DE4323998A1 - Steuervorrichtung für einen hydraulischen Verbraucher - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Steuervorrichtung nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1. Bei einer derartigen Steuervorrichtung be­ steht das Problem, zum Senken einer beispielsweise zuvor angehobenen Last das Ventilglied in einem Wegeventil, das den Rücklaufanschluß zu einem Vorratsbehälter für das Druckmittel versperrt, möglichst schnell in eine den Rücklaufanschluß freigebende Position zurückzu­ führen, so daß das in einem Arbeitszylinder zum Heben der Last o.ä. gespeicherte Druckmittel schnellstmöglich in den Vorratsbehälter zu­ rückfließen kann. Bei vor dem Wegeventil in Richtung der Pumpe für das Druckmittel angeordneten Rückschlagventilen sowie bei dichten Hydropumpen und nicht zurückdrehenden Elektromotoren dauert das Freigeben des Rücklaufanschlusses unerwünscht lange, da das Ventil­ glied das sich vor ihm in Richtung der Pumpe angestaute Druckmittel über den Spalt zwischen dem Ventilgehäuse und dem Ventilglied in Richtung des Rücklaufanschlusses verdrängen muß, um in die ge­ wünschte Position zu gelangen.

Es ist schon eine Steuervorrichtung mit einem Wegeventil bekannt, das ein erstes Ventilglied zum Öffnen und Verschließen des Rücklauf­ anschlusses und ein zweites Ventilglied zur Steuerung des Druck­ mittels zu einem Verbraucher hat, die beide vom selben Förderdruck der Pumpe beaufschlagt werden und gegen die Federkraft einer ge­ meinsamen Feder wirken. Im ersten Ventilglied ist eine radiale Bohrung ausgebildet, durch die das sich vor dem Ventilglied ange­ staute Druckmittel zum Beispiel beim Senken einer Last direkt über­ strömen kann, somit das Ventilglied druckausgeglichen ist und über die Federkraft bewegt werden kann.

Nachteilig bei der bekannten Steuervorrichtung ist, daß die Größe der Radialbohrung nicht beliebig vergrößert werden kann, um im Senk­ betrieb ein schnelleres Überströmen des Druckmittels, und damit ein schnelleres Freigeben des Rücklaufanschlusses zu erzielen, da bei einer größeren Radialbohrung ein Zurückdrehen der Hydropumpe und da­ mit des Elektromotors möglich ist, was zu übermäßigem Motorver­ schleiß führen kann. Somit funktioniert das Freigeben des Rücklauf­ anschlusses in der Praxis insbesondere beim schnellen Umschalten vom Heben in Senken nicht immer zuverlässig, insbesondere beim Einsatz eines Rückschlagventils zwischen der Pumpe und dem Wegeventil.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung mit den kennzeichnenden Merk­ malen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die beiden Ventilglieder des Wegeventils jeweils eine eigene Feder besitzen, so daß sich beim Senkbetrieb der Steuervorrichtung zwischen dem ersten Ventilglied und dem zweiten Ventilglied im Wegeventil stets ein optimaler Ringspalt für das aufgestaute Druckmittel einstellt. Da­ durch wird ein schnelles und zuverlässiges Rückführen der Ventil­ glieder in deren Grundposition erzielt.

Gleichzeitig wirkt das zweite Ventilglied als Rückschlagventil und verhindert so ein Zurückdrehen der Pumpe. Außerdem kann auf eine Radialbohrung für das zurückfließende Druckmittel im Ventilglied verzichtet werden. Weiterhin können durch eine geeignete Dimensio­ nierung der Federn für die beiden Ventilglieder und der im ersten Ventilglied angeordneten Blende die Funktionseigenschaften des Wege­ ventils mit geringem Aufwand variiert und dem Anwendungsfall ange­ paßt werden.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Steuer­ vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschrei­ bung. Besonders vorteilhaft ist dabei, das zweite Ventilglied inner­ halb des ersten Ventilglieds anzuordnen, so daß sich ein besonders kompakter Aufbau der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung ergibt.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Steuervorrichtung im Längsschnitt.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Eine Pumpe 10 saugt aus einem Vorratsbehälter 11 Druckmittel an, das über ein als Patronenventil ausgebildetes 3/2-Wegeventil 12 einem Arbeitszylinder 13 zugeführt wird. Das 3/2-Wegeventil 12 hat ein hohlzylindrisches Ventilgehäuse 15, das an einem Ende durch eine steckbare Verschlußschraube 16 verschlossen ist. Die Verschluß­ schraube 16 hat einen zylindrischen Fortsatz 17, der in das Innere des Ventilgehäuses 15 ragt. An der der Verschlußschraube 16 zugewandten Öffnung ist in der Wand des Ventilgehäuses 15 eine als Verbraucheranschluß 18 dienende Quernut 20 ausgebildet, die senk­ recht zur Zeichenebene verläuft und in Verbindung mit einer Leitung 21 für den Arbeitszylinder 13 steht. Die gegenüberliegende Stirn­ seite des Ventilgehäuses 15 dient als Zulaufanschluß 24 und ist mittels einer Leitung 25 mit der Pumpe 10 verbunden.

Zwischen den beiden Anschlüssen 18, 24 des Ventilgehäuses 15 ist in etwa in der Mitte ein Rücklaufanschluß 26 in der Wand des Ventilge­ häuses 15 ausgebildet, der in Verbindung mit einer Tankrücklauflei­ tung 27 für den Vorratsbehälter 11 steht. Zwischen dem Rücklaufan­ schluß 26 und dem Zulaufanschluß 24 ist im Ventilgehäuse 15 ein etwa becherförmiges, als Hohlschieber ausgebildetes erstes Ventilglied 30 dicht und gleitend geführt. Dessen Weg ist durch einen im Bereich des Zulaufanschlusses 24 in einer Ringnut 31 angeordneten Siche­ rungsring 32 begrenzt.

Das Ventilglied 30 ist an der Innenseite seines zum Zulaufanschluß 24 zugewandten Bodens 33 trichterförmig ausgebildet. Ferner ist mittig in dem Boden 33 eine Bohrung 34 als Blende ausgeführt. Im Be­ reich der Öffnung des Ventilglieds 30 ist in der Innenwand 36 des Ventilglieds 30 eine erste Ringnut 37 ausgebildet, in der eine Scheibe 38 angeordnet ist. Weiterhin ist in der Innenwand 36 eine zweite Ringnut 39 ausgebildet, in der sich ein Sicherungsring 41 be­ findet, der die Scheibe 38 in dem Ventilglied 30 fixiert.

Zwischen dem Verbraucheranschluß 18 und der Scheibe 38 befindet sich eine Ventilfeder 42. Diese stützt sich zwischen einer im Bereich des Verbraucheranschlusses 18 im Ventilgehäuse 15 ausgebildeten Ring­ schulter 43 und der Scheibe 38 ab.

Die Scheibe 38 ist sternförmig ausgebildet und hat drei Durchlässe 44, die eine Verbindung zwischen dem Innern des Ventilglieds 30 und dem Innern des Ventilkörpers 15 herstellen. An der zum Zulaufanschluß 24 zugewandten Seite ist auf der Scheibe 38 ein Füh­ rungsstift 45 befestigt auf dem ein als Sitzventil ausgebildetes, zweites Ventilglied in Form eines etwa becherförmigen Ventilein­ satzes 47 mit dessen Innenwand 48 gleitend geführt ist, welcher als Rückschlagventil wirkt.

Der Ventileinsatz 47 wird von einer Ventileinsatzfeder 49, die sich einerseits auf der Scheibe 38 und andererseits auf einer Ring­ schulter 51 des Ventileinsatzes 47 abstützt, in Richtung des trich­ terförmig ausgebildeten Bodens 33 des ersten Ventilglieds 30 ge­ drückt. Dabei bildet die Außenseite des Ventileinsatzes 47 zusammen mit dem trichterförmigen Boden 33 des ersten Ventilglieds 30 einen Ventilsitz 50.

In der Grundstellung der Steuervorrichtung ist die Pumpe 10 ausge­ schaltet und die Ventilfeder 42 drückt das erste Ventilglied 30 ge­ gen den Sicherungsring 32, so daß der Rücklaufanschluß 26 vom Ven­ tilglied 30 zumindest teilweise freigegeben ist. Die Ventileinsatz­ feder 49 drückt das zweite Ventilglied 47 gegen den Boden 33 des ersten Ventilglieds 30 und dichtet den Zulaufanschluß 24 ab. Wesentlich bei der Auslegung der Ventilfeder 42 und der Ventilein­ satzfeder 49 ist, daß bei einem sich an dem Zulaufanschluß 24 auf­ bauenden Druck des Druckmittels zuerst der Ventileinsatz 47 entgegen der Federkraft der Ventileinsatzfeder 49 von dem Boden 33 des ersten Ventilglieds 30 abhebt, und erst bei einem weiter anwachsenden Druck des Druckmittels aufgrund der Blende das Ventilglied 30 entgegen der Federkraft der Ventilfeder 42 bewegt wird.

Soll nun zum Beispiel durch den Arbeitszylinder 13 eine Last gehoben werden, so wird die Pumpe 10 angeschaltet, und sie fördert Druck­ mittel aus dem Vorratsbehälter 11 in die Leitung 25. Der sich an dem Zulaufanschluß 24 aufbauende Druck bewirkt das Abheben des Ventileinsatzes 47 vom Boden 33 des Ventilglieds 30. Das Druckmittel gelangt durch den sich einstellenden, als Blendenöffnung wirkenden Ringspalt zwischen Ventileinsatz 47 und Ventilglied 30, den Durch­ lässen 44 in dem Sicherungsring 38, dem Rücklaufanschluß 26 und der Rücklaufleitung 27 zum Vorratsbehälter 11 zurück. Der an der Blen­ denöffnung auftretende Druckabfall bewirkt, daß auch das Ventilglied 30 gegen die Kraft der Ventilfeder 42 von dem Sicherungsring 32 ab­ hebt und sich in Richtung der Verschlußschraube 16 bewegt. Während dieser Bewegung wird der Rücklaufanschluß 26 durch das Ventilglied 30 zugesteuert. Das Druckmittel wird dadurch in gewünschter Weise durch den Verbraucheranschluß 18 und die Leitung 21 zum Arbeits­ zylinder 13 gefördert, und die Last wird gehoben. Das Ventilglied 30 bewegt sich so lange in Richtung der Verschlußschraube 16 weiter, bis die im Ventilglied 30 angeordnete Durchlaßscheibe 38 auf dem zylindrischen Fortsatz 17 der Verschlußschraube 16 anliegt.

Soll die durch den Arbeitszylinder 13 gehobene Last wieder gesenkt werden, so muß das im Arbeitszylinder 13 gespeicherte Druckmittel über den Rücklaufanschluß 26 und die Rücklaufleitung 27 zum Vorrats­ behälter 11 abgeführt werden. Dazu wird die Pumpe 10 für das Druck­ mittel abgeschaltet. Der im Arbeitszylinder 13 herrschende Druck des Druckmittels bewirkt zusammen mit den Federkräften der Ventilfeder 42 und der Ventileinsatzfeder 49 eine Rückführung der Ventilglieder 30, 47 in deren Grundstellung. Der durch das verdrängte Volumen vor dem Zulaufanschluß 24 in der Leitung 25 zur Pumpe 10 ansteigende Druck des Druckmittels bewirkt eine Verzögerung der Bewegung von Ventilglied 30 und Ventileinsatz 47. Dieser Effekt wird noch ver­ stärkt, sobald das Ventilglied 30 den Rücklaufanschluß 26 wieder aufsteuert, so daß das Druckmittel vom Arbeitszylinder 13 über den Rücklaufanschluß 26 und die Rücklaufleitung 27 zu dem Vorratsbe­ hälter 11 abfließen kann. Sobald der Rücklaufanschluß 27 aufsteuert und das Druckmittel abfließt, wird die Last in gewünschter Weise ge­ senkt. Da nun der die Federkraft der Ventilfeder 42 und der Ventil­ einsatzfeder 49 verstärkende Druck des Druckmittels vom Arbeitszy­ linder 13 durch den Abfluß des Druckmittels durch den Rücklaufan­ schluß 26 vermindert wird, kann es je nach den Druckverhältnissen und der Federkraft der Ventilfeder 42 sogar zum Stillstand des Ven­ tilglieds 30 im Ventilkörper 15 kommen. Da jetzt der Druck in der Leitung 25 auf das zweite Ventilglied 47 wirkt, und der dem bisher entgegenwirkende Druck vom Arbeitszylinder 13 wegfällt, hebt der Ventileinsatz 47 vom Boden des Ventilglieds 30 ab. Durch das Abheben des Ventileinsatzes 47 gelangt vor dem Zulaufanschluß 24 in der Leitung 25 zur Pumpe 10 aufgestautes Druckmittel durch die Durch­ lässe 44 zum Rücklaufanschluß 26, wodurch der Druck des Druckmittels an dem Zulaufanschluß 24 so weit gesenkt wird, bis sich die Ventil­ glieder 30, 47 in Richtung ihrer Grundstellung weiterbewegen. Somit stellt sich bei der Rückführung der Ventilglieder 30, 47 in ihre Grundstellung stets ein von den jeweiligen Druckverhältnissen ab­ hängiger optimaler Ringspalt zwischen dem Ventileinsatz 47 und dem Ventilglied 30 ein. Sobald das Ventilglied 30 auf dem Sicherungsring 32 aufsitzt, bewegt sich der Ventileinsatz 47 in Richtung zum Boden 33 des Ventilglieds 30 und dichtet den Zulaufanschluß 24 ab. In der nun wieder erreichten Grundstellung ist der Rücklaufanschluß 26 maximal geöffnet, und im Arbeitszylinder 13 noch befindliches Druck­ mittel kann über die Rücklaufleitung 27 abfließen.

Claims (7)

1. Steuervorrichtung für einen hydraulischen Verbraucher (13) mit einem Wegeventil (12), dessen Gehäuse (15) einen Zulaufan­ schluß (24), einen Verbraucheranschluß (18) und einen Rücklaufan­ schluß (26) aufweist und mit zwei im Gehäuse (15) angeordneten Ven­ tilgliedern (30, 47), die vom Druck im Zulaufanschluß (24) gegen die Kraft einer Feder beaufschlagt sind, von denen das erste Ventilglied als Hohlschieber (30) ausgebildet ist und die Verbindung zwischen dem Zulaufanschluß (24) und dem Verbraucheranschluß (18) steuert, und das zweite Ventilglied ein Sitzventil (47) ist, das in die Ver­ bindung zwischen dem Zulaufanschluß (24) und dem Rücklaufanschluß (26) beziehungsweise dem Verbraucheranschluß (18) geschaltet ist und dessen Sitz (50) von dem ersten Ventilglied (30) gebildet wird, da­ durch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (15) eine den Ventilglie­ dern (30, 47) zugeordnete, zweite Feder (49) angeordnet ist, daß je­ de Feder (42, 49) nur ein einziges Ventilglied (30, 47) belastet und daß die zweite Feder (49) auf die erste Feder (42) so abgestimmt ist, daß das zweite Ventilglied (47) bei einem geringeren Druck öffnet als das erste Ventilglied (30).

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ventilglied (47) im ersten Ventilglied (30) eingesetzt ist.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ventilglied (30) koaxial zum zweiten Ventilglied (47) an­ geordnet ist.

4. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in dem ersten Ventilglied (30) eine sternförmig ausgebildete Scheibe (38) angeordnet ist, die einen Führungsstift (45) für das zweite Ventilglied (47) hat.

5. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Wegeventil (12) in einer Bauweise als Patro­ nenventil ausgebildet ist.

6. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Wegeventil (12) eine Verschlußschraube (16) mit einem Fortsatz (17) hat, der den Betätigungsweg des ersten Ven­ tilglieds (30) begrenzt.

7. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Zulaufanschluß (24) an der der Verschluß­ schraube (16) gegenüberliegenden Stirnseite, der Verbraucheranschluß (18) und der Rücklaufanschluß (26) in der Wand des Gehäuses (15) ausgebildet sind.