DE9213539U1 - Druckventil mit einem Druckbegrenzungsventil - Google Patents

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KÖHLER SCHMID + PARTNER

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KÖHLER SCHMID + P. RUPPMANNSTR. 27 D-7000 STUTTGART 80

19 579 S/hznu

ALPHA FLUID Müller Hydraulik GmbH Robert-Bosch-Straße 11 7401 Pl iezhausen

Druckventil mit einem Druckbegrenzungsventil

Die Erfindung betrifft ein Druckventil mit einem Druckbegrenzungsventil , welches einen in einem Gehäuse innerhalb eines Ventilsitzes angeordneten, einen gegen eine durch eine Feder ausgeübte Vorspannung axial verschiebbar gelagerten Kolben und ein Rückschlagventil aufweist.

Bekannte Druckventile mit Druckbegrenzungsventi 1, die den Druck zwischen einem Zulauf und einem Ablauf begrenzen, setzen sich häufig aus einer großen Vielzahl von Einzelteilen zusammen und sind deshalb aufwendig in der Montage, teuer und auch fehleranf all ig.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Druckventil mit einem Druckbegrenzungsventil zu schaffen, welches nur wenige Bauteile aufweist, einfach zu montieren ist und weitgehende Sicherheit gegen Ausfall gewährleistet und schwingungsfrei öffnet bzw. schließt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst.

Demnach ist gemäß einem grundlegenden Erfindungsgedanken das Gehäuse einstückig ausgebildet und weist einen im wesentlichen zylindrischen, durchgehenden Innenraum zur Aufnahme wenigstens des Venti Isitzes, der Vorspannfeder und des Rückschlagventils auf.

Dadurch, daß das Gehäuse einstückig ausgeführt ist, sind Fertigung und Montage vereinfacht, die Herstellung-. Lagerungs- und Montagekosten verringert und eine Verbindungsstelle zwischen Gehäuseteilen entfällt, so daß die Sicherheit gegen Leckage erhöht ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Kolben einen axialen, durchgehenden Hohlraum auf, die den Kolben vorspannende Feder ist als Schraubenfeder mit einer axialen Durchgangsöffnung ausgeführt und der Kolben und die Vorspannfeder sind koaxial hinter einander angeordnet.

Diese Anordnung gewährleistet einen verwirbelungsarmen Fluidstrom bei geöffnetem Druckbegrenzungsventil bzw. Rückschlagventil, da

das Druckmedium durch den koaxialen Hohlraum des Kolbens und die Durchgangsöffnung der Schraubenfeder im wesentlichen verwirbelungsfrei strömen kann.

Eine weitere Ausbildungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben zyl indrisch ist und in axialer Richtung einen ersten und einen zweiten Abschnitt aufweist, wobei der zweite Abschnitt nach einem peripheren Absatz einen gegenüber dem ersten Abschnitt größeren Durchmesser hat und an einem Außenumfang druckdicht im Ventilsitz gelagert ist. Weiterhin ist der erste Abschnitt des Kolbens gegenüber einem umlaufenden, ringförmigen Vorsprung der Innenwand des Ventilsitzes druckdurchlässig gelagert, und zwischen dem ringförmigen Vorsprung und dem zweiten Abschnitt des Kolbens liegt eine Dämpfungskammer.

Das erfindungsgemäß ausgebildete Druckventil hat den Vorteil, daß innerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereiches die Druckdifferenz zwischen dem Zulauf und dem Ablauf konstant gehalten wird. Die gewünschte Druckdifferenz kann über die Vorspannung der auf den Kolben wirkenden Schraubenfeder eingestellt werden. Sollte die Druckdifferenz zwischen Zulauf und Ablauf größer als die eingestellte Druckdifferenz sein, so ist die auf den Kolben wirkende Kraft größer als die Federkraft. Dadurch wird der Kolben in axialer Richtung verschoben, so daß die im Ventilsitz angeordneten Fluidkanäle freigegeben werden und ein Druckabfall zwischen Zulauf und Ablauf erfolgt. Sobald die Druckdifferenz kleiner als

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die voreingestel lte Druckdifferenz ist, schiebt die Schraubenfeder den Kolben zurück in die Ausgangsposition und verschließt dabei die Fluidkanäle druckdicht.

Bei einem al Imählichen Druckanstieg wird das Druckmedium an dem umlaufenden, ringförmigen Vorsprung des Venti Isitzes vorbei in die Dämpfungskammer gedrückt, so daß mit einer gewissen Zeitverzögerung auch in der Dämpfungskammer der Druck ansteigt. Die Zeitverzögerung ergibt sich aus dem Umstand, daß der Spalt zwischen dem ringförmigen Vorsprung des Venti Isitzes und dem Kolben sehr klein ist und deshalb nur eine geringe Menge des Druckmediums hindurch dringt. Wenn der Druck in der Dämpfungskammer groß genug ist. setzt sich der Kolben in axialer Richtung entgegen der Wirkung der Schraubenfederkraft in Bewegung. Im selben Moment jedoch vergrößert sich das Volumen der Dämpfungskammer, so daß der Druck in der Dämpfungskammer wieder sinkt. Gleichzeitig wird jedoch neues Druckmedium in die Dämpfungskammer gebracht, so daß der Druck wieder ansteigt und der Kolben sich somit kontinuierlich bewegt. Dies führt dazu, daß der Kolben nur sehr langsam, dafür aber gleichmäßig geöffnet wird und die Schwingungsempfindlichkeit des Ventils vermindert wird.

Beim Schi ießen des Druckbegrenzungsventils wird die Bewegung des Kolbens reziprok analog zum öffnungsvorgang gedämpft, so daß ein schwingungsfreies Arbeiten des Druckbegrenzungsventi les gewäh)— leistet ist.

Sollte die Federkraft der Schraubenfeder einmal nicht mehr ausreichend sein, um das Druckbegrenzungsventil ordnungsgemäß zu betreiben, sei es durch Verschleiß, unsachgemäße Montage oder aus anderen Gründen, so wird der Fluidkanal schon bei kleineren Druckdifferenzen freigegeben, so daß ein Druckabfall stattfinden kann. Dadurch werden unerwünschte Druckanstiege im Zulauf vermieden und somit ist auch eine Havarie des gesamten Systems ausgesch lossen.

In geschlossenem Zustand kann das Druckmedium nur an einer Stelle in axialer Richtung auf den Kolben wirken, nämlich am übergang vom ersten zum zweiten Abschnitt, der eine Querschnittsvergrößerung darstellt. Wenn die Druckdifferenz zwischen Zulauf und Ablauf groß genug ist, wird der Kolben in axialer Richtung verschoben, so daß die Fluidkanäle sich al Imähl ich öffnen. Auch in geöffnetem Zustand wirkt das Druckmedium auf den Absatz zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt des Kolbens.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist koaxial und in unmittelbarer Nachbarschaft zum Kolben in einem Abschnitt des Ventilsitzes eine Medium-Rücklaufvorrichtung mit dem Rückschlagventil angeordnet. Letzteres weist eine durch eine Schraubenfeder vorgespannte Venti!kugel oder sonstiges Schließelement auf und ist gegenüber dem Druckbegrenzungsventil in gegenläufiger Richtung angeordnet, d. h., wenn bei geschlossenem Venti!kolben der Druck im Ablauf größer ist als im Zulauf und die Druckdifferenz groß genug ist um die Venti !kugel gegen die Federkraft zu vei— schieben, dann gelangt das Druckmedium durch die axiale Durch-

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gangsöffnung der Federspannschraube, der Schraubenfeder und des Kolbens über weitere Kanäle innerhalb des Ventilsitzes in den Zulauf. Ein derart erfindungsgemäß ausgestaltetes Druckventil hat den Vorteil, daß es in beiden Richtungen durchströmt werden kann, so daß das System bei Bedarf über ein solches Druckventil mit neuem oder ergänzendem Druckmedium versorgt werden kann.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstands der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in denen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt worden ist. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung, wie ein erfindungsgemäßes Druckventil eingesetzt werden kann;

Fig. 2: einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckventils.

Das in Fig. 1 mittels eines hydraul ischen Stromlaufdiagramms dargestellte Druckventil weist gemäß Fig. 2 ein in einem einstückigen Gehäuse 4 koaxial angeordnetes Druckbegrenzungsventi 1 6 mit Dämpfungseinrichtung 7 sowie eine ebenfalls koaxial angeordnete Medium-Rücklaufvorrichtung 8 mit dem Rückschlagventil 9 auf. An einem in das Gehäuse 4 eingeschraubten, an einem Anschlag fixierten Ventilsitz 10 ist einerseits die Medium-Rücklaufvorrichtung 8 und andererseits ein Teil des Druckbegrenzungsventiles 6 angebracht. Vom Zulauf 12 aus fließt das Druckmedium bei geöffnetem Druckbegrenzungsventil 6 durch mehrere im Ventilsitz 10 angeord-

nete Fluidkanäle 14 in einen, einen axialen Hohlraum 16 aufweisenden Kolben 18. Von hier aus fließt bei geöffnetem Druckbegrenzungsventil das Druckmedium durch das Innere einer zylindrischen Schraubenfeder 20 und durch eine Durchgangsöffnung 22 einer Federspannschraube 24 zu einem Ablauf 26. Die Schraubenfeder 20 und die Federspannschraube 24 sind koaxial an dem Kolben 18 angeordnet.

Der in dem Ventilsitz 10 gelagerte Kolben 18 ist axial beweglich und wird durch die zyl indrische Schraubenfeder 20 vorgespannt. Durch die Länge einer zwischen dem Ventilsitz 10 und der Federspannschraube 24 angeordneten Distanzhülse 28 wird die Länge der Schraubenfeder 20 vorbestimmt und die gesamte Anordnung wird durch die Federspannschraube 24, die in das Gehäuse 10 eingeschraubt wird, vorgespannt. Mittels einer Sicherungsschraube 30 wird die Federspannschraube 24 derart verspannt, daß sie gegen unbeabsichtigtes Lösen gesichert ist.

Der Kolben 18 weist getrennt durch einen peripheren Absatz einen ersten Abschnitt 32 und einen zweiten Abschnitt 34 auf, wobei der Durchmesser des ersten Abschnittes 32 etwas kleiner ist als der Durchmesser des zweiten Abschnittes 34. Der Kolben 18 ist in einem entsprechend ausgestalteten Abschnitt des Ventilsitzes 10 axial verschiebbar gelagert, und im Bereich des zweiten Abschnittes 34 durch einen in einer Ringnut des Venti Isitzes 10 angeordneten O-Ring 36 druckdicht abgedichtet. Der erste Abschnitt 32 des Kolbens 18 ist gegenüber einem umlaufenden, ringförmigen Voi— sprung 38 der Innenfläche des VentiIsitzes 10 druckdurchlässig.

d. h. es besteht an dieser Stelle ein kleiner Spalt zwischen dem Kolben 18 und dem Ventilsitz 10 durch den bei entsprechendem Druck eine geringe Menge des Druckmediums durchfl ießen kann. Zwischen dem Vorsprung 38 und dem zweiten Abschnitt 34 des Kolbens 18 ist eine Dämpfungskammer 40 angeordnet. In geschlossenem Zustand des Druckbegrenzungsventiles 6 liegt eine periphere Stirnfläche des Kolbens 18 paßgenau an einer entsprechend geformten Anlagefläche des Ventilsitzes 10 an und schafft somit eine druckdichte Verbindung. Das durch die F luidkanäle 14 anl iegende Druckmedium ist nunmehr nicht in der Lage, in den Ablauf 26 zu gelangen. Wenn jedoch der Druck im Zulauf 12 entsprechend groß ist, wird das Druckmedium an den Vorsprung 38 vorbei in die Dämpfungskammer 40 gedrückt, so daß in dieser ebenfal Is, wenn auch zeitverzögert, der Druck ansteigt. Ist die durch den Druck auf den Kolben 18 wirkende Kraft größer als die den Kolben 18 vorspannende Federkraft, so wird der Kolben 18 in axialer Richtung entgegen der Wirkung der Federkraft bewegt. Dies geschieht so lange, bis sich ein Gleichgewicht zwischen Mediumdruck im Zulauf und der Federkraft einstel It. Gleichzeitig wird vom Zulauf 12 aus weiteres Druckmedium in die sich inzwischen vergrößerte Dämpfungskammer 40 gedrückt, so daß der Druckabfall durch Volumenvergrößerung in der Dämpfungskammer 40 mehr als ausgeglichen wird. Gleichzeitig wird eine Öffnung in der Kolbenstirnseite freigegeben, so daß durch den Fluidkanal 14 gelangtes Druckmedium nun durch diese Öffnung hindurch in den Ablauf 26 gelangen kann.

Die erfindungsgemäß angeordnete Dämpfungskammer 40 ermögl icht somit ein gegenüber dem Druckanstieg zeitversetztes und gedämpftes Bewegen des Kolbens 18 und verhindert damit Schwingungen innerhalb des Druckgefälleventi les 6.

In einem zum Zulauf 12 hin ausgerichteten Teil des Ventilsitzes 10 ist die Medium-Rücklaufvorrichtung 8 mit dem Rückschlagventil 9 angeordnet. Letzteres besteht aus einer Venti!kugel 42, die durch eine zylindrische Schraubenfeder 44 vorgespannt wird und die zusammen mit der Venti!kugel 42 in dem Venti !sitz 10 durch eine Feststellschraube 46 gehalten wird. Die Venti!kugel 42 verschließt einen in axialer Richtung verlaufenden Eintrittskanal und mehrere in radialer Richtung verlaufende Austrittskanäle 50. Durch eine in der Festste!Ischraube vorhandene Öffnung 52 liegt der im Zulauf 12 vorhandene Druck auch an der Venti!kugel 42 an.

Ist das Druckbegrenzungsventi 1 6 geschlossen und der Druck im Ablauf 26 größer als im Zulauf 12, und ist die Druckdifferenz groß genug um die Federkraft der Schraubenfeder 44 zu überwinden, so wird die Ventilkugel 42 entgegen der Federkraft bewegt, und der Eintrittskanal 48 sowie die Austrittskanäle 50 werden geöffnet. Nun kann das Druckmedium in gegenüber dem oben beschriebenem Ablauf beim Druckbegrenzungsventi 1 6 entgegengesetzter Richtung vom Ablauf 26 in den Zulauf 12 fließen. Sobald die Druckdifferenz

nicht mehr ausreicht um die Venti !kugel 42 entgegen der Fedei— kraft der Schraubenfeder 44 zu verschieben, schließt das Rückschlagventil 9 wieder.

Das erfindungsgemäße Druckventil ist also in der Lage, unter den oben beschriebenen Umständen das Druckmedium in beide Richtungen durchzulassen.

Claims (10)

-Ii- 19 579 S/hznu Ansprüche

1. Druckventil mit einem Druckbegrenzungsventil (S), welches einen in einem Gehäuse (4) innerhalb eines Ventilsitzes (10) angeordneten, einen gegen eine durch eine Feder (20) ausgeübte Vorspannung axial verschiebbar gelagerten Kolben (18) und ein Rückschlagventil (9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4) einstückig ist und einen im wesentlichen zyl indrischen, durchgehenden Innenraum zur Aufnahme wenigstens des Ventilsitzes (10), der Vorspannfeder (20) und des Rückschlagventils (9) aufweist.

2. Druckventil nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (18) einen axialen, durchgehenden Hohlraum (16) aufweist, die Vorspannfeder (20) als Schraubenfeder mit einer axialen Durchgangsöffnung (22) ausgeführt ist und der Kolben (18) und die Vorspannfeder (20) koaxial hintereinander angeordnet sind.

3. Druckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (18) in axialer Richtung einen ersten und einen zweiten Abschnitt (32, 34) aufweist, wobei der zweite Abschnitt (34) nach einem peripheren Absatz einen gegenüber dem ersten Abschnitt (32) größeren Durchmesser hat und an seinem Außenumfang druckdicht im Ventilsitz gelagert ist, der erste Abschnitt (32) des Kolbens

(18) gegenüber einem umlaufenden ringförmigen Vorsprung (38) der Innenwand des Ventilsitzes (10) druckdurchlässig ist und zwischen dem ringförmigen Vorsprung (38) und dem zweiten Abschnitt (34) des Kolbens eine Dämpfungskammer (40) liegt.

4. Druckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet. daß das Gehäuse (4) ein Innengewinde aufweist, in das der Ventilsitz (10) und eine die Vorspannung der Vorspannfeder (20) einstellende Federspannschraube (24) eingeschraubt werden.

5. Druckventil nach einem oder mehrern der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch im Ventilsitz (10) angeordnete Fluidkanäle (14), die mit der Dämpfungskammer kommunizieren.

6. Druckventil nach einem der vorhergehenden Ansrpüche, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Medium-Rücklaufvorrichtung (8) in Arbeitsströmungsrichtung vor dem Druckbegrenzungsventi 1.

7. Druckventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Medium-Rücklaufvorrichtung (8) das Rückschlagventil (9) aufweist, welches koaxial mit dem Kolben (18), der Feder (20) und der Federspannschraube (24) angeordnet ist.

8. Druckventil nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Medium-Rücklaufvorrichtung (8) in einem Abschnitt des Ventilsitzes (10) angeordnet ist.

9. Druckventil nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (9) eine mit einer Schraubenfeder (44) vorgespannte Venti !kugel (42) oder sonstiges Schließelement aufweist.

10. Druckventil nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventi 1 (9) gegenläufig als Umgehung zum Druckbegrenzungsventil (6) funktioniert.