DE3917418A1 - Elektro-hydraulisch bewegbares steuerventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektro-hydraulisch be­ tätigbares Steuerventil mit einem innerhalb eines Ge­ häuses bewegbaren Steuerkolben gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein elektro-hydraulisch betätigbares Steuerventil ist beispielsweise in der Europäischen Patentschrift mit der Veröffentlichungsnummer 02 27 209 beschrieben. Aus diesem Dokument ist ein Steuerventil bekannt, das einen innerhalb eines wenigstens einen Druckzufuhr­ kanal sowie mindestens zwei Arbeitskanäle aufweisen­ den Gehäuses bewegbaren Steuerkolben aufweist. Dieser wird einerseits mit der Kraft eines Proportional­ magneten und andererseits mit der Kraft einer ent­ gegenwirkenden Feder beaufschlagt. Durch das Zusam­ menspiel von Proportionalmagnet und Feder ist der Steuerkolben aus einer NULL-Stellung in zwei Arbeits­ stellungen bewegbar. Insofern liegt eine elektro­ magnetische Betätigung des Ventils vor. Der Steuer­ kolben ist darüberhinaus unter der Wirkung eines unter Druck stehenden, in einem in Längsrichtung des Steuerkolbens verlaufenden Kanal strömenden Fluids in eine vierte Stellung, die sogenannte Fail-Safe-Stel­ lung, bewegbar, in der die Druckzufuhr zu den Ar­ beitskanälen unterbrochen ist und/oder die Ar­ beitskanäle miteinander verbunden sind.

Es hat sich nunmehr herausgestellt, daß in einem Feh­ lerfall die Fail-Safe-Stellung für manche Anwendungs­ gebiete nicht schnell genug erreicht wird.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein elektro­ hydraulisch betätigbares Steuerventil zu schaffen, bei dem die genannten Nachteile vermieden werden und die Fail-Safe-Stellung optimal ansteuerbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Steuerventil gemäß Ober­ begriff des Anspruch 1 mit Hilfe der in diesem An­ spruch genannten Merkmale gelöst.

Besonders vorteilhaft ist es, daß die Feder lediglich dann auf den Steuerkolben wirkt, wenn sich dieser in der Neutralstellung befindet oder eine der Arbeits­ stellungen einnimmt. Die Feder beaufschlagt also den Steuerkolben nur in einem sehr kleinen Bewegungsbe­ reich mit ihrer Kraft. Die Federkraft ist in diesem Abschnitt der Bewegung des Steuerkolbens sehr genau vorherbestimmbar. Überdies kann die Feder relativ steif ausgelegt werden, wodurch die Eigenfrequenz des Ventils erhöht werden kann. Überdies geht das Steuer­ ventil unmittelbar aus den Arbeitsstellungen in die Fail-Safe-Stellung über, ohne daß irgendwelche Zwischenstellungen zur Ansteuerung dieser vierten Stellung erforderlich sind. Das heißt also, der Weg des Steuerkolbens zur Erreichung der Fail-Safe-Stel­ lung ist außerordentlich kurz, so daß auch bei kleinen Druckkräften sichergestellt ist, daß der Steuerkolben durch hydraulische Kräfte in diese Fail- Safe-Stellung bewegt werden kann. Dadurch wird eine außerordentlich hohe Sicherheit mit diesem Steuerven­ til erreicht.

Besonders bevorzugt wird ein Steuerventil, bei dem der im Inneren des Steuerkolbens verlaufende Kanal Öffnungen sowohl im Bereich der Seitenwand als auch der Stirnseite des Steuerkolbens aufweist. Dabei ist die an der Stirnseite vorgesehene Öffnung durch die Verschließeinrichtung abschließbar. Dieses Ventil zeichnet sich durch einen besonders einfachen und sehr funktionssicheren Aufbau aus.

Bei einer Weiterentwicklung des Steuerventils ist die in der Seitenwand des Steuerkolbens vorgesehene Öff­ nung des Kanals so angeordnet, daß sie in den drei Arbeitsstellungen mit dem Druckzufuhrkanal 29 und in der vierten Stellung, der Fail-Safe-Stellung, mit dem in dieser Steuerkolben-Stellung verschlossenen Ar­ beitskanal in Verbindung steht. Über diesen Kanal kann bei Ausfall des Proportionalmagneten oder bei einem Bruch der Feder das von dem Steuerkolben beein­ flußte, unter Druck stehende Fluid in den Kanal ein­ treten und aus der Öffnung an der Stirnseite des Steuerkolbens austreten, so daß eine Bewegung des Steuerkolbens eintritt. Diese beruht also ausschließ­ lich auf dem Impuls des ausströmenden Mediums.

Es zeigt sich also, daß durch dieses Steuerventil eine außerordentlich hohe Funktionssicherheit erzielt wird, da nämlich die Fail-Safe-Stellung bei Ausfall des Proportionalmagneten selbst dann erreicht wird, wenn die Feder gebrochen sein sollte.

Ein weiteres Steuerventil wird deshalb bevorzugt, weil die Verschließeinrichtung einen von der Kraft der Feder beaufschlagbaren Ventilkegel aufweist. Dieser schließt die an der Stirnseite des Kolbens vorgesegene Öffnung besonders gut ab, ohne daß weitere Dichtungseinrichtungen vorgesehen werden müßten. Der Aufbau des Ventils ist daher sehr einfach und funktionssicher.

Überdies wird ein Steuerventil bevorzugt, bei dem die Anschlagmittel ein Widerlager für die Feder sowie einen mit dem Widerlager zusammenwirkenden Anschlag am Gehäuse des Steuerventils umfassen. Dadurch daß die Anschlagmittel gleichzeitig als Widerlager für die Feder dienen, kann der Aufbau des Ventils weiter vereinfacht werden. Dies führt dazu, daß das Ventil sehr raumsparend aufgebaut sein kann.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen des Steuerven­ tils ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bis 6 verschiedene Ausführungsbeispiele von Steuerventilen im Teilschnitt.

Das erfindungsgemäße Steuerventil kann beliebig mit einem oder mehreren Ventilen oder mit einem zu steuernden Gerät kombiniert werden. Vorzugsweise wird es in einer Vorsteuerstufe eines Proportional-Wege­ ventils eingesetzt, die der Ansteuerung einer Haupt­ steuerstufe dient. Diese weist einen von Federkraft in einer NULL-Stellung zentrierten Steuerschieber auf, der nach beiden Seiten hin auslenkbar ist. Er grenzt an Druckkammern an, in die das unter Druck stehende Fluid einbringbar ist. Im folgenden wird von einer elektro-hydraulischen Ansteuerung ausgegangen. Das heißt, das Steuerventil wird mittels eines gegen eine Feder wirkenden Proportionalmagneten ange­ steuert. Dieses betätigt seinerseits über ein hydrau­ lisches Medium, beispielsweise ein Hydrauliköl die Hauptsteuerstufe.

Fig. 1 zeigt einen Teilschnitt durch ein erstes Aus­ führungsbeispiel eines Steuerventils 1 mit einem Ge­ häuse 3.

Das Gehäuse 3 wird in Längsrichtung von einem Steuer­ kanal 5 durchzogen, der zur Aufnahme eines Steuerkol­ bens 7 dient. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Steuerkanal mit einer Hülse 9 versehen, deren Länge etwas größer gewählt ist als die Längsausdehnung des Steuerkanals 5.

Der Steuerkanal 5 ist auf seiner einen Seite durch eine Verschlußkappe 11 abgeschlossen, die in ihrem Inneren eine Aufnahmebohrung 13 aufweist. In diese ist ein als Druck-Feder 15 ausgebildetes Federelement eingebracht. Dieses stützt sich auf ihrer einen Seite am Boden der Aufnahmebohrung 13 und auf ihrer anderen Seite an einem Ventilelement 17 ab.

Das Ventilelement 17 weist eine als Anschlag dienende Ringschulter 19 sowie einen Ventilkegel 21 auf.

Die Feder 13 übt über das Ventilelement 17 eine Druckkraft auf das eine Ende des Steuerkolbens 7 aus, der an seinem anderen Ende an der Druckstange 23 eines vorzugsweise als Proportionalmagnet 25 ausge­ bildeten, hier nur teilweise wiedergegebenen Magnet­ elements anliegt. Dieses ist in einem Gehäuseansatz 27 untergebracht, welches das der Verschlußkappe 11 gegenüberliegende Ende des Steuerkanals 5 druckdicht abschließt.

In den Steuerkanal 5 münden ein Druckzufuhrkanal 29, ein erster Arbeitskanal 31 sowie ein zweiter Arbeits­ kanal 33. Die Zufuhr des unter Druck stehenden Fluids aus dem Druckzufuhrkanal 29 zu den Arbeitskanälen 31 und 33 wird über zwei auf dem Steuerkolben 5 angeord­ neten Steuerschultern 35 und 37 gesteuert.

An die beiden Arbeitskanäle 31 und 33 ist hier eine Hauptsteuerstufe 39 angeschlossen, die einen von zwei Federn 41 in einer NULL-Stellung zentrierten Steuer­ schieber 43 aufweist. Die Hauptsteuerstufe ist hier lediglich gestrichelt dargestellt. In den Fig. 2 bis 4 ist sie aus Gründen der Vereinfachung nicht dargestellt. Zwischen den Steuerschultern 35 und 37 ist eine Zusatzschulter 45 vorgesehen, die mit einer Steuerkante 47 der Hülse 9 zusammenwirkt.

In Längsrichtung ist der Steuerkolben 7 von einem Steuerkanal 49 durchzogen, der einerseits auf dem der Ventileinrichtung 17 zugewandten Ende des Steuerkol­ bens 7 und andererseits an dessen Seitenfläche zwischen der Zusatzschulter 45 und der zweiten Steuerschulter 47 mündet.

An dem der Ventileinrichtung 17 zugewandten Ende des Steuerkolbens 7 ist eine in die Außenseite des Kol­ bens eingebrachte Ringnut 51 vorgesehen, die über mindestens eine Bohrung oder Längsausnehmung 53 mit der Stirnseite des Steuerkolbens in Verbindung steht.

Zusätzlich zu den genannten Druckzufuhr- und Ar­ beitskanälen münden in den Steuerkanal 5 ein erster mit einem Tank in Verbindung stehender Tankkanal 55 sowie ein zweiter mit dem Tank in Verbindung stehen­ der Tankkanal 57. Die beiden Tankkanäle stehen über einen Verbindungsgang 59 miteinander in Verbindung.

Im folgenden wird auf die Funktion des Steuerventils näher eingegangen:

Der Steuerkolben 7 befindet sich in Fig. 1 in der neutralen NULL-Stellung, die sich durch das Zusammen­ wirken der Feder 15 mit dem Proportionalmagneten 25 ergibt.

Durch eine entsprechende Ansteuerung des Propor­ tionalmagneten kann der Steuerkolben 7 gegen die Kraft der Feder 15 nach links bewegt werden. Dadurch gibt die Steuerschulter 35 die Verbindung zwischen dem Druckkanal 29 und dem ersten Arbeitskanal 31 frei, dieser wird also mit dem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagt. Dadurch wird der Steuerschieber 43 der Hauptsteuerstufe 39 in eine erste Arbeitsstel­ lung bewegt, das heißt, in Fig. 1 nach rechts ver­ schoben.

Entsprechend wird bei einer Verschiebung der Druck­ stange 23 des Proportionalmagneten 25 nach rechts der Steuerkolben 7 aufgrund der Kraft der Feder 15 nach rechts verschoben. Dadurch wird die Verbindung zwischen Druckzufuhrkanal 29 und dem ersten Arbeits­ kanal 31 unterbrochen; statt dessen wird das unter Druck stehende Fluid vom Druckzufuhrkanal an den zweiten Arbeitskanal 33 geleitet, indem die Steuer­ schulter 37 eine Verbindung freigibt. Das Fluid wird über eine geeignete Verbindung an die Hauptsteuer­ stufe weitergeleitet, so daß deren Steuerschieber 43 nach links verschoben und in eine zweite Arbeitsstel­ lung gebracht wird.

In der Neutral- bzw. NULL- aber auch in den beiden Arbeitsstellungen wird das Ventilelement 17 so gegen den Steuerkolben 7 gedrückt, daß der Kanal 49 vom Ventilkegel 21 druckdicht abgeschlossen wird.

Bei einem Stromausfall entfällt die Erregung des Pro­ portionalmagneten und damit die über die Druckstange 23 auf das rechte Ende des Steuerkolbens 7 ausgeübte Kraft. Die Feder 15 kann daraufhin den Steuerkolben 7 in seine rechte Arbeitsstellung bewegen. Dadurch wird der Steuerschieber 43 in zweite Arbeitsstellung ge­ bracht. Dies ist jedoch unerwünscht. Es ist vielmehr anzustreben, daß bei einem Energieausfall eine Fest­ stellung des Steuerschiebers 43 der Hauptsteuerstufe 39 dadurch erfolgt, daß die beiden Arbeitskanäle 31 und 33 miteinander verbunden werden. Damit werden Schäden und Gefährdungen bei Ausfall der Energiever­ sorgung vermieden.

Der Steuerkolben 7 wird bei Ausfall des Proportional­ magneten aus der rechten Arbeitstellung in eine vierte Stellung, die sogenannte Fail-Safe-Stellung bewegt. Diese Bewegung erfolgt ausschließlich durch hydraulische Kräfte. Die Feder 15 kann bei einem Aus­ fall des Proportionalmagneten eine Bewegung des Steuerkolbens 7 nicht hervorrufen, weil nach Er­ reichen der rechten Arbeitsstellung des Steuerkolbens die Ringschulter 19 des Ventilelements 17 an der Hülse 9 des Steuerkanals 5 anliegt. Die in der Seitenwand des Steuerkolbens 7 vorgesehene Öffnung 48 des Kanals 49 steht in der dritten Arbeitsstellung jedoch mit dem Druckzufuhrkanal 29 in Verbindung. Da­ durch baut sich im Inneren des Steuerkolbens ein Druck auf, der nach Anschlag der Ringschulter 19 des Ventilelements an der Hülse 9 von dem Ventilkegel 21 nicht mehr abgefangen bzw. abgedichtet wird. Dadurch strömt das Fluid unter Druck durch den Kanal 49, so daß eine Rückstoßkraft auf den Steuerkolben 7 aus­ geübt wird. Dieser bewegt sich daraufhin über die dritte Arbeitsstellung hinaus in die Fail-Safe-Stel­ lung.

Durch diese Bewegung des Steuerkolbens 7 wird die Zu­ satzschulter 45 in den Bereich der Steuerkante 47 be­ wegt. Damit wird der zweite Arbeitskanal 33 von dem Druckzufuhrkanal 29 abgeschlossen. Gleichzeitig wird auch die Verbindung zwischen dem Druckzufuhrkanal 29 und dem ersten Arbeitskanal 31 durch die Steuerschul­ ter 35 unterbrochen. Das in dem Druckzufuhrkanal vor­ handene Fluid kann auch nicht mehr in den Kanal 49 gelangen.

Durch die Verschiebung des Steuerkolbens 7 nach rechts in die Fail-Safe-Stellung wird überdies die Ringnut 51, die sonst in den drei Arbeitsstellungen von der Hülse 9 vorzugsweise abgeschlossenen wird, mit dem ersten Tankkanal 55 in Verbindung gebracht, so daß dieser Tankkanal über die Ringnut 51, die Längsausnehmung 53, den Kanal 59 und die Öffnung 48 mit dem ersten Arbeitskanal 33 in Verbindung steht. Gleichzeitig wird durch die Steuerschulter 35 die Verbindung zwischen dem ersten Tankkanal 55 und dem ersten Arbeitskanal 31 freigegeben. Das heißt also, beide Arbeitskanäle sind miteinander und mit dem Tank verbunden. Dadurch, daß auf beiden Seiten des Steuer­ schiebers 43 der Hauptsteuerstufe 39 gleiche Druck­ verhältnisse herrschen, können die Federn 41 den Steuerschieber 43 zentrieren. Damit ist das an der Hauptsteuerstufe 39 angeschlossene hydraulische Gerät fixiert. Schäden und eine Gefährdung von Bedienungs­ personen sind damit ausgeschlossen.

Die Ringnut 51 ist vorzugsweise so angeordnet, daß sie während der drei Arbeitsstellungen, während derer der Steuerkolben 7 mit der Kraft der Feder 15 beauf­ schlagt wird, von der Hülse 9 abgeschlossen wird. Grundsätzlich ist es auch möglich, daß die Ringnut 51 permanent mit dem die Feder 15 aufnehmenden Raum 12 in Verbindung steht, da der mit der Ringnut 51 in Verbindung stehende Kanal 49 durch die Federkraft ab­ geschlossen wird. Dabei können allerdings Verunreini­ gungen aus dem mit dem Raum 12 verbundenen Tank in das Steuerventil gelangen.

Befindet sich der Steuerkolben 7 beispielsweise in der NULL- der rechten oder linken Arbeitsstellung, so kann bei Ausfall der Energieversorgung des Propor­ tionalmagneten 25 die Fail-Safe-Stellung auch dann erreicht werden, wenn die Feder 15 gebrochen sein sollte. In dieser Stellung ist der Kanal 49 über die in der Seitenwand des Steuerkolbens 7 liegende Öff­ nung 48 mit dem Druckzufuhrkanal 29 verbunden. Durch den dort herrschenden Druck wird das Ventilelement 17 von dem Steuerkolben 7 abgehoben, das heißt, der Ven­ tilkegel 21 gibt die Öffnung des Kanals 49 frei. Durch den Rückstoß des ausströmenden Fluids wird der Steuerkolben 7 über die rechte Arbeitsstellung hinaus in die Fail-Safe-Stellung bewegt, in der die beiden Arbeitskanäle 31 und 33 miteinander in Verbindung stehen.

Es zeigt sich also, daß durch die hier dargestellte Ventilkonstruktion eine ganz besonders hohe Funk­ tionssicherheit erreicht wird.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Steuerventils. Bei dieser Darstellung sind Teile, die mit denen in Fig. 1 überstimmen, mit gleichen Be­ zugszeichen versehen.

Bei dieser Darstellung ist die in Fig. 1 angegebene Hauptsteuerstufe aus Gründen der besseren Übersicht­ lichkeit weggelassen. Im übrigen unterscheidet sich das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 lediglich durch die andere Ausgestaltung des Ventilelements 117 und durch eine Änderung des Kanals 49 im Steuerkolben 7. Grundsätzlich kann das Ventilelement beliebig ausge­ staltet werden, wesentlich ist nur, daß bei Ausfall der Feder bzw. des Proportionalmagneten, der Impuls des ausströmenden Fluids den Steuernocken in die Fail-Safe-Stellung bewegen kann.

Im Bereich des linken, dem Ventilelement 117 zuge­ wandten Endes des Steuerkolbens 7 ist der Kanal 49 mit einer Aufbohrung 50 versehen, die sich zumindest bis in den Bereich der Ringnut 51 erstreckt. Diese steht über senkrecht zur Mittelachse des Steuerkol­ bens verlaufende Bohrungen 52 mit der Aufbohrung 50 in Verbindung.

Das Ventilelement 117 weist eine unmittelbar an der Feder 15 anliegende Ventilplatte 119 auf, die mit einer zentrisch gelegenen Vertiefung 121 versehen ist. Der Durchmesser der Ventilplatte ist so gewählt, daß sie an der Hülse 9 anschlägt, wenn der Steuerkol­ ben 7 in seine rechte Arbeitsstellung bewegt wird.

In die Vertiefung 121 greift ein Vorsprung eines Ven­ tilstößels 123, der innerhalb der Hülse 9 verschieb­ bar angeordnet ist. Der Ventilstößel ist überdies mit einem Fortsatz 125 versehen, der in der Aufbohrung 50 angeordnet ist. Der Durchmesser des Fortsatzes 125 ist so gewählt, daß dieser in der Aufbohrung frei be­ weglich ist und mit seiner der Feder 15 abgewandten Stirnseite den Kanal 49 druckdicht verschließt.

Die Funktion des in Fig. 2 dargestellten Steuerven­ tils entspricht der des oben anhand von Fig. 1 be­ schriebenen Ausführungsbeispiels. Bei einem Bruch der Feder 15 oder bei Ausfall des Proportionalmagneten 25 wird der Kanal 49 von dem Fortsatz 125 nicht mehr druckdicht verschlossen. Daraufhin kann das unter Druck stehende Fluid aus dem Druckzufuhrkanal 29 über die in der Seitenwand des Steuerkolbens 7 liegende Öffnung 48 des Kanals 49, den Kanal 49, die Aufboh­ rung 50, die Bohrung 52 und die Ringnut 51 in den erste Tankkanal 55 strömen. Durch den Rückstoß des Fluids wird der Steuerkolben 7 auch ohne Einwirkung der Feder 15 in die Fail-Safe-Stellung bewegt.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Steuerventils, daß ähnlich dem anhand von Fig. 2 er­ läuterten aufgebaut ist. Teile, die mit denen in Fig. 1 und 2 übereinstimmen, sind mit gleichen Be­ zugszeichen versehen.

Das Ventilelement 117′ unterscheidet sich von dem in Fig. 2 erläuterten lediglich dadurch, daß der Fort­ satz 125′ nicht unmittelbar mit dem Auslaß des Kanals 49 im Steuerkolben 7 in Verbindung steht. Vielmehr ist zwischen dem Auslaß und der der Feder 15 abge­ wandten Stirnseite des Fortsatzes 125 eine Kugel 127 vorgesehen, die durch die Feder 15 so gegen den Aus­ laß 49 gepreßt wird, daß ein druckdichter Abschluß entsteht. Überdies stützt sich der Ventilstößel 123 hier über einen halbkugelförmig ausgebildeten Ansatz 124 in der Vertiefung 121 der Ventilplatte ab.

Bei Ausfall des Proportionalmagneten oder bei Bruch der Feder 15 wird die Kugel 127 nicht mehr gegen den Auslaß des Kanals 49 gepreßt. Daraufhin kann das unter Druck stehende Fluid aus dem Druckzufuhrkanal 29, durch die Öffnung 48, den Kanal 49, die Aufboh­ rung 50, die Bohrung 52 und durch die Ringnut 51 in den ersten Tankkanal 55 strömen.

Dabei ist hinzuzufügen, daß es Stellungen geben kann, bei denen die Ringnut 51 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 oder 3 nicht mit dem ersten Tankkanal 55 in Verbindung steht, weil das Ende des Steuerkol­ bens 7 noch so in der Hülse 9 angeordnet, daß die Ringnut 51 von der Hülse abgeschlossen wird. In diesem Fall wird der Ventilstößel 121 von dem Fluid aus der Hülse 9 herausgeschoben, so daß dieses frei ausströmen kann. Es ist möglich, daß der von der Ver­ schlußkappe 11 umschlossene Raum 12, in dem auch die Feder 15 angeordnet ist, mit dem Tank in Verbindung steht. Dies wird durch einen Ausgleichskanal 129, der auch in den Fig. 1, 2 und 4 eingezeichnet ist, er­ möglicht, der mit dem von dem Gehäuseansatz 25 um­ schlossenen Druckraum 26 in Verbindung steht. Dieser ist seinerseits über einen Ausgleichskanal 131 mit dem Verbindungsgang 59 verbunden, der an den Tank an­ geschlossen ist.

Dadurch ist sichergestellt, daß der Steuerkolben 7 aus allen Arbeitsstellungen durch den hydraulischen Rückstoß in die Fail-Safe-Stellung bringbar ist.

Das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel des Steuerventils 1 ist identisch mit dem gemäß Fig. 3. Gleiche Teile sind daher mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der einzige Unterschied besteht darin, daß bei dem Ventilelement 117′′ eine Federscheibe 133 zwischen dem Ventilstößel 123 und der der Feder 15 zugewandten Stirnseite des Steuerkolbens 7 vorgesehen ist. Sie dient dazu, die Bewegung des Steuerkolbens 7 im Fehlerfall zu beschleunigen.

Eine derartige Federscheibe kann auch bei den Ausfüh­ rungsbeispielen gemäß den Fig. 1 bis 3 vorgesehen werden.

Allen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, daß die Feder 15 lediglich dazu dient, im Zusammenspiel mit dem Proportionalmagneten den Steuerkolben 7 aus der NULL-Stellung in eine der Arbeitsstellungen zu be­ wegen. Durch das Zusammenwirken der Hülse 9 mit dem Ventilelement 17 bzw. 117, 117′ und 117′′ ist sicher­ gestellt, daß die Feder 15 wirkungslos ist, sobald der Steuerkolben 7 über die rechte Arbeitsstellung hinausbewegt wird. Dies ist nur dann der Fall, wenn der Proportionalmagnet 25 ausfällt und damit keine Kraft über die Druckstange 23 auf das rechte Ende des Steuerkolbens 7 ausgeübt wird. Durch diese fehlende Kraft wird der Abschluß des Kanals 49 an der Stirn­ seite des Steuerkolbens 7 aufgehoben, so daß das unter Druck stehende Fluid durch den Kanal 49 aus­ tritt. Dadurch wird ein Impuls auf den Steuerkolben 7 ausgeübt, so daß sich dieser von der Feder 15 weg nach rechts bewegt.

Die Zusatzschulter 45 ist so zwischen den Steuer­ schulterm 35 und 37 angeordnet, daß sie bei dieser Bewegung den zweiten Arbeitskanal 33 von der Druckzu­ fuhr über den Druckzufuhrkanal 29 abschließt. Gleich­ zeitig wird auch der erste Arbeitskanal 31 von der Druckzufuhr abgeschlossen, so daß der mit den Ar­ beitskanälen 31 und 33 verbundene Steuerschieber 43 der Hauptsteuerstufe 39 durch die zugehörigen Federn 41 in seine zentrierte Stellung gebracht wird.

Auch wenn die Einlaßöffnung 48 des Kanals 49 von der Druckzufuhr über den Kanal 29 abgetrennt ist, wird mit Hilfe der Federn 41 ein weiterer Druck in dem zweiten Arbeitskanal 33 aufgebaut, der den Rückstoß auf den Steuerkolben 7 aufrechterhält. Erst nach Zen­ trierung des Schiebers 43 der Hauptsteuerstufe 49 wird kein weiterer Druck in dem zweiten Arbeitskanal 33 erzeugt. Da jedoch der Weg zur Erreichung er Fail- Safe-Stellung sehr kurz ist, reicht dieser Druck auf jeden Fall aus, um die Bewegung des Steuerkolbens 7 aufrechtzuerhalten, bis sich dieser endgültig in der Fail-Safe-Stellung befindet.

Wenn das hier im einzelnen beschriebene Ventil mit einem Wegaufnehmer kombiniert wird, so ist die Einstellung der Fail-Safe-Stellung auch dann möglich, wenn die Feder 15 bricht, während der Proportional­ magnet 25 noch funktionsfähig ist. In diesem Fall lenkt der Proportionalmagnet den Steuerkolben 7 in seine linke Arbeitsstellung aus, wodurch der Steuer­ schieber 43 der Hauptsteuerstufe 39 in seine rechte Arbeitsstellung bewegt wird. Normalerweise würde bei Erreichen dieser Stellungen der Steuerkolben 7 in seine Neutralstellung zurückgehen. Da dies aufgrund der fehlenden Feder hier nicht eintreten kann, findet eine weitere Auslenkung des Steuerkolbens 7 bzw. des Steuerschiebers 43 statt. Diese Auslenkung wird von einem mit dem Steuerkolben 7 zusammenwirkenden Weg­ aufnehmer erkannt. Durch eine geeignete Steuerschal­ tung wird nunmehr die Spannungsversorgung bzw. Strom­ zufuhr des Proportionalmagneten abgeschaltet, so daß keine weiteren Kräfte über die Druckstange 23 auf den Steuerkolben 7 ausgeübt werden. Nunmehr kann das nach dem Bruch der Feder durch den Kanal 49 ausströmende Fluid den Steuerkolben 7 nach rechts in die Fail- Safe-Stellung bewegen, wodurch die beiden Ar­ beitskanäle 31 und 33 miteinander verbunden werden. In dieser Stellung kehrt auch der Steuerschieber 43 der Hauptsteuerstufe 39 in seine neutrale Stellung zurück.

Es ist auch möglich, mit der Hauptsteuerstufe 39 bzw. deren Steuerschieber einen Wegaufnehmer zu verbinden, der bei einem Bruch der Feder eine Auslenkung des Steuerschiebers über den normalen Arbeitsweg erfaßt. In diesem Fall wird der Proportionalmagnet 25 auf­ grund eines Signals dieses Wegaufnehmers abgeschal­ tet. Aufgrund des Rückstoßes des durch den Kanal 49 strömenden Fluids wird dann auch hier der Steuer­ kolben 7 nach rechts in die Fail-Safe-Stellung be­ wegt, in der der Druckzufuhrkanal von den Ar­ beitskanälen abgetrennt und letztere miteinander ver­ bunden sind.

Claims (7)

1. Elektro-hydraulisch betätigbares Steuerventil mit einem innerhalb eines wenigstens einen Druckzufuhrka­ nal sowie mindestens zwei Arbeitskanäle aufweisenden Gehäuses bewegbaren Steuerkolben mit einem im wesent­ lichen in dessen Längsrichtung verlaufenden Kanal, der auf seiner einen Seite mittels einer Ventilein­ richtung druckdicht abschließbar ist, wobei der Steuerkolben mittels eines Proportionalmagneten gegen die Kraft einer mit Anschlagmitteln zusammenwirkenden Feder aus einer Neutralstellung in zwei Arbeitsstel­ lungen und unter der Wirkung eines unter Druck stehenden, im Kanal strömenden Fluids in eine vierte Stellung, die Fail-Safe-Stellung, bewegbar ist, in der die Druckzufuhr zu den Arbeitskanälen unter­ brochen ist und/oder die Arbeitskanäle miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeich­ net, daß die Anschlagmittel (19, 9) so ausgebildet sind, daß die Feder (15) nur dann auf den Steuerkol­ ben (7) wirkt, wenn sich dieser in der Neutral- oder in einer der Arbeitsstellungen befindet.

2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich der Kanal (49) im Steuerkolben (7) im Bereich der Seitenwand und der Stirnseite des Steuerkolbens öffnet, wobei die im Be­ reich der Stirnseite vorgesehene Öffnung des Kanals durch die Verschließeinrichtung (17; 117; 117′; 117′′) abschließbar ist.

3. Steuerventil nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die in der Seitenwand des Steuerkolbens vorgesehene Öffnung (48) des Kanals (49) so angeordnet ist, daß sie in den drei Arbeits­ stellungen mit dem Druckzufuhrkanal (29) und in der vierten Stellung mit dem dann verschlossenen Arbeits­ kanal (33) in Verbindung steht.

4. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschließeinrichtung (17) einen von der Kraft der Feder beaufschlagbaren Ventilkegel (21) aufweist.

5. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagmittel ein Widerlager (19) für die Feder (15) sowie einen mit dem Widerlager zusammenwirkenden An­ schlag (9) am Gehäuse (3) des Steuerventils (1) um­ fassen.

6. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (15) als Druckfeder ausgebildet ist.

7. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Stirnseite des Steuerkolbens vorgesehene Öff­ nung des Kanals (49) auf der Seite der Feder (15) an­ geordnet ist.