann aber notwendig, Unterlegscheiben oder einen anderen Federteller vorzusehen, um die notwendige Anlage am Ventilgehäuse weiterhin aufrechtzuerhalten. Soll umgekehrt die Federvorspannung verringert werden, muß wenigstens ein Federteller durch einen dünneren Federteller ersetzt werden, oder es muß die Feder verkürzt werden.
• Die beschriebenen Einstellungen sind arbeits- und zeitaufwendig.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Ventil mit Vorsteuerung so auszubilden, daß die Vorspannung der Feder im Hauptventil einfach eingestellt werden kann.
• Diese Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Ventil erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
• Beim erfindungsgemäßen Ventil ist der Anschlag relativ zum Ventilgehäuse in Achsrichtung des Hauptkolbens verschiebbar. Soll die Vorspannung der Feder des Hauptkolbens erhöht werden, muß der Anschlag lediglich entsprechend axial in Achsrichtung des Hauptkolbens verschoben werden, bis die gewünschte Vorspannung erreicht ist Anschließend wird das Stellglied wieder so nachgestellt, daß es am zweiten Federteller anliegt. Soll umgekehrt die Vorspannung der Feder verringert werden, wird der Anschlag in der umgekehrten Richtung axial verschoben, so daß sich die Feder entspannen kann. Das Stellglied wird in diesem Falle so weit aus dem Hauptkolben herausgeschraubt, daß der zweite Federteller in der neuen Lage am Stellglied anliegt. Beim erfindungsgemäßen Ventil muß somit lediglich der Anschlag in der entsprechenden Richtung axial verschoben und das Stellglied nachgestellt werden. Dadurch läßt sich die Vorspannung der Feder mühelos nachstellen oder einstellen. Vorzugsweise ist der Anschlag so am Ventilgehäuse angeordnet, daß er von außen betätigt werden kann, so daß die Einstellung der Federspannung ohne Schwierigkeiten durchgeführt werden kann. Das erfindungsgemäße Ventil läßt sich darum so einstellen, daß bei einer bestimmten Spannung oder Stromstärke des Vorsteuerventiles der Hauptkolben um ein definiertes Maß verschoben wird und proportional zu diesem elektrischen Eingangssignal ein Durchflußquerschnitt für das Medium eingestellt wird.
• Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
• Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
• Die Zeichnung zeigt im Längsschnitt ein erfindungsgemäßes vorgesteuertes Wege-Proportional-Ventil.
• Das Ventil hat ein Vorsteuerventil 1 mit Proportionalmagneten 2 und 3. Das Vorsteuerventil 1 ist mit Steuerleitungen 4,5 mit Druckräumen 6 und 7 in einem Hauptventil 8 verbunden. Es hat ein Ventilgehäuse 9, in dem ein Hauptkolben 10 axial verschiebbar ist. Das Hauptventil 8 hat T-Anschlüsse in, 12 zur Rückführung des Mediums in einen (nicht dargestellten) Tank, einen A-Anschluß 13 und einen B-Anschluß 14 zur Betätigung einer (nicht dargestellten) Kolben-Zylinder-Einheit. Außerdem ist das Hauptventil 8 mit einem P-Anschluß 15 für eine Pumpe des Hydraulikaggregates versehen. Die beschriebene Ausbildung des Ventiles ist an sich bekannt.
• Wird der Proportionalmagnet 2 oder 3 des Vorsteuerventiles 1 erregt, so wird der (nicht dargestellte) Vorsteuerkolben entsprechend der angelegten Spannung bzw. entsprechend der Stromstärke verschoben. Dadurch kann Steueröl über die Steuerbohrung 4 oder 5 in den entsprechenden Druckraum 6 bzw. 7 des Hauptventiles 8 strömen und den Hauptkolben 10 proportional zum elektrischen Eingangssignal verschieben. Der Hauptkolben hat im Querschnitt dreieckförmige Durchflußöffnungen 16 bis 19, von denen die Öffnungen 16 und 17 sowie 18 und 19 mit ihren Spitzen gegeneinander gerichtet sind. In der in der Zeichnung dargestellten Mittelstellung des Hauptkolbens 10 ist zwischen den Anschlüssen 13 bis 15 keine Leitungsverbindung. Sobald der Hauptkolben 10 verschoben wird, wird über die Durchflußöffnungen 16 bis 19 eine Leitungsverbindung zwischen dem P-Anschluß 15 und dem A-Anschluß 13 oder dem B-Anschluß 14 hergestellt. Infolge der dreieckförmigen Querschnittsausbildung wird der Durchflußquerschnitt mit zunehmendem. Verschiebeweg des Hauptkolbens 10 stetig größer. Somit kann über das elektrische Eingangssignal des Vorsteuerventiles 1 die Durchflußmenge des Hauptventiles 8 eingestellt werden.
• Der Hauptkolben 10 wird in der Mittelstellung durch eine vorgespannte Druckfeder 20 gehalten, die im Druckraum 7 untergebracht ist. Die Druckfeder 20 stützt sich mit ihren beiden Enden jeweils an einem Federteller 21 und 22 ab. Dem Federteller 21 ist ein gehäuseseitiger Anschlag 23 zugeordnet, der durch eine Stirnwand des Druckraumes 7 gebildet wird. Der Federteller 21 liegt außer am Anschlag 23 an einer Stirnseite 10A des Hauptkolbens 10 an. Der Hauptkolben 10 hat einen in den Druckraum 7 ragenden, im Außendurchmesser kleineren Ansatz 24, in dessen Stirnseite zentrisch ein Stellglied 25 geschraubt ist. Der Ansatz 24 und das Stellglied 25 liegen koaxial zum Hauptkolben 10 und zentrisch im Druckraum 7. Der Druckraum 7 ist über den größten Teil seiner axialen Länge in einem Gehäuseansatz 26 vorgesehen, der unter Zwischenlage einer Dichtung 27 an eine Stirnseite 28 des Ventilgehäuses 9 angeschraubt ist.
• Der Gehäuseansatz 26 hat in Verlängerung des Stellgliedes 25 eine Gewindebohrung 29, in die ein Anschlag 30 geschraubt ist. Auf seinem nach außen über den Gehäuseansatz 26 ragenden Ende sitzt eine Kontermutter 31, mit der der Anschlag in der jeweiligen Lage axial unverschieblich gesichert werden kann. Der Anschlag 30 hat eine Durchgangsbohrung 32, die am äußeren Ende dicht abgeschlossen ist und in die das Stellglied 25 mit einem Kopf 33 ragt. An der dem Hauptkolben 10 zugewandten Stirnseite des Anschlages 30 liegt ein Lagerstück 34 an, deren dem Hauptkolben 10 zugewandte Stirnseite 35 kalottenförmig ausgebildet ist. Auf ihr stützt sich der Federteller 22 unter der Kraft der Druckfeder 20 mit einer entsprechenden kalottenförmigen Gegenfläche 36 ab.
• Der Federteller 21 sitzt zentriert auf dem Ansatz 24 des Hauptkolbens 10 und hat ausreichenden radialen Abstand von der Innenwandung 37 des Druckraumes 7, so daß der Federteller zuverlässig verschoben werden kann. Der andere Federteller 22 wird vom Stellglied 25 mit ausreichendem Spiel durchsetzt, der ebenfalls mit Spiel im Druckraum 7 angeordnet ist. In der Mittelstellung des Hauptkolbens 10 liegt der Federteller 22 mit axialem Abstand von der benachbarten Stirnwand 38 des Druckraumes 7. Der Kopf 33 des Stellgliedes 25 liegt innerhalb der Durchgangsbohrung 32 an der vom Federteller 22 abgewandten Stirnseite des Lagerstückes 34 an.
• Wird der Hauptkolben 10 nach links verschoben, so nimmt er über das Stellglied 25 das Lagerstück 34 und den Federteller 22 gegen die Kraft der Druckfeder 20 mit Der Federteller 21 stützt sich hierbei am gehäuseseitigen Anschlag 23 ab. Wird der Hauptkolben 10 nach rechts verschoben, dann wird der Federteller 21 vom Hauptkolben 10 gegen die Kraft der Druckfeder 20 mitgenommen, während sich der Federteller 22 über das Lagerstück 34 am Anschlag 30 abstützt. Da der Federteller 22 über die kalottenförmige Gegenfläche 36 an der kalottenförmigen Stirnseite 35 des Lagerstückes 34 abgestützt ist, kann er sich schräg stellen, so daß die Druckfeder 20 optimal abgestützt ist und keine Radialkräfte auf den Hauptkolben 10 übertragen werden. Er kann daher reibungsarm verschoben werden. Das Stellglied 25 durchsetzt den Federteller 22 mit ausreichendem radialem Spiel, so daß er beim Schrägstellen nicht mit dem Stellglied in Berührung kommt.
• Über das Vorsteuerventil 1 wird der Hauptkolben 10 gegen die Kraft der Druckfeder 20 verschoben. Damit der Durchflußquerschnitt im Hauptventil 8 genau in bezug auf die an die Proportionalmagnete 2, 3 angelegte Spannung bzw. an die Stromstärke angepaßt werden kann, läßt sich die Vorspannung der Druckfeder 20 leicht einstellen. Soll die Vorspannung erhöht werden, wird der Anschlag 30 nach Lösen der Kontermutter 31 weiter in die Gewindebohrung 29 des Gehäuseansatzes 26 geschraubt. Über das Lagerstück 34 wird der Federteller 22 weiter in Richtung auf den Hauptkolben 10 verschoben, während sich der andere Federteller 21 am gehäuseseitigen Anschlag 23 und an der Stirnseite 10A des Hauptkolbens 10 abstützt Da bei diesem Einstellvorgang der Kopf 33 des Stellgliedes 25 vom Lagerstück 34 freikommt, hat der Hauptkolben 10 Axialspiel.
• Um dieses Spiel wieder aufzuheben, muß das Stellglied 25 so weit nachgestellt werden, bis sein Kopfteil 33 wieder am Lagerstück 34 anliegt. Hierzu wird ein die Durchgangsbohrung 32 des Anschlags 30 abdeckender Verschluß 39 gelöst, so daß über die Durchgangsbohrung der Kopf 33 des Stellgliedes 25 zugänglich ist. Er kann als Außen- oder Innenkant ausgebildet sein, so daß er mit einem entsprechenden Schlüssel gedreht werden kann. Das Stellglied 25 ist vorzugsweise eine Schraube, die in den Ansatz 24 des Hauptkolbens 10 geschraubt ist. Um beim Nachstellen des Stellgliedes 25 den Hauptkolben 10 gegen Drehen abzustützen, ist er an seiner gegenüberliegenden Stirnseite mit einem weiteren, in den Druckraum 6 ragenden Ansatz 40 versehen, der im Ausführungsbeispiel mit einem Außenmehrfachkant 41 versehen ist Dadurch kann der Hauptkolben mit einem entsprechenden Schlüssel beim Nachstellen des Stellgliedes 25 festgehalten werden. Der Außenmehrfachkant 41 liegt in einer Gehäusekappe 42, die lösbar mit dem Ventilgehäuse 9 verbunden ist. Die Gehäusekappe 42 wird beim beschriebenen Einstellvorgang abgenommen, damit der Mehrfachkant 41 leicht zugänglich ist.
• Soll umgekehrt die Vorspannung der Druckfeder 20 verringert werden, muß das Stellglied 25 zunächst teilweise aus dem Ansatz 24 des Hauptkolbens 10 herausgeschraubt werden. Anschließend wird der Anschlag 30 so weit herausgedreht, bis das Lagerstück 34 wieder am Kopf 33 des Stellgliedes 25 anliegt Auf jeden Fall muß der Federteller 22 Abstand von der Stirnwand 38 des Gehäuseansatzes 26 haben.
• Der maximale Verschiebeweg des Hauptkolbens 10 kann durch ein Distanzstück 43 begrenzt werden, das im Ausführungsbeispiel im Druckraum 7 untergebracht ist.
• Es ist rohrförmig ausgebildet und umgibt mit geringem Spiel den Ansatz 24 des Hauptkolbens 10. Die Druckfeder 20 ihrerseits umgibt das Distanzstück 43 ebenfalls mit Spiel. Dadurch kann die Druckfeder 20 beim Verschieben des Hauptkolbens 10 verformt werden, ohne daß sie mit dem Distanzstück in Berührung kommt. Der Abstand zwischen dem Distanzstück 43 und dem Federteller 22 bestimmt den maximalen Verschiebeweg des Hauptkolbens 10. Im Ausführungsbeispiel ist das Distanzstück 43 länger als der Ansatz 24. Das Distanzstück 43 kann einstückig mit dem Federteller 21 ausgebildet sein; in diesem Falle wird der Federteller durch einen Flansch des rohrförmigen Distanzstückes 43 gebildet.
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Claims (1)

1. Patentansprüche 1. Ventil mit Vorsteuerung, mit einem in einem Ventilgehäuse verschiebbaren Hauptkolben, der mit einem Vorsteuerkolben leitungsverbunden und durch mindestens eine Feder in Mittelstellung gehalten ist, die wenigstens ein am Hauptkolben angeordnetes und axial sich erstreckendes Stellglied umgibt und die an zwei edertellern abgestützt ist, die jeweils am Ventilgehäuse abgestützt sind und von denen der erste Federteller zusätzlich am Hauptkolben und der zweite Federteller zusätzlich am axial einstellbaren Stellglied anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Federteller (22) an einem Anschlag (30) anliegt, der am Ventilgehäuse (9, 26) gelagert, relativ zu ihm in Achsrichtung des Hauptkolbens (10) verstellbar und in jeder Einstelage gegenüber dem Ventilgehäuse arretierbar ist 2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (30) in eine Gewindebohrung (29) des Ventilgehäuses (9, 26) geschraubt und durch einen Sicherungsteil (31), vorzugsweise eine Kontermutter, in der Einstellage arretiert ist.

   3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der zweite Federteller (22) über wenigstens ein Lagerstück (34) am Anschlag (30) abstützt 4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Federteller (22) gegenüber dem Anschlag (30) verstellbar ist 5. Ventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich der zweite Federteller (22) mit einer kalottenförmigen Gegenfläche (36) unter der Kraft der Feder (20) an einer kalottenförmigen Stützfläche (35) des Lagerstückes (34) abstützt.

   6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (25) in eine Durchgangsbohrung (32) des Anschlags (30) ragt.

   7. Ventil nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (25) das Lagerstück (34) durchsetzt und mit einem Kopf (33) an ihm anliegt 8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Federteller (22) mit axialem und radialem Abstand von den Seitenwänden (37, 38) des zugehörigen Druckraumes (7) angeordnet ist 9. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkolben (10) an seiner von der Feder (20) abgewandten Seite mit einem Formschlußglied (41), vorzugsweise einem Außenmehrfachkant, versehen ist, über das der Hauptkolben mit einem Schlüssel oder dergleichen gegen Drehen sicherbar ist.

   10. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Verschiebeweg des Hauptkolbens (10) durch wenigstens ein Distanzstück (43) begrenzt ist 11. Ventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Distanzstück (43) im Bereich zwischen den beiden Federtellern (21,22) vorgesehen ist 12. Ventil nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Distanzstück (43) einstückig mit dem ersten Federteller (21) ausgebildet ist.

   13. Ventil nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Distanzstück (43) rohrförmig ausgebildet ist 14. Ventil nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (20) das Distanzstück (43) mit Spiel umgibt.