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Die
Erfindung betrifft ein hydraulisches Umlaufsperrventil mit einem
einen Anschluß für eine Druck-
und eine Tankleitung gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
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In
bekannter Weise steht die an die Hydraulikpumpe angeschlossene Druckleitung
mit der Tankleitung durch einen Verbindungskanal in Verbindung. In
dem Übergangsbereich
ist der Ventilsitz vorgesehen, gegen den die Steuerkante des Steuerschiebers in
seiner Schließstellung
durch die Schließfeder
und den rückseitig
mit Drucköl
beaufschlagten Steuerschieber gedrückt wird. Dazu ist der Steuerschieber mit
einer zentrischen Axialbohrung versehen, so daß dieser auch in der Schließstellung
durch das Drucköl beaufschlagt
wird. Diese Axialbohrung steht auch mit einem Vorsteuerkanal in
Strömungsverbindung.
In dem Vorsteuerkanal ist ebenfalls ein Ventilsitz vorgesehen, der
zur Steuerung des Steuerschiebers mit dem Schließkolben des Vorsteuerventils
zusammenwirkt. Die Axialbohrung des Steuerschiebers ist im Bereich
der Steuerkante im Durchmesser kleiner als der restliche Bereich,
damit der Durchmesser des Vorsteuerkanales in einem bestimmten Durchmesser zur
Axialbohrung des Steuerschiebers steht. Durch dieses Durchmesserverhältnis werden
die Geschwindigkeiten bei der Öffnungs-
und bei der Schließbewegung
des Steuerschiebers bestimmt. Wenn der Steuerschieber in die Öffnungsstellung verfahren
werden soll, wird der Schließkolben
des Vorsteuerventils geöffnet,
so daß das
Drucköl
aus dem Federraum durch den Vorsteuerkanal hindurch abfließt. Durch
den Druckabbau im Federraum wird der Steuerschieber durch den frontseitig
wirkenden jetzt größeren Druck
der Druckleitung entgegen der Wirkung der Schließfeder in die Öffnungsstellung verfahren,
so daß das
Drucköl
direkt in die Tankleitung strömt.
Soll der Steuerschieber in die Schließstellung verfahren werden,
wird der Schließkolben des
Vorsteuerventils in die Schließstellung
gebracht. Das Drucköl
strömt
dann in den Federraum ein, so daß durch die Druckerhöhung durch
die entsprechende Auslegung der Schließfeder und der rückseitigen
Fläche
des Steuerschiebers dieser in die Schließstellung bewegt wird.
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Es
wird als Nachteil angesehen, daß insbesondere
das Verfahren des Steuerschiebers in die Öffnungsstellung zu schnell
erfolgt, wodurch es zu Druckschwankungen und zu Druckspitzen in
der Tankleitung kommt.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches
Umlaufsperrventil der eingangs näher
bezeichneten Art so weiter zu entwickeln, daß sinngemäß ein weiches Öffnen der
Druckleitung zur Tankleitung erreicht wird, so daß eine gleichmäßige Strömung sichergestellt
ist.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
daß der Steuerschieber
mit einem Drosselrückschlagventil ausgerüstet ist,
welches in Abhängigkeit
von Strömungsrichtung
des Drucköls
den freien Durchströmquerschnitt
derart ändert,
daß dieser
beim Ausströmen
des Drucköls
aus dem Federraum zum verzögerten
Verfahren des Steuerschiebers in die Öffnungsstellung wesentlich
kleiner ist, als beim Einströmen
des Drucköls
in den Federraum zur rückseitigen Beaufschlagung
des Steuerschiebers mit Drucköl zum
beschleunigten Verfahren des Steuerschiebers in die Schließstellung.
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Ähnlich Ausführungen
von Ventilanordnungen sind unter anderem aus der
DE 30 32 411 A1 bekannt
geworden, wobei hier insbesondere Probleme eines verbesserten sogenannteN
Gleichdruckverhaltens gelöst
werden sollen.
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Das Öffnen und
Schließen
des Steuerschiebers erfolgt bei derartigen Systemen sehr schnell.
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Durch
das in den Steuerschieber integrierte Drosselrückschlagventil werden zwei
unterschiedliche Strömungsquerschnitte
für das
Drucköl
geschaffen, so daß durch
die Auslegung das Drucköl
in einer Zeit in den Federraum einströmen kann, die wesentlich kürzer ist,
als die Zeit, die die gleiche Menge Drucköl zum Ausströmen aus
dem Federraum benötigt,
bedingt durch die Drosselwirkung des kleineren Querschnittes. Dadurch
strömt
das Drucköl
nicht mehr so schlagartig von der Druckleitung in die Tankleitung,
wie dies bei den bislang bekannten Umlaufsperrventilen der Fall
ist.
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Eine
konstruktiv einfache und bestriebssichere Ausführung des Umlaufsperrventiles
wird durch die Merkmale des Anspruchs 2 erreicht.
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Der
Steuerschieber ist so auszubilden, daß zwischen der zum Vorsteuerkanal
führenden
Querbohrung und dem rückwärtigen Bereich
die Axialbohrung im Durchmesser vergrößert wird, so daß in diesen
Zylinderraum der Drosselschieber eingesetzt werden kann. Durch den
geringeren Außendurchmesser
der Drosselschiebers ergibt sich ein Ringspalt, wodurch ein entsprechend
großer
Strömungsquerschnitt
für das
in den Federraum einströmende Drucköl gebildet
wird. Der Querschnitt der Drosselbohrung ist dem gegenüber vernachlässigbar
klein. Das Drosselrückschlagventil
weist in vorteilhafter Weise keine Verschleißteile auf.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Umlaufsperrventils sind
in den weiteren Unteransprüchen
näher definiert.
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Im
folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und zweier
dieses schematisch darstellender Figuren näher erläutert werden. Dabei zeigt:
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1 das erfindungsgemäße Umlaufsperrventil
im Schnitt in der Schließstellung
und
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2 eine der 1 entsprechende Darstellung, jedoch in
der Öffnungsstellung.
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Das
insgesamt mit 1 bezeichnete hydraulische Umlaufsperrventil
weist einen Druckleitungsanschluß 2 und einen Tankleitungsanschluß 3 auf.
Der Ventilkörper 4 ist
mit einem fluchtend zum Druckleitungsanschluß 2 stehenden Steuerkanal
ausgerüstet,
in dem ein zylindrischer Steuerschieber 5 schließend geführt ist.
Die parallel und im Abstand zueinander verlaufenden Anschlüsse 2 und 3 sind
durch einen Querkanal strömungstechnisch
miteinander verbunden. Der Durchmesser des Steuerschiebers 5 ist
größer als
der Druckleitungsanschluß 2,
so daß die
zugeordnete Kante den Ventilsitz 6 bildet. Der Steuerschieber 5 ist
an dem dem Druckleitungsanschluß 2 zugewandten
Ende kegelstumpfförmig
ausgebildet. An der rückwärtigen,
dem Druckleitungsanschluß 2 abgewandten
Seite ist in einem Federraum 7 eine als Druckfeder wirkende
Schließfeder 8 eingesetzt.
Der Federraum 7 wird durch die Rückseite des Steuerschiebers 5 und
durch einen in den Ventilkörper 4 eingesetzten
Stopfen 9 begrenzt. Der Steuerschieber 5 ist mit
einer durchgehenden, zentrischen Axialbohrung 10 versehen,
die durch eine Querbohrung 11 mit einer Umfangsnute 12 des
Steuerschiebers 5 verbunden ist. Die Breite der Umfangsnute 12 ist
so groß,
daß sie
in beiden Endstellungen des Steuerschiebers 5 mit einem
Vorsteuerkanal 13 verbunden ist. Die Axialbohrung 10 des
Steuerschiebers 5 ist mehrfach stufenförmig abgesetzt, wobei der mittlere
Bereich den größten Durchmesser
hat. In diesen vergrößterten
Bereich ist ein mit 14 bezeichnetes Drosselrückschlagventil
eingesetzt, welches aus einem Drosselschieber 15 mit einer
dem Steuerschieber 5 ähnlicher
Außencontur
gebildet ist. An der dem Druckleitungsanschluß 2 zugewandten Seite
ist der Drosselschieber 15 kegelstumpfförmig ausgebildet, so daß die stufenförmige Vergrößerung der
Axialbohrung 10 eine Dichtfläche 16 bildet, die
als Ventilsitz wirkt. Die Länge
des vergrößerten Bereiches der
Axialbohrung 10 ist größer als
die Länge
des zylindrischen Teils des Drosselschiebers 15. Die beidseitig
anschließenden
Teile sind im Durchmesser gleich, so daß die beiden Endstellungen
des Drosselschiebers 15 vorgegeben sind.
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Der
Drosselschieber 15 ist mit einer zentrischen axialen und
durchgehenden Drosselbohrung 17 versehen, die gegenüber dem
Außendurchmesser
des Drosselschiebers 15 einen relativ kleinen Durchmesser
aufweist. Der Außendurchmesser
des Drosselschiebers 15 ist kleiner als der Innendurchmesser
der Axialbohrung 10 in diesem Bereich, so daß – im Querschnitt
gesehen – ein
Ringspalt 18 gebildet wird. Damit in der 1 dargestellten Offenstellung des Drosselschiebers 15 das
Drucköl
in den Federraum einströmen
kann, ist die rückseitige,
der Schließfeder 8 zugewandte
Stirnfläche
mit einer Nut 19 versehen. Die Figuren zeigen, daß der Durchmesser
der Axialbohrung 10 in dem dem Druckleitungsanschluß 2 zugewandten
Anfangsbereich dem Durchmesser der Drosselbohrung 17 des
Drosselschiebers 15 entspricht oder annähernd entspricht, und daß der Durchmesser
des Vorsteuerkanals 13 größer ist als der der Drosselbohrung 17 des
Drosselschiebers 15.
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Soll
der Steuerschieber 5 von der in der 1 dargestellten Schließstellung
in die Offenstellung gemäß der 2 verfahren werden, wird
zunächst
der Schließkolben 20 eines
nicht näher
erläuterten
Vorsteuerventils 21 in die Offenstellung verfahren. Das
Drucköl
strömt
dann aus dem Federraum 7 durch Drosselbohrung 17 des
Drosselschiebers 15 in den Vorsteuerkanal 13 ein.
Der Drosselschieber 15 verfährt in die Schließstellung.
Durch den geringen Querschnitt der Drosselbohrung 17 ist
die ausströmende
Menge von Öl
klein. Da auf den Steuerschieber 5 der in der Druckleitung
herrschende Druck einwirkt, verschiebt sich der Steuerschieber 5 entgegen der
Wirkung der Schließfeder 8 und
zwar nur um einen solchen Betrag, der sich aus der Menge des aus dem
Federraum 7 ausströmenden
Drucköls
ergibt. Auch wenn der Steuerschieber 5 sich in der Offenstellung
gemäß der 2 befindet, verbleibt der Drosselschieber 15 in
der Schließstellung,
da er rückseitig
druckbeaufschlagt ist, und zwar solange wie Öl aus dem Federraum 7 verdrängt wird.
Soll der Steuerschieber 5 in die Schließstellung gemäß der 1 verfahren werden, wird
zunächst
der Schließkolben 20 des
Vorsteuerventils 21 geschlossen. Durch den Druckaufbau
in der Axialbohrung 10 des Steuerschiebers 5 wird
der Drosselschieber 15 des Drosselrückschlagventiles 14 in
die Offenstellung verfahren. Das Drucköl strömt dann durch den Ringspalt 18 und durch
die Drosselbohrung 17 in den Federraum 7 ein. Durch
den relativ großen
Querschnitt ist die einströmende
Menge so groß,
daß der
Steuerschieber 5 sehr schnell in die Schließstellung
verfahren wird und den Druckölumlauf
unterbricht. Ein angeschlosenes Hydrauliksystem kann somit sehr
reaktionsschnell mit dem Betriebsdruck beaufschlagt werden. Der Drosselschieber 15 verbleibt
in der Offenstellung.
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- 1
- Hydraulische
Umlaufsperrventil
- 2
- Druckleitungsanschluß
- 3
- Tankleitungsanschluß
- 4
- Ventilkörper
- 5
- Steuerschieber
- 6
- Ventilsitz
- 7
- Federraum
- 8
- Schließfeder
- 9
- Stopfen
- 10
- Axialbohrung
- 11
- Querbohrung
- 12
- Umfangsnut
- 13
- Vorsteuerkanal
- 14
- Drosselrückschlagventil
- 15
- Drosselschieber
- 16
- Dichtfläche
- 17
- Drosselbohrung
- 18
- Ringspalt
- 19
- Nut
- 20
- Schließkolben
- 21
- Vorsteuerventil