DE3543231A1 - Proportionalwegeventil mit einzeldruckwaage - Google Patents
Proportionalwegeventil mit einzeldruckwaageInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Proportionalwege
ventil mit Einzeldruckwaage. Proportionalwegeventile werden
zur Steuerung von einfachwirkenden Verbrauchern wie Zylin
dern mit einer Lastrichtung oder Motoren mit einer Dreh
richtung und von doppeltwirkenden Verbrauchern wie Zylin
dern mit zwei Lastrichtungen und Motoren mit zwei Dreh
richtungen eingesetzt. Ein proportionales Verhalten ist
gegeben, wenn bei jeder wählbaren Stellung des Ventilkol
bens ein lastunabhängiger konstanter Ölstrom an einen Ver
braucher abgegeben wird. Jeder Verbraucher fordert ent
sprechend dem Schaltplan bestimmte funktionelle Eigen
schaften, damit seine Arbeitsaufgabe erfüllt wird. Zu den
oben genannten vier Arbeitsaufgaben kommt noch die durch
"Schwimmstellung" des Ventilkolbens gekennzeichnete Ar
beitsaufgabe hinzu, bei welcher ein doppeltwirkender Ver
braucher ohne nennenswerten Widerstand in beide Richtungen
durch äußere Kräfte bewegt werden kann. Die bisher be
kannten, marktüblichen Proportionalwegeventile können nur
jeweils eine einzige Arbeitsaufgabe erfüllen, d. h. die
Ventilkolben dieser Proportionalwegeventile sind speziell
für ihre Arbeitsaufgabe konstruiert und gefertigt. Ein
Proportionalwegeventil für einfachwirkende Verbraucher mit
Arbeitsanschluß A kann also nicht als Proportionalwege
ventil für einfachwirkende Verbraucher mit Arbeitsanschluß
B oder für doppeltwirkende Verbraucher verwendet werden.
Der Herstellungs- und Lageraufwand für die fünf verschiede
nen Proportionalwegeventile ist daher sehr groß.
Sind mehrere bekannte Proportionalwegeventile in einem
Ventilblock zusammengefaßt, um mehrere Verbraucher unter
schiedlicher Art durch eine Pumpe in beliebiger Anzahl,
Reihenfolge und/oder Geschwindigkeit auch gleichzeitig zu
betätigen, so müssen bei Veränderung der Verbraucher der
Ventilblock zerlegt und die entsprechenden Proportional
wegeventile ausgetauscht werden. Dies stellt einen erheb
lichen Umrüstungsaufwand dar.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den
Herstellungs- und Lageraufwand der bekannten Proportional
wegeventile und den bei Veränderung der Verbraucher erfor
derlichen Umrüstungsaufwand bei in Blockbauweise zusammen
geschaltenen Proportionalwegeventilen zu verringern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Proportional
wegeventil mit Einzeldruckwaage gelöst, welches durch Dre
hung seines Ventilkolbens für unterschiedliche Arbeits
aufgaben einstellbar ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen des
erfindungsgemäßen Proportionalwegeventils mit Einzeldruck
waage sind in den Unteransprüchen 2 bis 22 angeführt.
Erfindungsgemäß ist also nur noch ein einziges Propor
tionalwegeventil mit Einzeldruckwaage erforderlich, welches
durch einfache Verdrehung des Ventilkolbens bzw. Entfernung
eines Hubbegrenzers allen in der Praxis vorkommenden Ar
beitsaufgaben gerecht wird. Der Herstellungs- und Lagerauf
wand für Proportionalwegeventile wird daher durch das er
findungsgemäße Proportionalwegeventil drastisch reduziert.
Die Änderung der Ventilfunktion kann auch vom Anwender mit
wenig geschultem Personal durchgeführt werden. Bei Ver
änderung von Verbrauchern, die über einen Ventilblock mit
mehreren erfindungsgemäßen Proportionalwegeventilen durch
eine Pumpe betätigt werden, ist eine aufwendige Zerlegung
des Blockes nicht mehr erforderlich, da die Veränderung der
Ventilfunktion am eingebauten Proportionalwegeventil vorge
nommen werden kann. Dies kann insbesondere durch Abnahme
einer Abdeckkappe und entsprechende Verdrehung des Ventil
kolbens mit anschließender formschlüssiger Verbindung zwi
schen Abdeckkappe und Ventilkolben zur drehfesten Fixierung
des Ventilkolbens erfolgen.
Durch erfindungsgemäße Ausgestaltungen von Steuerleitungs
systemen und Lastrückmeldungsbohrungen im Ventilkolben des
Proportionalwegeventils in Verbindung mit der entsprechend
zugeordneten und ausgestalteten Einzeldruckwaage und mit
vorgesteuerten Druckbegrenzungsventilen für die Verbrau
cherleitungen des Proportionalwegeventils und in Verbindung
mit einer Lastrückmeldungsleitung und einer Entlastungs
leitung zu der Eingangsplatte mit einer Eingangsdruckwaage
einer Konstantpumpe oder zu dem Förderstromregeler einer
Verstellpumpe erfolgt ein Verbraucherdruckaufbau bei Ver
wendung des erfindungsgemäßen Proportionalwegeventils nur
bei entsprechender Anforderung durch die Verbraucher, so
daß die Pumpenarbeit minimiert werden kann. Dies gilt auch
bei Verwendung eines Ventilblocks mit mehreren zusammenge
bauten erfindungsgemäßen Proportionalwegeventilen.
Erfindungsgemäß kann auch der Aufwand zur Rastrierung des
Ventilkolbens in vorgegebenen Endstellungen erheblich ver
ringert werden, indem ein drehbares Rastrierungssystem oder
bei Verwendung eines Handbetätigungshebels für den Ventil
kolben in dem Hebel eine federvorgespannte Rastkugel,
welche mit einstellbaren Rastbolzen in Eingriff bringbar
ist, vorgesehen ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der
vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung und Ausführungsbeispielen in Verbindung mit
der Zeichnung. Darin zeigen:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen
Proportionalwegeventils, eingestellt für doppelt
wirkende Verbraucher, mit mittiger Neutralstellung
des Ventilkolbens,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung gemäß Fig. 1, wobei der
Ventilkolben in eine Arbeitsstellung nach links
verschoben ist,
Fig. 3 eine Schnittdarstellung gemäß Fig. 1, wobei der
Ventilkolben noch weiter nach links in eine
Schwimmstellung verschoben ist,
Fig. 4 eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen
Proportionalwegeventils, eingestellt für einen
einfachwirkenden Verbraucher am Verbraucheran
schluß B, wobei der Verbrauchersanschluß B zum
Tank geöffnet ist,
Fig. 5 eine Schnittdarstellung gemäß Fig. 4, wobei der
Verbraucheranschluß B unter Lastdruck steht,
Fig. 6 einen Schaltplan eines Ventilblocks mit vier
erfindungsgemäßen Proportionalwegeventilen, wobei
der Ventilblock mit einer Eingangsplatte mit
Eingangsdruckwaage verbunden ist,
Fig. 7 eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen
Proportionalwegeventils mit Handbetätigungshebel
und erfindungsgemäßem Rastrierungssystem,
Fig. 7a eine Schnittdarstellung längs der Linie VIIa-
VIIa der Fig. 7,
Fig. 8, 8a und 8b Schnittdarstellungen einer anderen Aus
führungsform eines erfindungsgemäßen Rastrierungs
systems,
Fig. 9 eine abgewandelte, schematisch dargestellte Aus
führungsform des Rastrierungssystems gemäß Fig. 8,
8a und 8b, und
Fig. 10 eine tabellarische Auflistung der verschiedenen
Rastarten für das erfindungsgemäße Proportional
wegeventil.
In den Figuren ist ein Proportionalwegeventil mit einem
Ventilgehäuse 1, einem Ventilkolben 2, einer Einzeldruck
waage 3 und vorgesteuerten Druckbegrenzungsventilen 4 A und
4 B für Verbraucheranschlüsse A und B dargestellt. Der Ven
tilkolben 2 weist ein erstes Steuerleitungssystem 5 mit
einer inneren axialen Bohrung 5.1, einem Teilringkanal 5.2,
einer radialen Bohrung 5.3 und einem axial verbreiterten
Teilringkanal 5.4. auf. Das erste Steuerleitungssystem 5
steht über eine Drossel 6 mit einer axialen Lastrückmel
dungsbohrung 7 in Verbindung, die über radiale Bohrungen
7.1 und 7.2 jeweils mit den Verbraucheranschlüssen A und B
verbindbar ist. Der Teilringkanal 5.2 des Steuerleitungs
systems 5 steht in Verbindung mit axialen gefrästen
Schlitzen 8 A und 8 B, die im Verhältnis zum Teilringkanal
5.2 in entgegengesetzte Richtungen verlaufen und welche in
Umfangsrichtung des Ventilkolbens 2 um 90° versetzt zu
einander angeordnet sind.
Der Ventilkolben 2 weist darüber hinaus zur Steuerung des
Ölstroms Steuerkerben 9 auf. Weiterhin weist der Ventil
kolben ein zweites Steuerleitungssystem 10 mit einem ersten
Ringkanal 10.1, ersten axialen Schlitzen 10.A, welche in
Umfangsrichtung des Ventilkolbens 2 um 180° zueinander
versetzt angeordnet sind, zweiten axialen Schlitzen 10.B,
die in Umfangsrichtung des Ventilkolbens 2 ebenfalls um
180° versetzt angeordnet sind, wobei die ersten axialen
Schlitze 10.A und die zweiten axialen Schlitze 10.B im
Verhältnis zum Ringkanal 10.1 in entgegengesetzte Rich
tungen verlaufen und in Umfangsrichtung des Ventilkolbens 2
um 90° versetzt zueinander angeordnet sind, und mit einem
zweiten Ringkanal 10.2, der in axialem Abstand vom ersten
Ringkanal 10.1 angeordnet ist. Das zweite Steuerleitungs
system 10 ist mit einer Entlastungsleitung 11 verbindbar.
Die Einzeldruckwaage 3 weist einen Regelkolben 12 mit einer
Kolbenkammer 12.1 und einer Regelkante 12.2 und eine Feder
13 mit einer Federkammer 13.1 auf. Die Kolbenkammer 12.1
steht über eine Drossel 14 mit der Federkammer 13.1 in
Verbindung. Eine Druckleitung P liefert bei entsprechender
Einstellung des Proportionalwegeventils über die Regelkante
12.2, die Kolbenkammer 12.1 und die Steuerkerben 9 Ölstrom
mit dem entsprechenden Verbraucherdruck p A bzw. p B zum
Verbraucheranschluß A bzw. B. Die Federkammer 13.1 steht
über ein Rückschlagventil 15 mit einer Lastrückmeldungslei
tung 16 in Verbindung.
Das Druckbegrenzungsventil 4 A bzw. 4 B weist einen Kolben
4.1, eine Feder 4.2 und eine Federkammer 4.3 auf. Der
Verbraucheranschluß A steht über eine Drossel 17 mit der
Federkammer 4.3 in Verbindung. Ein Vorsteuerteil 18 weist
einen Ventilkegel 18.1, eine Feder 18.2 und einen Ventil
sitz 18.3 auf. Die Federkammer 4.3 des Druckbegrenzungsven
tils 4 A steht in Schwimmstellung des Ventilkolbens, vgl.
Fig. 3, über eine Entlastungsleitung 19 mit einem Rück
schlagventil 20 mit dem ersten Steuerleitungssystem 5 in
Verbindung.
In Fig. 6 ist ein Schaltplan eines Ventilblocks mit vier
zusammengebauten Proportionalwegeventilen gezeigt. Das
oberste Proportionalwegeventil ist ein 4/3-Wegeventil in
Kolbendrehstellung D für einen doppeltwirkenden Verbrau
cher. Das nächste Proportionalwegeventil ist ein 4/4-Wege
ventil in Kolbendrehstellung D für einen doppeltwirkenden
Verbraucher mit axialer Schwimmstellung, worauf näher in
Verbindung mit Fig. 3 eingegangen wird. Das nächste Propor
tionalwegeventil ist ein 3/3-Wegeventil in Kolbendrehstel
lung EB für einen einfachwirkenden Verbraucher am Ver
braucheranschluß B und daß unterste Proportionalwegeventil
ist 3/3-Wegeventil in Kolbendrehstellung EA für einen ein
fachwirkenden Verbraucher am Verbraucheranschluß A. Der
Ventilblock ist am oberen Ende mit einer Abschlußplatte 27
abgedeckt. Am unteren Ende des Ventilblocks ist eine Ein
gangsplatte 25 mit einer Eingangsdruckwaage 26 für eine
Konstantpumpe am Anschluß P vorgesehen. Anstelle der Ein
gangsplatte mit Eingangdruckwaage und Konstantpumpe kann
auch ein Förderstromregeler mit einer Verstellpumpe vorge
sehen werden. Die vier Proportionalwegeventile sind über
die Lastrückmeldungsleitung 16 und die Entlastungsleitung
11 in Reihe miteinander verbunden.
Im nachfolgenden wird die Funktionsweise des Proportional
wegeventils in Verbindung mit den einzelnen Figuren be
schrieben.
In Fig. 1 ist der Ventilkolben 2 in Drehstellung D, vgl.
Fig. 6, für doppeltwirkende Verbraucher gezeigt. Die in
Fig. 1 dargestellte mittige Neutralstellung gilt für alle
Verbraucherarten, d. h. Drehstellungen des Ventilkolbens.
Die Verbraucheranschlüsse A und B sind durch den Ventilkol
ben 2 gesperrt. Die Druckbegrenzung und Nachsaugung für die
Verbraucheranschlüsse geschieht folgendermaßen. Entsteht im
Verbraucheranschluß B durch äußere Kräfte ein Druck, der
größer ist, als der im Vorsteuerteil 18 des Druckbegren
zungsventils 4 B eingestellte Druck, so hebt sich der Ven
tilkegel 18.1 gegen die Federkraft der Feder 18.2 von
seinem Ventilsitz 18.3. Vom Verbraucheranschluß B fließt
über die Drossel 17, die Federkammer 4.3, den geöffneten
Ventilsitz 18.3 des Ventilkegels 18.1 ein Steuerölstrom zum
Tank T. Hierdurch wird an der Drossel 17 ein Druckgefälle
erzeugt, wodurch der Druck in der Federkammer 4.3 kleiner
als im Verbraucheranschluß B wird. Der Kolben 4.1 wird
daher nach rechts verschoben, so daß eine unmittelbare
Verbindung zwischen dem Verbraucheranschluß B und dem Tank
T hergestellt wird. Bei einem doppeltwirkenden Verbraucher
entsteht bei einem entsprechenden Überdruck im Verbrau
cheranschluß B im Verbraucheranschluß A und der Federkammer
4.3 seines Druckbegrenzungsventils 4 A ein Unterdruck. Der
Druck des Tankes T ist daher größer als der Druck p A im
Verbraucheranschluß A. Über die Ringfläche des Kolbens 4.1
wirkt dann eine Kraft gegen die Feder 4.2, welche den
Kolben 4.1 nach links verschiebt und den Tank T unmittelbar
mit dem Verbraucheranschluß A zum Druckausgleich verbindet.
Analoges gilt bei entsprechender Überbelastung des Verbrau
cheranschlusses A.
Ist ein einfachwirkender Verbraucher angeschlossen, so ist
der nicht benötigte Verbraucheranschluß mit einem Stopfen
verschlossen. Das Druckbegrenzungsventil 4 A bzw. 4 B sorgt
dann sowohl für die Druckbegrenzung als auch für die Nach
saugung.
Bei allen Längsschieberwegeventilen sind die Verbraucheran
schlüsse A und B nicht völlig druckdicht. Es fließt ein
Leckölstrom. Um bei den Verbrauchern ein Absinken des Druckes
zu verhindern, werden in die Verbraucherleitungen Senk
bremsventile oder entsperrbare Rückschlagventile einge
setzt. Bei den gebräuchlichen Proportionalwegeventilen wird
nun ein Ventilkolben eingesetzt, bei dem in der mittigen
Neutralstellung die Verbraucheranschlüsse A und B mit
einander zum Tank verbunden sind, da sonst das Lecköl von
einem Verbraucheranschluß zum anderen Verbraucheranschluß
überströmen würde und die Senkbremsventile oder entsperr
baren Rückschlagventile unkontrolliert öffnen könnte. Bei
dem neuen Proportionalwegeventil ist dies nicht möglich, da
der Leckölabfluß vom Verbraucheranschluß A oder B entweder
in den Tank oder in die entlastete Kolbenkammer 12.1 und
dann über die Drossel 14 in den Tank fließt. Bei dem neuen
Proportionalwegeventil ist die Kolbenkammer 12.1 daher in
mittiger Neutralstellung entlastet, auch wenn der Ver
braucheranschluß A oder B unter Druck steht. Das Rück
schlagventil 15 verhindert, daß aus der Lastrückmeldung
eines anderen Proportionalwegeventils in einem Ventilblock,
das sich in Arbeitsstellung befindet, Öl über die Lastrück
meldungsleitung 16 in den Tank bzw. in die Federkammer 13.1
der Einzeldruckwaage 3 fließt.
In der in Fig. 1 gezeigten mittigen Neutralstellung des
Ventilkolbens 2 fließt der Steuerölstrom von der Eingangs
platte 25 über die Entlastungsleitung 11 und den ersten
Ringkanal 10.1 des Steuerleitungssystems 10 ungehindert
durch das Proportionalwegeventil. Wenn kein anderes Pro
portionalwegeventil im Ventilblock in Arbeitsstellung ist,
baut sich kein Pumpendruck, außer dem Mindestregeldruck der
Eingangsplatte von ca. 3 bis 5 bar, auf, da der Steuer
ölstrom ungehindert zum Tank T geleitet wird.
In Fig. 2 ist der Ventilkolben 2 ebenfalls in Drehstellung
D, vgl. Fig. 6, für doppeltwirkende Verbraucher gezeigt.
Bei der in Fig. 2 gezeigten nach links verschobenen Ar
beitsstellung wird der Verbraucheranschluß A mit einem
Ölstrom beaufschlagt und der Verbraucheranschluß B mit dem
Tank T verbunden. Der Ölstrom fließt zunächst von der
Druckleitung P über die Regelkante 12.2 in die Kolbenkammer
12.1 der Einzeldruckwaage 3, dann über die Steuerkerben 9
und einen vorgewählten Drosselquerschnitt in den Verbrau
cheranschluß A. Die radiale Bohrung 7.1 der Lastrückmeldung
ist nicht mehr vom Gehäuse 1 überdeckt, sondern mit dem
Verbraucheranschluß A verbunden, so daß der Lastdruck im
Verbraucheranschluß A über die radiale Bohrung 7.1, die
axiale Bohrung 7, die Drossel 6, die axiale Bohrung 5.1,
die radiale Bohrung 5.3 und den Teilringkanal 5.4 des
Steuerleitungssystem 5 in die Federkammer 13.1 der Einzel
druckwaage 3 zurückgemeldet wird. Gegenüber diesem Haupt
ölstrom hat der weiterhin über die Drossel 14 fließende
Steuerölstrom keine Bedeutung mehr. Über die Regelkante
12.2 wird der Ölstrom so geregelt, daß an der Einzeldruck
waage 3 Gleichgewichtsbedingung herrscht, d. h. (p A -p′)×
A 4 = Kraft der Feder 13. Der Druck p′ in der Kolbenkammer
12.1 der Einzeldruckwaage 3 ist wegen der Regelkante 12.2
unabhängig vom Druck in der Druckleitung P. Da die Kraft
der Feder 13 eine feste konstruktive Größe ist, stellt sich
eine konstante Druckdifferenz p A -p′ und damit bei dieser
Kolbenstellung ein lastunabhängiger, konstanter Ölstrom Q A
ein.
Da der Teilringkanal 5.2 des Steuerleitungssystems 5 nicht
mehr mit dem Tank T in Verbindung steht, findet keine
Entlastung der Federkammer 13.1 der Einzeldruckwaage 3
statt. Wenn dieses Proportionalwegeventil das am höchsten
belastete aktive Proportionalwegeventil in einem Ventil
block ist, so würde der Lastdruck p A über das Rückschlag
ventil 15 und die Lastrückmeldungsleitung 16 an die Ein
gangdruckwaage 26 in der Eingangsplatte 25 gegeben.
In der in Fig. 2 gezeigten Stellung des Ventilkolbens 2 ist
der drucklose Umlauf des Steuerölstroms über die Ent
lastungsleitung 11 aufgehoben, da der Steuerölstrom den
Ventilkolben 2 nicht mehr über einen Ringkanal 10.1 oder
10.2 passieren kann. An der Pumpe muß sich daher der maxi
male Verbraucherdruck und zusätzlich der Regeldruck ein
stellen.
In Fig. 3 ist der Ventilkolben 2 ebenfalls in Drehstellung
D, vgl. Fig. 6, für doppeltwirkende Verbraucher gezeigt.
Allerdings ist der Ventilkolben 2 gegenüber der Arbeits
stellung gemäß Fig. 2 noch weiter nach links in eine
Schwimmstellung verschoben, was durch Entfernung einer
Anschlagplatte 24, gezeigt in Fig. 7, erfolgt, die als
Hubbegrenzer dient. Schwimmstellung bedeutet hierbei, daß
ein doppeltwirkender Verbraucher ohne nennenswerten Wider
stand durch äußere Kräfte in beide Richtungen bewegt werden
kann.
Der Druck p A in dem Verbraucheranschluß A wird über die
radiale Bohrung 7.1, die axiale Bohrung 7, die Drossel 6,
die radiale Bohrung 5.3, den Teilringkanal 5.4 und den
geöffneten Querschnitt 21 zum Tank T geleitet. Eine Last
rückmeldung in die Federkammer 13.1 der Einzeldruckwaage 3
erfolgt nicht. Damit stellt sich für die Einzeldruckwaage
das gleiche Lastverhältnis wie bei der in Fig. 1 gezeigten
mittigen Neutralstellung ein, d. h. von der Druckleitung P
fließt nur ein kleiner, von der Drossel 14 bestimmter
Steuerölstrom in die Kolbenkammer 12.1. Der Verbraucheran
schluß A kann mit keinem konkreten Ölstrom versorgt werden.
Wird der Verbraucher am Verbraucheranschluß A durch eine
äußere Kraft so bewegt, daß Öl in den Verbraucheranschluß A
zurückströmt, kann sich in der Federkammer 4.3 des Druckbe
grenzungsventils 4 A kein Druck aufbauen, da die Federkammer
4.3 über die Entlastungsleitung 19, das Rückschlagventil
20, das Steuerleitungssystem 5 und den Querschnitt 21 mit
dem Tank T verbunden ist. Hierdurch wird das Vorsteuerteil
18 des Druckbegrenzungsventils 4 A umgangen.
Entsteht im Verbraucheranschluß A durch eine entgegenge
setzte Bewegung des Verbrauchers ein Unterdruck gegenüber
dem Tankdruck, so erfolgt, wie in Verbindung mit Fig. 1
beschrieben, eine Nachsaugung durch eine Verschiebung des
Kolbens 4.1 nach links und die hierdurch bewirkte unmittel
bare Verbindung zwischen Verbraucheranschluß A und Tank T.
Das Rückschlagventil 20 in der Entlastungsleitung 19 ver
hindert, daß sich in der Federkammer 4.3 ein Tankdruck
aufbaut, der den Nachsaugvorgang verhindern würde. Da der
Verbraucheranschluß B über den Ventilkolben 2 unmittelbar
mit dem Tank T verbunden ist, ist bei entsprechender, von
außen veranlaßter Bewegung des Verbrauchers am Verbraucher
anschluß B ein Ölabfluß und ein Ölzufluß gegeben.
In der in Fig. 3 gezeigten Schwimmstellung des Ventilkol
bens 2 fließt Steuerölstrom von der Eingangsplatte 25 über
die Entlastungsleitung 11 und den zweiten Ringkanal 10.2
ungehindert durch das Proportionalwegeventil zurück zum
Tank, vorausgesetzt, die Entlastungsleitung 11 ist nicht an
einem anderen Proportionalwegeventil des Ventilblocks
unterbrochen.
In den Fig. 4 und 5 ist der Ventilkolben 2 in Drehstellung
EB, vgl. Fig. 6, für einen einfachwirkenden Verbraucher am
Verbraucheranschluß B dargestellt. Die Drehung des Ventil
kolbens von der Drehstellung D der Fig. 1 bis 3 in die
Drehstellung EB der Fig. 4 und 5 erfolgt bei dem vorliegen
den Ausführungsbeispiel dadurch, daß, wie in Fig. 7 und 7a
dargestellt, eine Abdeckkappe 23 vom linken Ende des Ven
tilkolbens 2 abgenommen, der Ventilkolben 2 um 45° im
Gegenuhrzeigersinn gedreht und in der neuen Drehstellung EB
durch einen entsprechenden Formschluß zwischen entsprechen
den Teilen an der Abdeckkappe 23 und dem Ventilkolben 2
fixiert wird.
Wie in Verbindung mit Fig. 1 angemerkt, liegen in der
mittigen Neutralstellung des Ventilkolbens 2 in der in den
Fig. 4 und 5 gezeigten Drehstellung EB die gleichen Ver
hältnisse vor wie bei anderen Drehstellungen des Ventil
kolbens 2, wobei natürlich hier der nicht benötigte Ver
braucheranschluß A durch einen Stopfen 22 verschlossen ist.
In Fig. 4 ist der Verbraucheranschluß B entsprechend der
gewählten axialen Stellung des Ventilkolbens 2 unmittelbar
über den Ventilkolben 2 mit den Tank T verbunden. Trotz
axialer Auslenkung des Ventilkolbens 2 baut sich jedoch im
Verbraucheranschluß A kein Betriebsdruck auf, da die Feder
kammer 13.1 der Einzeldruckwaage 3 über das Steuerleitungs
system 5 und den axialen Schlitz 8 B zum Tank T entlastet
ist. Der Steuerölstrom von der Druckleitung P in die Kol
benkammer 12.1 der Einzeldruckwaage 3 fließt über die Dros
sel 14 zum Tank T ab. Außerdem fließt ein geringer Rest
strom, z.B. ca. 0,7 l/min über die Drossel 6 zum Tank T ab.
Da die axialen Schlitze 10 B die Entlastungsleitung 11 in
der in Fig. 4 gezeigten Stellung des Ventilkolbens 2 über
decken, hält das so eingestellt Proportionalwegeventil die
Entlastungsleitung 11 in einem Ventilblock offen.
In Fig. 5 ist der Ventilkolben 2 in die zu Fig. 4 entgegen
gesetzte Richtung nach rechts verstellt, wodurch sich ein
Zustand einstellt, wie er in Verbindung mit Fig. 2 be
schrieben worden ist. Die Entlastungsleitung 11 ist bei
dieser Stellung des Ventilkolbens 2 also ebenfalls unter
brochen.
Wenn das Proportionalwegeventil in ein Drehstellung EA,
vgl. Fig. 6, für einen einfachwirkenden Verbraucher am
Verbraucheranschluß A gebracht werden soll, so wird der
Ventilkolben 2 in der oben beschriebenen Weise gegenüber
der Drehstellung D für doppeltwirkende Verbraucher um 45°
im Uhrzeigersinn gedreht, so daß der axiale Schlitz 8 A und
die beiden axialen Schlitze 10 A die dem Schlitz 8 B und den
axialen Schlitzen 10 B entsprechenden, oben beschriebenen
Funktionen übernehmen. Der Verbraucheranschluß B ist hier
bei natürlich ebenfalls durch einen Stopfen verschlossen.
Für verschiedene Anwendungen werden in der Praxis Rasten
gefordert, die den Ventilkolben 2 in vorgegebenen End
stellungen mechanisch festhalten. Die Lösung dieser Rastung
erfolgt durch Handkraft. Bisher ist bei den bekannten Pro
portionalwegeventilen für jede Rastart ein anderer Rast
körper erforderlich. Dies erfordert eine nur durch ge
schultes Personal durchzuführende aufwendige Umrüstung.
In Fig. 10 sind verschiedene Rastarten 1 bis 7 tabellarisch
und symbolisch dargestellt, wobei die Rückstellung des
Ventilkolbens 2 von den nicht gerasteten Endstellungen A, B
in die mittige Neutralstellung 0 mit Hilfe der Feder 33 des
Ventilkolbens 2 erfolgt. Die Endstellung B entspricht der
rechten axialen Endstellung, die Endstellung A entspricht
der linken axialen Endstellung, und die Endstellung S ent
spricht der linken extremen axialen Schwimmstellung des
Ventilkolbens 2.
Bei einem mechanisch mittels eines Handhebels 28 betätig
baren Ventilkolbens 2, dargestellt in Fig. 7, kann die
Veränderung der Rastart dadurch erfolgen, daß im Gehäuse 34
eingeschraubte Rastbolzen 31, 32 herausgeschraubt und durch
Unterlegscheiben unwirksam gemacht werden. Die Rastbolzen
31, 32 können mit einer Rastkugel 29 in Eingriff gebracht
werden, die am Ende des Hebels 28 angeordnet und mittels
einer Feder 30 vorgespannt ist. Durch Verschwenken des
Hebels 28 können die drei verschiedenen Endstellungen,
nämlich Stellung B (Rastbolzen 32), Stellung A (Rastbolzen
31) und Stellung S (kein Rastbolzen gezeigt) verwirklicht
werden.
Ähnlich der Veränderung der Ventilfunktion des neuen Pro
portionalwegeventils durch Drehung des Ventilkolbens kann
die Veränderung der Rastart auch durch ein drehbares Ras
trierungssystem erfolgen, wie es in den Fig. 8, 8a und 8b
dargestellt ist. Bei diesem Rastrierungssystem sind an
einer für die Betätigung des Rastrierungssystems geeigneten
Stelle des Proportionalwegeventils bzw. des Ventilkolbens 2
in diesem Ventilkolben verschiedene Nuten für die in Fig. 10
angeführten Rastarten 1 bis 7 eingeformt. Hierbei ist
eine radiale Nut 35 für die Raststellung S, eine radiale
Nut 36 für die Raststellung A und eine radiale Nut 37 für
die Raststellung B vorgesehen. In diese Nuten rastet bei
entsprechender Raststellung jeweils mindestens eine Kugel
38 (in Fig. 8 und 8b sind zwei Kugeln 38 dargestellt) ein,
die jeweils mittels eines Klemmstückes 39 und einer Feder
40, die in einer axialen Nut 41 in einem Ring 42 angeordnet
sind, vorgespannt ist. Der Ring 42 und das Klemmstück 39
sind mittels eines Stiftes 47 gegen Verdrehung gesichert.
Die Einstellung der Rastarten 1 bis 7 gemäß Fig. 10 erfolgt
durch Drehen des Ringes 42, wie dies in Fig. 8b durch den
Doppelpfeil angedeutet ist. Die Raststellungen A, B oder S
werden durch axiales Verschieben des Ringes 42 eingestellt.
Ist bei einer bestimmten Rastart keine Raststellung einge
stellt, so läuft die Kugel 38 bei axialer Verschiebung des
Ventilkolbens 2 mit Hilfe der Feder 33 von den entsprechen
den Endstellungen A und B zur Neutralstellung 0 auf axialen
Pfannen 43, 44 bzw. 45 für die Rastarten 1 und 6, 2 und 7
bzw. 3. Bei der Rastart 4 und 5 ist die Kugel 38 hierbei in
einer radialen Nut 46 federzentriert.
In Fig. 8b ist der Ventilkolben 2 nur schematisch ohne die
Nuten und Pfannen bezüglich der verschiedenen Drehstellun
gen für die Rastarten 1 und 6, 2 und 7, 3, 4 und 5 darge
stellt.
In Fig. 9 ist eine abgewandelte Ausführungsform des vorher
gehenden Rastrierungssystems dargestellt, wobei die Nuten
und Pfannen in einer Rasthülse 48 eingeformt sind, welche
mittels einer Stiftschraube 49 mit dem Ventilkolben 2 in
der Drehstellung für die gewünschte Rastart verbunden wird.
Claims (22)
1. Proportionalwegeventil mit Einzeldruckwaage, dadurch
gekennzeichnet, daß das Proportionalwegeventil durch
Drehung seines Ventilkolbens (2) für unterschiedliche
Arbeitsaufgaben einstellbar ist.
2. Proportionalwegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Ventilkolben (2) mindestens einen
axialen Schlitz (8 A, 8 B) aufweist, über welchen die
Federkammer (13.1) der Einzeldruckwaage (3) bei Ein
stellung des Ventilkolbens für einen einfachwirkenden
Verbraucher über ein erstes Steuerleitungssytem (5) im
Ventilkolben mit dem Tank (T) verbindbar ist.
3. Proportionalwegeventil nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Ventilkolben (2) zwei axiale Schlitze
(8 A, 8 B) aufweist, die im Verhältnis zum ersten Steuer
leitungssystem (5) im Ventilkolben in entgegengesetzte
Richtungen verlaufen und in Umfangsrichtung versetzt
zueinander angeordnet sind.
4. Proportionalwegeventil nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die axialen Schlitze (8 A, 8 B) in Umfangs
richtung des Ventilkolbens (2) um 90° zueinander ver
setzt angeordnet sind.
5. Proportionalwegeventil nach mindestens einem der An
sprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste
Steuerleitungssystem (5) im Ventilkolben (2) über Last
rückmeldungsbohrungen (7, 7.1, 7.2) im Ventilkolben mit
den Verbraucheranschlüssen (A, B) verbindbar ist und
daß sich die radialen Lastrückmeldungsbohrungen (7.1,
7.2) mit den Steuerkerben (9) im Ventilkolben vollstän
dig überlappen.
6. Proportionalwegeventil nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Lastrückmeldungsbohrungen (7, 7.1,
7.2) über eine Drossel (6) mit dem ersten Steuerlei
tungssystem (5) verbunden sind.
7. Proportionalwegeventil nach mindestens einem der An
sprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste
Steuerleitungssystem (5) aus einer inneren axialen
Bohrung (5.1), einem mit dieser in Verbindung stehenden
Teilringkanal (5.2), einer mit dieser in Verbindung
stehenden radialen Bohrung (5.3) und einem mit der
radialen Bohrung in Verbindung stehenden, axial ver
breiterten Teilringkanal (5.4) besteht, der das erste
Steuerleitungssystem in jeder Stellung des Ventilkol
bens (2) mit der Federkammer (13.1) der Einzeldruck
waage (3) verbindet.
8. Proportionalwegeventil nach mindestens einem der An
sprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein vorgesteuer
tes Druckbegrenzungsventil (4 A, 4 B) zur Verbraucher
druckabsicherung mit integrierter Nachsaugung.
9. Proportionalwegeventil nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Nachsaugung über eine Differenzfläche
am Hauptkolben (4.1) des Druckbegrenzungsventils (4 A,
4 B) erfolgt.
10. Proportionalwegeventil nach mindestens einem der An
sprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hub
begrenzer (24) für den Ventilkolben (2) vorgesehen ist
und daß der Ventilkolben durch Entfernung des Hubbe
grenzers in Schwimmstellung bringbar ist.
11. Proportionalwegeventil nach Anspruch 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Federkammer (4.3) des Druckbe
grenzungsventils (4 A, 4 B) in Schwimmstellung des Ven
tilkolbens (2) über eine Entlastungsleitung (19) mit
dem ersten Steuerleitungssystem (5) verbindbar ist.
12. Proportionalwegeventil nach Anspruch 11, dadurch ge
kennzeichnet, daß in der Entlastungsleitung (19) ein
Rückschlagventil (20) vorgesehen ist.
13. Proportionalwegeventil nach mindestens einem der An
sprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kol
benkammer (12.1) der Einzeldruckwaage (3) über eine
Drossel (14) mit der Federkammer (13.1) der Einzel
druckwaage (3) verbunden ist.
14. Proportionalwegeventil nach mindestens einem der An
sprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die
Federkammer (13.1) der Einzeldruckwaage (3) über ein
Rückschlagventil (15) mit einer Lastrückmeldungsleitung
(16) zu einer Eingangsplatte (25) mit einer Eingangs
druckwaage (26) einer Konstantpumpe oder zu einem
Förderstromregeler einer Verstellpumpe verbindbar ist.
15. Proportionalwegeventil nach mindestens einem der An
sprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Ven
tilkolben (2) ein zweites Steuerleitungssystem (10)
vorgesehen ist, über welches das Ventil über eine Ent
lastungsleitung (11) mit einer Eingangsplatte (25) mit
einer Eingangsdruckwaage (26) einer Konstantpumpe oder
mit einem Förderstromregeler einer Verstellpumpe ver
bindbar ist.
16. Proportionalwegeventil nach Anspruch 15, dadurch ge
kennzeichnet, daß das zweite Steuerleitungssystem (10)
aus einem ersten Ringkanal (10.1), zwei mit dem ersten
Ringkanal in Verbindung stehenden ersten axialen
Schlitzen (10 A), die im Verhältnis zum ersten Ringkanal
in die gleiche Richtung verlaufen und in Umfangs
richtung des Ventilkolbens um 180° zueinander versetzt
angeordnet sind, zwei mit dem ersten Ringkanal in Ver
bindung stehenden zweiten axialen Schlitzen (10 B), die
im Verhältnis zu den ersten axialen Schlitzen im Ver
hältnis zum ersten Ringkanal in die entgegengesetzte
Richtung verlaufen und in Umfangsrichtung des Ventil
kolbens um 180° zueinander versetzt angeordnet sind,
wobei die zwei ersten axialen Schlitze (10 A) zu den
zwei zweiten axialen Schlitzen (10 B) in Umfangsrichtung
des Ventilkolbens versetzt zueinander angeordnet sind,
und einem zweiten Ringkanal (10.2) besteht, wobei der
Abstand zwischen dem ersten und zweiten Ringkanal der
Verstellstrecke des Ventilkolbens zwischen einer
mittigen Neutralstellung und einer Schwimmstellung
entspricht.
17. Proportionalwegeventil nach Anspruch 16, dadurch ge
kennzeichnet, daß die zwei ersten axialen Schlitze
(10 A) zu den zwei zweiten axialen Schlitzen (10 B) in
Umfangsrichtung des Ventilkolbens (2) um 90° zueinander
versetzt angeordnet sind.
18. Proportionalwegeventil nach Anspruch 16 oder 17, da
durch gekennzeichnet, daß die in gleicher Richtung
verlaufenden axialen Schlitze (8 A, 10 A; 8 B, 10 B) des
ersten und zweiten Steuerleitungssytems (5, 10) in
Umfangsrichtung des Ventilkolbens (2) um 90° zueinander
versetzt angeordnet sind.
19. Proportionalwegeventil nach mindestens einem der Ansprüche
1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (2)
durch Formschluß zwischen entsprechenden Teilen an einem
seiner Enden und einer abnehmbaren Abdeckkappe (23) dreh
fixierbar ist.
20. Proportionalwegeventil nach mindestens einem der Ansprüche
1 bis 19, gekennzeichnet durch ein drehbares Rastrierungs
system (35 bis 47) zur Rastrierung des Ventilkolbens (2)
in vorgegebenen Endstellungen (A, B, S).
21. Proportionalwegeventil nach mindestens einem der Ansprüche
1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (2)
mittels eines Handhebels (28) betätigbar ist und daß am
Ende des Handhebels eine federvorgespannte Rastkugel (29)
angeordnet ist, welche mit einstellbaren Rastbolzen (31,
32) zur Rastrierung des Ventilkolbens in vorgegebenen
Endstellungen (A, B) in Eingriff bringbar ist.
22. Ventilsystem mit mindestens zwei Proportionalwegeventilen
nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 21 in Blockbau
weise, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Propor
tionalwegeventile über eine Lastrückmeldungsleitung (16)
gemäß Anspruch 14 und eine Entlastungsleitung (11) gemäß
Anspruch 15 in Reihe geschaltet sind.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19853543231 DE3543231A1 (de) | 1985-12-06 | 1985-12-06 | Proportionalwegeventil mit einzeldruckwaage |
EP86116954A EP0224936B1 (de) | 1985-12-06 | 1986-12-05 | Proportionalwegeventil mit Einzeldruckwaage |
DE8686116954T DE3671784D1 (de) | 1985-12-06 | 1986-12-05 | Proportionalwegeventil mit einzeldruckwaage. |
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DE3543231C2 DE3543231C2 (de) | 1990-08-30 |
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DE19853543231 Granted DE3543231A1 (de) | 1985-12-06 | 1985-12-06 | Proportionalwegeventil mit einzeldruckwaage |
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D2 | Grant after examination | ||
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