DE3524759A1 - Wegeventil - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Wegeventil nach der Gat­ tung des Hauptanspruchs. Bisher wurde zur Steuerung ein 3/2-Wegeventil mit einem federbelasteten Steuerschieber verwendet. Dabei steuert die Vorder- bzw. Rückkante des Steuerschiebers die Verbindung von einer Zulaufbohrung zu einem Verbraucher bzw. von diesem Verbraucher zu einem Tank zurück. Bei beiden Schaltvorgängen muß der Steuer­ schieber länger als der Durchmesser der zum Verbraucher führenden Bohrung sein (sogenannte positive Überdeckung), da sonst der Steuerschieber in seiner Mittelstellung blockiert ist und kein Anheben des Verbrauchers möglich ist. Ein langer Steuerschieber verlängert aber auch die Umschaltzeiten zwischen den beiden Schaltstellungen. Kür­ zere Steuerschieber hingegen würden zwar die Schaltzeit verringern, haben aber beim Anheben des Verbrauchers ei­ nen großen Leckölverlust. Ferner ist zusätzlich in der Zulaufbohrung noch eine Rückschlagblende bzw. ein Rück­ schlagventil notwendig, um bei Absenken des Verbrauchers ein Zurückströmen des Druckmittels in die Pumpe zu ver­ zögern bzw. zu verhindern. Das Wegeventil baut dadurch aufwendig und voluminös und ermöglicht kein zeitlich kur­ zes und leckölfreies Umschalten des Wegeventils.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Wegeventil mit den kennzeichnenden Merk­ malen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß es besonders kompakt und preisgünstig baut. In keiner Ar­ beitsstellung treten Leckölverluste auf, da eine große Über­ deckung der Bohrungen durch die Ventilkörper möglich ist. Trotzdem ist nur eine sehr kurze Umschaltzeit zwischen den Arbeitsstellungen erforderlich. Zusätzliche Blenden oder Ventile sind nicht notwendig. Das Wegeventil ist als Einbau­ patrone ausbildbar, wodurch ein einfacher Einbau in ein Ar­ beitsgerät möglich ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Haupt­ anspruch angegebenen Merkmale möglich.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dar­ gestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläu­ tert. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Wegeven­ til,

Fig. 1a ein dazugehöriges Schaltschema in vereinfachter Darstellung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein zweites Aus­ führungsbeispiel und

Fig. 2a ein Schaltschema zum Ausfüh­ rungsbeispiel nach Fig. 2.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Das Gehäuse 10 eines 3/2-Wegeventils 11 ist als Einbaupat­ rone zum Einschrauben in ein nicht näher dargestelltes Bau­ teil 12 ausgebildet. Es weist eine mittige, einfach abge­ setzte Sackbohrung 13 auf. Die Sackbohrung 13 hat einen Ab­ schnitt 14 mit kleinerem Durchmesser und einen Abschnitt 15 mit größerem Durchmesser, an dessen Öffnung 16 eine Zulauf­ leitung für das Wegeventil 11 anschließbar ist. Die zwischen den beiden Abschnitten 14, 15 gebildete Schulter dient als Ventilsitz 17 für einen im Abschnitt 15 gleitend geführten Ventilkörper 18 eines ersten Rückschlagventils 19. Der Ven­ tilkörper 18 liegt an einem in der Öffnung 16 angeordneten, ringförmigen Abschlußteil 22 an. Er weist eine achsgleich zur Sackbohrung 13 ausgebildete, durchgehende Längsbohrung 23 auf. Ferner hat er einen Abschnitt 24 mit größerem Aus­ sendurchmesser, mit dem der Ventilkörper 18 am Abschlußteil 22 anliegt, und einen Abschnitt 25 mit kleinerem Außendurch­ messer. Etwa im Bereich der durch die beiden Abschnitte 24, 25 gebildeten Schulter 26 ist im Gehäuse 10 eine durchgehende, die Sackbohrung 13 schneidende Querbohrung 27 ausgebildet, die als Rücklaufbohrung zu einem nicht dargestellten Tank dient.

Ferner ist kurz hinter dem Ventilsitz 17 im Bereich des Ab­ schnitts 14 der Sackbohrung 13 eine durchgehende, die Sack­ bohrung 13 schneidende Querbohrung 30 ausgebildet. Sie führt zu einem nicht dargestellten Verbraucher. Im Abschnitt 14 ist ein zweites Rückschlagventil 31 angeordnet, dessen ku­ gelförmig ausgebildeter Ventilkörper 32 von einer im Boh­ rungsgrund 33 anliegenden Feder 34 belastet ist und von die­ ser auf die als Ventilsitz 35 ausgebildete Öffnung des Ven­ tilkörpers 18 des ersten Rückschlagventils 19 gedrückt wird. Der Ventilkörper 32 des zweiten Rückschlagventils 31 hat etwa den Durchmesser des Abschnitts 14 der Sackbohrung 13.

In Fig. 1a ist ein vereinfachtes Schaltschema zum konstruk­ tiven Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 dargestellt. Eine Pumpe 38 fördert Druckmittel in eine Leitung 23 a, die zum genannten Verbraucher führt. In der Leitung 23 a ist das zwei­ te Rückschlagventil 31 angeordnet, das zur Pumpe 38 hin schließt. Nach dem Rückschlagventil 31 zweigt von der Lei­ tung 23 a eine Leitung 15 a zum Tank ab. In der Leitung 15 a ist das zum Tank hin öffnende erste Rückschlagventil 19 angeordnet. Es ist über eine Leitung 39 mit dem zwischen Rückschlagventil 31 und der Pumpe 38 herrschenden Druck beaufschlagt.

Soll der Kolben des in der Figur nicht dargestellten ein­ fachwirkenden Hydrozylinders angehoben werden, so fördert die Pumpe Druckmittel über die Öffnung 16 des Wegeventils 11 in die Längsbohrung 23 des Ventilkörpers 18. Das Druck­ mittel beaufschlagt den Ventilkörper 18 des Rückschlagven­ tils 19 an der Stirnseite des Abschnitts 24 mit dem Pumpen­ druck, so daß der Ventilkörper 18 in der Figur nach links verschoben wird, bis er auf seinem Ventilsitz 17 aufliegt. Dadurch ist eine Verbindung vom Verbraucher zum Tank, d. h. von der Längsbohrung 23 zur Querbohrung 27 abgesperrt. Steigt der Druck in der Längsbohrung 23 weiter an, so hebt der Ventilkörper 32 des Rückschlagventils 31 gegen die Kraft der Feder 34 von seinem Ventilsitz 35 ab. Dadurch kann das Druckmittel von der Längsbohrung 23 über den ge­ öffneten Ventilsitz 35 und die Querbohrung 30 zum Ver­ braucher strömen und dessen Kolben anheben.

Zum Senken des Kolbens des Hydrozylinders ist die Pumpe ab­ geschaltet. Die Kraft der Feder 34 drückt den Ventilkörper 32 auf seinen Ventilsitz 35 und verschließt dadurch das Rückschlagventil 31. Gleichzeitig wird aber durch den im Verbraucher herrschenden Lastdruck der Ventilkörper 18 des Rückschlagventils 19 in der Figur nach rechts verschoben und an das Halteteil 16 angedrückt. Dabei wird der Ven­ tilkörper 18 von seinem Ventilsitz 17 abgehoben, so daß das Rückschlagventil 19 öffnet. Dadurch ist eine Verbindung vom Verbraucher zum Tank möglich, d. h. das Druckmittel kann von der Querbohrung 30 über den geöffneten Ventilsitz 17, den Abschnitt 15 der Längsbohrung 13 und die Querbohrung 27 zum Tank abströmen.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind zur Verdeutlichung entsprechende Teile mit denselben Ziffern aber mit "b" ergänzt bezeichnet. Im Gehäuse 10 b ist die Längsbohrung 13 b ausgebildet, an deren Ventilsitz 17 b der Ventilkörper des ersten Rückschlagventils 19 b anliegt. Er hat einen kugel­ förmigen Schließkörper 46 und ein hülsenförmiges Endteil 47. Der Schließkörper 46 weist eine wirksame Druckfläche F 1 auf. An der dem Schließkörper 46 abgewandten Stirnseite des Ven­ tilkörpers ist eine wirksame Druckfläche F 2 ausgebildet.

Das Endteil 47 des Ventilkörpers ist im Innern 49 eines becherförmigen Ventilkörpers 50 des zweiten Rückschlagven­ tils 31 b mit einem achsialen Spiel "a" gleitend geführt. Der Boden 51 des Ventilkörpers 50 ist an der Außenwandung als Ventilkegel ausgebildet und weist dort eine wirksame Druck­ fläche F 3 auf. Im Innern 49 hat er die wirksame Druckfläche F 2. Ferner ist im Boden 51 eine mittige, zur Längsbohrung 13 b achsgleiche, durchgehende Bohrung 52 ausgebildet. Der Boden 51 ist einem in der Öffnung 16 b angeordneten hülsen­ förmigen als Ventilsitz dienenden Abschlußteil 53 zugeord­ net. An der dem Boden 51 abgewandten Stirnseite des Ventil­ körpers 50 legt sich das eine Ende einer Feder 54 an, die mit ihrem anderen Ende an der als Ventilsitz 17 b dienenden Schulter anliegt. Die Kraft der Feder 54 ist dabei so groß, daß die wirksame Druckfläche F 3 größer ist als die Summe aus der wirksamen Druckfläche F 2 und der Kraft der Feder 54. Die beiden Rückschlagventile 19 b und 31 b sind nur in­ einander (in sogenannter schwimmender Anordnung) und nicht im Gehäuse 10 b selbst geführt. Sie stützen sich mit ihrem zugeordneten Schließkörper 46 bzw. dem Boden 51 des Ventil­ körpers 50 auf den zugehörigen Ventilsitzen 17 b bzw. 53 ab. Dadurch werden Mittenabweichungen der Gehäusebohrung 13 b, des Abschnitts 14 b und des Außen- und Innendurchmessers des Abschlußteils 53 durch eine leichte Schräglage der ineinan­ der geführten Rückschlagventile 19 b und 31 b kompensiert. Die beiden Rückschlagventile 19 b und 31 b dichten auch bei einer gröberen Fertigung noch einwandfrei ab.

In der Fig. 2a ist das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 als Schaltschema vereinfacht dargestellt. Die Pumpe 38 a för­ dert Druckmittel in die Leitung 13 c, die zu einem Verbraucher führt. In der Leitung 13 c ist das zweite Rückschlagventil 31 b angeordnet, das zur Pumpe 38 a hin schließt. Zwischen Ver­ braucher und Rückschlagventil 31 b zweigt von der Leitung 13 c eine Leitung 15 c zu einem Tank ab. In diese ist das erste Rückschlagventil 19 b angeordnet, das - entgegen dem Ausfüh­ rungsbeispiel nach Fig. 1 - zum Tank hin schließt. Der zwischen der Pumpe 38 a und dem Rückschlagventil 31 b in der Leitung 13 c herrschende Druck wirkt über eine Leitung 52 c auf das Rückschlagventil 19 b ein. Gleichzeitig steht es auch über eine Leitung 56 mit dem zwischen Rückschlagventil 31 b und dem Verbraucher in der Leitung 13 c herrschenden Druck in Verbindung.

Soll wieder der Kolben eines angeschlossenen, einfachwirken­ den Hydrozylinders angehoben werden, so fördert die Pumpe Druckmittel in den Zulauf des Wegeventils 11 a und in die Sackbohrung 13 b. Durch die Bohrung 52 des Ventilkörpers 50 fließt das Druckmittel auch in das Innere 49 des Rück­ schlagventils 31 b. Dadurch wird der Ventilkörper mit der wirksamen Druckfläche F 2 mit dem Pumpendruck beaufschlagt, so daß sein Schließkörper 46 auf dem Ventilsitz 17 b auf­ liegt und das Rückschlagventil 19 b geschlossen ist. Dadurch ist eine Rücklaufverbindung vom Verbraucher zum Tank abge­ sperrt. Gleichzeitig wirkt aber auch im Innern 49 der Pum­ pendruck mit der Druckfläche F 2 auf den Ventilkörper 50 des Rückschlagventils 31 b ein und drückt ihn zusammen mit der Kraft der Feder 54 auf seinen Ventilsitz 53. Übersteigt die Kraft auf der Druckfläche F 3 des Ventilkörpers 50, auf die der Pumpendruck wirkt, die Summe aus der Kraft der Fe­ der 54 und die Kraft aus der Druckfläche F 2, so hebt der Boden 51 von dem ihm zugeordneten Abschlußteil 53 ab, so daß das Rückschlagventil 31 b geöffnet ist. Das von der Pum­ pe geförderte Druckmittel kann nun über das geöffnete Rück­ schlagventil 31 b in den Abschnitt 15 b der Sackbohrung 13 b strömen und von dort über die Querbohrung 27 b zum Ver­ braucher fließen.

Zum Senken des Kolbens ist die Pumpe abgeschaltet. Die Kraft der Feder 54 drückt den Ventilkörper 50 mit seinem Boden 51 auf das Abschlußteil 53 und verschließt damit das Rückschlag­ ventil 31 b. Gleichzeitig wirkt aber auf den Schließkörper 46 des ersten Rückschlagventils 19 b mit der wirksamen Druck­ fläche F 2-F 1 der im Verbraucher herrschende Lastdruck. Es wird das Schließglied 46 von seinem Ventilsitz 17 b abgeho­ ben, so daß das Rückschlagventil 19 b öffnet. Dadurch ist ei­ ne Verbindung vom Verbraucher zum Tank möglich, d. h. das Druckmittel kann über die Querbohrung 27 b, den Abschnitt 15 b der Sackbohrung 13 b, den geöffneten Ventilsitz 17 b und die Querbohrung 30 b zum Tank abströmen.

Claims (10)

1. Wegeventil (11) zur Steuerung einer ersten Verbindung von einer Druckmittelquelle zu einem Verbraucher und ei­ ner zweiten Verbindung vom Verbraucher zu einem Rücklauf und mit im Gehäuse (10) des Wegeventils angeordneten Steuer­ mitteln, dadurch gekennzeichnet, daß ein als Sitzventil aus­ gebildetes ersten Rückschlagventil (19) die Verbindung von dem Verbraucher zum Tank steuert, daß ein zweites als Sitz­ ventil ausgebildetes Rückschlagventil (31) die Verbindung von der Pumpe zum Verbraucher steuert und daß der Ventil­ körper (32) des zweiten Rückschlagventils (31) vom Pumpen­ druck mindestens gegen die Kraft einer Feder (34) verscho­ ben wird.

2. Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper des zweiten Rückschlagventils (31) eine Kugel (32) ist und daß der Ventilkörper (18) des ersten Rückschlagventils (19) hülsenförmig ausgebildet ist und einen dem Ventilkörper (32) des zweiten Rückschlagventils (31) zugeordneten Ventilsitz (35) aufweist.

3. Wegeventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper des ersten Rückschlagventils (19) vom Pum­ pendruck beaufschlagt ist und einem zweiten im Gehäuse (10) ausgebildeten Ventilsitz (17) zugeordnet ist.

4. Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die beiden Rückschlagventile (19, 31) in einer Ebene angeordnet sind.

5. Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (46, 47) des ersten Rückschlagventils (19 b) im Ventilkörper (50) des zweiten Rückschlagventils (31 b) gleitend geführt ist, daß beide Ventilkörper (47, 50) becher­ förmig ausgebildet sind und daß sich im Ventilkörper (50) des zweiten Rückschlagventils (31 b) eine Bohrung (52) be­ findet, über die der Pumpendruck auf den eine erste Druck­ fläche (F 2) aufweisenden Ventilkörper (46, 47) des ersten Rückschlagventils (19 b) einwirkt.

6. Wegeventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (50) des zweiten Rückschlagventils (31 b) eine wirksame Druckfläche (F 3) aufweist und daß die Kraft aus der Druckfläche (F 3) größer ist als die Summe der Kraft der Feder (54) des zweiten Rückschlagventils (31 b) und der Kraft aus der wirksamen Druckfläche (F 2) im Innern (49) des Ventilkörpers (50).

7. Wegeventil nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Tank zugewandte wirksame Druckfläche (F 1) des Ventilkörpers (46) des ersten Rückschlagventils (19 b) klei­ ner ist als seine erste Druckfläche (F 2).

8. Wegeventil nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ineinander geführten Rückschlagventile (31 b, 19 b) schwimmend im Gehäuse (10 b) angeordnet sind.

9. Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Gehäuse (10, 10 b) als Einbaupatrone ausgebildet ist.

10. Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Wegeventil (11) als hydraulische Weiche ausgebildet ist.