DE3911204C2 - - Google Patents

Description

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

Bei einem aus DE-31 15 088 A1 bekannten Wegesteuerventil ist die Aufnahmebohrung der Druckwaage als Sackbohrung ausgebildet, die in radialem Abstand vor der Schieberbohrung endet. Der Regelkolben wird zum Schließen der Regelblende in Richtung zur Schieberbohrung verstellt. Die Zufuhr des für den jeweiligen Verbraucheranschluß bestimmten Druckmittels von der Regelblende zur Schieberbohrung erfolgt über zwei herzförmig angeordnete Kanäle. Der Lastdruck wird über ein getrenntes Kanalsystem aus der Schieberbohrung zur an der der Schieberbohrung abgewandten Seite des Regelkolbens geleitet. Für die Arbeitsströmung des Druckmittels ergeben sich mehrfach umgelenkte, widerstandsreiche Strömungswege, für die im Gehäuse relativ viel Platz beansprucht wird und die einen beträchtlichen Arbeitsaufwand erfordern.

Bei einem aus der DE-35 07 121 C2 bekannten Wegesteuerventil ist die Druckwaage so im Gehäuse angeordnet, daß der zu einem Mittelabschnitt der Schieberbohrung geführte Lastdruck in der Aufnahmebohrung unmittelbar den Regelkolben der Druckwaage beaufschlagt. Die Regelfelder ist an der der Schieberbohrung abgewandten Seite des Regelkolbens derart angeordnet, daß sie zwar in der vom Druck stromab der Regelblende beaufschlagten Steuerkammer liegt, jedoch gleichsinnig mit dem am anderen Ende des Regelkolbens wirkenden Lastdruck arbeitet. Es ergibt sich dadurch ein komplizierter Aufbau der Druckwaage. Das Druckmittel durchströmt die Druckwaage von der Versorgungsbohrung nach innen, dann in Richtung der Aufnahmebohrung bis und durch die innenliegende Regelblende und dann nach außen in zwei Zuläufe zur Schieberbohrung. Dabei ergeben sich Abdichtprobleme für die Druckwaage in der Aufnahmebohrung und im Inneren der Druckwaage.

Bei einem aus DE-25 31 974 A1 bekannten Wegesteuerventil einer anderen Art ist der mittlere Teil der Schieberbohrung, aus dem der jeweilige Verbraucheranschluß versorgt wird, direkt an die Druckquelle angeschlossen. Das gesamte, von der Druckquelle kommende Druckmittel wird in das Wegesteuerventil eingespeist, wobei zur Zulaufregelung zum Verbraucher überschüssiges Druckmittel über ein Ablauf-Regelventil abgeleitet wird. Ein Teil eines in das Wegesteuerventil eingesetzten Topfkolbens begrenzt eine an eine Zweigleitung der Pumpenleitung angeschlossene und über unterschiedlich kalibrierte Öffnungen mit dem Tank verbindbare Hilfskammer.

Bei einem aus der US-41 54 262 bekannten Wegesteuerventil ist die Regelfeder des Regelkolbens der Druckwaage in der Aufnahmebohrung in der direkt an die Schieberbohrung angeschlossenen, innenliegenden Steuerkammer angeordnet, die mit dem Lastdruck aus der Schieberbohrung versorgt wird. Quer zur Schieberbohrung ist das Gehäuse zur Unterbringung der Druckwaage sehr ausladend gestaltet. Trotzdem läßt sich nur eine verhältnismäßig kurze Regelfeder unterbringen, deren Vorspannung nur nach Ausbau der Druckwaage verstellt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Wegesteuerventil der eingangs genannten Art ein einfaches und kompaktes Gehäuse mit einer baulich einfachen Druckwaage zu erreichen und eine widerstandsarme Strömungsführung bei kurzen Strömungswegen zu gewährleisten.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Bei dieser Ausbildung ergibt sich wegen der direkten Zuströmung des Druckmittels von der Druckwaage entlang des innenliegenden Teils der Aufnahmebohrung in die Schieberbohrung bei kurzem, widerstandsarmem Strömungsweg eine kurze Gehäuse- und damit Schieberbaulänge des Wegesteuerventils. Die Druckwaage besteht aus wenigen, einfach herstellbaren Komponenten. Sie läßt sich einfach in das Gehäuse einsetzen. Die in bezug auf die Schieberbohrung außenliegende Regelfeder kann lang sein und läßt sich von außen verstellen. Von erheblichem Vorteil ist es, daß das Druckmittel stromab der Regelblende direkt über die Aufnahmebohrung in die Schieberbohrung gelangt und vom Kolbenschieber zum jeweiligen Verbraucheranschluß gesteuert wird. Es entfällt somit die Notwendigkeit einer Doppel-Anordnung des Zulaufs zu bezüglich der Achse der Aufnahmebohrung in Schieberbohrungslängsrichtung seitlich versetzte Stellen der Schieberbohrung. Da das Druckmittel von der Versorgungsbohrung nahe der Schieberbohrung in die Druckwaage und von der Druckwaage direkt in die Schieberbohrung geführt wird, gestaltet sich die Abdichtung in diesen Bereichen einfach. Wird das Wegesteuerventil ohne Druckwaage eingesetzt, so braucht nur die Aufnahmebohrung an der Gehäuseaußenseite verschlossen zu werden. Das Druckmittel strömt dann von der Versorgungsbohrung direkt über die Aufnahmebohrung zur Schieberbohrung.

Zweckmäßige Ausführungsformen gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsformen des Erfindungsgegenstands erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Wegesteuerventil mit einer Druckwaage, und

Fig. 2 ein Detail einer anderen Ausführungsform im Schnitt.

In einem Wegesteuerventil S gemäß Fig. 1 ist in ein quaderförmiges Gehäuse 1 mit in Längsrichtung durchgehender Schieberbohrung 2 senkrecht zu deren Achse 17 von einer Gehäuseaußenseite 45 eine Druckwaage DW eingeschraubt. In der Schieberbohrung 2 ist ein Kolbenschieber 3 aus der gezeigten Mittelstellung nach beiden Seiten in Richtung eines Doppelpfeils 19 in Steuerstellungen verschiebbar. Mit dem Kolbenschieber 3 ist die Druckbeaufschlagung eines Verbrauchers V, beispielsweise eines doppelseitig beaufschlagbaren Hydraulikzylinders, steuerbar, dem das Druckmittel von einer Druckquelle P durch die Druckwaage DW und eine mittige ringförmige Erweiterung 4 über Verbraucheranschlüsse A, B des Gehäuses 1 wechselseitig zuführbar ist. Die Druckwaage DW ist in eine abgestufte Aufnahmebohrung 5 eingeschraubt, die die Schieberbohrung 2 durchsetzt und einen direkten Zulauf Z zur Schieberbohrung 2 bildet. Beiderseits der Aufnahmebohrung 5 sind in der Schieberbohrung 2 ringförmige Erweiterungen 6, 7 vorgesehen, aus denen die Verbraucheranschlüsse A, B herausführen. Ein Mittelabschnitt 8 des Kolbenschiebers 3 dichtet in der gezeigten Mittelstellung den Zulauf Z von den Erweiterungen 6, 7 ab. Beiderseits des Mittelabschnitts 8 besitzt der Kolbenschieber 3 Einschnürungen 10. Die Übergänge vom Mittelabschnitt 8 zu den Einschnürungen 10 sind als Strömungsdosierflächen 9 ausgestaltet, die mit der Wand der Schieberbohrung eine Meßblende M für eine Regelblende R der Druckwaage DW bilden. An die Einschnürungen 10 schließen sich zylindrische Abschnitte 11 an, die in der dargestellten Mittelstellung die Erweiterungen 6, 7 von Rücklaufanschlüssen 20 zu einem Rücklauf R trennen.

Beiderseits der Erweiterung sind 4 in der Schieberbohrung 2 Lastdruckanzapfstellen 12 vorgesehen, die an einen gemeinsamen Lastdruck-Steuerkanal 13 angeschlossen sind. In der Mittelstellung sperrt der Mittelabschnitt 8 die Lastdruckzapfenstellen 12 von den Erweiterungen 6, 7 und dem Zulauf Z ab. Die Aufnahmebohrung 5 schneidet eine Versorgungsbohrung 14, die senkrecht zur Zeichenebene verläuft und an die Druckquelle P angeschlossen ist. Die Versorgungsbohrung 14 kann ein das Gehäuse 1 durchsetzender Kanal sein, so daß bei Aneinandersetzen mehrerer Gehäuse 1 bei einer batterieartigen Anordnung ein durchgehender Versorgungskanal entsteht, zu dem die Druckwaage DW in jedem Gehäuse 1 einen Zulaufregler bildet.

Die Druckwaage DW ist mit einer Hülse 18 in einen Innengewindeabschnitt 15 der Aufnahmebohrung 5 eingeschraubt. Die Achse 16 der Aufnahmebohrung 5 steht senkrecht zur Achse 17 der Schieberbohrung 2. Eine umlaufende Schulter 21 der Hülse 18 dichtet einen Raum 39 im außenliegenden Ende der Aufnahmebohrung 5 ab, der über einen Kanal 49 mit einer Hülse gebildeten Steuerkammer 40 und über den Steuerkanal 13 mit den Lastdruckanzapfstellen 12 verbunden ist. Gegen die Versorgungsbohrung 14 ist der Raum 39 durch ein Innengewinde 22 der Hülse 18 und eine dort vorgesehene Dichtung abgedichtet. Ein Stirnende 23 der Hülse 18 reicht über die Verschneidung mit der Versorgungsbohrung 14 hinaus. Auf der Höhe der Versorgungsbohrung 14 ist ein Ringraum 24 vorgesehen. Von diesem führen eine Gegensteuerkante 26 definierende Radialdurchgänge 25 ins Innere der Hülse 18. Im Bereich der Radialdurchgänge 25 bildet der Innenumfang der Hülse 18 eine Führung F für einen Regelkolben K, 27 der ein Topfkolben mit einem der Schieberbohrung 2 zugewandten offenen Ende 29 ist. Vom innenliegenden Hohlraum 28 des Regelkolbens 27 führen Radialdurchgänge 30 nach außen, die eine Steuerkante 31 definieren, die bei einer Verstellung des Regelkolbens 27 mit der Gegensteuerkante 26 als die Regelblende R zusammenarbeitet. Am Boden des Regelkolbens 27 liegt über eine Kugel 32 ein Druckstempel 33 an, der mit einem Schaft 34 mit innenliegendem Kanal 35 und einem Rückschlagventil 36 in einen Zylinder 37 eines Einschraubteils 38 eintaucht. Der Einschraubteil 38 ist in das freie Ende der Hülse 18 eingeschraubt. Am Einschraubteil 38 stützt sich eine Regelfeder 39 ab, die mit ihrem anderen Ende über den Druckstempel 33 den Regelkolben 27 beaufschlagt. Der Schaft 34 mit dem Rückschlagventil 36 bildet mit dem Zylinder 37 eine Stellbewegungs-Dämpfvorrichtung D für die Regelblende R.

Das Wegesteuerventil S arbeitet wie folgt:

In der dargestellten Mittelstellung des Kolbenschiebers 3 ist die Steuerkammer 40 nahezu drucklos; die Druckwaage DW verharrt mit offener Regelblende R in der gezeichneten Stellung. Wird der Kolbenschieber 3 in Fig. 1 nach links verschoben, bis die Dosierfläche 9 den Bund zwischen der Erweiterung 7 und Aufnahmebohrung 5 überfährt, dann wird der Verbraucheranschluß A über die Einschnürung 10 mit dem Rücklaufanschluß 20 verbunden während das Druckmittel aus dem Zulauf Z und dem Verbraucheranschluß B zum Verbraucher V strömt. Gleichzeitig wird die rechte Lastdruckanzapfstelle 12 freigegeben, so daß der in der Erweiterung 7 herrschende Lastdruck im Steuerkanal 13 ansteht. Mittels der Dosierfläche 9 wird eine bestimmte Geschwindigkeit des Verbrauchers V eingestellt und eine Druckdifferenz zwischen dem Zulauf Z und der Erweiterung 7 vorbestimmt. Diese Druckdifferenz wird von der Druckwaage DW dadurch gehalten, daß der Druck in der Steuerkammer 40 zusammen mit der Regelfeder 39 dem Druck im Zulauf entgegenwirkt, der den Regelkolben 27 von der Schieberbohrung 2 weg nach außen verstellt. Die Regelblende R drosselt ab, bis die Druckdifferenz zwischen dem Zulauf Z und der Erweiterung 7 erreicht ist. Steigt bei Last am Verbraucher V der Druck in der Erweiterung 7, dann wird dieser Druckanstieg über die Steuerleitung 13 in der Steuerkammer 40 wirksam. Der Regelkolben 27 wird in Richtung zur Schieberbohrung 2 hin verstellt. Die Regelblende R wird weiter geöffnet, bis die eingestellte Druckdifferenz wieder erreicht wird. Steigt bei gleichbleibendem Lastdruck der Druck in der Versorgungsbohrung 14, dann drosselt die Regelblende R soweit ab, bis die Druckdifferenz wieder erreicht ist. Das gleiche erfolgt bei einer weiteren Verstellung des Kolbenschiebers 3 nach links, was einer Erhöhung der Geschwindigkeit des Verbrauchers V gleichkommt. Die durch die Stellung des Kolbenschiebers 3 eingestellte Geschwindigkeit wird über die Druckwaage DW eingehalten.

Ruckartige Stellbewegungen des Regelkolbens 27 werden dadurch gedämpft, daß das Rückschlagventil 36 in Schließrichtung der Regelblende R sperrt und das Druckmittel aus dem Zylinder 37 zwischen dem Schaft 34 und der Innenwand des Zylinders 37 verzögert hindurchgedrückt wird. Die Öffnungsbewegung der Regelblende R wird nicht gedämpft, da dann das Rückschlagventil 36 öffnet.

Durch Verschrauben des Schraubeinsatzes 38 läßt sich die Vorspannung der Regelfeder 39 verändern. Nach Entnahme des Schraubeinsatzes 38 kann auch eine andere Regelfeder eingesetzt werden. Wird die Druckwaage DW nicht benötigt, dann wird die Hülse 18 durch einen Stopfen ersetzt. Dann besteht zwischen den Versorgungsbohrungen 14 und dem Zulauf Z eine direkte Verbindung.

Die in Fig. 2 angedeutete Variante eines Wegesteuerventils enthält in einem Gehäuse 1′ die glatt durchgehende Schieberbohrung 2′ für den Kolbenschieber 3′. Die ringförmige Erweiterung 4 von Fig. 1 ist bei dieser Ausführungsform nicht notwendig. Im Umfang des Kolbenschiebers 3′ sind einander diametral gegenüberliegende, längsverlaufende und in Umfangsrichtung begrenzte auf den Zulauf Z ausgerichtete Strömungstaschen 41 eingeformt, die miteinander durch einen Querkanal 42 verbunden sind. Bei den Verbraucheranschlüssen A, B münden die Lastdruckanzapfstellen 12 als schräge Bohrungen, die an den Steuerkanal 13 angeschlossen sind, zweckmäßigerweise über ein Wechselventil 44, um den Rücklaufdruck von der Steuerleitung 13 fernzuhalten. Zur Lastdruckanzapfung sind aber auch andere, übliche Prinzipien brauchbar. Die Strömungstaschen 41 arbeiten mit den Verbraucheranschlüssen A nach Art einer Meßblende zusammen, die der Druckwaage DW zugeordnet ist. Die an der Meßblende eingestellte Druckdifferenz wird von der Druckwaage DW gehalten, von der in der Aufnahmebohrung 5 das Ende des Topfkolbens 27 in der Hülse 18 gezeigt ist. Es ist die Achse 16 der Aufnahmebohrung 5 senkrecht zur Achse 17 der Schieberbohrung 2′. Die nicht gezeigte Regelfeder der Druckwaage DW liegt außen.

Claims (10)

1. Wegesteuerventil, insbesondere für die Hochdruck-Hydraulik, mit einem in einer Schieberbohrung (2, 2′) verschiebbaren Kolbenschieber (3, 3′) zur Steuerung der Druckmittelleitungen zwischen mindestens einem Verbraucher (V) und der Druckquelle (P) bzw. dem Rücklauf (T), mit wenigstens einem an die Schieberbohrung (2, 2′) angeschlossenen Verbraucheranschluß (A, B), neben dem ein Rücklaufanschluß (20) aus der Schieberbohrung (2, 2′) führt, mit einer dem Verbraucheranschluß (A, B) zugeordneten Lastdruckanzapfstelle (12), und mit einer senkrecht zur Schieberbohrungsachse (17) von einer Gehäuseaußenseite (45) bis in die Schieberbohrung (2, 2′) führenden, eine Versorgungsbohrung (14) schneidenden Aufnahmebohrung (5) für eine Druckwaage (DW), die zuströmseitig mit der Versorgungsbohrung (14) und abströmseitig über wenigstens einen Zulauf (Z) mit der Schieberbohrung (2, 2′) verbunden ist und einen druckabhängig verstellbaren Regelkolben (27) zur Veränderung der Durchgangsgröße der Regelblende (R) der Druckwaage (DW) aufweist, der gegensinnig einerseits vom Lastdruck sowie einer Regelfeder (39) und andererseits vom Druck stromab der Regelblende (R) beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkolben (27) zum Schließen der Regelblende (R) in Richtung von der Schieberbohrung (2, 2′) weg verstellbar ist und von der an seiner der Schieberbohrung (2, 2′) abgewandten Seite angeordneten Regelfeder (39) in Richtung zur Schieberbohrung (2, 2′) hin belastet wird,
daß der Regelkolben (27) ein mit seinem offenen Ende (29) zur Schieberbohrung (2, 2′) weisender Topfkolben mit in seinem Inneren liegender Abströmseite der Regelblende (R) ist,
und daß die Aufnahmebohrung (5) mit ihrem inneren, in die Schieberbohrung (2, 2′) mündenden Ende (5a) den einzigen, mittigen und direkten Zulauf (Z) zur Schieberbohrung (2, 2′) für das dem jeweiligen Verbraucheranschluß (A, B) zugeteilte Druckmittel bildet.

2. Wegesteuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Topfwand des Regelkolbens (27) eine Steuerkante (31) vorgesehen ist, die mit einer aufnahmebohrungsfesten Gegensteuerkante (26) die Regelblende (R) bildet.

3. Wegesteuerventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckwaage (DW) in einer in die Aufnahmebohrung (5) eingeschraubte Hülse (18) angeordnet ist, und daß die Hülse (18) in Längsrichtung der Aufnahmebohrung (5) die Schnittstelle mit der Versorgungsbohrung (14) übergreift und die Gegensteuerkante (26) bildende, seitliche Einlässe (25) zum Regelkolben (27) aufweist.

4. Wegesteuerventil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für den Regelkolben (27) ein in Schließrichtung der Regelblende (R) wirkende Verstellbewegungs-Dämpfvorrichtung (D) vorgesehen ist.

5. Wegesteuerventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (18) im außenliegenden Ende eine die Regelfeder (39) enthaltende Steuerkammer (40) für den Regelkolben (27) aufweist, und daß die Verstellbewegungs-Dämpfvorrichtung (D) in der Steuerkammer (40), vorzugsweise innerhalb der Regelfeder (39), vorgesehen ist.

6. Wegesteuerventil nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelfeder (39) den Regelkolben (27) mittels eines Druckstempels (33) beaufschlagt, der einen hohlen und in einen hülsenfesten Zylinder (37) eintauchenden Schaft (34) aufweist, und daß der Schaft (34) ein in Strömungsrichtung vom Zylinder (37) in die Steuerkammer (40) sperrendes Rückschlagventil (36) enthält.

7. Wegesteuerventil nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (18) in der Aufnahmebohrung (5) einen abgedichteten und mit der Lastdruckanzapfstelle (12) verbundenen Raum (5′) begrenzt, der mit der Steuerkammer (40) über einen Kanal (49) der Hülse (18) verbunden ist.

8. Wegesteuerventil nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Abströmseite der Regelblende (R) im Regelkolben (27) und dem Verbraucheranschluß (A, B) bzw. Lastdruckanzapfstelle (12) in der Schieberbohrung (2, 2′) eine aus dem Zulauf (Z) und einem Teil der Schieberbohrung (2, 2′) bestehende Strömungsverbindung vorgesehen ist, die mittels des Kolbenschiebers (3, 3′) in dessen Mittelstellung absperrbar und bei dessen Verstellung in eine Steuerstellung nach Art einer Meßblende (M) für die Regelblende (R) zu öffnen ist.

9. Wegesteuerventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmebohrung (5) in der Schieberbohrung (2, 2′) in einer mittleren, ringförmigen Erweiterung (4) mündet, die zumindest in der Mittelstellung des Kolbenschiebers (3, 3′) durch dessen Außenumfang gegenüber dem Verbraucheranschluß (A, B) abgetrennt ist, daß der Kolbenschieber (3, 3′) im Anschluß an einen zylindrischen Mittelabschnitt (8) an der Seite des Verbraucheranschlusses (A, B) eine Einschnürung (10) aufweist, daß der Übergang vom Mittelabschnitt (8) zur Einschnürung (10) als Strömungsdosierfläche (9) ausgebildet ist,
und daß die Lastdruckanzapfstelle (12) eine zwischen der ringförmigen Erweiterung (4) und dem Verbraucheranschluß (A, B) in der Wand der Schieberbohrung (2, 2′) angeordnete Steuerkanalmündung ist.

10. Wegesteuerventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenschieber (3, 3′) in seinem Mittelabschnitt (8) wenigstens eine längsverlaufende und auf den Zulauf (Z) ausgerichtete, in Umfangsrichtung des Kolbenschiebers begrenzte Strömungstasche (41) aufweist, die in der Steuerstellung des Kolbenschiebers (3, 3′) einen Teil der Strömungsverbindung bildet.