EP0879374B1 - Directional valve - Google Patents
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- EP0879374B1 EP0879374B1 EP97919246A EP97919246A EP0879374B1 EP 0879374 B1 EP0879374 B1 EP 0879374B1 EP 97919246 A EP97919246 A EP 97919246A EP 97919246 A EP97919246 A EP 97919246A EP 0879374 B1 EP0879374 B1 EP 0879374B1
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- EP
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- main piston
- control valve
- directional control
- pressure
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- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
- F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
- F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
- F15B13/0401—Valve members; Fluid interconnections therefor
- F15B13/0402—Valve members; Fluid interconnections therefor for linearly sliding valves, e.g. spool valves
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T137/00—Fluid handling
- Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
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- Y10T137/7764—Choked or throttled pressure type
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- Y10T137/7787—Expansible chamber subject to differential pressures
- Y10T137/7788—Pressures across fixed choke
Definitions
- the invention relates to a directional valve according to the preamble of claim 1 and with such a directional valve provided pressure reducing and flow control valves.
- Fig. 1 is an embodiment of such a directional control valve executed as a 2-way cartridge valve 2 is.
- This has a valve bushing 4 in which a main piston 6 is guided axially.
- the valve bushing 4 can be known Way fixed in a control block and thus Be part of a hydraulic circuit, to which further is discussed in more detail.
- the valve socket 4 has two connections A and B, the Port B is usually the input port and is radial or laterally branching connection. Of the Output port A is arranged coaxially with the main piston 6. On the circumferential wall of the main piston 6 are radial bores 8 provided, through which the flow through the main piston 6 of the Port B can be connected to port A. With the shown Exemplary embodiment are the connection B and the radial bores 8 each designed as a bore star.
- the starting position is the main piston 6 via a spring 10 biased against a stop position in which the connection opened from B via the main piston 6 to the outlet port A. is. That is, in the starting position of the main piston 6 the hydraulic fluid flows through the connection in the radial direction B enters through the radial bores 8 into the interior of the Main piston 6 and is deflected by about 90 ° to port A.
- control block and Valve cover can be a control pressure to the Lead the spring side of the main piston 6, over which this additionally is biased towards its starting position.
- This Control pressure can be, for example, from the output port A branching control pressure line can be applied.
- Such valve arrangements in 2/2-way valve design include to the group of so-called logic elements, which as the main stage, for example for pressure limitation, pressure control, Pressure switching valves etc. are used.
- the Main stage pilot valves are assigned, for example on the valve cover, integrated in the valve cover or on can be arranged at another location of a control block.
- a circuit example is shown in which the built-in valve 2 is a component of a pilot-controlled pressure reducing valve 12. This essentially exists from built-in valve 2 and a directly controlled pilot valve 14, which is designed as a pressure relief valve.
- the flow direction on installation valve 2 is from port B to port A, being as shown in Fig. 1 in the starting position a free volume flow is guaranteed.
- the pressure at the output port A is via a control line 16 tapped and via two consecutive nozzles 18 and 20 led to the spring side of the main piston 8.
- Desired outlet pressure at outlet connection A can be made via adjust the spring of the pilot valve 14.
- This output pressure acts on the piston underside of the main piston 6 and is about the control line 16 and the nozzles 18 and 20 to the spring side of the Main piston 6 out.
- the main piston 6 remains in its spring 10 Starting position in which the connection between A and B is complete is controlled. If the pressure at outlet port A - and thus the one between the two nozzles 18 and 20 - the exceeds the preset value, the pilot valve 14 is opened, so that control fluid via the pilot valve 14 to one Tank T flows.
- the outlet pressure at the outlet port A is over the throughput
- the vertical, dotted lines show the performance limits represent that when using different springs 10 set.
- the power limit is approximately 4 bar when using a spring at 120 L / min, so that at higher volume throughputs stronger spring must be used.
- a stronger spring 10 contains a number of Disadvantages, such as a lack of response and a lack of fine control in itself, especially at low Volume flows come into play and are not acceptable are.
- the minimum adjustable pressure at port A increases disadvantageous through the use of stronger springs.
- the invention is based on the object Directional valve, as well as provided with such a directional valve Pressure reducing / flow control valves to create the minimum device effort an increased performance limit have and sufficient even at low volume flows Show responsiveness.
- the impulse force F I acting on the main piston can be at least partially compensated, so that the Performance limit compared to the conventional solutions is raised without the need to use a stronger spring.
- This additional, resulting force acting in the opening direction on the surface difference effective surface arises due to the pressure drop occurring in the flowing hydraulic fluid when flowing through the radial bores.
- the active surface is designed as a radial shoulder on the outer circumference of the main piston, so that it is widened in a step-like manner.
- the bore of the valve bushing is of course also designed accordingly.
- the radial shoulder is preferably in the area arranged between the radial bore star and the piston underside.
- the radial shoulder (area difference) by means of an annular groove is formed, the radial shoulder an end face of the Ring groove forms. The other end face is then preferred trained as a sloping shoulder.
- Directional control valves result from a pilot operated pressure reducing valve according to claim 8 or a flow control valve according to claim 10.
- FIG. 4 is a partial section of a cartridge valve according to the invention 2, wherein in the following representations the same reference numerals for corresponding components as used in Fig. 1.
- the cartridge valve 2 according to the invention can, for example in the case of a pilot-controlled pressure reducing valve according to FIG. 3 or use a flow control valve according to FIG. 5, to which in following is discussed.
- the cartridge valve 2 has a Valve bushing 4, in the valve bore 28 of which a main piston 6 is guided axially. This is via a spring 10 biased into its initial position, in the one on the outer circumference of the main piston 6 attached stop ring 30 on a Stop surface of the valve bush 4 is present.
- the valve bush 4 is by means of a mounting bush 32 in a control block 26 attached and closed with a valve cover, not shown, in or on which the other indicated in FIGS. 3 and 5 Components can be arranged.
- the mounting bush 32 has an inner bore that is coaxial to the valve bore 28 is arranged, and which has such a diameter, that the spring-side part (top in Fig. 4) of the main piston 6 can dip into it without colliding.
- valve bushing 4 could be installed according to FIG. 1 be trained.
- An input connection B is on the valve bushing 4 as a bore star, that is, as a plurality of radial bores 36 educated. In addition, several are staggered, preferably two smaller holes 38 are provided.
- Fine control takes place via the smaller bores 38 at low volume flows, if the connection from B to A is controlled.
- the main piston 6 designed as a hollow piston, with a piston crown approximately in the central region 40 is formed.
- This piston crown 40 engages the spring 10 to the main piston 6 in its open position (Fig. 4) to bias.
- radial bores 8 formed below the piston crown 40, that is, in that of the spring 10 part of the piston jacket facing away are radial bores 8 formed, via which the hydraulic fluid from port B (Bores 36, 38) can enter the interior of the piston.
- This Radial bores 8 are shown in the same way as in Fig. 1 formed as a bore star, which the jacket of the Main piston 6 passes through.
- the radial shoulder 42 is by means of an annular groove 44 formed in the base of the radial bores 8th open and their other end face executed as an inclined shoulder 46 is.
- valve bore 28 of the valve bush 4 is above (View according to Fig. 4) of the connection B according to the diameter ratio d / D expanded radially, being in the range of radial expansion a circumferential groove 48 is formed over the lower, enlarged part of the valve bore (diameter D) from the upper, narrowed part of the valve bore 28 (diameter d) is separated.
- the circumferential groove 48 and the annular groove 44 are made of manufacturing technology Reasons provided, since the adjacent to the two grooves Surfaces (peripheral surface of the main piston 6; inner peripheral surface the valve bore 28) finely machined by grinding be avoided by the grooves that the Grinding wheel when grinding the smaller piston diameter or the larger valve bore diameter up to the radial shoulders must be brought there.
- Annular gap 50 is formed between main piston 6 and valve bushing 4.
- the magnitude of the force F depends on the diameter ratio on the one hand d / D and on the other hand from the pressure drop in the radial bores 8 from. Because of this, one will endeavor the depth the annular groove 44 to be as small as possible, since the pressure drop also depends on the remaining wall thickness of the main piston 6. The same applies to the depth of the circumferential groove 48 and the annular gap 50, which is also made as small as possible should be so that the hydraulic fluid when flowing through the Installation valve 2 not to a significant extent through the annular gap 50 can flow into the circumferential groove 48, so that ensures is that a suitable pressure on the outer circumference of the Main piston 6 is present and thus the pressure drop along the Radial bores also have the required size arrangement having.
- valve 3 is the built-in valve in a control block 2 provided with a valve cover 22 in which the above described components, such as the nozzles 18, 20 and the pilot valve 14 can be provided.
- FIG. 5 schematically shows another application example of a cartridge valve shown in FIG. 4. It will Insert valve 2 used in a 2-way flow control, whereby a pressure compensator is assigned to a throttle point for load compensation which is formed by the cartridge valve 2.
- the Throttle point is designed as an adjustable throttle valve 52, which is provided downstream of the built-in valve 2.
- a control line branches downstream of the throttle valve 52 54 from a throttle 18 to the spring side of the main piston is led.
- the one at the outlet port A of the cartridge valve 2 applied pressure is - as in the embodiment described above - on the underside of the piston (Output connection side).
- the built-in valve 2 as a pressure compensator with a pressure reducing function used.
- the cartridge valve is 2 open in the starting position so that the hydraulic fluid from Port B via cartridge valve 2 to A and on from there via the throttle valve 52 to the consumer, for example a Hydraulic cylinder or a hydraulic motor (not shown) flows.
- the pressure at the outlet of the throttle valve 52 is due to axial displacement of the main piston 6 and the associated Changes in the volume flow cross-section influenced so that the Pressure drop across the throttle valve 52 always remains constant. This pressure drop depends on the strength of the spring Piston.
- the maximum is the built-in valve 2 enforceable volume flow by pushing it up the performance limit compared to conventional solutions significantly enlarged.
- the solution according to the invention therefore enables minimal device-related effort, pushing the performance limit up, so that the cartridge valve according to the invention without Change of spring 10 can be used in a further volume flow range is.
Description
Die Erfindung betrifft ein Wegeventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie mit einem derartigen Wegeventil versehene Druckreduzier- und Stromregelventile.The invention relates to a directional valve according to the preamble of claim 1 and with such a directional valve provided pressure reducing and flow control valves.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines derartigen Wegeventils
ausgeführt, das als 2-Wege-Einbauventil 2 ausgeführt
ist. Dieses hat eine Ventilbuchse 4, in der ein Hauptkolben 6
axial verschiebbar geführt ist. Die Ventilbuchse 4 kann auf bekannte
Weise in einem Steuerblock befestigt werden und somit
Teil einer hydraulischen Schaltung sein, auf die im weiteren
noch näher eingegangen wird.In Fig. 1 is an embodiment of such a directional control valve
executed as a 2-
Die Ventilbuchse 4 hat zwei Anschlüsse A und B, wobei der
Anschluß B üblicherweise der Eingangsanschluß ist und als radialer
oder seitlich abzweigender Anschluß ausgeführt ist. Der
Ausgangsanschluß A ist koaxial zum Hauptkolben 6 angeordnet. An
der Umfangswandung des Hauptkolbens 6 sind Radialbohrungen 8
vorgesehen, über die bei Durchströmung des Hauptkolbens 6 der
Anschluß B mit dem Anschluß A verbindbar ist. Bei dem gezeigten
Ausführungsbeispiel sind der Anschluß B und die Radialbohrungen
8 jeweils als Bohrungsstern ausgeführt. In der in Fig. 1 dargestellten
Ausgangsstellung ist der Hauptkolben 6 über eine Feder
10 gegen eine Anschlagposition vorgespannt, in der die Verbindung
von B über den Hauptkolben 6 zum Ausgangsanschluß A geöffnet
ist. Das heißt, in der Ausgangsstellung des Hauptkolbens 6
strömt das Hydraulikfluid in Radialrichtung durch den Anschluß
B ein, tritt durch die Radialbohrungen 8 in das Innere des
Hauptkolbens 6 ein und wird um etwa 90° zum Anschluß A hin umgelenkt.The
Durch geeignete Ausgestaltung des Steuerblockes und des
Ventildeckels (nicht gezeigt) läßt sich ein Steuerdruck an die
Federseite des Hauptkolbens 6 führen, über den dieser zusätzlich
in Richtung seiner Ausgangsstellung vorgespannt ist. Dieser
Steuerdruck kann beispielsweise über eine vom Ausgangsanschluß
A abzweigende Steuerdruckleitung aufgebracht werden.By suitable design of the control block and
Valve cover (not shown) can be a control pressure to the
Lead the spring side of the
Derartige Ventilanordnungen in 2/2-Wegeventil-Bauweise gehören zur Gruppe der sogenannten Logikelemente, die als Hauptstufe, beispielsweise für Druckbegrenzungs-, Druckregel-, Druckschaltventile etc. Verwendung finden. Dabei können der Hauptstufe Vorsteuerventile zugeordnet werden, die beispielsweise auf dem Ventildeckel, im Ventildeckel integriert oder an einer anderen Stelle eines Steuerblocks angeordnet sein können.Such valve arrangements in 2/2-way valve design include to the group of so-called logic elements, which as the main stage, for example for pressure limitation, pressure control, Pressure switching valves etc. are used. The Main stage pilot valves are assigned, for example on the valve cover, integrated in the valve cover or on can be arranged at another location of a control block.
In Fig. 3 ist ein Schaltungsbeispiel dargestellt, bei dem
das Einbauventil 2 eine Komponente eines vorgesteuerten Druckreduzierventiles
12 darstellt. Dieses besteht im wesentlichen
aus dem Einbauventil 2 und einem direktgesteuerten Pilotventil
14, das als Druckbegrenzungsventil ausgebildet ist. Die Volumenstromrichtung
am Einbauventil 2 ist von Anschluß B nach Anschluß
A, wobei gemäß der Darstellung in Fig. 1 in der Ausgangsstellung
ein freier Volumenstrom gewährleistet ist.In Fig. 3, a circuit example is shown in which
the built-in
Der Druck am Ausgangsanschluß A wird über eine Steuerleitung
16 abgegriffen und über zwei hintereinandergeschaltete Düsen
18 und 20 zur Federseite des Hauptkolbens 8 geführt. Der
gewünschte Ausgangsdruck am Ausgangsanschluß A läßt sich über
die Feder der Pilotventils 14 einstellen. Dieser Ausgangsdruck
wirkt auf die Kolbenunterseite des Hauptkolbens 6 und wird über
die Steuerleitung 16 und die Düsen 18 und 20 zur Federseite des
Hauptkolbens 6 geführt. Solange der Druck am Ausgangsanschluß A
kleiner ist als der am Pilotventil 14 eingestellte Eingangsdruck,
bleibt der Hauptkolben 6 durch die Feder 10 in seiner
Ausgangsstellung, in der die Verbindung zwischen A und B vollständig
aufgesteuert ist. Wenn der Druck am Ausgangsanschluß A
- und damit derjenige zwischen den beiden Düsen 18 und 20 - den
voreingestellten Wert übersteigt, wird das Pilotventil 14 geöffnet,
so daß Steuerfluid über das Pilotventil 14 zu einem
Tank T hin strömt. The pressure at the output port A is via a
Durch die entstehende Steuerflüssigkeitsströmung entstehtan
der Düse 18 ein Druckgefälle, so daß aufgrund der Steuerfluiddruckdifferenz
zwischen der Kolbenunterseite und der Federseite,
der Hauptkolben 6 gegen die Spannung der Feder 10 aus
seiner Ausgangsstellung heraus nach oben (Ansicht nach Fig. 1)
bewegt wird und die Verbindung von B nach A zugesteuert wird
bis sich ein Druckgleichgewicht einstellt. In diesem Zustand
kann dann nur noch soviel Hydraulikfluid vom Anschluß B durch
den Hauptkolben 6 hindurch zum Anschluß A strömen, daß der über
das Pilotventil 14 bei A eingestellte Druck nicht überschritten
wird. Falls ein am Ausgangsanschluß A angeschlossener Verbraucher
kein Hydraulikfluid abnimmt, wird der Hauptkolben 6 in
seine Schließstellung gebracht, in der die Verbindung zwischen
B und A soweit geschlossen ist, daß nur noch der benötigte
Steuerölvolumenstrom zum Anschluß A gelangt. Während der Regelfunktion
fließt ständig Steuerfluid über das Pilotventil 14 zum
Tank T. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die beiden Düsen 18 und 20 sowie das Pilotventil 14 im
oder am Ventildeckel 22 ausgebildet.The resulting control liquid flow creates
the nozzle 18 a pressure drop so that due to the control fluid pressure difference
between the piston underside and the spring side,
the
Bei der Durchströmung des Einbauventils 2 wirkt ein Strömungsimpuls
auf den Boden 24 des Hauptkolbens 6, so daß dieser
mit einer Impulskraft FI beaufschlagt wird, die entgegen der
von der Feder 10 aufgebrachten Federkraft F1 wirkt (siehe Fig.
1). Bei hohen Volumenströmen kann es vorkommen, daß die Impulskraft
F1 größer ist als die Federkraft F1, so daß der Hauptkolben
allein durch den Impuls des strömenden Hydraulikfluids in
seine Schließstellung bewegt wird. In diesem Fall ist die Leistungsgrenze
des Einbauventils 2 erreicht, die den maximalen
durchsetzbaren Volumenstrom begrenzt. Das heißt, bei Überschreiten
der Leistungsgrenze läßt sich der Volumenstrom nicht
weiter vergrößern.When the built-in
In Fig. 2 ist der Ausgangsdruck am Ausgangsanschluß A über
dem durchgesetzten Volumenstrom dargestellt, wobei die senkrechten,
gestrichelt eingezeichneten Linien die Leistungsgrenzen
darstellen, die sich beim Einsatz unterschiedlicher Federn
10 einstellen. In dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel
liegt die Leistungsgrenze bei der Verwendung einer 4 bar-Federetwa
bei 120 L/min, so daß bei höheren Volumendurchsätzen eine
stärkere Feder eingesetzt werden muß.In Fig. 2, the outlet pressure at the outlet port A is over
the throughput, the vertical,
dotted lines show the performance limits
represent that when using
Eine stärkere Feder 10 birgt allerdings eine Reihe von
Nachteilen, wie beispielsweise ein mangelndes Ansprechen und
eine mangelnde Feinsteuerung in sich, die insbesondere bei geringen
Volumenströmen zum Tragen kommen und nicht akzeptabel
sind. Der minimal einstellbare Druck am Anschluß A erhöht sich
nachteilig durch die Verwendung von stärkeren Federn.However, a
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Wegeventil, sowie mit einem derartigen Wegeventil versehene Druckreduzier-/Stromregelventile zu schaffen, die bei minimalem vorrichtungstechnischen Aufwand eine erhöhte Leistungsgrenze aufweisen und auch bei niedrigen Volumenströmen ein hinreichendes Ansprechverhalten zeigen.In contrast, the invention is based on the object Directional valve, as well as provided with such a directional valve Pressure reducing / flow control valves to create the minimum device effort an increased performance limit have and sufficient even at low volume flows Show responsiveness.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Wegeventils durch die
Merkmale des Patentanspruchs 1, hinsichtlich des Druckreduzierventils
durch die Merkmale des Patentanspruchs 8 und hinsichtlich
des Stromregelventils durch die Merkmale des Patentanspruchs
10 gelöst.This task is performed by the directional valve
Features of claim 1, with respect to the pressure reducing valve
by the features of
Durch die Maßnahme, stromaufwärts einer Drosselstelle des Hauptkolbens eine Flächendifferenz auszubilden, über die bei der Durchströmung eine Kraftkomponente auf den Hauptkolben wirkt, die diesen in Richtung seiner Ausgangsstellung beaufschlagt, kann die auf den Hauptkolben wirkende Impulskraft FI zumindest teilweise kompensiert werden, so daß die Leistungsgrenze gegenüber den herkömmlichen Lösungen angehoben wird, ohne daß eine stärkere Feder verwendet werden muß. Diese zusätzliche, in Öffnungsrichtung auf die Flächendifferenz-Wirkfläche wirkende resultierende Kraft entsteht aufgrund des bei dem strömenden Hydraulikfluid auftretenden Druckabfalls beim Durchströmen der Radialbohrungen. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die Wirkfläche als Radialschulter am Außenumfang des Hauptkolbens ausgebildet wird, so daß dieser stufenförmig erweitert ist. Bei dieser Ausführung der Wirkfläche erfolgt selbstverständlich auch eine entsprechende Ausgestaltung der Bohrung der Ventilbuchse.The measure of forming a surface difference upstream of a throttle point of the main piston, via which a force component acts on the main piston during the flow and acts on it in the direction of its starting position, the impulse force F I acting on the main piston can be at least partially compensated, so that the Performance limit compared to the conventional solutions is raised without the need to use a stronger spring. This additional, resulting force acting in the opening direction on the surface difference effective surface arises due to the pressure drop occurring in the flowing hydraulic fluid when flowing through the radial bores. It is particularly preferred if the active surface is designed as a radial shoulder on the outer circumference of the main piston, so that it is widened in a step-like manner. In this embodiment of the active surface, the bore of the valve bushing is of course also designed accordingly.
Wenn der Hauptkolben mit einem Radialbohrungsstern ausgeführt ist, wird die Radialschulter vorzugsweise in dem Bereich zwischen dem Radialbohrungsstern und der Kolbenunterseite angeordnet.If the main piston is designed with a radial bore star the radial shoulder is preferably in the area arranged between the radial bore star and the piston underside.
In umfangreichen Vorversuchen hat es sich gezeigt, daß eine Flächendifferenz von 3-10% bezogen auf den kleineren Hauptkolbendurchmesser optimale Ergebnisse gewährleistet.Extensive preliminary tests have shown that a Area difference of 3-10% based on the smaller main piston diameter ensures optimal results.
Aus fertigungstechnischen Gründen wird es bevorzugt, wenn die Radialschulter (Flächendifferenz) mittels einer Ringnut ausgebildet wird, wobei die Radialschulter eine Stirnfläche der Ringnut bildet. Die andere Stirnfläche wird dann vorzugsweise als Schrägschulter ausgebildet.For manufacturing reasons, it is preferred if the radial shoulder (area difference) by means of an annular groove is formed, the radial shoulder an end face of the Ring groove forms. The other end face is then preferred trained as a sloping shoulder.
Die Herstellung, insbesondere das Schleifen der Ventilbohrung wird erleichtert, wenn auch die entsprechende stufenförmige Erweiterung der Ventilbuchse über eine Umfangsnut ausgebildet wird, deren eine Stirnfläche die stufenförmige Erweiterung bildet.The manufacture, especially the grinding of the valve bore will be easier if the corresponding step-shaped Extension of the valve bushing formed over a circumferential groove whose one end face is the stepped extension forms.
Besonders vorteilhafte Anwendungen des erfindungsgemäßen
Wegeventils ergeben sich bei einem vorgesteuerten Druckreduzierventil
gemäß Patentanspruch 8 oder einem Stromregelventil
gemäß Patentanspruch 10.Particularly advantageous applications of the invention
Directional control valves result from a pilot operated pressure reducing valve
according to
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der sonstigen Unteransprüche.Further advantageous embodiments of the invention are the subject of other subclaims.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
In Fig. 4 ist ein Teilschnitt eines erfindungsgemäßen Einbauventils
2 dargestellt, wobei in den folgenden Darstellungen
für einander entsprechende Bauelemente die gleichen Bezugszeichen
wie bei Fig. 1 verwendet werden sollen.4 is a partial section of a cartridge valve according to the
Das erfindungsgemäße Einbauventil 2 läßt sich beispielsweise
bei einem vorgesteuerten Druckreduzierventil gemäß Fig. 3
oder einem Stromregelventil gemäß Fig. 5 verwenden, auf die im
folgenden eingegangen wird.The
Gemäß Fig. 4 hat das erfindungsgemäße Einbauventil 2 eine
Ventilbuchse 4, in deren Ventilbohrung 28 ein Hauptkolben 6
axial verschiebbar geführt ist. Dieser ist über eine Feder 10
in seine Ausgangsstellung vorgespannt, in der ein am Außenumfang
des Hauptkolbens 6 befestigter Anschlagring 30 an einer
Anschlagfläche der Ventilbuchse 4 anliegt. Die Ventilbuchse 4
wird mittels einer Befestigungsbuchse 32 in einem Steuerblock
26 befestigt und mit einem nicht gezeigten Ventildeckel verschlossen,
in oder an dem die weiteren, in den Fig. 3 und 5 angedeuteten
Bauelemente angeordnet sein können. Die Befestigungsbuchse
32 hat eine Innenbohrung, die koaxial zur Ventilbohrung
28 angeordnet ist, und die einen derartigen Durchmesseraufweist,
daß der federseitige Teil (oben in Fig. 4) des Hauptkolbens
6 in sie eintauchen kann, ohne zu kollidieren.4, the
Die Ventilbuchse 4 könnte einbaumäßig entsprechend Fig. 1
ausgebildet sein.The
Ein Eingangsanschluß B ist an der Ventilbuchse 4 als Bohrungsstern,
das heißt als eine Vielzahl von Radialbohrungen 36
ausgebildet. Zusätzlich sind versetzt mehrere, vorzugsweise
zwei kleinere Bohrungen 38 vorgesehen.An input connection B is on the valve bushing 4 as a bore star,
that is, as a plurality of
Über die kleineren Bohrungen 38 erfolgt eine Feinsteuerung bei geringen Volumenströmen, wenn die Verbindung von B nach A aufgesteuert wird.Fine control takes place via the smaller bores 38 at low volume flows, if the connection from B to A is controlled.
Wie weiterhin aus Fig. 4 hervorgeht, ist der Hauptkolben 6
als Hohlkolben ausgeführt, wobei etwa im Mittelbereich ein Kolbenboden
40 ausgebildet ist. An diesem Kolbenboden 40 greift
die Feder 10 an, um den Hauptkolben 6 in seine Öffnungsstellung
(Fig. 4) vorzuspannen.4, the
Unterhalb des Kolbenbodens 40, das heißt in dem von der Feder
10 abgewandten Teil des Kolbenmantels sind Radialbohrungen
8 ausgebildet, über die das Hydraulikfluid vom Anschluß B
(Bohrungen 36, 38) in das Kolbeninnere eintreten kann. Diese
Radialbohrungen 8 sind in der gleichen Weise wie in Fig. 1 dargestellt
als Bohrungsstern ausgebildet, der den Mantel des
Hauptkolbens 6 durchsetzt.Below the
In der in Fig. 4 dargestellten Ausgangsstellung des Hauptkolbens
6 überlappen sich die Bohrungen 36, 38 des Anschlusses
B und die Radialbohrungen 8, so daß die Verbindung zwischen den
Anschlüssen B und A vollständig aufgesteuert ist.In the starting position of the main piston shown in FIG. 4
6 overlap the
Unterhalb der Radialbohrungen 8 (Ansicht nach Fig. 4) ist
der Hauptkolben 6 über eine Radialschulter 42 von einem federseitigen
Hauptkolbendurchmesser d auf einen Hauptkolbendurchmesser
D erweitert. Die Radialschulter 42 ist mittels einer-Ringnut
44 ausgebildet, in deren Basis die Radialbohrungen 8
münden und deren andere Stirnfläche als Schrägschulter 46 ausgeführt
ist.Below the radial bores 8 (view of FIG. 4)
the
Die Ventilbohrung 28 der Ventilbuchse 4 ist oberhalb
(Ansicht nach Fig. 4) des Anschlusses B entsprechend des Durchmesserverhältnisses
d/D radial erweitert, wobei im Bereich der
radialen Erweiterung eine Umfangsnut 48 ausgebildet ist, über
die der untere, erweiterte Teil der Ventilbohrung (Durchmesser
D) vom oberen, verengten Teil der Ventilbohrung 28 (Durchmesser
d) getrennt ist.The valve bore 28 of the
Die Umfangsnut 48 und die Ringnut 44 sind aus fertigungstechnischen
Gründen vorgesehen, da die an die beiden Nuten angrenzenden
Flächen (Umfangsfläche des Hauptkolbens 6; Innenumfangsfläche
der Ventilbohrung 28) durch Schleifen feinstbearbeitet
werden und durch die Nuten vermieden wird, daß die
Schleifscheibe beim Schleifen des kleineren Kolbendurchmessers
bzw. des größeren Ventilbohrungsdurchmessers bis zu den Radialschultern
hingeführt werden muß.The
In der in Fig. 4 dargestellten Ausgangsstellung ist die
Schrägschulter 46 der Ringnut 44 im Axialabstand zu der benachbarten
Stirnfläche der Umfangsnut 48 angeordnet, so daß die
beiden Nuten 44, 48 einander in der Ausgangsstellung nicht
überlappen.In the starting position shown in Fig. 4 is the
In dem Bereich zwischen den beiden Nuten 44, 48 ist ein
Ringspalt 50 zwischen Hauptkolben 6 und Ventilbuchse 4 ausgebildet.In the area between the two
Bei der Durchströmung des Einbauventils 2 mit Hydraulikfluid
entsteht entlang den Radialbohrungen 8 ein Druckabfall,
der dazu führt, daß auf die Differenzfläche, die gekennzeichnet
ist durch den Durchmesserunterschied D-d, an der Radialschulter
42 eine resultierende Druckkraft wirkt, die den Hauptkolben 6
in Richtung der Ausgangsstellung beaufschlagt. Das heißt, diese
Druckkraft wirkt zusätzlich zur Kraft der Feder 10 in Öffnungsrichtung,
so daß die Leistungsgrenze erhöht wird.When hydraulic fluid flows through the built-in
Die Größe der Kraft F hängt einerseits vom Durchmesserverhältnis
d/D und andererseits vom Druckabfall in den Radialbohrungen
8 ab. Aus diesem Grund wird man bemüht sein, die Tiefe
der Ringnut 44 möglichst gering auszuführen, da der Druckabfall
auch von der verbleibenden Wandstärke des Hauptkolbens 6 abhängt.
Das gleiche gilt für die Tiefe der Umfangsnut 48 und für
den Ringspalt 50, die ebenfalls möglichst gering ausgeführt
werden sollten, so daß das Hydraulikfluid beim Durchströmen des
Einbauventils 2 nicht in erheblichem Maße durch den Ringspalt
50 hindurch in die Umfangsnut 48 einströmen kann, so daß gewährleistet
ist, daß ein geeigneter Druck am Außenumfang des
Hauptkolbens 6 ansteht und somit der Druckabfall entlang der
Radialbohrungen ebenfalls die erforderliche Größenanordnung
aufweist.The magnitude of the force F depends on the diameter ratio on the one hand
d / D and on the other hand from the pressure drop in the radial bores
8 from. Because of this, one will endeavor the depth
the
Gemäß Fig. 3 wird das in einem Steuerblock eingebaute Einbauventil
2 mit einem Ventildeckel 22 versehen, in dem die vorstehend
beschriebenen Bauelemente, wie beispielsweise die Düsen
18, 20 und das Pilotventil 14 vorgesehen sein können.3 is the built-in valve in a
In der gezeigten Ausgangsposition (Fig. 4) wird das Einbauventil
2 durchströmt, wobei die Wirkung der Feder 10 durch die
auf die Flächendifferenz wirkende Kraft verstärkt wird, die
aufgrund des Druckabfalls in den Radialbohrungen 8 ansteht. Die
Leistungsgrenze wird dann entsprechend der zusätzlich aufgebrachten
Druckkraft nach oben verschoben, so daß ein größerer
Volumenstrom durchsetzbar ist. Bei Erreichen des voreingestellten
Drucks an der Federseite des Hauptkolbens 6 öffnet das Pilotventil
14, so daß das Steuerfluid zum Tank T hin strömt und
an der Drossel 18 ein Druckabfall entsteht, der zu einer
Schließbewegung des Hauptkolbens (nach oben in Fig. 4) führt.
Durch diese Schließbewegung werden die Bohrungen 36 und 38 zugesteuert,
so daß die Verbindung von B nach A entsprechend angedrosselt
wird und sich am Ausgangsanschluß A ein Druck einstellt,
der der Pilotventileinstellung entspricht. In the starting position shown (Fig. 4) the
Wie bereits eingangs erwähnt, befindet sich das Einbauventil
2 in seiner Schließstellung, wenn der an den Anschluß A angeschlossene
Verbraucher kein Hydraulikfluid abnimmt. Bei einem
Hydraulikfluidverbrauch sinkt dann der Druck am Ausgangsanschluß
A ab, so daß das Pilotventil 14 die Verbindung zum Tank
T zusteuert und der Hauptkolben 6 aufgrund des sich an der Federseite
aufbauenden Steuerdruckes zurück in Richtung seiner
Ausgangsstellung bewegt wird. Dabei werden zunächst die kleineren
Bohrungen 38 aufgesteuert, die somit bei geringen Volumenströmen
wirksam werden und eine Feinansteuerung des Verbrauchers
mit gutem Ansprechverhalten ermöglichen.As already mentioned at the beginning, there is the
Bei größeren Volumenströmen werden auch die Bohrungen 36
mit größerem Durchmesser aufgesteuert, bis der Hauptkolben 6 in
seine Ausgangsstellung (Fig. 4) zurückbewegt ist und der maximal
durchsetzbare Volumenstrom erreicht ist, der durch die oben
beschriebene Leistungsgrenze limitiert ist.With larger volume flows, the
In Fig. 5 ist schematisch ein weiteres Anwendungsbeispiels
eines Einbauventils gemäß Fig. 4 dargestellt. Dabei wird das
Einbauventil 2 in einer 2-Wege-Stromregelung verwendet, wobei
einer Drosselstelle zur Lastkompensation eine Druckwaage zugeordnet
ist, die durch das Einbauventil 2 gebildet ist. Die
Drosselstelle ist als einstellbares Drosselventil 52 ausgeführt,
die stromabwärts des Einbauventils 2 vorgesehen ist.5 schematically shows another application example
of a cartridge valve shown in FIG. 4. It will
Insert
Stromabwärts des Drosselventils 52 zweigt eine Steuerleitung
54 ab, die über eine Drossel 18 zur Federseite des Hauptkolbens
geführt ist. Der am Ausgangsanschluß A des Einbauventils
2 anliegende Druck liegt - wie beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel
- an der Kolbenunterseite
(Ausgangsanschlußseite) an. Somit wird bei diesem Ausführungsbeispiel
das Einbauventil 2 als Druckwaage mit Druckreduzierfunktion
eingesetzt. Bei dieser Variante ist das Einbauventil 2
in der Ausgangsstellung geöffnet, so daß das Hydraulikfluid vom
Anschluß B über das Einbauventil 2 nach A und von dort weiter
über das Drosselventil 52 zum Verbraucher, beispielsweise ein
Hydraulikzylinder oder ein Hydromotor (nicht gezeigt) strömt.
Der Druck am Ausgang des Drosselventils 52 wird durch Axialverschiebung
des Hauptkolbens 6 und der damit verbundenen
Veränderung des Volumenstromquerschnitts so beeinflußt, daß das
Druckgefälle über dem Drosselventil 52 immer konstant bleibt.
Dieses Druckgefälle ist abhängig von der Stärke der Feder am
Kolben.A control line branches downstream of the
Sinkt durch eine Laständerung der Druck am Ausgang des
Drosselventils 52, so verringert sich entsprechend der Druck in
der Steuerleitung 54, der über die als Dämpfungselement wirkende
Düse 18 zur Federseite des Hauptkolbens 6 geführt ist.
Durch die Druckabsenkung an der Federseite des Hauptkolbens
wird dieser gegen die Vorspannung der Feder in Richtung seiner
Schließstellung bewegt, so daß der Volumenstromquerschnitt, das
heißt der wirksame Querschnitt der Radialbohrungen 36 zugesteuert
wird. Dadurch sinkt auch der Volumenstrom des Hydraulikfluids,
das über das Einbauventil 2 zum Drosselventil 52 geführt
wird. Die Bewegung des Hauptkolbens 6 erfolgt so lange,
bis sich der Druck am Ausgangsanschluß A und somit auch am Eingang
des Drosselventils 52 um das gleiche Maß verringert hat
wie der Druck am Ausgang des Drosselventils 52 (Steuerleitung
54). Das Druckgefälle über dem Drosselventil 52 wird somit
stets auf einem konstanten Wert gehalten.If the load changes, the pressure at the outlet of the
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wird der maximal durch
das Einbauventil 2 durchsetzbare Volumenstrom durch das Nachobenschieben
der Leistungsgrenze gegenüber herkömmlichen Lösungen
erheblich vergrößert.In this embodiment, too, the maximum is
the built-in
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht daher bei minimalem
vorrichtungstechnischen Aufwand ein Nachobenschieben der Leistungsgrenze,
so daß das erfindungsgemäße Einbauventil ohne
Wechsel der Feder 10 in einem weiteren Volumenstrombereich einsetzbar
ist.The solution according to the invention therefore enables minimal
device-related effort, pushing the performance limit up,
so that the cartridge valve according to the invention without
Change of
Claims (10)
- A 2-directional control valve including a main piston (6) guided in a valve bush (4) and allowing flow of a hydraulic fluid therethrough, which enables connection of an inlet port (B) with an outlet port (A) and which is biased into its home position by means of a spring (10), characterised in that the main piston (6), upstream of a throttle point (8), is provided with a differential area effective surface (42, D-d) whereby, upon flow therethrough, a pressure force component acts on the main piston (6) such as to urge it in the direction towards its home position.
- A 2-directional control valve in accordance with claim 1, characterised in that the effective surface is designed as a radial shoulder (42) at the outer periphery of the main piston (6), and that the valve bush (4) is steppingly expanded accordingly.
- A 2-directional control valve according to claim 2, characterised in that the main piston (6) comprises radial bores (8) as throttle point wherethrough the hydraulic fluid may flow from inlet port (B) to outlet port (A), with the radial shoulder (42) being formed in the region between the radial bores (8) and the piston bottom facing the outlet port (A).
- A 2-directional control valve according to claim 2 or 3, characterised in that the diameter of the main piston is enlarged by 3-10% by the radial shoulder (42).
- A 2-directional control valve according to any one of claims 3 or 4, characterised in that the radial shoulder (42) is formed by an annular groove (44) into which the radial bores (8) of the main piston (6) open.
- A 2-directional control valve according to claim 5, characterised in that the front surface removed from the radial shoulder (42) is designed as an inclined shoulder (46).
- A 2-directional control valve according to any one of claims 2 to 6, characterised in that the valve bush (4) comprises a peripheral groove (48) in the region of the steppingly expanded portion.
- A pilot controlled pressure reducing valve including a 2-directional control valve in accordance with any one of the preceding claims, wherein the pressure at the outlet port (A) is supplied to the spring side of the main piston (6) via a nozzle (18), and the pressure at the spring side may be limited by way of a pilot control valve (14).
- A pilot controlled pressure reducing valve according to claim 8, characterised in that the pilot control valve is a direct operated or pilot operated pressure reducing valve (14).
- A flow control valve including an adjustable throttle valve (52), upstream of which a 2-directional control valve (2) according to any one of claims 1 to 7 is arranged as a pressure compensator, wherein the pressure downstream of the throttle valve (52) is supplied to the spring side of the main piston (6) of the 2-directional control valve (2).
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