DE3909291A1 - Wegesteuerventil mit druckwaage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Wegesteuerventil der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Bei einem aus der DE-PS 35 07 121 bekannten Wegesteuerventil dieser Art ist die Druckwaage ein patronenartiger Einschraubeinsatz, der in eine senkrecht bis zur Schieberbohrung verlaufende Stufenbohrung eingeschraubt ist. Die Stufenbohrung schneidet den Druckversorgungskanal. Im Gehäuse sind zwei Verbindungskanäle zur Schieberbohrung vorgesehen. Im Einschraubeinsatz ist als Nutzstrombegrenzvorrichtung eine von außen verdrehbare Hülse mit zwei ohrenartigen Lappen enthalten, die vor die Mündungen der beiden Verbindungskanäle greifen und Drosseldurchgänge vorbestimmter Öffnungsgrößen definieren. Abgesehen davon, daß die genaue Einstellung der Größe jedes Drosseldurchgangs und damit die Begrenzung des Nutzstroms mit einer Drehbewegung der Hülse sehr schwierig ist, ist die Nutzstrombegrenzvorrichtung kompliziert und teuer. Der Einschraubeinsatz, der die Druckwaage und das Drosselelement enthält, steht seitlich weit über das Gehäuse vor, was bei beengtem Einbauraum und batterieartig aneinandergesetzten Wegesteuerventilgehäusen stört. Die Stufenbohrung für den Einschraubeinsatz ist aufwendig. Die Strömungsführung im Gehäuse des Wegesteuerventils ist kompliziert.

Aus einer Druckschrift D 5 700 "Wegeschieberblöcke", Februar 1987, S. 9 der Firma Heilmeier & Weinlein, 8000 München 80, ist es bekannt, zur Nutzstrombegrenzung in den Verbraucheranschluß des Wegesteuerventil-Gehäuses eine Blende mit einer bestimmten Blendengröße einzusetzen. Allerdings ist es hierbei erforderlich, daß der für die Steuerung der Druckwaage benötigte Abgriff des Lastdrucks stromab der in den Verbraucheranschluß eingesetzten Blende vorgenommen wird, was eine bestimmte Gehäuseausbildung voraussetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wegesteuerventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das sich trotz einer baulich einfachen Nutzstrombegrenzvorrichtung durch kompakte Gehäuseabmessungen auszeichnet.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dieser Ausbildung werden über die Gehäuseaußenseiten vorstehende Komponenten vermieden, weil die Druckwaage unmittelbar in den Druckversorgungskanal eingesetzt ist. Die Nutzstrombegrenzvorrichtung greift von außen zwischen die Druckwaage und die Schieberbohrung ein, ist baulich einfach, leicht zu montieren und läßt eine exakte Einstellung des Nutzstromes zu. Da das Drosselelement der Nutzstrombegrenzvorrichtung bereits stromauf der Schieberbohrung wirkt, kann der Abgriff des Lastdruckes an jeder geeigneten Stelle innerhalb des Gehäuses erfolgen. Da die Druckwaage und die Nutzstromgrenzvorrichtung auf engstem Raum und ohne über das Gehäuse nach außen vorstehend untergebracht sind, ergeben sich außerordentlich kompakte Gehäuseabmessungen.

Wird die Nutzstrombegrenzvorrichtung nicht benötigt, läßt sich die Bohrung in üblicher Weise mit einem Blindstopfen nach außen verschließen.

Eine zweckmäßige Ausführungsform, bei der die Druckwaage einen verstellbaren Regelkolben mit einer Steuerkante aufweist, die mit einer gehäusefesten Gegensteuerkante die Regelblende bildet, geht aus Anspruch 2 hervor. Der Druckversorgungskanal verläuft bei dieser Ausbildung in dem in der Druckwaage vorgesehenen Längsdurchgang, so daß dem Druckversorgungskanal sozusagen als zweite Aufgabe die Unterbringung der Druckwaage zugewiesen ist. Dies spart Bauraum und verhindert nach außen über das Gehäuse vorstehende Komponenten. Da die Bohrung für das Drosselelement den Verbindungskanal stromab der Gegensteuerkante trifft, ergibt sich eine einfache und widerstandsarme Strömungsführung auf engstem Raum, was den Gehäuseabmessungen zugute kommt.

Besonders kompakte Gehäuseabmessungen ergeben sich bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 3. Aus der Ausbildung resultiert der bei einem kleinen Gehäuse wichtige Vorteil, den oder beide Anschlüsse des Druckversorgungskanals, der gegebenenfalls zu einem weiteren, danebenliegenden Gehäuse durchgeht, die Nutzstrombegrenzvorrichtung und die Anschlüsse der Verbraucherleitungen an verschiedenen Gehäuseseiten anzuordnen. Besonders im Hinblick auf eine batterieartige Anordnung mehrerer Gehäuse auf einer Grundplatte ist dies vorteilhaft.

Herstellungstechnisch ist die Ausführungsform gemäß Anspruch 4 günstig. Für das Drosselelement wird die Bohrung eingebracht. Diese Bohrung stellt gleichzeitig den Verbindungskanal zur Schieberbohrung her. Sie schneidet die Erweiterung des Druckversorgungskanals, so daß auch hier eine Strömungsverbindung hergestellt wird. Schließlich ist in der Erweiterung die Gegensteuerkante enthalten. Auf engstem Raum werden so die einzelnen aktiven Kanäle im Wegesteuerventil verbunden.

Die Ausführungsform gemäß Anspruch 5 zeichnet sich durch ihre bauliche Einfachheit aus. Die Bohrung kann eine glatt durchgehende Bohrung sein. Die Drosselschraube mit ihrem Fortsatz ist ein einfaches, preiswertes Bauteil.

Wichtig ist ferner der Gedanke von Anspruch 6, weil damit die individuelle Einstellung des Nutzstromes auf einfache Weise vornehmbar ist.

Alternativ ist auch die Ausführungsform von Anspruch 7 zweckmäßig, weil mit dem kegeligen Sitz eine feinfühlige, stufenlose Verstellung des Nutzstromes möglich ist und das Strömungsverhalten durch den Drosseldurchgang begünstigt wird.

Eine weitere Alternative geht schließlich aus Anspruch 8 hervor, bei der ebenfalls eine stufenlose Verstellung des Nutzstromes möglich ist.

Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in einem Blockschaltbild mit symbolischer Darstellung der Komponenten eine hydraulische Steuervorrichtung mit einem Wegesteuerventil.

Fig. 2 einen Schnitt eines Wegesteu­ erventils in einer zweiten Gehäuseebene II-II von Fig. 3,

Fig. 3 einen Schnitt durch das Wege­ steuerventil in der Ebene X-X von Fig. 2, und

Fig. 4a, b zwei Ausführungsvarianten eines Details.

Eine in Fig. 1 in einem Schaltbild dargestellte hydraulische Steuervorrichtung weist in einem Wegesteuerventil-Gehäuse 1 (strichpunktiert angedeutet) ein 4/3-Wegesteuerventil 2 auf, das zur wechselweisen Beaufschlagung eines Verbrauchers 3 aus einer Druckquelle 4 dient. Der Verbraucher 3 ist beispielsweise ein doppelseitig beaufschlagbarer Hydraulikzylinder, dessen beide Verbraucherseiten A, B über Leitungen 6, 7 abwechselnd mit Druckmittel versorgt werden. In der dargestellten Neutralstellung des Wegesteuerventils 2 ist die Steuervorrichtung hydraulisch blockiert.

Von der Druckquelle 4 führt ein Druckversorgungskanal 5 in das Gehäuse 1, der über einen Verbindungskanal 5 a mit einer Schieberbohrung 16 verbunden ist, in dem ein Kolbenschieber 17 in üblicher Weise stufenlos verstellbar ist. Aus der Schieberbohrung 16 führen aus den Verbraucheranschlüssen A, B die Leitungen 6, 7 zum Verbraucher 2. Bei der Schieberbohrung 16 eine übliche Lastdruckanzapfung 10 vorgesehen, die den jeweils in einem Verbraucheranschluß A, B herrschenden Lastdruck einer Steuerleitung 11 aufgibt. Die Schieberbohrung 16 ist ferner über eine Rücklaufleitung 8 an ein Reservoir angeschlossen, das außerhalb des Gehäuses 1 liegen kann. Im Gehäuse 1 ist ferner eine Druckwaage 12, und zwar im Druckversorgungskanal 5, untergebracht, die von einer stromab der Druckwaage 12 abzweigenden Steuerleitung 13 in Öffnungsrichtung und in der dazu entgegengesetzten Schließrichtung vom Druck aus der Steuerleitung 11 sowie einer Regelfeder 14 beaufschlagt wird. Stromab der Abzweigung der Steuerleitung 13 ist im Verbindungskanal 5 a eine Nutzstrom-Begrenzvorrichtung 15 vorgesehen, die ein Drosselelement E enthält, mit dem ein Drosseldurchgang D definiert wird.

Der konstruktive Aufbau des Wegesteuerventils 2 ist zum Teil und der des Gehäuses 1 im Detail aus den Fig. 2 und 3 erkennbar.

Gemäß den Fig. 2 und 3 ist das Gehäuse 1 quaderförmig. Die Schieberbohrung 16 durchsetzt das Gehäuse 1 und enthält den Kolbenschieber 17, der in seinem Mittelbereich einen Bund 18 besitzt. Beiderseits des Bundes 18 sind im Kolbenschieber 17 Eindrehungen 20, 21 zur Strömungsführung vorgesehen. In der dargestellten Nullstellung liegen die Eindrehungen 20, 21 in ringförmigen Erweiterungen 19, 20 der Gehäusebohrung 16, die mit den Verbraucheranschlüssen A, B verbunden sind. Rücklaufanschlüsse 22, 23 dienen zum Ableiten des Druckmittels in jeweils einer Steuerstellung des Kolbenschiebers 17. Im Mittelbereich der Schieberbohrung 16 ist eine umlaufende, ringförmige Erweiterung 25 vorgesehen. Die Schieberbohrungsachse liegt zusammen mit den Verbraucheranschlüssen A, B in einer zweiten Gehäuseebene II (Fig. 3). In einem Abstand von der Schieberbohrung 16 ist im Gehäuse 1 in einer ersten Gehäuseebene I der Druckversorgungskanal 5 als durchgehende Bohrung 32 vorgesehen. Die erste Gehäuseebene I liegt parallel zur Schieberbohrungsachse und senkrecht zur zweiten Gehäuseebene II. Die Achse des Druckversorgungskanals 5 steht senkrecht zur zweiten Gehäuseebene. Der Druckversorgungskanal 5 verläuft zwischen den Gehäuseseiten 24. Wird das Wegesteuerventil 2 mit seinem Gehäuse 1 alleine benutzt, dann wird ein Ende des Druckversorgungskanals 5 durch eine Abdeckplatte 34 verschlossen (Fig. 3). Sind mehrere Gehäuse 1 batterieartig mit ihren Gehäuseseiten 24 aneinandergesetzt, dann fluchten die Druckversorgungskanäle 5 miteinander, so daß sich eine durchgehende Druckversorgung für alle Gehäuse ergibt. Von der in Fig. 2 unteren Gehäuseseite 26 ist eine Bohrung 27 mit einem Innengewindeabschnitt 28 bis zur Schieberbohrung 16 geführt. In ihrem innenliegenden Bereich bildet die Bohrung 27 den in Fig. 1 angedeuteten Verbindungskanal 5 a zur Schieberbohrung 16, der hier mit 31 zusätzlich bezeichnet ist. In die Bohrung 27 ist ein Drosselelement E eingeschraubt, das bei der gezeigten Ausführungsform eine Drosselschraube 29 mit einem zylindrischen Fortsatz 30 ist, der gemäß Fig. 3 mit der Innenwand der Bohrung 27 einen Drosseldurchgang D bildet.

Eine mit ihrer Wand den Druckversorgungskanal 5 begrenzende Bohrung 32 im Gehäuse 1 ist im Mittelbereich mit einer Erweiterung 33 versehen, vorzugsweise einer ringförmigen Eindrehung, die von der Bohrung 27 geschnitten wird, so daß hier eine Strömungsverbindung zur Schieberbohrung 16 entsteht. In der Bohrung 32 ist die Druckwaage 12 direkt angeordnet, so daß sie einen Zulaufregler für den Kolbenschieber 17 bildet. Die Druckwaage 12 weist einen als Hülse 35 ausgebildeten Regelkolben auf, der als Innendurchgang 36 eine glatte Bohrung besitzt. Außen ist an der Hülse 35 ein umlaufender Bund 37 vorgesehen, mit dem die Hülse 35 entlang der Wand der Bohrung 32 gleitet. Im Bund 37 sind Radialdurchgänge 42 eingeformt.

In die freien Enden der Bohrung 32 eingesetzte Ringkörper 38 führen die Hülse 35 und dichten an ihrer Außenseite beiderseits des Bundes 37 liegende Beaufschlagungsflächen F gegenüber dem Druckversorgungskanal 5 ab. Eine Steuerkammer 40 an der Außenseite der Hülse 35 ist an die Steuerleitung 11 angeschlossen und enthält eine Regelfeder 41. Eine weitere Steuerkammer 39 wird über eine Verbindung 45 mit dem Druck in der Erweiterung 33 beaufschlagt.

Die Radialdurchgänge 42 der Hülse 35 definieren eine Steuerkante 43, die mit einer in der Erweiterung 44 vorgesehenen Gegensteuerkante 44 eine Regelblende bildet, deren Größe in Abhängigkeit von den Drücken in den Steuerkammern 39, 40 und der Kraft der Regelfeder 41 durch Verschieben der Hülse 35 verstellbar ist.

Durch Verschieben des Kolbenschiebers 17, z.B. in Fig. 2 nach links, gelangt Druckmittel in die Erweiterung 20 und zum Verbraucheranschluß B. Gleichzeitig ist der Verbraucheranschluß A über die Eindrehung 20 mit dem Rücklaufanschluß 23 verbunden. Das Ausmaß der Verschiebung des Kolbenschiebers 17 bestimmt nach Art einer Meßblende die Geschwindigkeit des Verbrauchers 3 (Fig. 1), die lastdruckunabhängig und auch unabhängig von Schwankungen des Versorgungsdruckes einzuhalten ist. Diese Aufgabe übernimmt die Druckwaage 12, indem sie die jeweils eingestellte Druckdifferenz der Meßblende konstant hält. Steigt der Lastdruck bzw. der Druck im Steuerkanal 11 an, dann wird die Regelblende weiter geöffnet, um den Druck im Verbindungskanal 31 zu erhöhen, bis die eingestellte Druckdifferenz wieder erreicht wird. Sinkt der Druck im Steuerkanal 11, dann wird über den in der Steuerkammer 39 herrschenden Druck die Hülse 35 in Fig. 3 nach unten verstellt und die Regelblende verengt, bis die Druckdifferenz wieder stimmt. Der maximale Nutzstrom wird im Drosseldurchgang D begrenzt, und zwar unabhängig davon, wie weit die Regelblende bzw. Meßblende geöffnet sind. Der Fortsatz 30 des Drosselelementes E reicht zumindest bis zum oberen Verschneidungsbereich zwischen der Erweiterung 33 und der Bohrung 27.

Zum Verändern des Nutzstromes wird das Drosselelement E gegen ein gleiches Drosselelement mit anders gestaltetem Fortsatz 30 ausgetauscht.

Es ist aber auch denkbar, eine stufenlose Verstellbarkeit des Nutzstromes vorzusehen, etwa in der in den Fig. 4a und 4b gezeigten Weise. Gemäß Fig. 4a ist am Fortsatz 30 ein Drosselkonus 46 vorgesehen, der je nach seiner Eindringtiefe in die Bohrung 27 im Bereich der Verschneidung zwischen der Erweiterung 33 und der Bohrung 27 die Größe des Drosseldurchganges bestimmt. Er läßt sich in Richtung eines Doppelpfeiles verstellen.

Gemäß Fig. 4b ist in der Bohrung 27 als Übergang zum Bereich 31 ein kegelförmiger Sitz 47 vorgesehen, der mit dem Fortsatz 30 zur Veränderung der Größe des Drosseldurchgangs zusammenarbeitet. Gegebenenfalls kann auch bei Fig. 4b ein Drosselkonus 46 am Fortsatz 30 vorgesehen sein.

Claims (8)

1. Wegesteuerventil mit einer im Wegesteuerventil-Gehäuse angeordneten Druckwaage, die zulaufseitig an einen Druckversorgungskanal im Gehäuse und ablaufseitig an wenigstens einen Verbindungskanal zur Schieberbohrung angeschlossen ist, und mit einer Nutzstrombegrenzvorrichtung, die wenigstens ein stromab der Regelblende der Druckwaage in den Verbindungskanal eingreifendes Drosselelement aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckwaage (12) im Druckversorgungskanal (5) und das Drosselelement (E) in einer vom Druckversorgungskanal (5) getrennten Bohrung (27) zum Verbindungskanal (5 a) angeordnet ist.

2. Wegesteuerventil nach Anspruch 1, wobei die Druckwaage einen verstellbaren Regelkolben mit einer Steuerkante aufweist, die mit einer gehäusefesten Gegensteuerkante die Regelblende bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkolben eine im Druckversorgungskanal (5, 32) verschiebbar geführte Hülse (35) mit freiem Längsdurchgang (36) und außenliegenden, gegenüber dem Druckversorgungskanal abgedichteten Beaufschlagungsflächen (F) ist, daß die Gegensteuerkante (44) im Druckversorgungskanal (5) angeordnet ist, und daß die Bohrung (27) für das Drosselelement (E) stromab der Gegensteuerkante (44) auf den Verbindungskanal (5 a) trifft.

3. Wegesteuerventil nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse der im Druckversorgungskanal (5, 32) angeordneten Druckwaage (12) in einer zur Schieberbohrung (16) parallelen ersten Gehäuseebene (I) und senkrecht zur Schieberbohrungsachse liegt, daß die erste Gehäuseebene (I) senkrecht zu einer die Schieberbohrungsachse und Verbraucheranschlüsse (A, B) enthaltenden zweiten Gehäuseebene (II) steht, und daß die Bohrung (27) für das Drosselelement (E) von einer Gehäuseaußenseite (26) senkrecht zur ersten Gehäuseebene (I) zumindest bis zum Verbindungskanal (5 a) führt.

4. Wegesteuerventil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (27) für das Drosselelement (E) von der Gehäuseaußenseite (36) durchgehend zumindest bis in die Schieberbohrung (16) führt und mit ihrem innenliegenden Bereich (31) den Verbindungskanal (5 a) bildet, und daß der die Druckwaage enthaltende Druckversorgungskanal (5, 32) eine gegenüber der Bohrung (27) zur Seite versetzte Bohrung (32) mit einer Erweiterung (33), vorzugsweise einer ringförmigen Eindrehung, ist, die die Gegensteuerkante (44) bildet und von der Bohrung (27) geschnitten wird.

5. Wegesteuerventil nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselelement (E) eine in die Bohrung (27) eingeschraubte Drosselschraube (29) ist, die einen, vorzugsweise zylindrischen, Fortsatz (30) aufweist, dessen Außenumfang mit der Wand der Bohrung (27) bzw. des Verbindungskanals (5 a) einen Drosseldurchgang (D) begrenzt.

6. Wegesteuerventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Drosseldurchgangs (D) durch wahlweises Einsetzen eines Drosselelementes (E) aus einer Reihe bezüglich ihres Fortsatzes (30) unterschiedlicher Drosselelemente veränderbar ist.

7. Wegesteuerventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bohrung (27) ein kegeliger Sitz (47) vorgesehen ist und daß der Querschnitt des Drosseldurchgangs (D) durch Verstellen der Eingriffstiefe des Fortsatzes (30) veränderbar ist.

8. Wegesteuerventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Fortsatz (30) einen Drosselkonus (46) aufweist, und daß der Querschnitt des Drosseldurchgangs (D) durch Verstellen der Eingriffstiefe des Drosselkonus (46) veränderbar ist.