EP1952032B1 - Hydraulic/pneumatic control valve with fail-safe function - Google Patents

Hydraulic/pneumatic control valve with fail-safe function Download PDF

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EP1952032B1
EP1952032B1 EP06818623A EP06818623A EP1952032B1 EP 1952032 B1 EP1952032 B1 EP 1952032B1 EP 06818623 A EP06818623 A EP 06818623A EP 06818623 A EP06818623 A EP 06818623A EP 1952032 B1 EP1952032 B1 EP 1952032B1
Authority
EP
European Patent Office
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control valve
connection
actuating element
control
seal
Prior art date
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EP06818623A
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German (de)
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EP1952032A1 (en
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Harald Geis
Horst Rott
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Thomas Magnete GmbH
Original Assignee
Thomas Magnete GmbH
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Publication date
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Publication of EP1952032A1 publication Critical patent/EP1952032A1/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/0401Valve members; Fluid interconnections therefor
    • F15B13/0402Valve members; Fluid interconnections therefor for linearly sliding valves, e.g. spool valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/044Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by electrically-controlled means, e.g. solenoids, torque-motors

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic / pneumatic control valve according to the features of the preamble of claim 1.
  • a generic control valve with fall-safe function is from the DE-A-103 08 910 known and finds use especially in tax tasks in the field of mobile hydraulics.
  • the safety function is that in case of failure in any position in which the valve is moved by an actuator, a connected to the junction A hydraulic control element should be depressurized. This is realized in that a pressurized connection point P is connected to one or more further connection points T, which is connected to one or more containers, and thus relieves this connection.
  • the safety function is formed by a valve member into which a spool is integrated.
  • the slide has for this purpose a coaxial bore, which is designed as a relief channel, which is connected via a transverse channel and control recesses in the form of an annular groove on the circumference of the spool with the consumer connection point.
  • the end face of the spool formed by a plunger of an actuating element is open and opens into a control chamber.
  • the transverse bore is designed so that it is connected to the connection point for the consumer both in the first position in which the spool is not actuated, and in a second position, and in any intermediate position between the two positions in which it was actuated is.
  • a valve function is integrated in the spool, which is in communication with a consumer port.
  • a positive and positive connection in the form of a coaxial seal is provided.
  • the storage space is directly connected to an additional tank connection, through which the hydraulic medium can flow in the event of a malfunction. Normally, ie with the seal closed, the discharge takes place via another tank connection.
  • US 5,085,402A shows a solenoid valve, in the function of a poppet valve with the directly arranged in the axial direction inlet and outlet of the valve can be closed or opened by an axial lifting movement of a cylindrical actuator.
  • the head of the actuating element is designed in the direction of the outlet channel as a sealing plunger which presses against the opening of the outlet channel when actuated, thus closes it in the form of a coaxial seal and releases the opening during the return and thus ensures a flow of the fluid.
  • the known seat valve has no safety function. With the coaxial seal in the form of a sealing ram, the blocking and switching through in normal operation.
  • US Pat. No. 3,797,526 shows a pressure control valve with which a pressure drop is to be displayed in an inlet and outlet channel.
  • the arrangement has an actuating device designed as a lifting magnet with an actuating rod arranged in the direction of action, which acts as a sealing tappet with a sealing head which normally seals the passage between an inlet and outlet channel.
  • actuating device designed as a lifting magnet with an actuating rod arranged in the direction of action, which acts as a sealing tappet with a sealing head which normally seals the passage between an inlet and outlet channel.
  • the coaxial seal of the plunger works as a direct actuator for a pressure control valve.
  • the known valve thus also operates as a seat valve.
  • EP 1 589 392 A1 shows a pressure control valve with a slide with control edges, which is arranged via a compression spring in a valve housing.
  • the slide has an internal blind hole, through which, depending on the axial position of the slide, one pump and a plurality of working inputs can be connected or disconnected.
  • a fixed valve seat is arranged in the valve housing, which is held by a sealing element designed as a valve cone that can be acted upon by an actuating rod of an actuating element: From the valve plug, a discharge channel leads to a tank.
  • the pressure medium can flow away via the drainage channel until the pressure is equalized.
  • the gap is closed and the drain to the tank closed.
  • the slider is moved in the opposite direction to equilibrium.
  • the pressure control via a cone seat connection, which is provided as an adjusting element for the pressure control.
  • the coaxial sealing of the valve plug does not work directly against the spool but against a fixed valve seat in the housing.
  • EP 1 103 992 shows an electromagnetically actuated miniature pressure control valve with an electromagnet as actuator and an actuating rod which acts on a valve member having a valve spool which acts against the force of a return spring and each have a connection point A, a pressurized connection point P and a drain point T.
  • Safety devices in the sense of a fail-safe function are not present in the valve.
  • the present invention has for its object to achieve an improved sealing in a generic control valve, which prevents leakage losses and a pressure drop, in particular during normal operation.
  • the object is achieved in connection with the preamble by the characterizing part of claim 1.
  • the advantage of the invention is that no or only small leaks can occur at the point during a loading of a control slide by the actuating element by the positive and positive sealing at the head of the actuating element in normal operation, so that no pressure loss at the connection A occurs.
  • a pressure built up at the junction A is guided through the discharge channel in the spool to the head of the slide in the storage space and degraded by the line connection between the storage space and the connection point T to the tank connection.
  • valve spool valve of a conventional valve only has to be slightly modified.
  • valve spools with the same outer contour can be used for the valve as for valves that work exclusively in "normal" function.
  • the only requirement for use with valves in fail-safe function is that they have a continuous coaxial bore as a discharge channel.
  • the sealed head of the actuating element In the normal function of the sealed head of the actuating element is located directly on the control port of the spool.
  • the control opening of the slide is closed by the seal.
  • the normal function can be described by two positions. In a position of the slide designated as the first position, the pressurized connection P is connected directly to the working connection via the discharge channel. The drain to the tank connection is blocked. However, the storage space is permanently connected to the connection point T via a line connection. Due to the further sealed connection point of the control opening of the spool there is no pressure drop at the consumer A.
  • the pressure port P is locked.
  • the consumer A is now connected via the compensation channel in the spool valve via the tank connection T connected to the duct.
  • the sealing of the control port only has a sealing function which prevents excessive penetration of the fluid of the valve into the region of the actuating device.
  • the connection of the connection P with the tank connection is blocked by the axial slide position.
  • the control of the actuating element is terminated when, for example, the spool is blocked between the two position due to contamination or the like.
  • the spool is placed in a position where the head ends of spool and actuator are spaced apart. In this position, which is located between the first and the second position of the spool described above, the port T is blocked from the consumer port A of the valve, however, the connection from A to the pressure port P is still open, so that the port A is still is pressurized.
  • a relief of this pressurized connection point A is initially in conjunction with the designed as a coaxial bore in the spool discharge channel, the control port is now open and opens into a storage space.
  • This space has according to the invention a conductive connection to the connection point of the tank T, so that in this way always a pressure relief of the consumer point A is ensured.
  • the connection of the discharge channel via the storage space to the connection point T remains upright.
  • the line connection is arranged within the outer envelope of the valve and runs parallel to the discharge channel of the spool. If further connection points to the environment are provided, then of course this connection can also be routed to these locations. It is only crucial that a pressure relief of the storage space is guaranteed at open connection between spool and actuator.
  • a sealing over O-rings is advantageous, which are arranged in a circumferentially arranged groove on the end face of the actuating element.
  • the O-ring seal can be realized by a cylindrical pin arranged on the end face, on the outer circumference of which the O-rings are arranged.
  • the head of the actuating element is designed in this embodiment as a brass cone, the tip of which penetrates into the open end face of the spool and seals this point.
  • the entire axial length of the valve body 12 extending coaxial bore 30 of the spool 3 is mounted.
  • the bore 30 opens directly into the consumer connection point A.
  • the spool 3 has at its outer periphery in the axial region between the terminals P and T an axial recess 31 , and a recess connected to this radial connection 32 which is connected to the coaxial discharge channel 6 in the interior of the spool 3 .
  • This discharge channel 6 extends over the entire axial length of the spool 3 from the junction A to a junction 10 at the other end.
  • the valve body 17 has, at its end associated with the actuating device 2 , a coaxial recess which forms a storage space 7 , in which the restoring device acts against the force effect of the confirmation element 2 .
  • the restoring device is arranged as a compression spring about the outer diameter of the spool 3 and presses with its axially left end against the bottom of the recess and with the other end against a shoulder of the head of the spool 3 in this area.
  • the discharge channel 6 of the spool 3 opens at this head end in a control opening. 8 The opening is firmly closed in the illustrated position of the slider 3 at the junction 10 with the head of the actuating element 1 .
  • the execution according to the Fig. 2 differs only in the type of seal 9 of the execution in Fig. 1 , Therefore, the same reference numerals are used in the following for the same functions as in Fig. 1 ,
  • the material combination of plunger material (steel) and elastomer material 11 ( Fig.1 ) is executed in this embodiment as O-ring seal 33 .
  • the directed in the direction of the control port 8 end face of the plunger head has for this purpose a radial pin, which is provided as a receptacle for the O-ring seal 33 .
  • the sealing of the connection point 10 between the plunger and the control opening. 8 occurs outside circumference through the O-rings 33 , while the power is transmitted to the spool 3 by the steel of the plunger 13 .

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

The invention relates to a hydraulic/pneumatic control valve, comprising a control slide (3) which is actuated by means of an actuating element (1) of an actuating device (2), which control valve is in force equilibrium with the pressure acting on the end faces of the slide (3), which control valve, in a first position, produces a connection via a relief duct (6) in the control slide (3) from a pressurized port point P to at least one port point A for a load, and which control valve, in a second position, breaks the connection of the port point A to the port point P and relieves the load A of pressure at a port point T into a tank via the relief duct (6), wherein the relief duct (6) is connected to the port point A and to the port point T, and is guided up to a port point (10), which is embodied as a control opening (8) in a retaining space (7) of the control valve, of the control slide (3) with the actuating element (1), and the connection of the relief duct (6) to the port point T can be controlled by the actuating device (2), a force-fitting and form-fitting connection in the form of a coaxial seal is provided between the control slide (3) and the actuating element of the control slide, and comprising a safety function, which, in the event of a malfunction of the control valve, relieves the load port point A of pressure to the port point T in the non-actuated state irrespective of the position of the control slide (3), wherein the port point A is relieved of pressure via the open seal (9) and the retaining space (7) to the tank (port point T). The invention is characterized in that the coaxial seal (9) is arranged at that side of the actuating element (1) which faces towards the port point (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches / pneumatisches Steuerventil gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.The invention relates to a hydraulic / pneumatic control valve according to the features of the preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

Ein gattungsmäßiges Steuerventil mit Fall-Safe Funktion ist aus der DE-A-103 08 910 bekannt und findet Verwendung insbesondere bei Steueraufgaben in Bereich der Mobilhydraulik. Die Sicherheitsfunktion besteht darin, dass im Fehlerfall in jeder Wegposition, in die das Ventil durch eine Betätigungseinrichtung bewegt wird, ein an der Anschlussstelle A angeschlossenes hydraulisches Steuerorgan drucklos geschaltet sein soll. Dies wird dadurch realisiert, dass eine druckbeaufschlagte Anschlussstelle P mit einer oder mehreren weiteren Anschlussstellen T verbunden wird, die mit einem oder mehreren Behältern verbunden ist, und diesen Anschluss damit entlastet.A generic control valve with fall-safe function is from the DE-A-103 08 910 known and finds use especially in tax tasks in the field of mobile hydraulics. The safety function is that in case of failure in any position in which the valve is moved by an actuator, a connected to the junction A hydraulic control element should be depressurized. This is realized in that a pressurized connection point P is connected to one or more further connection points T, which is connected to one or more containers, and thus relieves this connection.

Bei dem vorbenannten Ventil wird die Sicherheitsfunktion durch ein Ventilteil gebildet, in das ein Steuerschieber integriert ist. Der Schieber weist hierzu eine koaxiale Bohrung auf, die als Entlastungskanal ausgebildet ist, der über einen Querkanal und Steuerausnehmungen in Form einer Ringnut am Umfang des Steuerschiebers mit der Verbraucheranschlussstelle verbunden ist. Die durch einen Stößel eines Betätigungselementes gebildete Stirnseite des Steuerschiebers ist offen und mündet in einen Steuerraum. Die Querbohrung ist so ausgebildet, dass sie sowohl in der ersten Stellung, in welcher der Steuerschieber nicht betätigt wird, und in einer zweiten Stellung, sowie in jeder Zwischenstellung zwischen den beiden Stellungen, in der er betätigt wurde, mit der Anschlussstelle für den Verbraucher verbunden ist.In the aforementioned valve, the safety function is formed by a valve member into which a spool is integrated. The slide has for this purpose a coaxial bore, which is designed as a relief channel, which is connected via a transverse channel and control recesses in the form of an annular groove on the circumference of the spool with the consumer connection point. The end face of the spool formed by a plunger of an actuating element is open and opens into a control chamber. The transverse bore is designed so that it is connected to the connection point for the consumer both in the first position in which the spool is not actuated, and in a second position, and in any intermediate position between the two positions in which it was actuated is.

Auch wenn keine zusätzlichen Abdichtungsmaßnahmen vorgesehen sind, bedingt der im Normalbetrieb verschlossene Ausgleichskanal im Steuerschieber eine metallische Abdichtung zwischen Ventilkolben und Betätigungsstange. Eine solche Abdichtung ist aber nur bei einer erhöhten Fertigungsgenauigkeit des Schiebers möglich. Zusätzlich treten Leckageprobleme bei dieser Art der Abdichtung auf, welche die Lebensdauer des Ventils stark beeinflussen, die im Normalbetrieb zu einem Druckabfall am Verbraucheranschluss führen.Even if no additional sealing measures are provided, the closed in normal operation compensation channel in the spool requires a metallic seal between the valve piston and actuator rod. But such a seal is only at an increased manufacturing accuracy of Slider possible. In addition, there are leakage problems with this type of seal, which greatly affect the life of the valve, which lead to a pressure drop at the consumer connection in normal operation.

Bei der gattungsgemäßen Anordnung ist über die Art einer koaxialen Abdichtung keine Aussage getroffen. Bei der Anordnung ist im Steuerschieber eine Ventilfunktion integriert, die mit einem Verbraucheranschluss in Verbindung steht. Zwischen dem Steuerschieber und dem Betätigungselement des Steuerschiebers ist eine kraft- und formschlüssige Verbindung in Form einer koaxialen Abdichtung vorgesehen ist. Der Stauraum ist direkt mit einem zusätzlichen Tankanschluss verbunden, über den im Störfall das Hydraulikmedium abfließen kann. Im Normalfall, also bei geschlossener Abdichtung, erfolgt die Entlastung über einen anderen Tankanschluss.In the generic arrangement no statement is made about the nature of a coaxial seal. In the arrangement, a valve function is integrated in the spool, which is in communication with a consumer port. Between the spool and the actuator of the spool, a positive and positive connection in the form of a coaxial seal is provided. The storage space is directly connected to an additional tank connection, through which the hydraulic medium can flow in the event of a malfunction. Normally, ie with the seal closed, the discharge takes place via another tank connection.

US 5,085.402 A zeigt ein Magnetventil, in der Funktion eines Sitzventils mit dem direkt ein in axialer Richtung angeordneter Ein- und Auslasskanal des Ventils durch eine axiale Hubbewegung eines zylinderförmigen Betätigungselementes geschlossen bzw. geöffnet werden kann. Der Kopf des Betätigungselementes ist in Richtung des Auslasskanals als Dichtstößel ausgestaltet, der bei Betätigung gegen die Öffnung des Auslasskanals drückt, ihn somit in Form einer koaxialen Abdichtung verschließt und bei der Rückstellung die Öffnung freigibt und somit einen Durchfluss des Fluids gewährleistet. Das bekannte Sitzventil weist keine Sicherheitsfunktion auf. Mit der koaxialen Abdichtung in Form eines Dichtstößels erfolgt die Sperrung und Durchschaltung im Normalbetrieb. US 5,085,402A shows a solenoid valve, in the function of a poppet valve with the directly arranged in the axial direction inlet and outlet of the valve can be closed or opened by an axial lifting movement of a cylindrical actuator. The head of the actuating element is designed in the direction of the outlet channel as a sealing plunger which presses against the opening of the outlet channel when actuated, thus closes it in the form of a coaxial seal and releases the opening during the return and thus ensures a flow of the fluid. The known seat valve has no safety function. With the coaxial seal in the form of a sealing ram, the blocking and switching through in normal operation.

US 3, 797,526 A zeigt ein Druckregelventil, mit dem ein Druckabfall in einem Zu- und Ablaufkanal angezeigt werden soll. Die Anordnung weist eine als Hubmagnet ausgestalteten Betätigungseinrichtung mit einer in Wirkrichtung angeordneten Betätigungsstange auf, die als Dichtstößel mit einem Dichtkopf, der im Normalfall den Durchgang zwischen einem Eingangs- und Ausgangskanal abdichtet. Bei Druckabfall im wird der Dichtkopf durch den Überdruck im Auslaufkanal gegen eine Rückhaltefeder gedrückt und öffnet damit den Durchfluss zwischen Ein- und Ausgangskanal. Die koaxiale Abdichtung des Stößels arbeitet als direktes Stellglied für ein Druckregelventil. Das bekannte Ventil arbeitet somit ebenfalls als Sitzventil. US Pat. No. 3,797,526 shows a pressure control valve with which a pressure drop is to be displayed in an inlet and outlet channel. The arrangement has an actuating device designed as a lifting magnet with an actuating rod arranged in the direction of action, which acts as a sealing tappet with a sealing head which normally seals the passage between an inlet and outlet channel. When pressure drops in the sealing head is pressed by the overpressure in the outlet channel against a retaining spring and thus opens the flow between inlet and outlet channel. The coaxial seal of the plunger works as a direct actuator for a pressure control valve. The known valve thus also operates as a seat valve.

EP 1 589 392 A1 zeigt ein Druckregelventil mit einem Schieber mit Steuerkanten, der über eine Druckfeder in einem Ventilgehäuse angeordnet ist. Der Schieber weist eine innen liegende Sacklochbohrung auf, durch die je nach axialer Stellung des Schiebers jeweils ein Pump- und mehreren Arbeitszugängen miteinander verbunden oder getrennt werden können. An dem der Feder abgewandten Ende des Schiebers ist im Ventilgehäuse ein feststehendes Ventilsitz angeordnet, der von einem als Ventilkegel ausgestalteten Dichtelement gehalten ist, dass von einer Betätigungsstange eines Betätigungselementes beaufschlagbar ist: Vom Ventilkegel führt ein Abflusskanal zu einem Tank. Durch die Feder wird der Schieber gegen die feststehenden Ventilsitz des Gehäuses gedrückt und in der Sacklochbohrung ein Druck aufgebaut, wodurch sich ein Spalt zwischen dem feststehenden Ventilsitz und dem Ventilkegel bildet. Dadurch kann das Druckmedium über den Abflusskanal abfließen bis zum Druckausgleich. Bei Betätigung der Betätigungsstange wird der Spalt geschlossen und der Abfluss zum Tank verschlossen. Durch das auftretende Druckungleichgewicht wird der Schieber in die entgegengesetzte Richtung bis zum Gleichgewicht bewegt. Bei dem bekannten Druckregelventil erfolgt die Druckregelung über eine Kegel -Sitzverbindung, die als Stellelement für die Druckregelung vorgesehen ist. Die koaxiale Abdichtung des Ventilkegels arbeitet nicht direkt gegen den Steuerschieber sondern gegen einen feststehenden Ventilsitz im Gehäuse. EP 1 589 392 A1 shows a pressure control valve with a slide with control edges, which is arranged via a compression spring in a valve housing. The slide has an internal blind hole, through which, depending on the axial position of the slide, one pump and a plurality of working inputs can be connected or disconnected. At the end of the slide facing away from the spring, a fixed valve seat is arranged in the valve housing, which is held by a sealing element designed as a valve cone that can be acted upon by an actuating rod of an actuating element: From the valve plug, a discharge channel leads to a tank. By the spring of the slider is pressed against the fixed valve seat of the housing and built in the blind hole pressure, whereby a gap between the fixed valve seat and the valve cone is formed. As a result, the pressure medium can flow away via the drainage channel until the pressure is equalized. Upon actuation of the actuating rod, the gap is closed and the drain to the tank closed. By the occurring pressure imbalance, the slider is moved in the opposite direction to equilibrium. In the known pressure control valve, the pressure control via a cone seat connection, which is provided as an adjusting element for the pressure control. The coaxial sealing of the valve plug does not work directly against the spool but against a fixed valve seat in the housing.

EP 1 103 992 zeigt ein elektromagnetisch betätigtes Miniatur Druckregelventil mit eine Elektromagnet als Betätigungselement und einer Betätigungstange, die auf ein Ventilteil wirkt, das einem Ventilschieber aufweist, der gegen die Kraft einer Rückstellfeder wirkt und jeweils über eine Anschlussstelle A, eine druckbeaufschlagte Anschlussstelle P und eine Abflussstelle T verfügt. Sicherheitseinrichtungen im Sinne einer Fail-Safe-Funktion sind bei dem Ventil nicht vorhanden. EP 1 103 992 shows an electromagnetically actuated miniature pressure control valve with an electromagnet as actuator and an actuating rod which acts on a valve member having a valve spool which acts against the force of a return spring and each have a connection point A, a pressurized connection point P and a drain point T. Safety devices in the sense of a fail-safe function are not present in the valve.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem gattungsgemäßen Steuerventil eine verbesserte Abdichtung zu erzielen, die insbesondere im Normalbetrieb Leckageverluste und einen Druckabfall verhindert. Die Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff durch den kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst.The present invention has for its object to achieve an improved sealing in a generic control valve, which prevents leakage losses and a pressure drop, in particular during normal operation. The object is achieved in connection with the preamble by the characterizing part of claim 1.

Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass während einer Beaufschlagung eines Steuerschiebers durch das Betätigungselement durch die kraft - und formschlüssige Abdichtung am Kopf des Betätigungselementes im Normalbetrieb keine oder nur geringe Leckagen an der Stelle auftreten können, so dass kein Druckverlust am Anschluss A eintritt. Bei einer Funktionsstörung hingegen, wenn die Verbindungsstelle zwischen dem Betätigungselement und der Steueröffnung geöffnet ist, wird ein aufgebauter Druck an der Anschlussstelle A durch den Entlastungskanal im Steuerschieber zu der Kopfstelle des Schiebers im Stauraum geführt und durch die leitungsmäßige Verbindung zwischen dem Stauraum und der Anschlussstelle T zum Tankanschluss abgebaut.The advantage of the invention is that no or only small leaks can occur at the point during a loading of a control slide by the actuating element by the positive and positive sealing at the head of the actuating element in normal operation, so that no pressure loss at the connection A occurs. In a malfunction, however, when the junction between the actuator and the control port is opened, a pressure built up at the junction A is guided through the discharge channel in the spool to the head of the slide in the storage space and degraded by the line connection between the storage space and the connection point T to the tank connection.

Zusatzleitungen im Steuerschieber, über die bisher laut Stand der Technik die Sicherheitsfunktion realisiert wird, sind bei dem erfindungsgemäßen Steuerventil nicht mehr notwendig. Um die Fail-Safe Funktion zu gewährleisten, muss der Steuerschieber eines konventionellen Ventils lediglich leicht modifiziert werden. Es können zum Beispiel für das Ventil Steuerschieber mit der gleichen Außenkontur verwendet werden, wie für Ventile, die ausschließlich in "Normalfunktion" arbeiten. Die einzige Voraussetzung für die Verwendung bei Ventilen in Fail-Safe Funktion ist, dass sie eine durchgehende koaxiale Bohrung als Entlastungskanal aufweisen.Additional lines in the spool valve, over which the safety function has hitherto been realized according to the prior art, are no longer necessary in the control valve according to the invention. To ensure the fail-safe function, the spool valve of a conventional valve only has to be slightly modified. For example, valve spools with the same outer contour can be used for the valve as for valves that work exclusively in "normal" function. The only requirement for use with valves in fail-safe function is that they have a continuous coaxial bore as a discharge channel.

In der Normalfunktion liegt der abgedichtete Kopf des Betätigungselementes direkt an der Steueröffnung des Steuerschiebers. Die Steueröffnung des Schiebers ist durch die Abdichtung verschlossen. Die Normalfunktion kann durch zwei Positionen beschrieben werden. In einer als erste Position bezeichnete Stellung des Schiebers ist der druckbeaufschlagte Anschluss P über den Entlastungskanal direkt mit dem Arbeitsanschluss verbunden. Der Abfluss zum Tankanschluss ist gesperrt. Der Stauraum ist jedoch über eine leitungsmäßige Verbindung permanent mit der Anschlussstelle T verbunden. Durch die weiter abgedichtete Verbindungsstelle der Steueröffnung des Steuerschiebers erfolgt kein Druckabfall am Verbraucher A.In the normal function of the sealed head of the actuating element is located directly on the control port of the spool. The control opening of the slide is closed by the seal. The normal function can be described by two positions. In a position of the slide designated as the first position, the pressurized connection P is connected directly to the working connection via the discharge channel. The drain to the tank connection is blocked. However, the storage space is permanently connected to the connection point T via a line connection. Due to the further sealed connection point of the control opening of the spool there is no pressure drop at the consumer A.

In der zweiten Position des Steuerschiebers ist der Druckanschluss P gesperrt. Der Verbraucher A wird jetzt über den Ausgleichskanal im Steuerschieber über den mit dem Kanal verbundenen Tankanschluss T verbunden. Für diesen Fall hat die Abdichtung der Steueröffnung lediglich Abdichtfunktion, die ein übermäßiges Eindringen des Fluids des Ventils in den Bereich der Betätigungseinrichtung verhindert. Die Verbindung des Anschlusses P mit dem Tankanschluss ist durch die axiale Schieberposition gesperrt.In the second position of the spool, the pressure port P is locked. The consumer A is now connected via the compensation channel in the spool valve via the tank connection T connected to the duct. In this case, the sealing of the control port only has a sealing function which prevents excessive penetration of the fluid of the valve into the region of the actuating device. The connection of the connection P with the tank connection is blocked by the axial slide position.

In beiden die Normalfunktion charakterisierenden Positionen des Steuerschiebers ist somit die Ventilsteuerfunktion für den Verbraucher garantiert.In both the normal function characterizing positions of the spool thus the valve control function for the consumer is guaranteed.

Bei einer Funktionsstörung des Ventils wird die Ansteuerung des Betätigungselementes beendet, wenn beispielsweise der Steuerschieber zwischen den beiden Position auf Grund von Verschmutzungen oder ähnlichem blockiert ist. Der Steuerschieber wird in eine Position gebracht, bei der die Kopfstellen von Steuerschieber und Betätigungselement im Abstand zueinander stehen. In dieser Position, die zwischen der oben beschriebenen ersten und der zweiten Position des Steuerschiebers liegt, ist der Anschluss T von dem Verbraucheranschluss A des Ventils zwar gesperrt, die Verbindung von A zu der Druckanschlussstelle P ist jedoch noch geöffnet, so dass der Anschluss A noch druckbeaufschlagt wird. Eine Entlastung dieser druckbeaufschlagten Anschlussstelle A erfolgt zunächst in Verbindung mit der als koaxiale Bohrung im Steuerschieber ausgeführten Entlastungskanals, dessen Steueröffnung jetzt geöffnet ist und in einen Stauraum mündet. Dieser Raum weist erfindungsgemäß eine leitende Verbindung zur Anschlussstelle des Tankes T auf, so dass auf diesem Wege immer eine Druckentlastung des Verbraucherstelle A sichergestellt ist. Die Verbindung des Entlastungskanals über den Stauraum zu der Anschlussstelle T bleibt aufrecht.In a malfunction of the valve, the control of the actuating element is terminated when, for example, the spool is blocked between the two position due to contamination or the like. The spool is placed in a position where the head ends of spool and actuator are spaced apart. In this position, which is located between the first and the second position of the spool described above, the port T is blocked from the consumer port A of the valve, however, the connection from A to the pressure port P is still open, so that the port A is still is pressurized. A relief of this pressurized connection point A is initially in conjunction with the designed as a coaxial bore in the spool discharge channel, the control port is now open and opens into a storage space. This space has according to the invention a conductive connection to the connection point of the tank T, so that in this way always a pressure relief of the consumer point A is ensured. The connection of the discharge channel via the storage space to the connection point T remains upright.

Nach dem Stand der Technik werden leitungsmäßige Verbindungen zwischen dem Stauraum und der Umgebung bei hydraulisch / pneumatischen Steuerventilen zum Antrieb eines Arbeitsgerätes oder einer Antriebssteuerung ausschließlich zur Entlüftung oder Entleerung des Ventils oder der Betätigungseinrichtung des Fluids verwendet. Eine Verwendung dieser Leitungen für Sicherheitseinrichtungen und zu Fail-safe Funktion ist dem Stand der Technik nicht zu entnehmen.In the prior art line connections between the storage space and the environment in hydraulic / pneumatic control valves for driving a working device or a drive control are used exclusively for venting or emptying of the valve or the actuator of the fluid. A use of these cables for safety devices and fail-safe function is not apparent from the prior art.

Die leitungsmäßige Verbindung ist innerhalb der äußeren Umhüllung des Ventils angeordnet und verläuft parallel zum Entlastungskanal des Steuerschiebers. Sind weitere Anschlussstellen an die Umgebung vorgesehen, so kann selbstverständlich diese Verbindung auch zu diesen Stellen geführt werden. Entscheidend ist nur, dass bei offener Verbindungsstelle zwischen Steuerschieber und Betätigungselement eine Druckentlastung des Stauraumes garantiert ist.The line connection is arranged within the outer envelope of the valve and runs parallel to the discharge channel of the spool. If further connection points to the environment are provided, then of course this connection can also be routed to these locations. It is only crucial that a pressure relief of the storage space is guaranteed at open connection between spool and actuator.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Abdichtung am Kopf des Betätigungselementes mit einem Elastomermaterial durchzuführen. Dieses Material dient der besseren Abdichtung der Steueröffnung. Die Abdichtung kann z. B. durch einen am Kopfende des Betätigungselementes angebrachten Pfropfen oder durch eine Beschichtung der Stirnseite realisiert werden. Die Form der Abdichtung kann vorteilhaft entweder als Elastomerkolben oder -kegel erfolgen. In einer ersten Ausführung kann das Elastomermaterial die gesamte radiale Fläche einnehmen. Damit ist je nach verwendetem Material des Elastomers eine elastische Kontaktstelle vorgesehen, die ein hartes Aufprallen des Betätigungselementes auf den Steuerschieber an der Verbindungsstelle verhindert oder abmildert. Durch diese Maßnahme werden Verschleißerscheinungen der beiden Bauelemente verhindert oder erheblich reduziert.It has proved to be advantageous to carry out the sealing at the head of the actuating element with an elastomeric material. This material serves to better seal the control port. The seal can z. B. be realized by a mounted at the head end of the actuator plug or by a coating of the front page. The shape of the seal can advantageously be done either as an elastomeric piston or cone. In a first embodiment, the elastomeric material can occupy the entire radial surface. This is depending on the used material of the elastomer an elastic contact point provided that prevents or mitigates a hard impact of the actuating element on the spool at the connection point. By this measure wear and tear of the two components are prevented or significantly reduced.

Zur besseren Einpassung ist es vorteilhaft, wenn die Elastomerabdichtung in eine maulartige, axiale Ausnehmung des Kopfteiles des Betätigungselementes eingefasst ist und bündig in radialer Richtung mit dem Kopfteil abschließt. Der Öffnungsdurchmesser des Maules entspricht dem Durchmesser der Steueröffnung des Steuerschiebers, so dass durch das eingelagerte Elastomermaterial die Abdichtung erfolgt. Die Kraftübertragung von der Betätigungseinrichtung auf den Kopf des Steuerschiebers erfolgt dabei ausschließlich durch die äußere koaxiale Ringkontaktfläche des Kopfes des Betätigungselementes.For better fitting, it is advantageous if the elastomer seal is enclosed in a mouth-like, axial recess of the head part of the actuating element and terminates flush with the head part in the radial direction. The opening diameter of the mouth corresponds to the diameter of the control opening of the control slide, so that the seal is made by the embedded elastomer material. The power transmission from the actuator to the head of the spool takes place exclusively by the outer coaxial ring contact surface of the head of the actuator.

Als weitere elastomer Abdichtung ist auch eine Abdichtung über O- Ringe vorteilhaft, die in einer umfangmäßig angeordneten Nut an der Stirnseite des Betätigungselementes angeordnet sind. Konstruktiv lässt sich die O- Ringabdichtung durch einen an der Stirnseite angeordneten zylindrischen Zapfen realisieren, auf dessen Außenumfang die O- Ringe angeordnet sind.As a further elastomeric sealing a sealing over O-rings is advantageous, which are arranged in a circumferentially arranged groove on the end face of the actuating element. Structurally, the O-ring seal can be realized by a cylindrical pin arranged on the end face, on the outer circumference of which the O-rings are arranged.

Wenn in besonderen Einsatzfällen des Ventils eine elastomere Abdichtung nicht möglich ist, kann die Abdichtung auch als eine plane Fläche des Stirnteiles des Betätigungselementes ausgeführt sein. Das Betätigungselement ist in diesem Falle an der Verbindungsstelle als volle Kolbenfläche ausgeführt, die die koaxiale Öffnungsbohrung des Steuerschiebers abdichtet.If, in special cases of use of the valve, an elastomeric seal is not possible, the seal can also be designed as a flat surface of the front part of the actuating element. The actuator is executed in this case at the junction as a full piston surface which seals the coaxial opening bore of the spool.

Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit der Abdichtung besteht darin, dass Betätigungselement als Dichtstößel auszuführen. Der Kopf des Betätigungselementes ist in dieser Ausführung als Messingkegel ausgeführt, dessen Spitze in die offene Stirnseite des Steuerschiebers eindringt und diese Stelle abdichtet.Another advantageous possibility of sealing is that to perform actuator as a sealing plunger. The head of the actuating element is designed in this embodiment as a brass cone, the tip of which penetrates into the open end face of the spool and seals this point.

Der Dichtstößel kann ferner in einer weiteren vorteilhaften Ausführung in Form einer Hülse aufgebaut sein, deren äußerer Hülsenboden die Abdichtfläche gegenüber der Bohrung des Steuerschiebers bildet. Im Inneren der Hülse ist eine Kugel oder ein anderer geformter Sitzkörper lose angeordnet und wird von der Stirnseite des in die Hülsenöffnung eintauchenden Kopf des Betätigungselementes in Ihre Position gehalten. Das Betätigungselement stößt gegen die Kugel, die damit den äußeren Hülsenboden gegen die Steueröffnungsbohrung drückt. Eine solche Konstruktion verhindert ein Verkanten der Verbindungsstelle, so dass immer eine vollständige Abdichtung ermöglicht wird.The sealing ram can also be constructed in a further advantageous embodiment in the form of a sleeve whose outer sleeve bottom forms the sealing surface with respect to the bore of the spool. Inside the sleeve, a ball or other shaped seat body is loosely arranged and is from the end face of the dipping into the sleeve opening head of the actuating element held in your position. The actuator abuts against the ball, which thus presses the outer sleeve bottom against the control hole. Such a construction prevents tilting of the joint, so that a complete seal is always possible.

Zur Verbesserung des Druckausgleiches zwischen der Stirnseite des Steuerschiebers und des Betätigungselementes weist der Steuerschieber in dem Staurum eine Rückstelleinrichtung auf, die zweckmäßig als Druckfeder ausgeführt ist. Der Kopf des Steuerschiebers im Stauraum weist zu diesem Zweck radiale Schultern auf. Das eine Ende der Druckfeder stützt sich dort ab während das andere Ende gegen den von der Verbindungsstelle abgewandten Boden des Stauraumes drückt. Durch diese Anordnung wird zusätzlich sichergestellt, dass der Kopf der Betätigungselementes in jeder Schaltposition des Steuerschiebers immer in Anlage an die Steueröffnung des Schiebers liegt und Leckagevertuste im Normalbetrieb durch Undichtigkeiten vermieden werden.To improve the pressure equalization between the end face of the spool and the actuating element, the spool in the stowage on a restoring device, which is suitably designed as a compression spring. The head of the spool in the storage space has radial shoulders for this purpose. One end of the compression spring is supported there while the other end presses against the bottom of the storage space facing away from the connection point. By this arrangement it is additionally ensured that the head of the actuating element in each switching position of the spool is always in contact with the control port of the slide and leakage in normal operation can be avoided by leaks.

Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Erfindung umfasst insbesondere als Betätigungseinrichtung einen Elektromagneten, dessen Anker mit axial verlängertem Stangenstößel das Betätigungselement bildet, an dessen Kopf die Abdichtung angeordnet ist. Für hydraulische Steuerungsfunktionen wird vorzugsweise ein Proportionalmagnet verwendet, dessen Hub / Strom Kennlinie der axialen Verschiebung des Steuerschiebers entspricht.A further advantageous embodiment of the invention comprises, in particular as an actuating device, an electromagnet whose armature with axially extended rod tappet forms the actuating element, at whose head the seal is arranged. For hydraulic control functions, a proportional solenoid is preferably used whose stroke / current characteristic corresponds to the axial displacement of the control spool.

Für die sichere Funktionsweise sowohl in der Normalfunktion als auch in der Fail-Safe Funktion ist es weiter vorteilhaft, wenn der Anker des Elektromagneten mit einer zusätzlichen koaxialen Abdichtung gegenüber seinen Ankergegenstück versehen ist, die im axialen Abstand zur Abdichtung der Verbindungsstelle angeordnet ist. Durch diese Maßnahme wird verhindert, dass das durch den hohlen Steuerschieber einströmende hydraulische Medium, insbesondere bei offener Verbindungsstelle des Steuerschiebers mit dem Ankerstößel, nicht in den Ankerraum des Magneten strömen kann, und ausschließlich durch die Entlastungsleitung vom Stauraum zur Anschlussstelle T strömt.For the safe operation both in the normal function and in the fail-safe function, it is also advantageous if the armature of the electromagnet is provided with an additional coaxial seal against its armature counterpart, at an axial distance to seal the connection point is arranged. By this measure it is prevented that the inflowing through the hollow spool hydraulic medium, especially at open junction of the spool with the armature plunger, can not flow into the armature space of the magnet, and flows exclusively through the discharge line from the storage space to the junction T.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und den im Folgenden beschriebenen beiden Ausführungsbeispielen.Further details of the invention will become apparent from the dependent claims and the two embodiments described below.

Ausführungsbeispielembodiment

  • Fig. 1 zeigt in einer Längsschnittdarstellung eine erste Ausführungsform des erfinderischen Steuerventils in einer Gesamtansicht. Fig. 1 shows a longitudinal sectional view of a first embodiment of the inventive control valve in an overall view.
  • Fig. 2 zeigt in einer Längsschnittsdarstellung eine zweite Ausführungsform des erfinderischen Steuerventils in einer Gesamtansicht. Fig. 2 shows a longitudinal sectional view of a second embodiment of the inventive control valve in an overall view.
  • Fig. 3a bis Fig. 3c zeigen in Längsschnittdarstellungen Details der Fig. 1 . Fig. 3a to Fig. 3c show in longitudinal section details of the Fig. 1 ,

Bei dem in Fig. 1 dargestelltem hydraulischen Steuerventil handelt es sich um ein als Sicherheitsventil in Fail-Safe Funktion arbeitendes 3/ 2 Wege Proportional-Druckminderventil, d.h. der zu regelnde Druck steht an der Stirnfläche eines Steuerschiebers 3 eines Ventilteils 17 des Steuerventils an und wirkt einer durch eine Betätigungseinrichtung 2 eines Betätigungselementes 1 erzeugten Kraft und der durch eine Rückstelleinrichtung 5 erzeugten Gegenkraft entgegen.At the in Fig. 1 illustrated hydraulic control valve is a working as a safety valve in fail-safe function 3/2-way proportional pressure reducing valve, ie the pressure to be controlled is applied to the end face of a spool 3 of a valve member 17 of the control valve and acts by an actuator 2 of a Actuator 1 generated force and the counterforce generated by a restoring device 5 against.

Das Ventilteil 17, das im Wesentlichen die rechte Seite der Fig. 1 einnimmt, besteht aus einem hülsenartigen Ventilkörper 12 und weist, an seiner linken Stirnseite angeordnet, eine mit A gekennzeichnet Anschlussstelle eines Verbrauchers auf, der über eine Druckleitung 4, die mit einem Druckanschluss P verbunden ist, und mit einem Arbeitsmedium z. B Hydrauliköl versorgt wird. Bei dem Verbraucher kann es sich entweder um die direkte hydraulische Steuerung eines Antriebs- oder Arbeitssystem handeln oder um die Steuerung von Vorsteuerventilen für derartige Systeme. Als weitere Anschlussstelle weist der Ventilkörper 12 auf seinem Umfang eine dritte Anschlussstelle für einen Tank T auf. Der als Zylinder ausgestaltete Steuerschieber 3 weist in seinem Inneren einen koaxialen Entlastungskanal 6 auf, der sich axial über seine gesamte Länge erstreckt. Die Fail-Safe Funktion des in Fig. 1 dargestellten Ventils besteht darin, dass bei Funktionsstörungen die Anschlussstelle A in jeder Position des Steuerschiebers entlastet werden soll, A muss mit T verbundenen sein, gleichzeitig sollte die Verbindung von A zu P unterbrochen sein.The valve member 17 , which is substantially the right side of the Fig. 1 comprises, consists of a sleeve-like valve body 12 and has, arranged at its left end face, a marked A connection point of a consumer, via a pressure line 4 , which is connected to a pressure port P , and with a working medium z. B hydraulic oil is supplied. The consumer may be either the direct hydraulic control of a drive or work system or the control of pilot valves for such systems. As a further connection point, the valve body 12 has on its periphery a third connection point for a tank T. The designed as a cylinder spool 3 has in its interior a coaxial discharge channel. 6 on, which extends axially over its entire length. The fail-safe function of the in Fig. 1 valve shown is that in case of malfunctions, the connection point A is to be relieved in any position of the control slide, A must be connected to T, at the same time the connection from A to P should be interrupted.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ventilteil 17 handelte es sich um ein Teil eines Einbauventils in Patronenbauweise in einen dafür vorgesehenen Einbauort (Cavity). Am Außenumfang des Ventilkörpers 12 sind jeweils drei O-Ringabdichtungen ersichtlich. Die Bezugsziffer 19 zeigt die O- Ring Abdichtung zwischen der Betätigungseinrichtung 2 und der atmosphärischen Umgebung des Ventils. In Achsrichtung zwischen den Anschlüssen T und P und zwischen P und A sind die beiden weiteren O-Ringabdichtungen 20, 21 angeordnet. Diese trennen in der Cavity die Zuleitungen der einzelnen Anschlüsse von einander.At the in Fig. 1 illustrated valve member 17 was a part of a cartridge-mounted cartridge in a designated location (Cavity). On the outer circumference of the valve body 12 are each three O-ring seals can be seen. Reference numeral 19 shows the O-ring seal between the actuator 2 and the atmospheric environment of the valve. In the axial direction between the terminals T and P and between P and A , the two other O-ring seals 20, 21 are arranged. These separate the supply lines of the individual connections in the cavity from each other.

In einer die gesamte axiale Länge des Ventilköpers 12 sich erstreckenden koaxialen Bohrung 30 ist der Steuerschieber 3 gelagert. An dem der Betätigungseinrichtung 2 entgegen gesetztem Ende des Ventilkörpers 12 mündet die Bohrung 30 direkt in die Verbraucheranschlussstelle A. Der Steuerschieber 3 weist an seinem äußeren Umfang im axialen Bereich zwischen den Anschlüssen P und T eine axiale Ausnehmung 31, und eine mit dieser Ausnehmung verbundenen radiale Verbindung 32 auf, die mit dem koaxialen Entlastungskanal 6 im Inneren des Steuerschiebers 3 verbunden ist. Dieser Entlastungskanal 6 erstreckt sich über die gesamte axiale Länge des Steuerschiebers 3 von der Anschlussstelle A bis zu einer Verbindungsstelle 10 am anderen Ende.In a the entire axial length of the valve body 12 extending coaxial bore 30 of the spool 3 is mounted. At the actuator 2 opposite end of the valve body 12 , the bore 30 opens directly into the consumer connection point A. The spool 3 has at its outer periphery in the axial region between the terminals P and T an axial recess 31 , and a recess connected to this radial connection 32 which is connected to the coaxial discharge channel 6 in the interior of the spool 3 . This discharge channel 6 extends over the entire axial length of the spool 3 from the junction A to a junction 10 at the other end.

Der Ventilkörper 17 weist an seinem der Betätigungseinrichtung 2 zugeordneten Ende eine koaxialen Ausnehmung auf, die einen Stauraum 7 bildet, in dem die Rückstelleinrichtung gegen die Kraftwirkung des Bestätigungselementes 2 wirkt. Die Rückstelleinrichtung ist als Druckfeder um den Außendurchmesser des Steuerschiebers 3 angeordnet und drückt mit ihrem axial linken Ende gegen den Boden der Ausnehmung und mit dem anderen Ende gegen eine Schulter des Kopfes des Steuerschiebers 3 in diesem Bereich. Der Entlastungskanal 6 des Steuerschiebers 3 mündet an diesem Kopfende in eine Steueröffnung 8. Die Öffnung ist in der dargestellten Position des Schiebers 3 an der Verbindungsstelle 10 mit dem Kopf des Betätigungselementes 1 fest verschlossen.The valve body 17 has, at its end associated with the actuating device 2 , a coaxial recess which forms a storage space 7 , in which the restoring device acts against the force effect of the confirmation element 2 . The restoring device is arranged as a compression spring about the outer diameter of the spool 3 and presses with its axially left end against the bottom of the recess and with the other end against a shoulder of the head of the spool 3 in this area. The discharge channel 6 of the spool 3 opens at this head end in a control opening. 8 The opening is firmly closed in the illustrated position of the slider 3 at the junction 10 with the head of the actuating element 1 .

Der Ventilkörper 12 weist ferner eine axial im Inneren des Körpers angeordneten leitungsmäßige Verbindung 34 auf, durch die eine leitende Verbindung des Stauraumes 7 mit dem Tankanschluss T herstellt wird. Die Verbindungsleitung 34 sorgt in der Normalfunktion für eine Entlüftung oder Entleerung des Fluids, welches sich in dem Stauraum oder in der Betätigungseinrichtung 2 beim Betrieb sammelt. Bei geöffneter Stellung der Steueröffnung 8 und geöffnetem Anschlussstelle P erfüllt die Leitung 34 die Funktion, dass durch diese Maßnahme der Anschluss A eine direkte Verbindung zum Anschluss T erhält und somit entlastet wird. In der in Fig. 1 dargestellten Position des Steuerschiebers 3 ist bei einem Funktionsausfall eines Verbrauchers eine Entlastung des Anschlusses A über den Entlastungskanal 6, der radialen Verbindung 32 und der axialen Ausnehmung 31 zum Tankanschluss T sichergestellt. Der Anschluss P, also die Druckzuführung, ist gesperrt.The valve body 12 also has an axially disposed in the interior of the body line connection 34 through which a conductive connection of the storage space 7 is made to the tank port T. The connecting line 34 provides in the normal function for a venting or emptying of the fluid, which collects in the storage space or in the actuator 2 during operation. With the open position of the control opening 8 and the open connection point P, the line 34 fulfills the function that by this measure the connection A receives a direct connection to the connection T and is thus relieved. In the in Fig. 1 shown position of the spool 3 is in a functional failure of a consumer relief of the terminal A via the discharge channel 6 , the radial connection 32 and the axial recess 31 to the tank port T ensured. The connection P , ie the pressure supply, is blocked.

Als Betätigungseinrichtung 2 zeigt Fig. 1 einen topfartig gestalteten Elektromagneten in der Bauweise als Proportionalmagnet. Bei entsprechender Auslegung einer Kraft- Hubkennlinie des Magneten wird ein proportionaler Zusammenhang zwischen Magnetstrom und dem am Steuerschieber 3 anstehenden Druck erzielt. Die Magnetteile 28 des Elektromagneten werden von einem topfartigen Gehäusetopf 29 umgeben, an dessen Topfboden ein Stecker 22 für die Bestromung einer in einem Spulenkörper 26 angeordneten Wicklung 25 vorgesehen ist. In dem Gehäusetöpf 29 eingelagert ist das Joch mit einer Jochscheibe 23. Der magnetische Fluss wird über die Wicklung 25, über ein nichtmagnetisches Material, einem als Hohlzylinder ausgestalteten Anker 14 und den die Kennlinie beeinflussenden Ankergegenstück geschlossen, das im Bereich des Arbeitshubes des Ankers 14 als Konus 15 gestaltet ist, der sich gegen die Hubrichtung verjüngt. Die vom magnetischen Feld erzeugte Kraft bewirkt auf den Anker 14 eine in axialer Richtung nach links gerichtete Hubbewegung.As actuator 2 shows Fig. 1 a cup-shaped electromagnet in construction as a proportional magnet. With appropriate design of a force-stroke characteristic of the magnet, a proportional relationship between the magnetic current and the pending on the spool 3 pressure is achieved. The magnet parts 28 of the electromagnet are surrounded by a pot-like housing pot 29 , at the bottom of the pot, a plug 22 is provided for the energization of a arranged in a bobbin 26 winding 25 . Embedded in the housing pot 29 , the yoke with a yoke disc 23rd The magnetic flux is closed via the winding 25 , via a non-magnetic material, designed as a hollow cylinder armature 14 and the characteristic influencing armature counterpart, which is designed in the region of the working stroke of the armature 14 as a cone 15 , which tapers against the stroke direction. The force generated by the magnetic field causes the armature 14 in the axial direction to the left stroke movement.

Der Anker 14 ist über eine Lagerbuchse 24 in einer als Topf ausgestalteten Druckhülse 27 geführt, die sich axial von dem sich in Richtung des Ventilkörpers 12 angeordneten Ende des Magnetteiles 28, entlang des Außenumfanges von Konus 15 und Anker 14 erstreckt und dort fest sowohl mit dem Spulenkörper 26, als auch mit dem Ankergegenstück verbunden ist, und an ihrem Topfboden die der Hubrichtung entgegengesetzte Stirnseite des Ankers 14 umfasst. Zwischen dem Ankergegenstück und der Druckhülse 27 ist zusätzlich als Abdichtung des Magnetteiles 28 gegenüber Umgebungsmedien eine zusätzliche O-Ringabdichtung 18 vorgesehen. In der zur Hubrichtung weisenden offenen Stirnseite des Ankers 14 ist eine als Stößel 13 ausgestaltete Stange eingelassen, die durch eine durchgehende koaxiale Öffnung des Ankergegenstückes an ihrem anderen Ende den Kopf des Betätigungselementes 1 bildet. Innerhalb der Öffnung des Ankergegenstückes ist der Stößel 13 durch eine Lagerbuches 16 gelagert.The armature 14 is guided via a bearing bush 24 in a sleeve 27 configured as a pot, which extends axially from the in the direction of the valve body 12 arranged end of the magnet member 28 , along the outer circumference of the cone 15 and armature 14 extends and there fixedly connected to both the bobbin 26 , and with the armature counterpart, and at its bottom of the pot the lifting direction opposite end face of the armature 14 comprises. Between the armature counterpart and the pressure sleeve 27 , an additional O-ring seal 18 is additionally provided as a seal of the magnetic member 28 against ambient media. In the direction of the lifting direction facing open end of the armature 14 designed as a plunger rod 13 is recessed, which forms the head of the actuating element 1 through a continuous coaxial opening of the armature counterpart at its other end. Within the opening of the armature counterpart of the plunger 13 is supported by a bearing book 16 .

Durch die Hubbewegung des Stößels 13 wird der Steuerschieber 3 in eine Position nach links in Fig. 1 verschoben, bei der der Anschluss P über die radiale Bohrung 32 und ggf. über die axiale Ausnehmung mit dem Entlastungskanal 6 des Steuerschiebers 3 verbunden ist. Die Verbindungsstelle 10 zwischen der Steueröffnung 8 und dem Kopf des Stößels 13 ist durch das Anliegen der magnetischen Kraft verschlossen. Der Arbeitsanschluss A wird mit Druck versorgt.By the lifting movement of the plunger 13 of the spool 3 is in a position to the left in Fig. 1 shifted, in which the connection P via the radial bore 32 and possibly via the axial recess with the discharge channel 6 of the spool 3 is connected. The junction 10 between the control port 8 and the head of the plunger 13 is closed by the application of the magnetic force. The working port A is supplied with pressure.

Erfindungsgemäß weißt der Kopf des Stößels 13 an seiner Stirnseite eine Abdichtung 9 auf, die die Steueröffnung 8 in der in Fig. 1 darstellten Position des Steuerschiebers 3 verschließt. In der Ausführung nach Fig. 1 umfasst die Abdichtung 9 ein Elastomermaterial 11, welches in einer koaxialen Ausnehmung der Stirnseite des Stößels 13 angeordnet ist. Das Elastomermaterial 11 ist als Kegel in die Ausnehmung eingepresst.According to the invention, the head of the plunger 13 has on its front side a seal 9 , which the control opening 8 in the in Fig. 1 represented position of the spool 3 closes. In the execution after Fig. 1 the seal 9 comprises an elastomer material 11 , which is arranged in a coaxial recess of the end face of the plunger 13 . The elastomeric material 11 is pressed into the recess as a cone.

Die Ausführung gemäß der Fig. 2 unterscheidet sich lediglich in der Art der Abdichtung 9 von der Ausführung in Fig. 1 . Daher werden im Folgenden für gleiche Funktionen die gleichen Bezugszeichen verwendet wie in Fig. 1 . Die Materialpaarung aus Stößelmaterial (Stahl) und Elastomermaterial 11 (Fig.1) ist in dieser Ausführung als O- Ring -Abdichtung 33 ausgeführt. Die in Richtung der Steueröffnung 8 gerichtete Stirnseite des Stößelkopfes weist hierzu einen radialen Zapfen aus, der als Aufnahme für die O- Ringabdichtung 33 vorgesehen ist. Die Abdichtung der Verbindungsstelle 10 zwischen dem Stößel und der Steueröffnung 8 erfolgt außenumfangs durch die O- Ringe 33, während die Kraftübertragung auf den Steuerschieber 3 durch den Stahl des Stößels 13 erfolgt.The execution according to the Fig. 2 differs only in the type of seal 9 of the execution in Fig. 1 , Therefore, the same reference numerals are used in the following for the same functions as in Fig. 1 , The material combination of plunger material (steel) and elastomer material 11 ( Fig.1 ) is executed in this embodiment as O-ring seal 33 . The directed in the direction of the control port 8 end face of the plunger head has for this purpose a radial pin, which is provided as a receptacle for the O-ring seal 33 . The sealing of the connection point 10 between the plunger and the control opening. 8 occurs outside circumference through the O-rings 33 , while the power is transmitted to the spool 3 by the steel of the plunger 13 .

Die Arbeitsweise der Sicherheitseinrichtung für das erfindungsgemäße Steuerventil wird im Folgenden an Hand Fig. 3a bis Fig. 3c erläutert. Die Fig. 3a und Fig. 3b zeigen den Normalbetrieb, sowohl in einer nicht aktivierten Stellung der Betätigungseinrichtung 2 - entsprechend den Ausführungsformen von Fig. 1 und Fig. 2 entspricht diese Position der eines unbestromten Etektromagnetenals auch einer durch die Betätigungseinrichtung 2 aktivierten Position des Steuerschiebers 3, d.h. der Elektromagnet ist bestromt und der Steuerschieber 3 wird in Richtung der Hubbewegung des Stößels 13 axial nach links verschoben. In beiden Positionen ist die Steueröffnung 8 des Steuerschiebers 3 geschlossen, Der Kopf des Betätigungselementes 1 liegt an der Öffnung an. Die Verbindungsstelle 10 ist kraft und formschlüssig abgedichtet.The operation of the safety device for the control valve according to the invention is in the following to hand Fig. 3a to Fig. 3c explained. The Fig. 3a and Fig. 3b show the normal operation, both in a non-activated position of the actuator 2 - according to the embodiments of Fig. 1 and Fig. 2 corresponds to this position of a de-energized Etektromagnetenals and activated by the actuator 2 position of the spool 3 , that is, the solenoid is energized and the spool 3 is moved in the direction of the lifting movement of the plunger 13 axially to the left. In both positions, the control opening 8 of the spool 3 is closed, the head of the actuating element 1 is applied to the opening. The connection point 10 is positively and positively sealed.

In der Position nach Fig. 3a ist die Anschlussstelle A für den Verbraucher über den Entlastungskanal 6, der radialen Verbindung 32 und der axialen Ausnehmung 31 zum Tank T entlastet. Die axiale Ausnehmung 31 des Steuerschiebers 3 endet an ihrem rechten Ende in Höhe des Tankanschlusses T und ist mit diesem verbunden. Die radiale Verbindung 32 ist jedoch axial von der Druckleitung 4 des Druckanschlusses P entfernt, so dass dieser verschlossen ist. Über die radiale Verbindung 32 und dem Entlastungskanal 6 ist der Arbeitsanschluss A mit dem Tankanschluss T verbunden. Der Anschluss für ein Arbeitsgerät oder für ein Vorsteuerventil eines Antriebes ist somit stillgelegt. Der Steuerschieber 3 wird durch die als Rückstelleinrichtung 5 wirkende Druckfeder gegen den Kopf des Betätigungselementes 1 gedrückt. Die Verbindungsstelle 10 ist verschlossen. Die leitungsmäßige Verbindung 34 parallel zum Steuerschieber 3 innerhalb des Ventilkörpers 12 übt in dieser Schieberposition keine Sicherheitsfunktion aus, sondern dient ausschließlich der üblichen Entlüftung oder Entleerung für das Fluid des Steuerventils, das sich innerhalb der Betätigungseinrichtung 2 (Elektromagnet) gesammelt hat.In the position after Fig. 3a is the junction A for the consumer via the discharge channel 6 , the radial connection 32 and the axial recess 31 to the tank T relieved. The axial recess 31 of the spool 3 terminates at its right end in height of the tank port T and is connected thereto. However, the radial connection 32 is axially away from the pressure line 4 of the pressure port P , so that it is closed. About the radial connection 32 and the discharge channel 6 of the working port A is connected to the tank port T. The connection for a working device or for a pilot valve of a drive is thus shut down. The spool 3 is pressed by acting as restoring device 5 compression spring against the head of the actuating element 1 . The connection point 10 is closed. The line connection 34 parallel to the spool 3 within the valve body 12 exerts no safety function in this slide position, but serves exclusively for the usual venting or draining for the fluid of the control valve, which has collected within the actuator 2 (solenoid).

Die Position der Fig. 3b zeigt den Steuerschieber 3 in einer durch das Betätigungselement 1 aktivierten Stellung (bestromter Zustand des Elektromagneten nach Fig. 1 oder Fig. 2 ). Der Schieber 3 wird um die Hubbewegung des Betätigungselementes 1 soweit axial nach links verschoben, bis die radiale Verbindung 32 über der Anschlussstelle P liegt, gleichzeitig aber der Tankabfluss T verschlossen wird. Die Verbindungsstelle 10 zum Betätigungselement 1 hin ist weiterhin verschlossen. Die Anschlussstelle A ist mit der der Druckleitung 4 und dem Anschluss P leitungsmäßig verbunden. Jetzt kann am Verbraucher ein Druck für die Betätigung eines Arbeitsgerätes oder eines Vorsteuerventils für ein angeschlossenes Antriebsystem aufgebaut werden. Auch in dieser Position dient die im Ventilkörper 12 angeordnete leitungsmäßige Verbindung 34 wiederum nur der Entlüftung und /oder Entleerung des Stauraumes 7 oder der Betätigungseinrichtung 2 (Elektromagnet).The position of the Fig. 3b shows the spool 3 in an activated by the actuator 1 position (energized state of the electromagnet to Fig. 1 or Fig. 2 ). The slider 3 is moved to the stroke of the actuator 1 so far axially to the left until the radial connection 32 is above the connection point P , but at the same time the tank outlet T is closed. The connection point 10 towards the actuating element 1 is still closed. The connection point A is connected in line with the pressure line 4 and the port P. Now can be built on the consumer pressure for the operation of a working device or a pilot valve for a connected drive system. Also in this position, arranged in the valve body 12 line connection 34 again serves only the venting and / or emptying of the storage space 7 or the actuator 2 (solenoid).

Bei einer Funktionsstörung wird die Betätigung (Bestromung) der Betätigungseinrichtung 2 unterbrochen. Der Stößel 13 wird axial nach links verschoben. Im Normalfall würde der Steuerschieber 3 durch die Rückstellfeder 5 der rückwärtigen Hubbewegung des Betätigungselementes 1 folgen. Wenn diese Nachfolgebewegung des Schiebers 3 gestört wird, er also in der Position der Fig. 3b , beispielsweise durch einen Span, einem andere Gegenstand oder allgemein durch Schmutzpartikel festhängt, ist der Arbeitsanschluss - wie dies Fig. 3c zeigt - mit dem Druckanschluss P immer noch verbunden. Das druckbehaftete Medium sammelt sich im Stauraum an, es kann aber jetzt durch die leitende Verbindung 34 des Stauraumes 7 zu dem Tankabfluss T abfließen. Der Arbeitsanschluss A ist damit entlastet und die angeschlossenen Geräte werden stillgesetzt.In the event of a malfunction, the actuation (energization) of the actuating device 2 is interrupted. The plunger 13 is moved axially to the left. Normally, the spool 3 would follow by the return spring 5 of the rear stroke movement of the actuating element 1 . If this subsequent movement of the slider 3 is disturbed, so he in the position of Fig. 3b , for example, by a chip, another object or generally stuck by dirt particles, is the working connection - like this Fig. 3c shows - still connected to the pressure port P. The pressurized medium accumulates in the storage space, but it can now flow through the conductive connection 34 of the storage space 7 to the tank outlet T. The working port A is thus relieved and the connected devices are shut down.

Die Erfindung wurde am Beispiel einer Abdichtung aus einer Elastomerabichtung als Kegel ( Fig. 1 ) oder als O- Ring Abdichtung 33 ( Fig. 2 ) erläutert. Sie umfasst darüber hinaus auch weitere Abdichtungsformen, auch insbesondere solche, bei denen der Kopf des Stößels aus dem gleichen Material besteht wie das des Betätigungselementes. Dies umfasst auch Dichtstößel mit einem zugeordneten Sitzkörper, der direkt oder über eine indirekte durch einen inneren Stößel bestätigt wird. Neben den in den beiden Ausführungsbeispielen beschriebnen hydraulischen Steuerventilen bezieht sich die Erfindung auch auf pneumatisch betriebene Ventile. Neben der Betätigungseinrichtung als Elektromagnet gehören auch manuell oder elektronisch betätigte oder ausgelöste Schalteinrichtungen als Betätigungseinrichtungen zum Offenbarungsinhalt der Erfindung.The invention was based on the example of a seal from an elastomer seal as a cone ( Fig. 1 ) or as O-ring seal 33 ( Fig. 2 ) explained. It also includes other forms of sealing, especially those in which the head of the plunger is made of the same material as that of the actuating element. This also includes sealing tappets with an associated seat body, which is confirmed directly or indirectly via an inner tappet. In addition to the described in the two embodiments hydraulic control valves, the invention also relates to pneumatically operated valves. In addition to the actuator as an electromagnet also belong manually or electronically actuated or triggered switching devices as actuators to the disclosure of the invention.

Claims (14)

  1. A hydraulic/pneumatic control valve, comprising
    - a control slide (3) which is actuated by an actuating element (1) of an actuating device (2), said actuating element (1) being in force equilibrium with the pressure acting on the end faces of the slide (3),
    - in a first position produces a connection, via a relief duct (6) in the control slide (3), from a pressurized connecting point P to at least one connecting point A for a load,
    - in a second position interrupts the connection of the connecting point A to the connecting point P and, via the relief duct (6), relieves the load A of pressure at a connecting point T into a tank,
    - wherein the relief duct (6) is connected to the connecting point A and the connecting point T and is guided as far as a connection point (10) of the control slide (3) to the actuating element (1), said connection point (10) being configured as a control opening (8) in a retaining space (7) of the control valve, and the connection of the relief duct (6) to the connecting point T can be controlled by the actuating device (2),
    - a force- and form-fitting connection in the form of a coaxial seal is provided between the control slide (3) and the actuating element of the control slide,
    - and a safety function, which, in the event of a malfunction of the control valve, relieves the load connecting point A of pressure to the connecting point T in the non-actuated state, irrespective of the position of the control slide (3),
    - wherein the connecting point A is relieved of pressure via the opened seal (9) and the retaining space (7) to the tank (connecting point T),
    characterized in that the coaxial seal (9) is arranged at that side of the actuating element (1) that is directed toward the connection point (10), and provided between the retaining space (7) and the tank connection (T) is a conductive connection (34) which is arranged within an external sheathing (12) of the valve and parallel to the relief duct (6) of the control slide (3), wherein pressure compensating ducts which are present are used as conductive connection (34).
  2. The control valve as claimed in claim 1, characterized in that the seal (9) comprises a plug made of an elastomeric material (11).
  3. The control valve as claimed in claim 2, characterized in that the elastomeric plug (11) has a conical profile in the direction of the connection point (10).
  4. The control valve as claimed in one or more of claims 1 to 3, characterized in that the seal (9) comprises a pairing made of the elastomeric material (11) and the material of the actuating element (1).
  5. The control valve as claimed in claim 4, characterized in that the head of the actuating element (1 ) at the connection point (10) has circumferentially arranged grooves, in which an elastomeric seal, in particular an O-ring seal (33), is mounted.
  6. The control valve as claimed in one or more of claims 1 to 4, characterized in that the head of the actuating element (1) at the connection point (10) has a coaxial recess in which the elastomeric material (11) is fitted.
  7. The control valve as claimed in one or more of claims 1 to 6, characterized in that the seal (9) takes place by way of the elastomeric material (11) and the force is transmitted by way of that end face of the actuating element (1) that is arranged in the direction of the control slide (3).
  8. The control valve as claimed in one or more of claims 1 to 7, characterized in that the actuating element (1) is configured as a sealing plunger in the direction of the connection point (10).
  9. The control valve as claimed in claim 8, characterized in that the sealing plunger is configured as a sleeve, wherein the actuating element (1) moves into the coaxial opening in the sleeve and presses the latter by way of its outwardly directed bottom surface toward the opening bore in the control slide (3).
  10. The control valve as claimed in claim 8 or 9, characterized in that the sealing plunger is configured as a cone, the tip of which presses against the connection point.
  11. The control valve as claimed in one or more of claims 1 to 10, characterized in that the actuating device (2) comprises an electromagnet, in particular a proportional magnet, and the actuating element (1) comprises the plunger (13) of the armature (14) of the magnet.
  12. The control valve as claimed in claim 11, characterized in that the armature (14) of the electromagnet is provided with an additional coaxial seal opposite its armature counterpart, said additional coaxial seal being arranged at an axial distance from the seal of the connection point (10).
  13. The control valve as claimed in one or more of claims 1 to 12, characterized in that the switch from the first to the second position of the control slide (3) takes place by way of a restoring device (5) that is arranged in the retaining space (7) and acts on the head of the actuating element (1).
  14. The control valve as claimed in one or more of claims 1 to 13, characterized in that the restoring device (5) comprises a compression spring, one end of which is supported on the shoulder of the control opening (8) in the control slide (3) and the opposite end of which is supported on the bottom of the retaining space (7).
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