DE3628424A1

DE3628424A1 - Querleitungs-entlastungsventilmechanismus

Info

Publication number: DE3628424A1
Application number: DE19863628424
Authority: DE
Inventors: Raud Arthur Wilke
Original assignee: Husco International Inc
Current assignee: Husco International Inc
Priority date: 1985-08-30
Filing date: 1986-08-21
Publication date: 1987-03-05
Also published as: CA1273266A; JPS6252280A; US4597410A; GB2180080B; GB2180080A; GB8617837D0

Description

Die Erfindung betrifft ein Querleitungs-Entlastungsventilmechanismus für mit Fluiddruck betätigte Systeme, insbesondere die Entlastung bei anormal hohen und anormal niedrigen Druckbedingungen in derartigen Systemen.

Querleitungs-Entlastungsmechanismen werden in Hydrauliksystemen verwendet, bei denen ein umsteuerbarer Hydraulikmotor an eine Last angeschlossen ist, welche die Tendenz hat, hohe Trägheitskräfte auf den Motor auszuüben, wie zum Beispiel bei einem seitlich schwingenden Ausleger eines großen Krans, dem Fahrgestell eines Löffelbaggers oder dergleichen. Ein derartiger Motor wird in Bewegung versetzt, indem man ein damit verbundenes Steuerventil in eine Betriebsstellung verschiebt, in der das Ventil Druckfluid von seiner Quelle zu einer Seite des Motors fließen läßt und zur gleichen Zeit den Rückstrom des Fluids von der anderen Seite des Motors ermöglicht, so daß es zu einem Vorratsbehälter zurückfließt. Wenn das Steuerventil in seine neutrale Stellung oder Haltestellung zurückgeschoben wird, sperrt es den Motor sowohl von der Druckfluidquelle als auch dem Vorratsbehälter ab, mit der Wirkung, das die Leitungen geperrt werden, welche den Motor mit dem Steuerventil verbinden. Wenn die vom Motor angetriebene Last eine hohe Trägheitskraft besitzt, hat sie die Tendenz, den Motor weiterhin in der Richtung zu bewegen, in der der Motor die Last getrieben hat, so daß der Motor die Tendenz hat, zurückströmendes Fluid in eine seiner Leitungen zu drücken, die mit dem Steuerventil verbunden ist, und dann einen Hohlraum in die andere Leitung zu ziehen.

Wenn eine Art von Entlastungsmechanismus fehlt, kann sich der Motor nicht bewegen, wenn seine Leitungen derart blockiert sind, und der in der Leitung entwickelte Druck, in welche das Fluid durch die Trägheitsbeanspruchung gedrückt wird, kann gefährlich hohe Werte erreichen. Ein Querleitungs-Entlastungsmechanismus verhindert diesen unsicheren Zustand und ermöglicht es, daß Fluid von einem der Versorgungskanäle zum anderen strömt, die mit dem Motor verbunden sind, wenn die Fluiddruckdifferenzen zwischen den Leitungen einen vorgegebenen hohen Wert überschreiten.

Bislang hat man Entlastungsventilmechanismen verwendet, die in einer gemeinsamen Bohrung untergebracht sind, wie es beispielsweise in der US-PS 33 13 316, der US-PS 33 62 430 und der US-PS 35 06 031 angegeben ist. Einrichtungen dieser Art sind jedoch insofern nachteilig, als sie flattern und schwingen und im allgemeinen laut sind, sofern sie nicht sogar unzuverlässige Betriebseigenschaften aufweisen.

Ein anderer Querleitungs-Entlastungsmechanismus ist in der US-PS 31 94 261 angegeben, wobei eine Zusatzeinrichtung am Ventilkörper verwendet wird, was selbstverständlich die Größe und das Gewicht des Steuerventils größer macht.

Der Ventilmechanismus gemäß der US-PS 33 62 430 ist in einer Bohrung untergebracht, die zu jeder Zeit mit dem Ablaßkanal in dem Steuerventil in Verbindung steht. Diese Anordnung ist deswegen nachteilig, weil dann, wenn ein Entlastungsventil in Abhängigkeit von übermäßig hohem Druck (erzeugt durch die Rückstellung des Ventilschiebers in die Neutralposition) öffnet, Fluid, das von einem Ende des Zylinders in die Übergangspassage strömt, zu dem Vorratsbehälter zurückströmen kann. Somit wird nicht das gesamte Hochdruckfluid gezwungen, auf das andere Entlastungsventil zu wirken, um zum anderen Ende des Motors zurückzukehren, und es kann ein Hohlraum oder Unterdruck hineingezogen werden.

Außerdem beruhen die Entlastungsventile herkömmlicher Bauart gemäß den vorstehend genannten Druckschriften darauf, daß der hohe Druck zuerst ihre Vorsteuerventilkegel öffnet, damit der hohe Druck in dem Versorgungskanal mit der anderen Seite des Motors in Verbindung gebracht wird.

Ein Querleitungs-Entlastungsventilmechanismus weist einen Ventilkörper mit einem Paar von Versorgungskanälen auf, welche einen umsteuerbaren Fluidmotor unter Druck stehendes Fluid zuführen. Der Ventilkörper hat eine Bohrung, die nur mit den Versorgungskanälen in Verbindung steht.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung liegt ein Paar von Hauptventilen in der Bohrung einander gegenüber, wobei eines für jeden Versorgungskanal vorgesehen ist. Die Hauptventile blockieren normalerweise die Verbindung zwischen den Versorgungskanälen und einen Bereich der Bohrung zwischen den Hauptventilen.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist jedes der Hauptventile mit einer Kammer versehen, in welche sich das Hauptventil bewegt, wenn es in seine offene Position gleitet.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Hauptventil mit einer Umfangsfläche versehen, auf welche das Druckfluid in dem Versorgungskanal eine Kraft ausüben kann, um seine Öffnung zu bewirken.

Der Entlastungsmechanismus ist weiterhin mit einem vorgesteuerten Kanal versehen, der mit der Kammer von jedem Ventilmechanismus mit dem zugeordneten Versorgungskanal in Verbindung steht, wenn sein Vorsteuerventilkegel durch den Druck des Fluids geöffnet wird, das in die Zone bzw. den Bereich zwischen den Ventilen eingelassen wird.

Schließlich ist jeder Hauptventilteller oder Hauptventilkegel mit einer Einrichtung versehen, die auf das Fluid mit hohem Druck anspricht, welches Zugang zu der Zone bzw. dem Bereich der Bohrung erhält, um eine Öffnung von diesem Hauptventilkegel zu bewirken, so daß entsprechendes Fluid aus dem Bereich der Bohrung zu den Versorgungskanälen fließen kann, welche dem Hauptventilkegel zugeordnet ist.

Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 eine Seitenansicht im Querschnitt eines Steuerventils unter Verwendung des Querleitungs-Entlastungsventilmechanismus gemäß der Erfindung; und in

Fig. 2 eine Seitenansicht im Querschnitt von einem der Entlastungsventile, die bei dem Querleitungs-Entlastungsventilmechanismus gemäß Fig 1 verwendet werden.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist ein Querleitungs- Entlastungsventilmechanismus 10 in einem Gehäuse 12 eines Steuerventils 14 untergebracht, welches einen nicht dargestellten umsteuerbaren Fluidmotor mit druckbeaufschlagtem Fluid versorgt.

Das Gehäuse 12 hat ein Paar von Versorgungskanälen 16 und 18, welche die Versorgungsleitungen mit unter Druck stehendem Fluid versorgen, sowie eine Bohrung 20, welche den Versorgungskanal 16 mit dem Versorgungskanal 18 verbindet.

Ein Paar von gegenüberliegenden Hochdruck-Entlastungsventilen 22 und 24 sind in gegenüberliegenden Endbereichen der Bohrung 20 untergebracht. Da der Betrieb der Entlastungsventile identisch ist, wird nur der Betrieb des Entlastungsventils 22 und seines zugeordneten Versorgungskanals 16 im einzelnen beschrieben, das andere Entlastungsventil arbeitet entsprechend.

Das Entlastungsventil 22 hat ein Gehäuse 26 und einen Ventilkörper 32. Der Ventilkörper 32 ist mit einem Gewinde 28 versehen, das in ein Loch im Gehäuse 12 eingeschraubt ist. Ein Hauptventilteller bzw. Hauptventilkegel 30 ist im Gehäuse 26 verschiebbar montiert und wirkt mit dem Ventilkörper 32 zusammen, um eine Kammer 34 zwischen dem Hauptventilkegel 30 und dem Ventilkörper 32 zu bilden. Der Hauptventilkegel 30 hat eine Schulter 36, die mit einem Ventilsitz 38 am Gehäuse 26 in Eingriff steht, um dadurch die Verbindung zwischen der Seitenwandöffnung 40 und der stirnseitigen Öffnung 42 des Gehäuses 26 zu steuern. Die stirnseitige Öffnung 42 steht mit einer Zone oder einem Bereich 44 der Bohrung 20 in Verbindung, der sich zwischen den inneren Enden der Entlastungsventile 22 und 24 befindet, während die Seitenwandöffnung 40 mit dem Versorgungskanal 16 in Verbindung steht.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, erstreckt sich die Schulter 36 über den Ventilsitz 38 hinaus, um eine Umfangsfläche zu bilden, auf die das Druckfluid in dem Versorgungskanal 16 eine Kraft ausüben kann, um seine Öffnung zu bewirken. Der Hauptventilkegel 30 ist in seine Schließstellung mit einer Feder 46 vorgespannt, und druckbeaufschlagtes Fluid in dem Bereich 44 steht mit der Kammer 34 in Verbindung, und zwar durch die stirnseitige Öffnung 42 und eine Bohrung 48 in einem Kolben 49, der in dem Hauptventilkegel 30 sitzt.

Die Kammer 34 steht außerdem mit einer rückseitigen Kammer 50 über einen Durchgangskanal 52 in Verbindung, der normalerweise mit einem vorgesteuerten Ventilkegel 54 verschlossen ist. Der vorgesteuerte Ventilkegel 54 ist in seine Schließstellung mit einer Feder 56 vorgespannt. Die Kammer 50 steht ihrerseits mit dem Versorgungskanal 16 über Löcher 58 in Verbindung.

Um die Wirkungsweise der Anordnung näher zu beschreiben, wird angenommen, daß das Steuerventil in der Weise verschoben worden ist, daß ein Hochdruckzustand in dem Versorgungskanal 18 hervorgerufen wird, und entsprechende Teile des Entlastungsventils 24 werden mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet, die jedoch jeweils mit einem Strich (′) markiert sind.

Das Hochdruckfluid strömt von dem Versorgungskanal 18 durch die Seitenwandöffung 40′ und wirkt auf die Schulter 36′. Nimmt man an, daß der Druck hoch genug ist, um die Vorspannungskraft der Feder 46′ zu überwinden, so wird der Hauptventilkegel 30′ von seinem Sitz frei kommen, und Hochdruckfluid kann von dem Versorgungskanal 18 durch die Seitenwandöffnung 40′, durch die stirnseitige Öffnung 42′ hindurch in den Bereich 44 der Bohrung 20 fließen.

Dieses Hochdruckfluid steht dann mit der Kammer 34 in Verbindung, und zwar durch die stirnseitige Öffnung 42 und die Bohrung 48 im Kolben 49. Das Hochdruckfluid wirkt dann auf den Vorsteuerventilkegel 54, überwindet die Kraft seiner Feder 56 und bewirkt, daß der Vorsteuerventilkegel 54 sich von seinem Sitz löst und somit die Verbindung zwischen der Kammer 34 und der Kammer 50 über die Bohrung bzw. den Durchgangskanal 52 ermöglicht. Das Abheben des Vorsteuerventilkegels 54 von seinem Sitz reduziert den Druck in der Kammer 34 und ermöglicht es dem hohen Druck im Bereich 44, die Vorspannungskraft der Feder 46 zu überwinden und den Hauptventilkegel 30 von seinem Ventilsitz zu lösen. Jedes in der Kammer 34 vorhandene Hochdruckfluid kann über die Löcher 58 in den Versorgungskanal 16 fließen, und das Hochdruckfluid im Bereich 44 fließt in den Versorgungskanal 16, und zwar über die Seitenwandöffnung 40 und die stirnseitige Öffnung 42.

Somit wirkt eine anormal hohe Drucksituation in einem der Versorgungskanäle auf einen Hauptventilkegel, um es zu ermöglichen, daß der Hochdruckzustand in den Bereich 44 in der Bohrung 20 weitergeleitet wird. Der Hochdruckzustand wirkt dann sofort auf das Vorsteuerventil in dem anderen Entlastungsventilbereich und bewirkt, daß es öffnet, was zu dem Öffnen des Hauptventilkegels in diesem Ventilbereich führt. Somit führt ein Hochdruckzustand zur Übertragung des Hochdruckfluids zum anderen Versorgungskanal und führt zu einem ausgeglichenen Zustand.

Claims

1. Querleitungs-Entlastungsventilmechanismus, gekennzeichnet durch
A) einen Körper (12) mit einem Paar von Versorgungskanälen (16, 18), welche Bereiche der Versorgungsleitungen bilden, mit denen ein umsteuerbarer Fluidmotor an ein dafür vorgesehenes Steuerventil (14) anschließbar ist, wobwi der Körper (12) außerdem eine Bohrung (20) aufweist, die nur mit den Versorgungskanälen (16, 18) in Verbindung bringbar ist;
B) ein Paar von Hauptventilen (22, 24), die in der Bohrung einander gegenüberliegen, wobei eines für jeden Versorgungskanal (16, 18) vorgesehen ist und die Hauptventile normalerweise die Verbindung zwischen ihm und einem Bereich (44) der Bohrung (20) zwischen den Hauptventilen (22, 24) blockieren;
C) eine Einrichtung (30, 32), die ein Paar von Kammern (34) bildet, und zwar eine für jedes Hauptventil (22, 24), in welcher das jeweilige Hauptventil (22, 24) verschiebbar augenommen ist, um sich bei seinem Öffnen in diese Kammer (34) zu bewegen;
D) eine Einrichtung (30, 46), die eine Umfangsfläche (36) auf jedem Hauptventil (22, 24) bildet, auf welche das Druckfluid in seinem zugeordneten Versorgungskanal (16, 18) eine Kraft ausüben kann, um sein Öffnen zu bewirken;
E) eine Einrichtung (42, 48), die zu jeder Zeit jede Kammer (34) mit dem Bereich (44) der Bohrung (20) verbindet, damit Fluid in der Kammer (34) zu dem Bereich (44) beim Öffnen seines zugeordneten Hauptventils (22, 24) verschoben werden kann;
F) eine Kanaleinrichtung (50, 52), welche jede der Kammern (34) mit ihrem zugeordneten Versorgungskanal (16, 18) verbindet;
G) ein Vorsteuerventil (54), das normalerweise den zum jeweiligen Versorgungskanal (16, 18) führenden Kanal (50, 52) schließt und sich infolge der Zufuhr von Fluid zu dem Bereich (44) der Bohrung (20) aus dem anderen Versorgungskanal (18, 16) beim Öffnen des dafür vorgesehenen Hauptventils (22, 24) öffnen läßt; und
H) eine auf jedem Hauptventil (22, 24) ausgebildete Oberfläche (36), die gegenüber dem Bereich (44) der Bohrung (20) frei liegt und auf die derartiges dem Bereich (44) zugeführtes Fluid wirken kann, um ein Öffnen des Hauptventils (22, 24) durch die von dem Fluid darauf ausgeübte Kraft zu bewirken.

2. Entlastungsventilmechanismus nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zweite Kanaleinrichtung (40), die das Druckfluid im Versorgungskanal (16, 18) mit der Umfangsfläche (36) am Hauptventil (22, 24) verbindet, wobei die zweite Kanaleinrichtung (40) mit dem Bereich (44) beim Öffnen seines zugeordneten Hauptventils (22, 24) in Verbindung steht.

3. Querleitungs-Entlastungsventilmechanismus, gekennzeichnet durch
A) einen Körper (12) mit einem Paar von Versorgungskanälen (16, 18), welche Teile der Versorgungsleitung bilden, mit denen ein umsteuerbarer Fluidmotor an ein dafür vorgehenes Steuerventil (14) anschließbar ist, wobei der Körper (12) außerdem eine Bohrung (20) aufweist, die nur mit den Versorgungskanälen (16, 18) in Verbindung bringbar ist; und
B) ein Paar von gegenüberliegenden Ventilmechanismen (22, 24), die in gegenüberliegenden Endbereichen der Bohrung (20) untergebracht sind, wobei jeweils ein Ventilmechanismus für jeden Versorgungskanal (16, 18) vorgesehen ist und sich durch die Verbindung von letzterem mit der Bohrung erstreckt, wobei jeder der Ventilmechanismen (22, 24) folgende Baugruppen aufweist:
a) normalerweise geschlossene Hauptventilkegel (30) und Steuerventilkegel (54),
b) eine Kammer (34) zwischen den Ventilkegeln (30, 54), in welche der Hauptventilkegel (30) bei seinem Öffnen bewegbar ist, wobei die Kammer (34) in Fluidübertragungsanordnung mit einem Bereich (44) der Bohrung (20) zwischen den Ventilmechanismen (22, 24) steht,
c) eine Einrichtung (30, 46) mit einer Umfangsfläche (36) auf dem Hauptventilkegel (30), auf die Fluid bei einem anormal hohen Druck in seinem zugeordneten Versorgungskanal (16, 18) wirken kann, um ein Öffnen des Hauptventilkegels (30) und eine resultierende Übertragung von Fluid aus seiner Kammer (34) zu dem Bereich (44) der Bohrung (20) zu bewirken, und zwar gleichzeitig mit einer Strömung des Fluids aus einem zugeordneten Versorgungskanal (16, 18) zu dem Bereich (44) der Bohrung (20),
d) eine Einrichtung (54, 56), die einen vorgesteuerten Kanal (50, 52) aufweist, um die Kammer (34) jedes Ventilmechanismus (22, 24) mit dem zugeordneten Versorgungskanal (16, 18) zu den Zeiten in Verbindung zu bringen, wenn sein Vorsteuerventilkegel (54) durch den Druck des Fluids geöffnet wird, das dem Bereich (44) der Bohrung (20) aus dem Versorgungskanal (16, 18) zugeführt wird, der dem anderen Ventilmechanismus (24, 22) zugeordnet ist, und
e) eine an jedem Hauptventilkegel (30) vorgesehene Einrichtung (36, 46), die auf Fluid bei anormal hohem Druck anspricht, das dem Bereich (44) der Bohrung (20) beim Öffnen von jedem Hauptventilkegel (30) durch die Kraft des Fluids zugeführt wird, das auf seine Umfangsfläche (36) wirkt, um ein Öffnen des anderen Hauptventilkegels (30) zu bewirken, damit dementsprechend Fluid von dem Bereich (44) der Bohrung (20) zu dem Versorgungskanal (16, 18) fließen kann, der dem anderen Hauptventilkegel (30) zugeordnet ist.