WO1998038430A1 - Pilot stop valve - Google Patents

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WO1998038430A1
WO1998038430A1 PCT/DE1998/000111 DE9800111W WO9838430A1 WO 1998038430 A1 WO1998038430 A1 WO 1998038430A1 DE 9800111 W DE9800111 W DE 9800111W WO 9838430 A1 WO9838430 A1 WO 9838430A1
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WO
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recess
control
section
piston
main piston
Prior art date
Application number
PCT/DE1998/000111
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Heinz Schulte
Original Assignee
Mannesmann Rexroth Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE19755120A external-priority patent/DE19755120A1/en
Application filed by Mannesmann Rexroth Ag filed Critical Mannesmann Rexroth Ag
Priority to EP98905258A priority Critical patent/EP0963518A1/en
Publication of WO1998038430A1 publication Critical patent/WO1998038430A1/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
    • F15B13/01Locking-valves or other detent i.e. load-holding devices
    • F15B13/015Locking-valves or other detent i.e. load-holding devices using an enclosed pilot flow valve
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2203Arrangements for controlling the attitude of actuators, e.g. speed, floating function
    • 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
    • F15B2013/008Throttling member profiles

Definitions

  • the present invention relates to a pilot operated check valve that can be used, for example, in mobile hydraulics.
  • hydraulics in moving machines has increased in recent years. This is especially true for earth-moving machines, industrial trucks, agricultural tractors and self-propelled harvesting machines. Since hydrostatic travel drives allow speed control without shifting, but are not very efficient, hydraulic drives are not primarily geared towards the forward movement. The main area of application of hydraulic drives can be seen in the operation of work organs.
  • the working elements can be provided both on the agricultural tractor, which is used for pushing, carrying and driving agricultural and forestry equipment, and on the agricultural and forestry equipment itself.
  • the use of hydraulically controlled working cylinders in the hoist is particularly important.
  • the cylinder is either extended or retracted depending on the operating mode.
  • an unlockable one is installed between the pump and the working cylinder
  • This check valve can either can be unlocked hydraulically or electromagnetically.
  • the advantage of electromagnetic unlocking is that the unlocking can be carried out optimally over time and that the energy loss is lower with frequently changing operating states.
  • European patent application 90 312 061.6 discloses a solenoid valve which is constructed similarly to a simple check valve, but which has the following special feature: the pressure at the working connection, which acts in a pressure chamber, acts on the base of the piston of the solenoid valve.
  • a pilot control chamber is formed in the piston as a chamber which is connected to the pressure chamber via a recess in the base of the piston.
  • the pressure of the pressure connection is applied to the piston skirt.
  • a connection recess between the space and the pressure connection via the wall of the piston skirt is not provided.
  • the valve can thus only be opened by lifting the piston off a seat edge, as a result of which a certain fluid flow suddenly flows through the shut-off valve. Proportional control with predetermined behavior cannot be carried out for low volume flows.
  • a check valve for a safety circuit which has two flow positions.
  • the check valve is located in front of a working cylinder.
  • an electromagnet in the non-return valve is fully energized so that the fluid between the pump and working cylinder can flow through two bores, one of which throttles more.
  • the electromagnet is not energized to quickly extend the working cylinder, which means that the valve works as a simple check valve.
  • a small current is applied to the electromagnet, - 2.- so that the fluid between the pump and the working cylinder can flow through two holes, the other of the holes throttling more.
  • the electromagnet is fully energized for rapid lowering, so that the same opening of the two holes results as when slowly extending. In the case of rapid lowering, however, the non-return piston also rises.
  • the volume flow through the valve is thus controlled by setting two flow positions through the electromagnet.
  • a finely controllable shut-off valve for a hydraulic working cylinder in which the lowering of the working cylinder can take place proportionally.
  • This lowering brake valve throttles the pressure medium flowing back from the working cylinder in order to prevent the load on the working cylinder from leading ahead or "jerking" of the working cylinder.
  • 13 cylinder spaces 42, 43, 44 are located axially one behind the other in a valve housing 21 of the known valve 13.
  • the valve housing 21 also has a valve seat 24 with which a valve member 35 can be in contact.
  • the cylinder space 43 is connected to the working cylinder 14.
  • the cylinder space 42 can optionally be connected to a pump 10 or a tank 11 via a 3/2-way valve 12.
  • the operation of the valve 13 is controlled by energizing a proportional magnet 32.
  • valve member 35 When lifting, the valve member 35 has the function of the piston of a simple check valve, ie that the valve member 35 from a certain pressure in the pressure chamber 42nd - - takes off from valve seat 24. As a result, the working cylinder 14 extends. A pressure chamber 47 of the valve member 35 is supplied with pressure fluid from the pressure chamber 43 via a bore 51 in the valve member 35, which serves to dampen the opening movement of the valve member 35. The opening movement of the valve member 35 is not controlled via the proportional magnet 32.
  • the fluid from the working cylinder 14 can therefore flow via the pressure chamber 43, the bore 51, the pressure chamber 47, the transverse bore 49 and the fine control notch 50 into a stepped bore 58 and via a notch 60 into a control sleeve 53 into the pressure chamber 42, the latter takes up low volume flow of the fluid, the fluid being returned to the tank 11 via the position I of the valve 12.
  • the pressure in the pressure chamber 42 increases. From a certain pressure level, the valve member 35 opens with respect to the valve seat 24 due to the pressure on the valve member 35. At the same time, the opening cross section of the transverse bore 49 and the fine control notch 50 decreases.
  • the object of the present invention is to better adapt the speed control to a desired behavior of the working cylinder, both when retracting and when extending a working cylinder.
  • the shut-off valve should have a simple structure, switch effectively with little effort in terms of activation, and switch with high security in the case of dirt particles in the fluid.
  • a port A and port B can be connected to one another by a main piston in the check valve.
  • a pilot control element in the main piston by means of which a ratio of the hydraulic resistance of a first nozzle device, which connects port A to a rear control chamber on the main piston, to the hydraulic resistance of a second nozzle device, which connects the rear control chamber to port B, can be influenced .
  • the first nozzle device In the starting position of the pilot control element, the first nozzle device is closed and the second is open.
  • a first actuation position of the pilot control element after an initial stroke of the pilot control element such a ratio of the hydraulic resistances is set that the main piston remains closed.
  • the pilot-operated check valve there is a first recess in a main piston as the first nozzle device and a control piston.
  • a control edge on the control piston can change, in particular open, the opening cross section of a second recess as a second nozzle device in the main piston, the first recess being open.
  • the second recess is connected to a pressure chamber of the working cylinder via a connection B and the pressure from the pump is present at the first recess via a connection A
  • the extension of the working cylinder can be done by changing the position of the control edge and exposing it the second recess in the main piston can be controlled proportionally.
  • the application range of the check valve can be expanded, in particular in agricultural vehicles, and the operational safety of the working cylinder can be increased at the same time.
  • shut-off valve is actuated as follows for the proportional extension of the working cylinder: from a rest position of the control piston in which the first recess is closed, the second recess in the main piston is closed by the control collar of the control piston and the first recess is opened, ie that the control piston is in a first actuation position. If the control piston is then continuously moved away from the end of the main piston, the second recess opens in proportion to the stroke of the control piston until a second actuation position is reached. When the control piston is actuated in this way, fluid flows through the check valve and causes the working cylinder to extend slowly. When the control piston is actuated further beyond the second actuation position, the main piston is released from the Seat edge and moves substantially synchronously with the control piston, whereby a larger fluid flow can be controlled proportionally via the check valve.
  • the working cylinder is extended at maximum speed as follows: the control piston is not moved and the check valve works as a simple check valve; or alternatively, the control piston is moved to a maximum, the first recess in the main piston being open and the main piston following the control piston.
  • the first recess can be closed by a tappet in the control piston, the first recess is provided in the base of the main piston, the second recess is provided radially and the first control edge is designed as a peripheral edge of a radial shoulder of the control piston.
  • This arrangement forms the preferred exemplary embodiment of the invention and, when the first recess is closed by the tappet, ensures that the check valve works as a simple check valve.
  • a second control edge is provided on the control piston in the axial direction of the shut-off valve opposite to the first control edge mentioned above.
  • this second control edge which is preferably part of a radial pilot bore, the proportional retraction of a working cylinder can be carried out.
  • control collar there is between the first control edge and the second control edge on the main - ⁇ - piston is a control collar, through which the second recess in the main piston can be closed.
  • This control collar improves the behavior of the check valve when it is controlled to extend the working cylinder. In particular, the extension of the working cylinder is carried out more uniformly.
  • a pilot control cone can be provided, through which the first recess in the base of the main piston can be effectively closed.
  • an extension with the first cone section, the first cylinder section and the second cone section can be provided at one end of the tappet toward the bottom surface of the main piston.
  • the first cone section and the second cone section are designed such that they can close the first recess. This means that the opening cross sections of the first recess and the second recess are adequately defined even when the working cylinder is slowly extended.
  • the second cone section in the second and third exemplary embodiments is followed by a second cylinder section which has a smaller diameter than the second recess, the behavior of the check valve when the working cylinder is rapidly extended when the solenoid coil is fully energized is similar to the behavior when the working cylinder is rapidly extended can be designed without energizing the solenoid. Furthermore, the diameter relation between the second cylinder section and the first recess enables the extension to be inserted into the first recess without problems when the check valve is assembled. - 3-
  • the second cylinder section has a chamfered section which allows the extension of the plunger to be securely inserted into the first recess.
  • the second nozzle device is a fixed nozzle in the same way as in the fourth and fifth exemplary embodiments.
  • a shut-off valve with the extension described above is operated in accordance with the second exemplary embodiment for the proportional extension of the working cylinder as follows: from a rest position of the control piston in which the first recess is closed, the second recess in the main piston is made by the control collar of the control piston closed and the first recess opened, ie that the control piston is in a first actuating position. If the control piston is then continuously moved away from the base of the main piston, the second recess opens in proportion to the stroke of the control piston and closes the first recess in proportion to the stroke of the control piston until a second actuation position is reached. When the control piston is actuated in this way, fluid flows through the check valve and causes the working cylinder to extend slowly.
  • a check valve according to the fourth exemplary embodiment has an insert element connected to the main piston and having a third recess, which forms part of the first nozzle device, between the main piston and the tappet.
  • This third recess and the first recess can be closed by means of an extension on the tappet, the extension in the direction of the bottom surface of the main piston toward a second cylinder section, a second cone section, a first cylinder section with a large diameter compared to that of the second cylinder section and one has first cone section.
  • the second cone section interacts with the third recess; the first cone section interacts with the first recess for slow retraction.
  • first cone section is in the first recess or the first cylinder section is in the third recess; the second cylinder section is located in the third recess for rapid retraction.
  • the first recess can thus be designed to be more oriented towards the hydraulic requirements, with a reduction in the opening cross section of the first recess causing a reduction in the opening force of the tappet.
  • a pilot control cone for closing the first recess being formed on the end face of this tappet and a device on the outer circumference of a cylinder section together with a device on the inner bore of the tappet a third recess specifies which, together with the first recess, represents the first nozzle device.
  • Inner bore of the tappet can have control edges or notch sections, which are preferably bevelled.
  • the kerf sections are preferably formed in pairs on opposite sides of the tappet or opposite sides of the inner bore.
  • a check valve is possible which enables slow and rapid extension and retraction of a working cylinder at the connection and in which the first recess can only be designed in accordance with hydraulic requirements and not taking mechanical devices on the tappet into account.
  • a shut-off valve with the extension described above is operated in accordance with the third to fifth exemplary embodiments to slowly extend the working cylinder as follows: from an initial position of the ram in which the first nozzle device is closed, the first nozzle device is opened, ie the plunger is in a first actuation position. If the plunger is then continuously moved away from the bottom of the main piston, the first nozzle device closes in inverse proportion to the stroke of the plunger until a second actuation position is reached. When the tappet is actuated in this way, fluid flows via the pilot control channel of the check valve and causes the working cylinder to extend slowly. When the plunger is actuated further beyond the second actuation position, the main piston releases from the seat edge and moves essentially synchronously with the plunger, as a result of which a larger fluid flow can be controlled via the shut-off valve.
  • the plunger is preferably moved by energizing a coil winding. This can then in the first and second embodiment move the control piston.
  • the movement of the plunger can be controlled with a high degree of accuracy by a corresponding selection of the control current. Furthermore, compared to the hydraulic control of the control piston and the plunger, the material expenditure is lower.
  • a stop for the main piston is preferably provided on the housing of the check valve. This prevents an unpredictable movement of the main piston and increases operational safety.
  • a spring plate is provided on the pole housing of the coil winding, with which pretensioning springs for the control piston and for the main piston are in contact.
  • These biasing springs ensure in the depressurized state and in the case in which the coil winding is not energized, that the main piston is biased against a seat edge of the check valve and the control piston is biased against a retaining ring on the tappet, that is to say that these are in predetermined starting positions are located, from which a controlled movement is possible.
  • the operative connection between the tappet and the control piston enables the control piston and the tappet to be controlled together.
  • a spring plate is provided on the pole housing of the coil winding, with which the biasing spring for the main piston is in contact. In the depressurized state and in the case in which the coil winding is not energized, this prestressing spring ensures that the main piston is prestressed against a seat edge of the check valve. This contributes to operational security.
  • the shut-off valve according to the invention is preferably used in the lifting mechanism of a tractor, the advantages of a shut-off valve becoming particularly clear in this application, but at the same time a proportional control when retracting and extending the working cylinder can be ensured.
  • FIG. 2 is a sectional side view of a check valve according to a first embodiment of the present invention with the valve seat omitted;
  • FIG. 3 shows a partial view of the check valve according to the first exemplary embodiment of the present invention, the main piston and the associated seat edge being shown in particular,
  • FIG. 11 shows the actuation of the shut-off valve according to the first exemplary embodiment of the present invention when a working cylinder is slowly retracted
  • shut-off valve 12 shows a control circuit in which the shut-off valve according to the invention is used to control the lifting mechanism of an agricultural tractor
  • FIG. 13 shows a second exemplary embodiment according to the present invention, in which the pilot control element on the tappet has been modified
  • FIGS. 2 and 3 show a sectional side view or a sectional partial view of a proportionally adjustable pilot operated check valve 105 according to a first embodiment of the present invention.
  • the check valve 105 is designed as a cartridge-type built-in valve and, according to FIG. 3, has a cartridge housing 160 and a pole tube 147 which are detachably connected to one another via threaded sections.
  • a pressure chamber 165 which is connected to a connection A of the check valve, and an annular pressure chamber or annulus 126, which is connected to a connection B of the check valve, are formed axially one behind the other.
  • the diameter of the pressure space 165 is equal to the inner diameter of the annular space 126, a shoulder 161 being defined between them.
  • a radial bore star 163 is located in the cartridge housing 160 near the shoulder 161.
  • the radial bore star 163 establishes a fluid connection between the annular space 126 and an annular space which is located radially outside of the radial bore star 163 and is formed around the latter.
  • This annular space can be connected to a pressure chamber of a working cylinder and is sealed by means of sealing rings, of which the sealing ring 164 is shown.
  • Cartridge housing can optionally be connected to a pump or a tank in order to be able to control the extension and retraction of the working cylinder via the check valve 105.
  • the section of the cartridge housing 160 in which the pressure chamber 165 is formed can be provided with a thread on its outer circumference in order to screw the cartridge housing 160 into a screw-in section in a receiving bore.
  • This receiving bore can be provided in a valve block for a large number of further valves.
  • An axially displaceable main piston 120 which has a main cone 121 with a cone surface 124, is located within the cartridge housing 160. In the closed position shown, the conical surface 124 is in contact with a seat edge 162, which is formed on the radially innermost section of the shoulder 161 in the cartridge housing 160.
  • a first nozzle 122 is formed in the center of the bottom of the main piston 120 and can produce a fluid connection between the pressure chamber 165 and an inner bore 127 in the main piston 120.
  • the main piston 120 is provided with a radial shoulder at an axial distance from the conical surface 124, so that an annular surface 125 is formed.
  • the radial shoulder forms a difference in area between the area at the valve seat and the cross-sectional area of the main piston 120, which is delimited by the outer circumference, via which the lifting of the main piston 120 is supported.
  • a second nozzle 123 is provided, via which fluid connection can be established between the inner bore 127 in the main piston 120 and the annular space 126.
  • a control piston 130 which is axially displaceable relative to the main piston 120.
  • the control piston 130 has a hollow cylinder-like section 137 adjacent to the first nozzle 122, which ends at a shoulder 128 facing a bottom surface of the inner bore 127 and delimits a space 135.
  • a section with an axial bore 136 adjoins the hollow cylindrical section of the control piston 130.
  • a plurality of pilot bores 131 extending in the radial direction are formed in the jacket of the hollow cylinder-like section 137, which can be connected to the first nozzle 122 via the space 135 and open out into an annular groove 129 of the control piston 130.
  • the annular groove 129 is delimited by a second control edge 133, which is closer to the open end of the control piston 130 compared to the position of the central axis of the pilot bore 131.
  • a first control edge 134 is formed, via which the second nozzle 123 can be opened and closed when the control piston 130 is axially displaced.
  • a control collar 132 which has dimensions such that it can completely close the second nozzle 123. Since in this position of the control piston 130 the first nozzle 122 is opened at the same time, the pressure in the space 135 is the same as in the pressure space 165.
  • a plunger 140 is provided axially in the center, on one of which
  • the tappet 140 is coupled to the control piston 130 via a retaining ring 143 which is not completely closed, so that when the tappet 140 moves away from the first nozzle, this movement is transmitted to the control piston 130.
  • the diameter of the axial bore is continuously larger than the diameter of the tappet 140.
  • the other end of the plunger 140 is connected via a retaining ring 142, which is also not closed, to a magnet armature 146 which is located in the pole tube 147.
  • the magnet armature 146 is moved by energizing a coil winding 144 provided outside the pole tube 147. There is also control pressure in the entire anchor space.
  • the main piston 120 is biased into the starting position shown in FIG. 2 via a weak biasing spring 152 and the control piston 130 is biased via a biasing spring 153.
  • the two biasing springs 152, 153 are supported with their upper end sections shown in FIG. 2 on a spring plate 151, which in turn is also supported a radial shoulder of the pole tube 147 is in contact.
  • the main piston 120 is biased by the biasing spring 152 against the seat edge 162 and the control piston 130 by the biasing spring 153 toward the bottom surface of the inner bore 127 in the main piston 120.
  • the plunger 140 and the magnet armature 146 are also prestressed downward by the prestressing spring 153 in FIG. 2, the cone 141 of the plunger 140 being seated on a seat edge on the nozzle 122 in the absence of other forces. There is then a distance between the control piston 130 and the bottom surface of the inner bore 127.
  • the coil winding 144 is surrounded by a housing 145, which largely prevents the coil winding 144 from being influenced from the outside.
  • a device for electrically connecting the coil winding 144 is formed at the upper end of the pole tube 147.
  • the main piston 120 is biased against the pole tube 147 by the biasing spring 152 against the seat edge 162.
  • a movement of the main piston 120 away from the shoulder 161 can only be caused by an imbalance of forces, which is caused by the pressure on the surface of a main cone 121 of the main piston 120, which faces the pressure chamber 165, and the pressure in the annular chamber 126, on the one hand, and by the pressure in the rear control chamber 138 and is caused by the biasing spring 152.
  • the control piston 130 is biased by the spring 153. Movement of the pressure-balanced control piston 130 away from the first nozzle 122 is caused by energizing the coil winding 144 of the proportional magnet.
  • the shut-off valve is in the idle state shown in FIG. 3, i.e. that the cone surface 124 is on the seat edge 162 and that when the coil winding 144 is not energized, the pilot cone 141 of the plunger 140 closes the first nozzle 122.
  • the pilot bores 131 are connected to the second nozzle 123, as a result of which there is a fluid connection between the rear control space 138 and the annular space 126 and load pressure is present in the rear control space as well as in the annular space 126.
  • the coil winding 144 is now energized in such a way that the control collar 132 on the control piston 130 closes the second nozzle 123 and the first nozzle 122 is opened by lifting off the pilot cone 141 of the plunger 140, as shown in FIG. 4.
  • the pressure chamber 165 is now connected to a pump via the connection A and, for example, a directional control valve, the pressure in the control chamber 138 becomes equal to the pump pressure prevailing in the pressure chamber 165 due to the closed nozzle 123 ⁇ p is above the load pressure.
  • the main piston 120 remains closed because the sum of the forces caused by the pump pressure on the surface enclosed by the seat edge 162 and by the load pressure on the ring surface lying between the seat edge 162 and the outer diameter of the main piston. before being generated in the opening direction, is smaller than the force which is generated by the pump pressure prevailing in the rear control chamber 138 on an active surface determined by the outer diameter.
  • the control piston 130 moves away from the first nozzle 122 and the first control edge 134 opens a cross section at the second nozzle 123. Oil now begins over the Feed forward flow.
  • the pressure in the control chamber 138 drops to a value between the pump pressure and the load pressure. This value is still so high that the main piston remains closed.
  • shut-off valve it is thus possible, depending on the energization of the coil winding 144, to proportionally control the volume flow between the pressure space 165 and the annular space 126 as desired. So is a Slow extension of the working cylinder possible with the desired behavior.
  • a) First variant (Fig. 7)
  • the proportionally adjustable pilot operated check valve is used as a simple check valve, as shown in Fig. 7. This means that the pilot cone 141 keeps the first nozzle 122 closed and the pump pressure at port A lifts the main piston 120 against a load pressure acting on a non-pressure-equalized surface of the same size and against the biasing springs 152 and 153 from the seat edge 162.
  • the coil winding 144 is fully energized based on the control for slowly extending the working cylinder.
  • the first nozzle 122 is opened completely; the first control edge 134 opens the second nozzle 123 so that a maximum pilot oil flow flows.
  • the control pressure on the rear of the main piston thus approaches the load pressure, which the control pressure cannot fall below.
  • the second nozzle 123 is fully open, its opening cross-section is much larger than that of the nozzle 122.
  • the very different pressure drops at the nozzles 122 and 123 now cause the main piston 120 to open.
  • the main piston 120 thus lifts off the seat edge 162 and opens fully, allowing a large volume flow from port A to port B and the working cylinder extends at maximum speed.
  • a current is supplied to the coil winding 144 such that the plunger 140 lifts off and the first nozzle 122 opens, as shown in FIG. 9.
  • the axial cross-section of the control piston with the second control edge 133 reduces the flow cross section of the second nozzle 123, which results in a reduction in the pressure in the control chamber 138.
  • the pressure at port B is applied to the annular surface 125 of the main piston 120.
  • the pressure in the control chamber 138 is reduced towards the port A, so that the main piston 120 can be lifted off its seat edge 162 by the pressure acting on the annular surface 125, as shown in FIG. 10.
  • the fluid then flows back quickly from the working cylinder to the tank, which is connected to the pressure chamber 165 - the working cylinder retracts.
  • the coil winding 144 is supplied with less current than during rapid retraction.
  • the plunger 140 opens the first nozzle 122 only slightly.
  • the second nozzle 123 has a large flow cross section due to the small axial displacement of the control piston 130. Therefore, the pressure in control chamber 138 drops only slightly below the load pressure at port B, so that the main piston remains closed. Via the nozzles 122 and 123 flows only a small volume flow from the consumer to the tank connected to the pressure chamber 165.
  • the stroke of the plunger 140 can be regulated via the energization of the coil winding 144, as a result of which a proportional speed control is made possible when retracting.
  • the opening cross section of the nozzle 123 when a working cylinder which is located at port B is extended, the opening cross section of the nozzle 123 must be substantially larger than the opening cross section of the nozzle 122 when the opening is fully open.
  • the equilibrium of forces is subsequently established on the main piston 120 for extending the working cylinder, the spring force of the relatively weak spring 152 and the overlap area of the plunger 141 and the nozzle 122 being disregarded.
  • control pressure P S f acts on a surface A2, which is calculated with the main piston radius r2.
  • the pump pressure P p acts on the surface A] _, which is delimited by the seat edge 162 and which has the radius r ⁇ .
  • the load pressure P L acts on the ring surface 125 with the surface area A2-A ] _.
  • the opening cross section of the nozzle 123 must be substantially larger than that of the nozzle 122. In the exemplary embodiment mentioned above, this can be implemented in that the opening cross section of the nozzle 122 is made small. However, this increases the risk of constipation.
  • the necessary difference between the opening cross-sections of the nozzles 122 and 123 can be achieved with a significantly lower tendency to clog by providing the plunger 140 with an extension 241, as shown in the second exemplary embodiment, which is shown in FIG. 13.
  • the base area of a first cone section 242 is located on the cylinder section of the tappet 240.
  • the tip of the first cone section 242 merges into a first cylinder section 244 and then into a second cylinder section 243, the tip of which also coincides is connected to the first cylinder section 244.
  • This chamfered section 246 serves to be able to insert the extension 241 through the first nozzle 122 when the valve is assembled.
  • the diameter of the cylinder section 245 and the diameter of the base of the second cone section 243 must be smaller than the inside diameter of the first nozzle 122.
  • the first cone section 242 is located in the first nozzle 122 and throttles the fluid flow.
  • the gradual opening of the first nozzle 122 is accompanied by a gradual closing of the second nozzle 123.
  • the first cylinder section 244 is in the first nozzle 122 and allows maximum fluid flow.
  • the second cone section 243 is located in the first nozzle 122 and throttles the fluid flow.
  • the gradual opening of the second nozzle 123 is accompanied by a gradual closing of the first nozzle 122.
  • the main piston 120 can therefore be safely controlled in both cases.
  • extension 241 using extension 241 according to FIG. 13 with similar opening cross sections of nozzles 122 and 123 as that -2 - rapid extension according to Fig. 7 instead.
  • a pilot control cone 141 was present on the tappet 140
  • the control pressure on the rear side of the main piston 120 becomes equal to the load pressure, ie lower than in the case of the Existing pilot cone 141.
  • the main piston opens earlier and the functional reliability of the valve can be increased.
  • a pilot element in the main piston 120 consists of a plunger 140 or 240 and a control piston 130, in which the opening cross section of a first nozzle device via the relative position of the plunger 140 or 240 with respect to the first Nozzle 122 is adjustable and in which the opening cross section of a second nozzle device can be set via the relative position of the control piston 130 with respect to the second nozzle 123.
  • an initial position of the pilot control element is provided at the beginning, in which the first nozzle device is closed and the second nozzle device is open.
  • the pilot control element By lifting the pilot control element into a first actuation position, the first nozzle device is opened and the second nozzle device is closed, the main piston 120 being located on the seat edge 162.
  • the opening cross section of the second nozzle device increases with respect to the opening cross section of the first nozzle device.
  • the opening cross section of the second nozzle device is only enlarged, while the opening cross section of the first nozzle device remains constant.
  • the opening cross section changes relative to one another more rapidly, the opening cross section of the second nozzle device being enlarged and that of the first nozzle device being reduced at the same time.
  • a nozzle device can thus be a fixed nozzle.
  • the second nozzle device is preferably the fixed nozzle.
  • the third exemplary embodiment shown in FIGS. 14a to 14e differs from the second exemplary embodiment in that no control piston is provided in the third exemplary embodiment.
  • the pilot control element is formed solely by a plunger 240, on which an extension 341 is provided, as in the second exemplary embodiment, and on which a first cone section 342, a first cylinder section 344, a second cone section 343, is provided in the direction of the first surface 324a second Cylinder section 345 and a chamfered section 346 are located.
  • the third exemplary embodiment has a simpler structure than the first and second exemplary embodiments, the lack of a control piston requiring less movable element in the check valve and consequently reducing the production costs.
  • the first surface 324a of the main piston 320 which points to the connection A, has approximately the same size as the second surface 125 on the main piston 320. So if the control pressure in the rear control chamber 335 is between the pressure at port A and the pressure at port B and the opening cross section of the first nozzle device is equal to the opening cross section of the second nozzle device, there is a balance between the force caused by the pressure at the first Surface 324a and the pressure on the second surface 125, and the force caused by the pressure in the control chamber 335.
  • the opening cross section of the first nozzle device To open the fluid connection via a gap between the main piston 120 and the seat edge 162 when lifting, the opening cross section of the first nozzle device must now be reduced from this state of equilibrium. To open this fluid connection when lowering, however, the opening cross section of the first nozzle device must be enlarged.
  • the slow extension is not proportional lifting, but instead there is a gradual reduction in the volume flow at the first nozzle device. tung instead.
  • the speed of the hydraulic consumer only increases again when the main piston moves away from the seat edge. If a small speed range is sufficient during slow extension, a relatively small stroke of the pilot control element does not have a negative effect on the movement from the first actuation position to the position in which the main piston lifts off the seat edge.
  • the opening force that is to be transmitted from the coil winding 144 to the plunger 340 is determined in the lowering operating mode by the load pressure acting on the extension 341 at the first cone section 342.
  • the diameter of the first recess 122 must be made small. For reasons of stability and production with regard to the first cylinder section 344, however, a certain minimum dimension cannot be undershot. This caused problems when lowering.
  • the pilot control element is designed in the form of a plunger 440 which has a cylinder section 440a molded from plastic, in the front end section of which a plunger tip 440b made of metal is cast.
  • Two sections 440bl, 440b2 with a larger diameter on the plunger tip 440b ensure a positive, fixed connection between the cylinder section 440a and the plunger tip 440b.
  • the plunger tip 440b has an extension 441 which is not covered by the cylinder section 440a.
  • a second cylinder section 444 the function of which corresponds to that of the first cylinder section 344 in the third exemplary embodiment
  • a second cone section 443 the function of which corresponds to that of the second cone section 343 in the
  • a first cylinder section 445 the function of which corresponds to that of the second cylinder section 345 in the third exemplary embodiment
  • a first conical section 442 the function of which corresponds to that of the first conical section 342 in the third exemplary embodiment.
  • an insert element 470 which, in this order, has a direction towards the plunger tip 440b: a cylinder section 470a with a large inner diameter, a section 470c with connecting recesses, which establish fluid communication between the rear control chamber 435 and the second nozzle device 123, and a section 470b with a large inner diameter, in the center of which a third recess 471 is provided which together with the first recess 122 forms the first nozzle device.
  • a seal 476 is provided, which prevents fluid flow between the first recess 122 and the second nozzle device 123 via sections other than the third recess 471.
  • Axial movement of the insert element 470 with respect to the main piston 420 is prevented by a snap ring 475, which is located on a small diameter opposite the end face on the section 470b.
  • End portion of the insert member 470 is located in an annular recess in the inner bore of the main piston 420.
  • an annular space 477 of small dimensions must be provided between the bottom surface of the inner bore of the main piston 420 and the end face of the section 470b with a small diameter.
  • the pressure in the rear control chamber 435 lies both near the bottom section of the inner bore in the main piston 420, and in this case also on the insert element 470, and also on the end face of the main piston opposite to the first surface 424a 420 so that the pressure in the rear control chamber 435 acts on a surface on the main piston 420, the surface area of which is the sum of the first surface on which the pressure is present at port A and the second surface on which the pressure is present at port B on Main piston 420 corresponds.
  • the surface area of the first surface 424a is also approximately equal to the surface area of the second surface 425, as in the case of the shutoff valve in accordance with the fourth exemplary embodiment, so that an equilibrium state results with the same opening cross section of the first and second nozzle devices.
  • the first cone section 442 is located in the first recess 122 and thus blocks the fluid connection via the first - 3H -
  • the second cone section 443 is in the third recess 471.
  • the first recess 122 is even more open than in the position in FIG. 15c.
  • a stronger throttling effect occurs in the first nozzle device due to the smaller opening cross section of the third recess 471 compared to the position in FIG. 15c than in the position in FIG. 15c.
  • the third recess is closed by the first cylinder section 445, but an annular gap of small dimensions is present around the cylinder section 445 in order to allow the plunger 440 to slide.
  • the cross section of the first recess 122 does not depend on the dimensions of the plunger tip 440b.
  • the seat diameter can be chosen to be much smaller than in the third exemplary embodiment in coordination with the second nozzle device, which as a further exemplary embodiment can also be variable in the opening cross section.
  • the magnetic device for actuating the tappet therefore does not have to be dimensioned larger for high load pressures.
  • the prevention of constrictions in the opening cross section due to dirt particles can be taken into account when selecting the cross sections of the nozzle devices.
  • the disadvantage here is the need to provide the insert element 470 and the recess for the snap ring 475 in the inner bore of the main piston 420. This not only results in higher production costs, but also ensures the functional reliability of a further component in the main piston 420.
  • the shutoff valve shown in FIGS. 16a to 16e according to the fifth exemplary embodiment has only one component, namely a tappet 540, in the main piston 520.
  • the plunger 540 has, in order to the first surface 524a on the main piston 520, a shaft portion 548 with an outer diameter that is smaller than the inner diameter of the inner bore of the main piston 520, a cylinder portion 543, the outer diameter of which is also smaller than the inner diameter of the inner bore of the main piston 520 and on the circumference of which a throttling device is provided, a cone section 542 and a pilot cone 541, by means of which the first recess 122 can be closed.
  • the shaft section 548 and the cylinder section 543 can also be formed with the same diameter.
  • the throttling device consists of notch sections 543a, 543b, 543c and 543d, which are each provided in pairs (543a, 543b; 543c, 543d) on opposite circumferential sections of the cylinder section 543 and which, as can be seen in FIG. 16a from the illustration of the notch section 543c , Have a recess 543c2 with a cylindrical cross section and then a recess 543cl with a conical cross section.
  • the main piston 520 has a cylindrical inner recess 521 at the bottom portion of the inner bore, the inner diameter of which is larger than that of the inner bore, so that an annular control edge 524 is present between the inner bore of the main piston and the cylindrical inner recess 521.
  • the control edge 524 is preferably beveled and forms the third recess together with the notch sections 543a, 543b, 543c, 543d.
  • the first nozzle device thus consists of the recess 122, which can be closed by the pilot cone 541, and the recesses, which define the control edge 524 and the kerf sections.
  • the second nozzle device is, as in the third
  • the third and fourth exemplary embodiments are formed by a fixed nozzle 123.
  • the third recess can also be formed by a cylinder section 543 without notch sections and opposing depressions on the inner bore of the main piston 520, the depressions, however, in analogy to the cross-sectional area of the notch sections, in the reverse order to the first surface 524a of the main piston, and a cylindrical cross section away from this surface 524a have a conical cross section.
  • a predetermined stroke e.g. 1 mm
  • a predetermined change in area e.g.
  • the area of the first area 524a on the main piston is preferably approximately equal to the area of the second area on the latter.
  • the first recess is closed by the pilot cone 541 and the third recess is open.
  • FIG. 16d the opening cross section of the third recess is reduced, while in FIG. 16e the third recess is completely closed except for the annular gap around the cylinder section 543.
  • the opening cross section of the third recess can be influenced via the design of the ker portions, which can be provided on the outer circumference of the plunger 540 in a simple manner.
  • the fifth exemplary embodiment thus results in a cost-effective implementation of the principle of the present invention, the function in the individual positions being easily predictable.
  • the first actuating position shown in FIGS. 14c, 15c, 16c is assumed which is the maximum opening cross section of the first nozzle device.
  • the pressure in the rear control chamber is reduced via the reduction in the opening cross section of the first nozzle device shown in FIGS. 14d, 15d, 16d. -> 3 - lowers until the main piston, in extreme cases at a position of the pilot element as shown in FIGS. 14e, 15e, 16e, moves synchronously with the stroke of the pilot element, as a result of which a fluid flow between the connection A and the connection B via a Gap between the main piston and the seat edge is made possible.
  • the check valve according to the invention acts like a check valve without a proportional function. Because of the sealing seat in FIGS. 14 a, 15 a, 16 a, seating of the first conical section 342 on the first nozzle 122 is preferred.
  • the first nozzle device is opened to the maximum, as shown in FIGS. 14c, 15c, 16c.
  • the volume flow through the second and the first nozzle device assumes a maximum value, which results in a rapid lifting of the main piston from the seat edge 162.
  • the pilot element For slowly lowering the load, the pilot element is moved from the position shown in FIGS. 14a, 15a, 16a, in which the first nozzle device is closed, to the position shown in FIGS. 14b, 15b, 16b, in which a proportional increase in the Opening cross-section of the first nozzle device takes place, actuated towards the position shown in FIGS. 14c, 15c, 16c.
  • the timing of the main piston lifting off the seat edge 162 can be accurately determined.
  • the invention thus provides a shut-off valve which effectively enables a connected working cylinder to retract and extend slowly, the retraction or extension speed being adjustable manually or electronically.
  • the check valve performs the function of a simple check valve even when there is no electrical excitation.
  • the check valve according to the invention is therefore suitable for the most effective control of a working cylinder in a wide variety of applications with low material expenditure.
  • the main piston 120 of the check valve according to the invention can preferably be moved against a stop on the cartridge housing both when retracting and when extending a connected working cylinder, as a result of which material deformations and uncontrolled operation of the check valve can be prevented.
  • Fig. 12 shows the use of the check valve 105 according to the invention in a hoist control of a tractor.
  • a constant pump 101 is located on the pressure chamber 165 of the check valve 105, to which a 3-way pressure compensator 110 is connected in parallel via a pressure connection and drain connection.
  • the annular space 126 of the check valve is connected to a pressure space 104 of a working cylinder 103.
  • a metering orifice 106 and a simple check valve 107 are provided between the pressure chamber 104 of the working cylinder 103 and the inlet of the pressure compensator 110.
  • a spring-side control connection of the pressure compensator 110 is connected to the line section lying between the measuring orifice 106 and the check valve 107 and via a valve 109 to the tank 102.
  • the system When the working cylinder 103 is extended, the system is used as a load-sensing system.
  • the pump pressure Pp is above the load pressure PL by ⁇ p ⁇ i since the valve 9 is switched to the position b in which the connection between the control connection of the pressure compensator HO and the tank 102 is interrupted.
  • the valve 109 When the working cylinder 103 is retracted, the valve 109 is switched to the position a, in which there is a connection between the control connection of the pressure compensator 110 and the tank 102. As a result, the tank pressure is present at the control connection of the pressure compensator 110, as a result of which the pressure compensator 110 is activated in order to return the fluid in the working cylinder 103 and the delivery quantity of the pump to the tank 102.
  • the user can carry out any proportional actuation of the check valve 105, which is adapted to the desired behavior of the working cylinder 103.
  • it is preferably controlled electronically in order to implement a complex interaction with other hydraulic components.
  • the invention thus relates to a pilot-operated check valve with a main piston which can be in contact with a seat edge and which has a radial recess and an axial recess, a control piston which is movable in the main piston and has a first control edge, which points in the direction of the piston end of the main piston, and a plunger arranged in the control piston, through which the control piston can be moved.
  • a control collar and a second control edge are preferably formed adjacent to the first control edge.
  • the pilot control of the shut-off valve takes place by exposing and covering the cross-sectional areas of the axial recess and the radial recess via the first control edge, the second control edge, the control collar or via a pilot control cone on the tappet, whereby this pilot control causes a fluid flow via the axial recess and the radial recess can be created in the main piston and / or the main piston can be brought into distance from the seat edge.
  • a pilot operated check valve accordingly has a pilot element in a main piston, via which the ratio of the hydraulic resistance of a first nozzle device in the main piston to the hydraulic resistance of a second one Nozzle device in the main piston is changeable.
  • the first nozzle device is connected to a connection at which there is preferably a pump
  • the second nozzle device is connected to a connection at which there is preferably a working cylinder of a consumer.
  • Appropriate control of the pilot control element enables a slow and fast extension and a slow and fast extension of the working cylinder by changing the ratio of the hydraulic resistances.

Abstract

The invention relates to a pilot stop valve comprising a pilot element (540) in a main piston (520) by means of which the ratio between the hydraulic resistance of a first nozzle device (122, 541, 543a, 543b, 524) in the main piston and the hydraulic resistance of a second nozzle device (123) in the main piston can be modified. The first nozzle device is linked to a connection which is preferably attached to a pump, and the second nozzle device is joined to a connection which is preferably attached to an actuator cylinder of a consumer element. By appropriately controlling the pilot element (540) the ratio between the hydraulic resistances of the respective nozzle devices can be modified and as a result the actuator cylinder can be moved in and out rapidly or slowly.

Description

Beschreibung description
Vorqesteuertes SperrventilPilot operated check valve
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein vorgesteuertes Sperrventil, das beispielsweise in der Mobilhydraulik eingesetzt werden kann.The present invention relates to a pilot operated check valve that can be used, for example, in mobile hydraulics.
In den letzten Jahren hat der Einsatz der Hydraulik bei beweglichen Maschinen zugenommen. Das trifft vor allem für Erdbaumaschinen, Flurförderfahrzeuge, Ackerschlepper und selbstfahrende Erntemaschinen zu. Da hydrostatische Fahrantriebe zwar eine Geschwindigkeitsregu- lierung ohne Schalten gestatten, jedoch einen geringen Wirkungsgrad haben, wird sich bei Anwendung hydraulischer Antriebe nicht in erster Linie auf die Vorwärtsbewegung orientiert. Das Haupteinsatzgebiet hydraulischer Antriebe ist in der Betätigung von Arbeitsorganen zu sehen.The use of hydraulics in moving machines has increased in recent years. This is especially true for earth-moving machines, industrial trucks, agricultural tractors and self-propelled harvesting machines. Since hydrostatic travel drives allow speed control without shifting, but are not very efficient, hydraulic drives are not primarily geared towards the forward movement. The main area of application of hydraulic drives can be seen in the operation of work organs.
Im Fall von landwirtschaftlichen Fahrzeugen können die Arbeitsorgane sowohl am Ackerschlepper, der zum Schieben, Tragen und Antreiben von land- und forstwirtschaftlichen Geräten dient, als auch an den land- und forstwirtschaftlichen Geräten selbst vorgesehen sein. Eine besondere Bedeutung hat dabei der Einsatz von hydraulisch gesteuerten Arbeitszylindern beim Hubwerk. Dabei kann z.B. im Fall des Pflügens das Hubwerk am Ak- kerschlepper und im Fall des Eggens ein vom Ackerschlep- per hydraulisch gespeistes Hubwerk an der Egge vorgesehen sein. Der Arbeitszylinder wird in Abhängigkeit vom Betriebsmodus entweder ausgefahren oder eingefahren.In the case of agricultural vehicles, the working elements can be provided both on the agricultural tractor, which is used for pushing, carrying and driving agricultural and forestry equipment, and on the agricultural and forestry equipment itself. The use of hydraulically controlled working cylinders in the hoist is particularly important. Here, e.g. in the case of plowing the lifting mechanism on the tractor and in the case of plowing a lifting mechanism hydraulically fed by the tractor on the harrow. The cylinder is either extended or retracted depending on the operating mode.
Um den unter Druck stehenden Arbeitskreis abzusperren und um Kriechbewegungen des Arbeitszylinders zu vermeiden wird zwischen Pumpe und Arbeitszylinder ein entsperrbaresIn order to shut off the working group under pressure and to avoid creeping movements of the working cylinder, an unlockable one is installed between the pump and the working cylinder
Sperrventil geschaltet. Dieses Sperrventil kann entweder hydraulisch oder elektromagnetisch entsperrbar sein. Der Vorteil der elektromagnetischen Entsperrung liegt darin, daß die Entsperrung über der Zeit optimal ausgeführt werden kann und daß der Energieverlust bei häufig wechseln- den Betriebszuständen geringer ist.Stop valve switched. This check valve can either can be unlocked hydraulically or electromagnetically. The advantage of electromagnetic unlocking is that the unlocking can be carried out optimally over time and that the energy loss is lower with frequently changing operating states.
In der europäischen Patentanmeldung 90 312 061.6 ist ein Magnetventil offenbart, das ähnlich einem einfachen Rückschlagventil aufgebaut ist, wobei es jedoch folgende Besonderheit aufweist: der Druck am Arbeitsanschluß, der in einem Druckraum wirkt, wirkt an der Grundfläche des Kolbens vom Magnetventil. In dem Kolben ist ein Vorsteuerraum als ein Raum ausgebildet, der über eine Ausnehmung in der Grundfläche des Kolbens mit dem Druckraum in Verbindung steht. Am Kolbenschaft liegt der Druck des Druckanschlusses an. Eine Verbindungsausnehmung zwischen dem Raum und dem Druckanschluß über die Wand des Kolbenschaftes ist nicht vorgesehen. Somit kann das Ventil nur geöffnet werden, indem der Kolben von einer Sitzkante abgehoben wird, wodurch schlagartig ein bestimmter Fluidstrom über das Sperrventil fließt. Eine proportionale Ansteuerung mit vorbestimmtem Verhalten kann für geringe Volumenströme nicht vorgenommen werden.European patent application 90 312 061.6 discloses a solenoid valve which is constructed similarly to a simple check valve, but which has the following special feature: the pressure at the working connection, which acts in a pressure chamber, acts on the base of the piston of the solenoid valve. A pilot control chamber is formed in the piston as a chamber which is connected to the pressure chamber via a recess in the base of the piston. The pressure of the pressure connection is applied to the piston skirt. A connection recess between the space and the pressure connection via the wall of the piston skirt is not provided. The valve can thus only be opened by lifting the piston off a seat edge, as a result of which a certain fluid flow suddenly flows through the shut-off valve. Proportional control with predetermined behavior cannot be carried out for low volume flows.
Aus der deutschen Patentanmeldung 196 46 425.0 ist ein Rückschlagventil für eine Sicherheitsschaltung bekannt, das zwei Durchflußstellungen hat. Das Rückschlagventil befindet sich vor einem Arbeitszylinder. Zum langsamen Ausfahren des ArbeitsZylinders wird ein Elektro- magnet im Rückschlagventil voll bestromt, so daß das Fluid zwischen Pumpe und Arbeitszylinder über zwei Bohrungen strömen kann, von denen die eine stärker drosselt. Zum schnellen Ausfahren des ArbeitsZylinders wird der Elektromagnet nicht bestromt, wodurch das Ventil als ein- faches Rückschlagventil arbeitet. Zum langsamen Absenken wird ein geringer Strom an den Elektromagneten angelegt, - 2.- so daß das Fluid zwischen Pumpe und Arbeitszylinder über zwei Bohrungen strömen kann, wobei die andere der Bohrungen stärker drosselt. Zum schnellen Absenken wird der Elektromagnet voll bestromt, so daß sich die gleiche Öff- nung der zwei Bohrungen wie beim langsamen Ausfahren ergibt. Im Fall des schnellen Absenkens hebt sich jedoch ebenfalls der Rückschlagkolben an. Die Steuerung des Volumenstromes durch das Ventil erfolgt somit, indem durch den Elektromagneten zwei Durchflußstellungen eingestellt werden.From the German patent application 196 46 425.0 a check valve for a safety circuit is known which has two flow positions. The check valve is located in front of a working cylinder. To slowly extend the working cylinder, an electromagnet in the non-return valve is fully energized so that the fluid between the pump and working cylinder can flow through two bores, one of which throttles more. The electromagnet is not energized to quickly extend the working cylinder, which means that the valve works as a simple check valve. To slow down, a small current is applied to the electromagnet, - 2.- so that the fluid between the pump and the working cylinder can flow through two holes, the other of the holes throttling more. The electromagnet is fully energized for rapid lowering, so that the same opening of the two holes results as when slowly extending. In the case of rapid lowering, however, the non-return piston also rises. The volume flow through the valve is thus controlled by setting two flow positions through the electromagnet.
Aus der Schrift DE 40 30 952 AI ist ein feinsteuerbares Sperrventil für einen hydraulischen Arbeitszylinder bekannt, bei dem das Senken des ArbeitsZylinders propor- tional erfolgen kann. Dieses Senkbremsventil drosselt dabei das vom Arbeitszylinder zurückfließende Druckmittel, um ein Vorauseilen der Last am Arbeitszylinder oder ein "Ruckein" des ArbeitsZylinders zu verhindern.From the document DE 40 30 952 AI, a finely controllable shut-off valve for a hydraulic working cylinder is known, in which the lowering of the working cylinder can take place proportionally. This lowering brake valve throttles the pressure medium flowing back from the working cylinder in order to prevent the load on the working cylinder from leading ahead or "jerking" of the working cylinder.
Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, befinden sich in einem Ventilgehäuse 21 des bekannten Ventils 13 Zylinderräume 42, 43, 44 axial hintereinander. Das Ventilgehäuse 21 weist ferner einen Ventilsitz 24 auf, mit dem sich ein Ventilglied 35 in Anlage befinden kann. Der Zylinderraum 43 ist mit dem Arbeitszylinder 14 verbunden. Der Zylinderraum 42 kann über ein 3/2-Wegeventil 12 wahlweise mit einer Pumpe 10 oder einem Tank 11 verbunden werden. Die Arbeitsweise des Ventils 13 wird über das Bestromen eines Proportionalmagneten 32 gesteuert.As shown in FIG. 1, 13 cylinder spaces 42, 43, 44 are located axially one behind the other in a valve housing 21 of the known valve 13. The valve housing 21 also has a valve seat 24 with which a valve member 35 can be in contact. The cylinder space 43 is connected to the working cylinder 14. The cylinder space 42 can optionally be connected to a pump 10 or a tank 11 via a 3/2-way valve 12. The operation of the valve 13 is controlled by energizing a proportional magnet 32.
Nachfolgend wird die Funktion des feinsteuerbaren Sperrventils 13 beschrieben.The function of the finely controllable shut-off valve 13 is described below.
Beim Heben hat das Ventilglied 35 die Funktion des Kolbens eines einfachen Rückschlagventils, d.h., daß ab einem bestimmten Druck im Druckraum 42 das Ventilglied 35 - - vom Ventilsitz 24 abhebt. Dadurch fährt der Arbeitszylinder 14 aus. Einem Druckraum 47 des Ventilglieds 35 wird über eine Bohrung 51 im Ventilglied 35 Druckfluid aus dem Druckraum 43 zugeführt, was der Dämpfung der Öffnungsbewegung des Ventilgliedes 35 dient. Eine Steuerung der Öffnungsbewegung des Ventilgliedes 35 über den Proportionalmagneten 32 erfolgt nicht.When lifting, the valve member 35 has the function of the piston of a simple check valve, ie that the valve member 35 from a certain pressure in the pressure chamber 42nd - - takes off from valve seat 24. As a result, the working cylinder 14 extends. A pressure chamber 47 of the valve member 35 is supplied with pressure fluid from the pressure chamber 43 via a bore 51 in the valve member 35, which serves to dampen the opening movement of the valve member 35. The opening movement of the valve member 35 is not controlled via the proportional magnet 32.
Beim Senken, das im Gegensatz zum Heben proportional gesteuert werden kann, wird an den Proportionalmagneten 32 eine Spannung angelegt, die bewirkt, daß sich ein Stößel 34 aufwärts bewegt und eine Steuerhülse 53 durch die Bewegung ihres Querstiftes 59 angehoben wird. Dadurch werden in Abhängigkeit von der Spannungshöhe am Propor- tionalmagneten 32 eine Querbohrung 49 und eine Feinsteuerkerbe 50 im Ventilglied 35 freigelegt. Das Fluid aus dem Arbeitszylinder 14 kann daher über den Druckraum 43, die Bohrung 51, den Druckraum 47, die Querbohrung 49 und die Feinsteuerkerbe 50 in eine Stufenbohrung 58 strömen und über eine Kerbe 60 in eine Steuerhülse 53 in den Druckraum 42 gelangen, der diesen geringen Volumenstrom des Fluids aufnimmt, wobei das Fluid über die Position I des Ventils 12 zum Tank 11 zurückgeführt wird.When lowering, which can be controlled proportionally in contrast to lifting, a voltage is applied to the proportional magnet 32, which causes a plunger 34 to move upwards and a control sleeve 53 is raised by the movement of its cross pin 59. As a result, a transverse bore 49 and a fine control notch 50 in the valve member 35 are exposed as a function of the voltage level at the proportional magnet 32. The fluid from the working cylinder 14 can therefore flow via the pressure chamber 43, the bore 51, the pressure chamber 47, the transverse bore 49 and the fine control notch 50 into a stepped bore 58 and via a notch 60 into a control sleeve 53 into the pressure chamber 42, the latter takes up low volume flow of the fluid, the fluid being returned to the tank 11 via the position I of the valve 12.
Wird die Spannung am Proportionalmagneten 32 erhöht, so erhöht sich der Druck im Druckraum 42. Ab einer bestimmten Druckhöhe öffnet das Ventilglied 35 bezüglich dem Ventilsitz 24 durch den Druck am Ventilglied 35. Gleichzeitig verringert sich der Öffnungsquerschnitt der Querbohrung 49 und der Feinsteuerkerbe 50.If the voltage on the proportional magnet 32 is increased, the pressure in the pressure chamber 42 increases. From a certain pressure level, the valve member 35 opens with respect to the valve seat 24 due to the pressure on the valve member 35. At the same time, the opening cross section of the transverse bore 49 and the fine control notch 50 decreases.
Somit ist bei diesem Sperrventil nur beim Senken des Arbeitszylinders 14 eine proportionale Steuerung der Geschwindigkeit der Last möglich. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Geschwindigkeitssteuerung sowohl beim Einfahren als auch beim Ausfahren eines Arbeitszylinders besser an ein gewünschtes Verhalten des Arbeitszylinders anzupassen. Darüber hinaus soll das Sperrventil einen einfachen Aufbau haben, bei geringem Aufwand bezüglich der Ansteuerung effektiv und bei Schmutzteilchen im Fluid mit hoher Sicherheit schalten.With this check valve, proportional control of the speed of the load is only possible when the working cylinder 14 is lowered. The object of the present invention is to better adapt the speed control to a desired behavior of the working cylinder, both when retracting and when extending a working cylinder. In addition, the shut-off valve should have a simple structure, switch effectively with little effort in terms of activation, and switch with high security in the case of dirt particles in the fluid.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Sperrventil aus Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by the check valve from claim 1.
Durch einen Hauptkolben im Sperrventil können ein Anschluß A und ein Anschluß B miteinander verbunden werden. Dazu befindet sich im Hauptkolben ein Vorsteuerelement, über das ein Verhältnis des hydraulischen Widerstandes einer ersten Düseneinrichtung, die den Anschluß A mit einem rückwärtigen Steuerraum am Hauptkolben verbindet, zum hydraulischen Widerstand einer zweiten Düseneinrichtung, die den rückwärtigen Steuerraum mit dem Anschluß B verbindet, beeinflußbar ist. In der Ausgangsstellung des Vorsteuerelements ist die erste Düseneinrichtung verschlossen und die zweite offen. In einer ersten Betätigungsposition des Vorsteuerelements nach einem Anfangshub des Vorsteuerelements wird ein solches Verhältnis der hydraulischen Widerstände eingestellt, daß der Hauptkolben geschlossen bleibt. Bei einer weiteren Betätigung des Vorsteuerelements erhöht sich das Verhältnis der hydraulischen Widerstände, so daß ab einer vorbestimmten Betä- tigungsposition der Hauptkolben öffnet. Somit kann bei einer Pumpe am Anschluß A und einem Verbraucher am Anschluß B mit einer solchen Betriebsweise ein langsames Heben eines ArbeitsZylinders eines Verbrauchers ausgeführt werden. - έ -A port A and port B can be connected to one another by a main piston in the check valve. For this purpose, there is a pilot control element in the main piston, by means of which a ratio of the hydraulic resistance of a first nozzle device, which connects port A to a rear control chamber on the main piston, to the hydraulic resistance of a second nozzle device, which connects the rear control chamber to port B, can be influenced . In the starting position of the pilot control element, the first nozzle device is closed and the second is open. In a first actuation position of the pilot control element after an initial stroke of the pilot control element, such a ratio of the hydraulic resistances is set that the main piston remains closed. When the pilot control element is actuated further, the ratio of the hydraulic resistances increases, so that the main piston opens from a predetermined actuation position. Thus, with a pump at port A and a consumer at port B, such a mode of operation can be used to slowly lift a working cylinder of a consumer. - έ -
Im ersten Ausführungsbeispiel des vorgesteuerten Sperrventils entsprechend der vorliegenden Erfindung befindet sich in einem Hauptkolben eine erste Ausnehmung als erste Düseneinrichtung und ein Steuerkolben. Eine Steuerkante am Steuerkolben kann bei Ansteuerung des Steuerkolbens den Öffnungsquerschnitt einer zweiten Ausnehmung als zweite Düseneinrichtung im Hauptkolben ändern, insbesondere öffnen, wobei die erste Ausnehmung geöffnet ist. Steht die zweite Ausnehmung über einen An- Schluß B mit einem Druckraum des ArbeitsZylinders in Verbindung und liegt an der ersten Ausnehmung über einen Anschluß A der Druck von der Pumpe an, so kann das Ausfahren des Arbeitszylinders über die Veränderung der Position der Steuerkante und das Freilegen der zweiten Ausnehmung im Hauptkolben proportional gesteuert werden. Dadurch kann der Anwendungsbereich des Sperrventils insbesondere bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen erweitert werden und gleichzeitig die Betriebssicherheit des Arbeitszylinders erhöht werden.In the first exemplary embodiment of the pilot-operated check valve according to the present invention, there is a first recess in a main piston as the first nozzle device and a control piston. When the control piston is actuated, a control edge on the control piston can change, in particular open, the opening cross section of a second recess as a second nozzle device in the main piston, the first recess being open. If the second recess is connected to a pressure chamber of the working cylinder via a connection B and the pressure from the pump is present at the first recess via a connection A, the extension of the working cylinder can be done by changing the position of the control edge and exposing it the second recess in the main piston can be controlled proportionally. As a result, the application range of the check valve can be expanded, in particular in agricultural vehicles, and the operational safety of the working cylinder can be increased at the same time.
Ein solches Sperrventil wird zum proportionalen Ausfahren des Arbeitszylinders, wie folgt betätigt: Von einer Ruheposition des Steuerkolbens aus, in der die erste Ausnehmung geschlossen ist, wird die zweite Ausneh- mung im Hauptkolben durch den Steuerbund des Steuerkolbens geschlossen und die erste Ausnehmung geöffnet, d.h., daß sich der Steuerkolben in einer ersten Betätigungsposition befindet. Wird nun anschließend der Steuerkolben vom Ende des Hauptkolbens stetig wegbewegt, so öffnet sich die zweite Ausnehmung proportional zum Hub des Steuerkolbens, bis eine zweite Betätigungsposition erreicht ist. Bei einer solchen Ansteuerung des Steuerkolbens strömt Fluid durch das Sperrventil und bewirkt ein langsames Ausfahren des Arbeitszylinders. Bei weite- rer Betätigung des Steuerkolbens über die zweite Betätigungsposition hinaus löst sich der Hauptkolben von der Sitzkante und bewegt sich im wesentlichen synchron mit dem Steuerkolben, wodurch ein größerer Fluidstrom über das Sperrventil proportional gesteuert werden kann.Such a shut-off valve is actuated as follows for the proportional extension of the working cylinder: from a rest position of the control piston in which the first recess is closed, the second recess in the main piston is closed by the control collar of the control piston and the first recess is opened, ie that the control piston is in a first actuation position. If the control piston is then continuously moved away from the end of the main piston, the second recess opens in proportion to the stroke of the control piston until a second actuation position is reached. When the control piston is actuated in this way, fluid flows through the check valve and causes the working cylinder to extend slowly. When the control piston is actuated further beyond the second actuation position, the main piston is released from the Seat edge and moves substantially synchronously with the control piston, whereby a larger fluid flow can be controlled proportionally via the check valve.
Das Ausfahren des ArbeitsZylinders mit maximaler Geschwindigkeit erfolgt wie folgt: Der Steuerkolben wird nicht bewegt und das Sperrventil arbeitet als einfaches Rückschlagventil; oder alternativ dazu wird der Steuerkolben maximal bewegt, wobei die erste Ausnehmung im Hauptkolben geöffnet ist und der Hauptkolben dem Steuerkolben gefolgt ist.The working cylinder is extended at maximum speed as follows: the control piston is not moved and the check valve works as a simple check valve; or alternatively, the control piston is moved to a maximum, the first recess in the main piston being open and the main piston following the control piston.
Vorteilhaft ist es, wenn die erste Ausnehmung durch einen Stößel im Steuerkolben verschließbar ist, die erste Ausnehmung im Boden des Hauptkolbens vorgesehen ist, die zweite Ausnehmung im Hauptkolben radial vorgesehen ist und die erste Steuerkante als Umfangskante einer Radialschulter des Steuerkolbens ausgeführt ist. Diese Anordnung bildet das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Er- findung und sichert bei durch den Stößel geschlossener erster Ausnehmung ab, daß das Sperrventil als einfaches Rückschlagventil arbeitet.It is advantageous if the first recess can be closed by a tappet in the control piston, the first recess is provided in the base of the main piston, the second recess is provided radially and the first control edge is designed as a peripheral edge of a radial shoulder of the control piston. This arrangement forms the preferred exemplary embodiment of the invention and, when the first recess is closed by the tappet, ensures that the check valve works as a simple check valve.
In einer weiteren Ausführungsform ist in Axialrich- tung des Sperrventils entgegengesetzt zur vorstehend genannten ersten Steuerkante eine zweite Steuerkante am Steuerkolben vorgesehen. Durch Verschiebung dieser zweiten Steuerkante, die vorzugsweise Teil einer radialen Vorsteuerbohrung ist, kann das proportionale Einfahren eines Arbeitszylinders ausgeführt werden. Somit ist durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Sperrventils sowohl ein proportionales Ausfahren als auch ein proportionales Einfahren eines ArbeitsZylinders möglich.In a further embodiment, a second control edge is provided on the control piston in the axial direction of the shut-off valve opposite to the first control edge mentioned above. By moving this second control edge, which is preferably part of a radial pilot bore, the proportional retraction of a working cylinder can be carried out. Thus, by using the shutoff valve according to the invention, both a proportional extension and a proportional insertion of a working cylinder is possible.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn sich zwischen der ersten Steuerkante und der zweiten Steuerkante am Haupt- - β - kolben ein Steuerbund befindet, durch den die zweite Ausnehmung im Hauptkolben verschließbar ist. Dieser Steuerbund verbessert das Verhalten des Sperrventils, wenn dieses zum Ausfahren des Arbeitszylinders gesteuert wird. Insbesondere wird das Ausfahren des Arbeitszylinders gleichmäßiger ausgeführt.It is particularly advantageous if there is between the first control edge and the second control edge on the main - β - piston is a control collar, through which the second recess in the main piston can be closed. This control collar improves the behavior of the check valve when it is controlled to extend the working cylinder. In particular, the extension of the working cylinder is carried out more uniformly.
An einem Ende des Stößels entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel kann ein Vorsteuerkegel vorgesehen sein, durch den die erste Ausnehmung im Boden des Hauptkolbens effektiv verschließbar ist.At one end of the tappet according to the first exemplary embodiment, a pilot control cone can be provided, through which the first recess in the base of the main piston can be effectively closed.
Entsprechend einem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel kann an einem Ende des Stößels zur Bodenfläche des Hauptkolbens hin ein Fortsatz mit erstem Kegelabschnitt, erstem Zylinderabschnitt und zweitem Kegelabschnitt vorgesehen sein. Der erste Kegelabschnitt und der zweite Kegelabschnitt sind so ausgebildet, daß diese die erste Ausnehmung verschließen können. Damit wird auch beim langsamen Ausfahren des ArbeitsZylinders eine adäquate Festlegung der Öffnungsquerschnitte der ersten Ausnehmung und der zweiten Ausnehmung vorgenommen.According to a second and third exemplary embodiment, an extension with the first cone section, the first cylinder section and the second cone section can be provided at one end of the tappet toward the bottom surface of the main piston. The first cone section and the second cone section are designed such that they can close the first recess. This means that the opening cross sections of the first recess and the second recess are adequately defined even when the working cylinder is slowly extended.
Wenn sich an den zweiten Kegelabschnitt beim zweiten und dritten Ausführungsbeispiel ein zweiter Zylinderabschnitt anschließt, der einen geringen Durchmesser als die zweite Ausnehmung hat, so kann das Verhalten des Sperrventils beim schnellen Ausfahren des Arbeitzylinders bei voller Bestromung der Magnetspule ähnlich dem Verhalten beim schnellen Ausfahren des Arbeitszylinders ohne Bestromung der Magnetspule gestaltet werden. Ferner ermöglicht die Durchmesserrelation vom zweiten Zylinderabschnitt und der ersten Ausnehmung ein problemloses Einführen des Fortsatzes in die erste Ausnehmung bei der Montage des Sperrventils. - 3-If the second cone section in the second and third exemplary embodiments is followed by a second cylinder section which has a smaller diameter than the second recess, the behavior of the check valve when the working cylinder is rapidly extended when the solenoid coil is fully energized is similar to the behavior when the working cylinder is rapidly extended can be designed without energizing the solenoid. Furthermore, the diameter relation between the second cylinder section and the first recess enables the extension to be inserted into the first recess without problems when the check valve is assembled. - 3-
Vorteilhaft ist es, wenn der zweite Zylinderabschnitt einen angefasten Abschnitt aufweist, der das sichere Einführen des Fortsatzes des Stößels in die erste Ausnehmung gestattet.It is advantageous if the second cylinder section has a chamfered section which allows the extension of the plunger to be securely inserted into the first recess.
Beim dritten Ausführungsbeispiel wird kein Steuerkolben verwendet, wodurch ein bewegliches Bauelement weniger vorgesehen werden muß und trotzdem im wesentlichen die gleiche Funktion wie beim zweiten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird. Die zweite Düseneinrichtung ist beim dritten Ausführungsbeispiel genauso wie beim vierten und fünften Ausführungsbeispiel eine Festdüse.In the third exemplary embodiment, no control piston is used, as a result of which a movable component has to be provided less and nevertheless essentially the same function as in the second exemplary embodiment is carried out. In the third exemplary embodiment, the second nozzle device is a fixed nozzle in the same way as in the fourth and fifth exemplary embodiments.
Ein Sperrventil mit dem vorstehend beschriebenen Fortsatz wird entsprechend dem zweiten Ausführungsbei- spiel zum proportionalen Ausfahren des ArbeitsZylinders , wie folgt betätigt: Von einer Ruheposition des Steuerkolbens aus, in der die erste Ausnehmung geschlossen ist, wird die zweite Ausnehmung im Hauptkolben durch den Steuerbund des Steuerkolbens geschlossen und die erste Ausnehmung geöffnet, d.h., daß sich der Steuerkolben in einer ersten Betätigungsposition befindet. Wird nun anschließend der Steuerkolben vom Boden des Hauptkolbens stetig wegbewegt, so öffnet sich die zweite Ausnehmung proportional zum Hub des Steuerkolbens und schließt sich die erste Ausnehmung proportional zum Hub des Steuerkolbens, bis eine zweite Betätigungsposition erreicht ist. Bei einer solchen Ansteuerung des Steuerkolbens strömt Fluid durch das Sperrventil und bewirkt ein langsames Ausfahren des ArbeitsZylinders . Bei weiterer Betätigung des Steuerkolbens über die zweite Betätigungsposition hinaus löst sich der Hauptkolben von der Sitzkante und bewegt sich im wesentlichen synchron mit dem Steuerkolben, wodurch ein größerer Fluidstrom über das Sperrventil proportional gesteuert werden kann. -Λ o -A shut-off valve with the extension described above is operated in accordance with the second exemplary embodiment for the proportional extension of the working cylinder as follows: from a rest position of the control piston in which the first recess is closed, the second recess in the main piston is made by the control collar of the control piston closed and the first recess opened, ie that the control piston is in a first actuating position. If the control piston is then continuously moved away from the base of the main piston, the second recess opens in proportion to the stroke of the control piston and closes the first recess in proportion to the stroke of the control piston until a second actuation position is reached. When the control piston is actuated in this way, fluid flows through the check valve and causes the working cylinder to extend slowly. When the control piston is actuated further beyond the second actuation position, the main piston releases from the seat edge and moves essentially synchronously with the control piston, as a result of which a larger fluid flow can be controlled proportionally via the check valve. -Λ o -
Ein Sperrventil entsprechend dem vierten Ausführungsbeispiel weist zwischen Hauptkolben und Stößel ein mit dem Hauptkolben verbundenes Einsatzelement mit einer dritten Ausnehmung, die einen Teil der ersten Düsenein- richtung bildet, auf. Diese dritte Ausnehmung und die erste Ausnehmung sind über eine Fortsatz am Stößel verschließbar, wobei der Fortsatz in Richtung zur Bodenfläche des Hauptkolbens hin einen zweiten Zylinderabschnitt, einen zweiten Kegelabschnitt, einen ersten Zylinderab- schnitt mit großem Durchmesser im Vergleich zu dem des zweiten Zylinderabschnitts und einen ersten Kegelabschnitt aufweist. Für das langsame Ausfahren eines Ar- beitszylinderes am Anschluß B wirkt der zweite Kegelabschnitt mit der dritten Ausnehmung zusammen; für ein langsames Einfahren wirkt der erste Kegelabschnitt mit der ersten Ausnehmung zusammen. Für das schnelle Ausfahren befindet sich entweder der erste Kegelabschnitt in der ersten Ausnehmung oder der erste Zylinderabschnitt in der dritten Ausnehmung; für das schnelle Einfahren befin- det sich der zweite Zylinderabschnitt in der dritten Ausnehmung. Somit kann die erste Ausnehmung stärker an den hydraulischen Erfordernissen orientiert gestaltet werden, wobei eine Verkleinerung des Öffnungsquerschnitts der ersten Ausnehmung eine Verkleinerung der Öffnungskraft des Stößels bewirkt.A check valve according to the fourth exemplary embodiment has an insert element connected to the main piston and having a third recess, which forms part of the first nozzle device, between the main piston and the tappet. This third recess and the first recess can be closed by means of an extension on the tappet, the extension in the direction of the bottom surface of the main piston toward a second cylinder section, a second cone section, a first cylinder section with a large diameter compared to that of the second cylinder section and one has first cone section. For the slow extension of a working cylinder at port B, the second cone section interacts with the third recess; the first cone section interacts with the first recess for slow retraction. For rapid extension, either the first cone section is in the first recess or the first cylinder section is in the third recess; the second cylinder section is located in the third recess for rapid retraction. The first recess can thus be designed to be more oriented towards the hydraulic requirements, with a reduction in the opening cross section of the first recess causing a reduction in the opening force of the tappet.
Entsprechend einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann sich nur ein Stößel im Hauptkolben befinden, wobei an der Stirnfläche dieses Stößels ein Vorsteuerkegel zum Verschließen der ersten Ausnehmung ausgebildet ist und eine Einrichtung am Außenumfang eines Zylinderabschnitts zusammen mit einer Einrichtung an der Innenbohrung des Stößels eine dritte Ausnehmung festlegt, die zusammen mit der ersten Ausneh- mung die erste Düseneinrichtung darstellt. Die Einrichtung am Außenumfang des Zylinderabschnitt bzw. an der - λ λ -According to a fifth exemplary embodiment of the present invention, there can be only one tappet in the main piston, a pilot control cone for closing the first recess being formed on the end face of this tappet and a device on the outer circumference of a cylinder section together with a device on the inner bore of the tappet a third recess specifies which, together with the first recess, represents the first nozzle device. The device on the outer circumference of the cylinder section or on the - λ λ -
Innenbohrung des Stößels kann Steuerkanten bzw. Kerbabschnitte aufweisen, die vorzugsweise abgeschrägt sind. Die Kerabschnitte sind bevorzugt paarweise an jeweils entgegengesetzten Seiten des Stößels bzw. gegenüberlie- genden Seiten der Innenbohrung ausgebildet.Inner bore of the tappet can have control edges or notch sections, which are preferably bevelled. The kerf sections are preferably formed in pairs on opposite sides of the tappet or opposite sides of the inner bore.
Folglich ist entsprechend dem vierten und fünften Ausführungsbeispiel ein Sperrventil möglich, das langsames und schnelles Ausfahren und Einfahren eines Arbeits- Zylinders am Anschluß ermöglicht und bei dem die erste Ausnehmung nur entsprechend hydraulischen Erfordernissen und nicht unter Berücksichtigung mechanischer Einrichtungen am Stößel zu gestalten ist.Consequently, according to the fourth and fifth exemplary embodiments, a check valve is possible which enables slow and rapid extension and retraction of a working cylinder at the connection and in which the first recess can only be designed in accordance with hydraulic requirements and not taking mechanical devices on the tappet into account.
Ein Sperrventil mit dem vorstehend beschriebenen Fortsatz wird entsprechend dem dritten bis fünften Ausführungsbeispiel zum langsamen Ausfahren des Arbeitszylinders, wie folgt betätigt: Von einer Ausgangsposition des Stößels aus, in der die erste Düseneinrichtung ver- schlössen ist, wird die erste Düseneinrichtung geöffnet, d.h., daß sich der Stößel in einer ersten Betätigungsposition befindet. Wird nun anschließend der Stößel vom Boden des Hauptkolbens stetig wegbewegt, so schließt sich die erste Düseneinrichtung umgekehrt proportional zum Hub des Stößels, bis eine zweite Betätigungsposition erreicht ist. Bei einer solchen Ansteuerung des Stößels strömt Fluid über den Vorsteuerkanal des Sperrventils und bewirkt ein langsames Ausfahren des Arbeitszylinders. Bei weiterer Betätigung des Stößels über die zweite Betäti- gungsposition hinaus löst sich der Hauptkolben von der Sitzkante und bewegt sich im wesentlichen synchron mit dem Stößel, wodurch ein größerer Fluidstrom über das Sperrventil gesteuert werden kann.A shut-off valve with the extension described above is operated in accordance with the third to fifth exemplary embodiments to slowly extend the working cylinder as follows: from an initial position of the ram in which the first nozzle device is closed, the first nozzle device is opened, ie the plunger is in a first actuation position. If the plunger is then continuously moved away from the bottom of the main piston, the first nozzle device closes in inverse proportion to the stroke of the plunger until a second actuation position is reached. When the tappet is actuated in this way, fluid flows via the pilot control channel of the check valve and causes the working cylinder to extend slowly. When the plunger is actuated further beyond the second actuation position, the main piston releases from the seat edge and moves essentially synchronously with the plunger, as a result of which a larger fluid flow can be controlled via the shut-off valve.
Vorzugsweise wird der Stößel durch das Bestromen einer Spulenwicklung bewegt. Dieser kann dann im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel den Steuerkolben bewegen. Durch eine entsprechende Auswahl des Ansteuerstromes kann die Bewegung des Stößels mit hoher Genauigkeit gesteuert werden. Ferner ist im Vergleich zur hydraulischen Ansteuerung des Steuerkolbens und des Stößels der Materialaufwand geringer.The plunger is preferably moved by energizing a coil winding. This can then in the first and second embodiment move the control piston. The movement of the plunger can be controlled with a high degree of accuracy by a corresponding selection of the control current. Furthermore, compared to the hydraulic control of the control piston and the plunger, the material expenditure is lower.
Bevorzugt ist am Gehäuse des Sperrventils ein Anschlag für den Hauptkolben vorgesehen. Dadurch wird eine nicht vorhersehbare Bewegung des Hauptkolbens verhindert und die Betriebssicherheit erhöht.A stop for the main piston is preferably provided on the housing of the check valve. This prevents an unpredictable movement of the main piston and increases operational safety.
Entsprechend dem ersten und zweiten Ausführungsbei- spiel__ist am Polgehäuse der Spulenwicklung ein Federtel- 1er vorgesehen, mit dem sich Vorspannfedern für den Steuerkolben und für den Hauptkolben in Anlage befinden. Diese Vorspannfedern stellen im drucklosen Zustand und in dem Fall, in dem die Spulenwicklung nicht bestromt ist, sicher, daß der Hauptkolben gegen eine Sitzkante des Sperrventils vorgespannt ist und der Steuerkolben gegen einen Haltering am Stößel vorgespannt ist, d.h., daß sich diese in vorbestimmten Ausgangspositionen befinden, von denen aus eine gesteuerte Bewegung möglich ist. Durch die Wirkverbindung zwischen Stößel und Steuerkolben, ist die gemeinsame Ansteuerung von Steuerkolben und Stößel möglich.According to the first and second exemplary embodiment, a spring plate is provided on the pole housing of the coil winding, with which pretensioning springs for the control piston and for the main piston are in contact. These biasing springs ensure in the depressurized state and in the case in which the coil winding is not energized, that the main piston is biased against a seat edge of the check valve and the control piston is biased against a retaining ring on the tappet, that is to say that these are in predetermined starting positions are located, from which a controlled movement is possible. The operative connection between the tappet and the control piston enables the control piston and the tappet to be controlled together.
Entsprechend dem dritten bis fünften Ausführungsbei- spiel ist am Polgehäuse der Spulenwicklung ein Federtel- 1er vorgesehen, mit dem sich die Vorspannfeder für den Hauptkolben in Anlage befindet. Diese Vorspannfeder stellt im drucklosen Zustand und in dem Fall, in dem die Spulenwicklung nicht bestromt ist, sicher, daß der Hauptkolben gegen eine Sitzkante des Sperrventils vorge- spannt ist. Dieses trägt zur Betriebssicherheit bei. - 43-According to the third to fifth exemplary embodiment, a spring plate is provided on the pole housing of the coil winding, with which the biasing spring for the main piston is in contact. In the depressurized state and in the case in which the coil winding is not energized, this prestressing spring ensures that the main piston is prestressed against a seat edge of the check valve. This contributes to operational security. - 43-
Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Sperrventil im Hubwerk eines Traktors verwendet, wobei bei dieser Anwendung die Vorteile eines Sperrventils besonders deutlich werden, aber gleichzeitig auch eine proportionale Steuerung beim Einfahren und Ausfahren des ArbeitsZylinders abgesichert werden kann.The shut-off valve according to the invention is preferably used in the lifting mechanism of a tractor, the advantages of a shut-off valve becoming particularly clear in this application, but at the same time a proportional control when retracting and extending the working cylinder can be ensured.
Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Developments of the present invention are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:The invention is described below with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 ein vorgesteuertes Sperrventil nach dem Stand der Technik,1 is a pilot operated check valve according to the prior art,
Fig. 2 eine geschnittene Seitenansicht eines Sperrventils entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei der Ventilsitz weggelassen wurde,2 is a sectional side view of a check valve according to a first embodiment of the present invention with the valve seat omitted;
Fig. 3 eine Teilansicht des Sperrventils entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin- düng, wobei insbesondere der Hauptkolben und die dazugehörige Sitzkante dargestellt sind,3 shows a partial view of the check valve according to the first exemplary embodiment of the present invention, the main piston and the associated seat edge being shown in particular,
die Fig. 4 bis 6 einzelne Schritte der Betätigung des Sperrventils entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beim langsamen Ausfahren eines Arbeitszylinders ,4 to 6 individual steps of actuation of the check valve according to the first embodiment of the present invention when slowly extending a working cylinder,
die Fig. 7 und 8 zwei Alternativen bei der Betätigung des Sperrventils entsprechend dem ersten Ausführungsbei- spiel der vorliegenden Erfindung beim schnellen Ausfahren eines Arbeitszylinders, Ik-7 and 8 show two alternatives for the actuation of the shut-off valve according to the first exemplary embodiment of the present invention for the rapid extension of a working cylinder, Ik-
die Fig. 9 und 10 einzelne Schritte der Betätigung des Sperrventils entsprechend dem ersten Ausführungsbei- spiel der vorliegenden Erfindung beim schnellen Einfahren eines Arbeitszylinders,9 and 10 individual steps of the actuation of the shut-off valve according to the first exemplary embodiment of the present invention during the rapid retraction of a working cylinder,
Fig. 11 die Betätigung des Sperrventils entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beim langsamen Einfahren eines Arbeitszylinders,11 shows the actuation of the shut-off valve according to the first exemplary embodiment of the present invention when a working cylinder is slowly retracted,
Fig. 12 einen Steuerkreislauf, in dem das erfindungsgemäße Sperrventil zur Steuerung des Hubwerkes eines Ackerschleppers verwendet wird,12 shows a control circuit in which the shut-off valve according to the invention is used to control the lifting mechanism of an agricultural tractor,
Fig. 13 ein zweites Ausführungsbeispiel entsprechend der vorliegenden Erfindung, bei dem das Vorsteuerelement am Stößel abgewandelt wurde,13 shows a second exemplary embodiment according to the present invention, in which the pilot control element on the tappet has been modified,
die Fig. 14a bis 14e ein Sperrventil entsprechend ei- nem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei ein Stößel in unterschiedlichen Positionen dargestellt ist,14a to 14e a check valve according to a third embodiment of the present invention, a plunger being shown in different positions,
die Fig. 15a bis 15e ein Sperrventil entsprechend ei- nem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei ein Stößel in unterschiedlichen Positionen dargestellt ist, und15a to 15e a shut-off valve according to a fourth exemplary embodiment of the present invention, a plunger being shown in different positions, and
die Fig. 16a bis 16e ein Sperrventil entsprechend ei- nem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei ein Stößel in unterschiedlichen Positionen dargestellt ist.16a to 16e a shut-off valve according to a fifth exemplary embodiment of the present invention, a plunger being shown in different positions.
Im folgenden erfolgt die detaillierte Beschreibung der fünf Äusführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, - λ S - wobei Elemente, die im zweiten bis fünften Ausführungsbeispiel nicht mit einem vom ersten Ausführungsbeispiele abweichenden Bezugszeichen versehen sind, und deren Funktion der Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels zu entnehmen sind.The following is a detailed description of the five exemplary embodiments of the present invention, - λ S - wherein elements which are not provided with a reference symbol deviating from the first exemplary embodiment in the second to fifth exemplary embodiment and whose function can be found in the description of the first exemplary embodiment.
Erstes AusfuhrungsbeispielFirst exemplary embodiment
Die Fig. 2 und 3 zeigen eine geschnittene Seitenan- sieht bzw. eine geschnittene Teilansicht eines proportional verstellbaren vorgesteuerten Sperrventils 105 entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.2 and 3 show a sectional side view or a sectional partial view of a proportionally adjustable pilot operated check valve 105 according to a first embodiment of the present invention.
Das Sperrventil 105 ist als Einbauventil in Patronenbauweise ausgeführt und hat gemäß Fig. 3 ein Patronengehäuse 160 und ein Polrohr 147, die über Gewindeabschnitte abnehmbar miteinander verbunden sind.The check valve 105 is designed as a cartridge-type built-in valve and, according to FIG. 3, has a cartridge housing 160 and a pole tube 147 which are detachably connected to one another via threaded sections.
Im Patronengehäuse 160 sind ein Druckraum 165, der mit einem Anschluß A des Sperrventils verbunden ist, und ein ringförmiger Druckraum bzw. Ringraum 126, der mit einem Anschluß B des Sperrventils verbunden ist, axial hintereinander ausgebildet. Der Durchmesser des Druck- raums 165 ist gleich dem Innendurchmessers des Ringraums 126, wobei zwischen diesen eine Schulter 161 definiert ist. In der Nähe der Schulter 161 befindet sich im Patronengehäuse 160 ein Radialbohrungsstern 163.In the cartridge housing 160, a pressure chamber 165, which is connected to a connection A of the check valve, and an annular pressure chamber or annulus 126, which is connected to a connection B of the check valve, are formed axially one behind the other. The diameter of the pressure space 165 is equal to the inner diameter of the annular space 126, a shoulder 161 being defined between them. A radial bore star 163 is located in the cartridge housing 160 near the shoulder 161.
Der Radialbohrungsstern 163 stellt Fluidverbindung zwischen dem Ringraum 126 und einem Ringraum her, der sich radial außerhalb des Radialbohrungssterns 163 befindet und um diesen herum ausgebildet ist. Dieser Ringraum kann mit einem Druckraum eines ArbeitsZylinders ver- bunden sein und wird über Dichtringe abgedichtet, von denen der Dichtring 164 gezeigt ist. Der Druckraum 165 im λ (o -The radial bore star 163 establishes a fluid connection between the annular space 126 and an annular space which is located radially outside of the radial bore star 163 and is formed around the latter. This annular space can be connected to a pressure chamber of a working cylinder and is sealed by means of sealing rings, of which the sealing ring 164 is shown. The pressure chamber 165 in λ (o -
Patronengehäuse kann wahlweise mit einer Pumpe bzw. einem Tank verbunden werden, um das Ausfahren und Einfahren des Arbeitszylinders über das Sperrventil 105 steuern zu können.Cartridge housing can optionally be connected to a pump or a tank in order to be able to control the extension and retraction of the working cylinder via the check valve 105.
Der Abschnitt des Patronengehäuses 160, in dem der Druckraum 165 ausgebildet ist, kann an seinem Außenumfang mit einem Gewinde versehen sein, um das Patronengehäuse 160 in einen Einschraubabschnitt in einer Aufnahmebohrung zu schrauben. Diese Aufnahmebohrung kann in einem Ventilblock für eine Vielzahl von weiteren Ventilen vorgesehen sein.The section of the cartridge housing 160 in which the pressure chamber 165 is formed can be provided with a thread on its outer circumference in order to screw the cartridge housing 160 into a screw-in section in a receiving bore. This receiving bore can be provided in a valve block for a large number of further valves.
Innerhalb des Patronengehäuses 160 befindet sich ein axial verschiebbarer Hauptkolben 120, der einen Hauptkegel 121 mit einer Konusfläche 124 aufweist. In der dargestellten Schließstellung befindet sich die Konusfläche 124 mit einer Sitzkante 162, die am radial innersten Abschnitt der Schulter 161 im Patronengehäuse 160 ausge- bildet ist, in Anlage. Im Boden des Hauptkolbens 120 ist mittig eine erste Düse 122 ausgebildet, die zwischen dem Druckraum 165 und einer Innenbohrung 127 im Hauptkolben 120 Fluidverbindung herstellen kann. Der Hauptkolben 120 ist im Axialabstand zur Konusfläche 124 mit einer Radial- Schulter versehen, so daß eine Ringfläche 125 ausgebildet wird. Durch die Radialschulter wird eine Flächendifferenz zwischen der Fläche am Ventilsitz und der durch den Außenumfang begrenzten Querschnittsfläche des Hauptkolbens 120 ausgebildet, über die das Abheben des Hauptkol- bens 120 unterstützt wird. Im zylinderförmigen Abschnitt des Hauptkegels 121, d.h. zwischen der ersten Düse 122 und der Ringfläche 125, ist eine zweite Düse 123 vorgesehen, über die zwischen der Innenbohrung 127 im Hauptkolben 120 und dem Ringraum 126 Fluidverbindung herstellbar ist. In der Innenbohrung 127 des Hauptkolbens 120 befindet sich ein Steuerkolben 130, der gegenüber dem Hauptkolben 120 axial verschiebbar ist. Der Steuerkolben 130 weist zur ersten Düse 122 benachbart einen hohlzylinderartigen Abschnitt 137 auf, der an einer einer Bodenfläche der Innenbohrung 127 zugewandten Schulter 128 endet und einen Raum 135 begrenzt. An den hohlzylinderartigen Abschnitt des Steuerkolbens 130 schließt sich ein Abschnitt mit einer Axialbohrung 136 an.An axially displaceable main piston 120, which has a main cone 121 with a cone surface 124, is located within the cartridge housing 160. In the closed position shown, the conical surface 124 is in contact with a seat edge 162, which is formed on the radially innermost section of the shoulder 161 in the cartridge housing 160. A first nozzle 122 is formed in the center of the bottom of the main piston 120 and can produce a fluid connection between the pressure chamber 165 and an inner bore 127 in the main piston 120. The main piston 120 is provided with a radial shoulder at an axial distance from the conical surface 124, so that an annular surface 125 is formed. The radial shoulder forms a difference in area between the area at the valve seat and the cross-sectional area of the main piston 120, which is delimited by the outer circumference, via which the lifting of the main piston 120 is supported. In the cylindrical section of the main cone 121, ie between the first nozzle 122 and the annular surface 125, a second nozzle 123 is provided, via which fluid connection can be established between the inner bore 127 in the main piston 120 and the annular space 126. In the inner bore 127 of the main piston 120 there is a control piston 130 which is axially displaceable relative to the main piston 120. The control piston 130 has a hollow cylinder-like section 137 adjacent to the first nozzle 122, which ends at a shoulder 128 facing a bottom surface of the inner bore 127 and delimits a space 135. A section with an axial bore 136 adjoins the hollow cylindrical section of the control piston 130.
Im Mantel des hohlzylinderartigen Abschnitts 137 sind mehrere sich in Radialrichtung erstreckende Vorsteuerbohrungen 131 ausgebildet, die über den Raum 135 mit der ersten Düse 122 verbindbar sind und außen in eine Ringnut 129 des Steuerkolbens 130 münden. Die Ringnut 129 wird durch eine zweite Steuerkante 133 begrenzt, die im Vergleich zur Position der Mittelachse der Vorsteuerbohrung 131 näher zum offenen Ende des Steuerkolbens 130 liegt. Durch Axialverschiebung des Steuerkolbens 130 kann der offene Querschnitt der zweiten Düse 123 verringert werden, um eine Drosselung des Fluidstroms über diese Düse 123 zu bewirken. Der in Fig. 2 untere Endabschnitt des Steuerkolbens 130 ist radial zurückgestuft, so daß eine erste Steuerkante 134 ausgebildet wird, über die bei einer Axialverschiebung des Steuerkolbens 130 die zweite Düse 123 auf- und zusteuerbar ist. Zwischen der ersten Steuerkante 134 und der zweiten Steuerkante 133 befindet sich ein Steuerbund 132, der solche Abmessungen hat, daß dieser die zweite Düse 123 vollständig schließen kann. Da in dieser Stellung des Steuerkolbens 130 gleichzeitig die erste Düse 122 geöffnet ist, herrscht dann im Raum 135 derselbe Druck wie im Druckraum 165.A plurality of pilot bores 131 extending in the radial direction are formed in the jacket of the hollow cylinder-like section 137, which can be connected to the first nozzle 122 via the space 135 and open out into an annular groove 129 of the control piston 130. The annular groove 129 is delimited by a second control edge 133, which is closer to the open end of the control piston 130 compared to the position of the central axis of the pilot bore 131. By axially displacing the control piston 130, the open cross section of the second nozzle 123 can be reduced in order to restrict the fluid flow through this nozzle 123. The lower end portion of the control piston 130 in FIG. 2 is stepped back radially, so that a first control edge 134 is formed, via which the second nozzle 123 can be opened and closed when the control piston 130 is axially displaced. Between the first control edge 134 and the second control edge 133 there is a control collar 132 which has dimensions such that it can completely close the second nozzle 123. Since in this position of the control piston 130 the first nozzle 122 is opened at the same time, the pressure in the space 135 is the same as in the pressure space 165.
In der Axialbohrung 136 des Steuerkolbens 130 ist axial mittig ein Stößel 140 vorgesehen, an dessen einemIn the axial bore 136 of the control piston 130, a plunger 140 is provided axially in the center, on one of which
Ende sich ein Vorsteuerkegel 141 befindet, dessen Außen- durchmesser so gestaltet ist, daß dieser die erste Düse 122 schließen kann. Der Stößel 140 ist über einen nicht ganz geschlossenen Haltering 143 mit dem Steuerkolben 130 gekoppelt, so daß bei einer Bewegung des Stößels 140 von der ersten Düse weg diese Bewegung zum Steuerkolben 130 übertragen wird. Der Durchmesser der Axialbohrung ist durchgehend größer als der Durchmesser des Stößels 140. Aufgrund dieser Ausbildung und aufgrund des nicht ganz geschlossenen Halterings 143 besteht eine offene Verbin- düng zwischen dem Raum 135 und der Rückseite des Hauptkolbens 120. Dieser wird also auf seiner gesamten durch den Außendurchmesser der Ringfläche 125 bestimmten Fläche von dem Druck in dem rückwärtigen Steuerraura 138 in Schließrichtung beaufschlagt, wobei als rückwärtiger Steuerraum alle Hohlräume betrachtet werden können, in denen der zwischen den zwei Düsen 122 und 123 herrschende Steuerdruck ansteht.There is a pilot cone 141 at the end, the outer diameter is designed so that it can close the first nozzle 122. The tappet 140 is coupled to the control piston 130 via a retaining ring 143 which is not completely closed, so that when the tappet 140 moves away from the first nozzle, this movement is transmitted to the control piston 130. The diameter of the axial bore is continuously larger than the diameter of the tappet 140. Because of this design and because the retaining ring 143 is not completely closed, there is an open connection between the space 135 and the rear of the main piston 120 Outside diameter of the annular surface 125 determined area by the pressure in the rear control recess 138 in the closing direction, wherein all cavities in which the control pressure prevailing between the two nozzles 122 and 123 can be considered as the rear control chamber.
Das andere Ende des Stößels 140 ist über einen eben- falls nicht geschlossenen Haltering 142 mit einem Magnetanker 146 verbunden, der sich im Polrohr 147 befindet. Der Magnetanker 146 wird über die Bestromung einer außerhalb des Polrohres 147 vorgesehenen Spulenwicklung 144 bewegt. Im gesamten Ankerraum herrscht ebenfalls Steuerdruck.The other end of the plunger 140 is connected via a retaining ring 142, which is also not closed, to a magnet armature 146 which is located in the pole tube 147. The magnet armature 146 is moved by energizing a coil winding 144 provided outside the pole tube 147. There is also control pressure in the entire anchor space.
Bewegt sich der Magnetanker 146 in Fig. 2 nach oben, so nimmt dieser durch die Kopplung über den Haltering 142 bedingt den Stößel 140 mit.If the magnetic armature 146 moves upward in FIG. 2, it causes the plunger 140 to be taken along due to the coupling via the holding ring 142.
Der Hauptkolben 120 ist über eine schwache Vorspannfeder 152 und der Steuerkolben 130 über eine Vorspannfeder 153 in die in Fig. 2 dargestellte Ausgangsstellung vorgespannt. Die beiden Vorspannfedern 152, 153 sind mit ihren in Fig. 2 gezeigten oberen Endabschnitten an einem Federteller 151 abgestützt, der sich seinerseits mit einer Radialschulter des Polrohres 147 in Anlage befindet. Somit ist der Hauptkolben 120 durch die Vorspannfeder 152 gegen die Sitzkante 162 und der Steuerkolben 130 durch die Vorspannfeder 153 in Richtung auf die Bodenfläche der Innenbohrung 127 im Hauptkolben 120 vorgespannt. Auch der Stößel 140 und der Magnetanker 146 sind über die Vorspannfeder 153 in Fig. 2 nach unten vorgespannt, wobei beim Fehlen sonstiger Kräfte der Kegel 141 des Stößels 140 auf einer Sitzkante an der Düse 122 aufsitzt. Zwischen dem Steuerkolben 130 und der Bodenfläche der Innenbohrung 127 besteht dann ein Abstand.The main piston 120 is biased into the starting position shown in FIG. 2 via a weak biasing spring 152 and the control piston 130 is biased via a biasing spring 153. The two biasing springs 152, 153 are supported with their upper end sections shown in FIG. 2 on a spring plate 151, which in turn is also supported a radial shoulder of the pole tube 147 is in contact. Thus, the main piston 120 is biased by the biasing spring 152 against the seat edge 162 and the control piston 130 by the biasing spring 153 toward the bottom surface of the inner bore 127 in the main piston 120. The plunger 140 and the magnet armature 146 are also prestressed downward by the prestressing spring 153 in FIG. 2, the cone 141 of the plunger 140 being seated on a seat edge on the nozzle 122 in the absence of other forces. There is then a distance between the control piston 130 and the bottom surface of the inner bore 127.
Die Spulenwicklung 144 ist von einem Gehäuse 145 umgeben, das eine Beeinflussung der Spulenwicklung 144 von außen weitgehend verhindert. Am oberen Ende des Polrohrs 147 ist eine Einrichtung zur elektrischen Verbindung der Spulenwicklung 144 ausgebildet.The coil winding 144 is surrounded by a housing 145, which largely prevents the coil winding 144 from being influenced from the outside. A device for electrically connecting the coil winding 144 is formed at the upper end of the pole tube 147.
Der Hauptkolben 120 ist gegenüber dem Polrohr 147 durch die Vorspannfeder 152 gegen die Ξitzkante 162 vorgespannt. Eine Bewegung des Hauptkolbens 120 von der Schulter 161 weg kann nur durch ein Kräfteungleichgewicht hervorgerufen werden, das durch den Druck an der Fläche eines Hauptkegels 121 des Hauptkolbens 120, die zum Druckraum 165 weist, und den Druck im Ringraum 126 einerseits sowie durch den Druck im rückwärtigen Steuerraum 138 und durch die Vorspannfeder 152 bewirkt wird.The main piston 120 is biased against the pole tube 147 by the biasing spring 152 against the seat edge 162. A movement of the main piston 120 away from the shoulder 161 can only be caused by an imbalance of forces, which is caused by the pressure on the surface of a main cone 121 of the main piston 120, which faces the pressure chamber 165, and the pressure in the annular chamber 126, on the one hand, and by the pressure in the rear control chamber 138 and is caused by the biasing spring 152.
Der Steuerkolben 130 ist durch die Feder 153 vorge- spannt. Eine Bewegung des druckausgeglichenen Steuerkolbens 130 von der ersten Düse 122 weg wird durch Bestromen der Spulenwicklung 144 des Proportionalmagneten hervorgerufen.The control piston 130 is biased by the spring 153. Movement of the pressure-balanced control piston 130 away from the first nozzle 122 is caused by energizing the coil winding 144 of the proportional magnet.
Bei der sich anschließenden Funktionsbeschreibung des Sperrventils entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel befindet sich ein Arbeitszylinder über den zweiten Anschluß B in Fluidverbindung mit dem Radialbohrungsstern 163 und ist an den Druckraum 165 über den ersten Anschluß A beim Ausfahren des Arbeitszylinders eine Pumpe und beim Einfahren des Arbeitszylinders ein Tank geschaltet.In the subsequent functional description of the check valve according to the first embodiment there is a working cylinder through the second port B in fluid communication with the radial bore star 163 and is connected to the pressure chamber 165 through the first port A a pump when extending the working cylinder and a tank when retracting the working cylinder.
Als erstes wird ein durch das Sperrventil 105 gesteuertes langsames Ausfahren des ArbeitsZylinders unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 6 beschrieben.First, a slow extension of the working cylinder controlled by the check valve 105 will be described with reference to FIGS. 4 to 6.
Zu Beginn des Ausfahrens befindet sich das Sperrventil im in Fig. 3 gezeigten Ruhezustand, d.h., daß sich die Konusfläche 124 auf der Sitzkante 162 befindet und daß bei nicht erregter Spulenwicklung 144 der Vorsteuer- kegel 141 des Stößels 140 die erste Düse 122 schließt. Dadurch stehen die Vorsteuerbohrungen 131 mit der zweiten Düse 123 in Verbindung, wodurch zwischen dem rückwärtigen Steuerraum 138 und dem Ringraum 126 Fluidverbindung besteht und im rückwärtigen Steuerraum wie auch im Ring- räum 126 Lastdruck ansteht.At the beginning of the extension, the shut-off valve is in the idle state shown in FIG. 3, i.e. that the cone surface 124 is on the seat edge 162 and that when the coil winding 144 is not energized, the pilot cone 141 of the plunger 140 closes the first nozzle 122. As a result, the pilot bores 131 are connected to the second nozzle 123, as a result of which there is a fluid connection between the rear control space 138 and the annular space 126 and load pressure is present in the rear control space as well as in the annular space 126.
Die Spulenwicklung 144 wird nun in einer solchen Weise bestromt, daß der Steuerbund 132 am Steuerkolben 130 die zweite Düse 123 schließt und die erste Düse 122 durch das Abheben des Vorsteuerkegels 141 des Stößels 140 geöffnet ist, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Wird nun über den Anschluß A und z.B. ein Wegeventil der Druckaum 165 mit einer Pumpe verbunden, so wird der Druck im Steuerraum 138 wegen der geschlossenen Düse 123 gleich dem im Druckraum 165 herrschenden Pumpendruck, der z.B. bei einer Load-Sensing-Regelung um ein bestimmtes Δp über dem Lastdruck liegt. Der Hauptkolben 120 bleibt geschlossen, weil die Summe der Kräfte, die durch den Pumpendruck an der von der Sitzkante 162 eingeschlossenen Fläche und durch den Lastdruck an der zwischen der Sitzkante 162 und dem Außendurchmesser des Hauptkolbens liegenden Ringflä- ehe in Öffnungsrichtung erzeugt werden, kleiner ist als die Kraft, die von im rückwärtigen Steuerraum 138 herrschenden Pumpendruck an einer durch den Außendurchmesser bestimmten Wirkfläche erzeugt wird.The coil winding 144 is now energized in such a way that the control collar 132 on the control piston 130 closes the second nozzle 123 and the first nozzle 122 is opened by lifting off the pilot cone 141 of the plunger 140, as shown in FIG. 4. If the pressure chamber 165 is now connected to a pump via the connection A and, for example, a directional control valve, the pressure in the control chamber 138 becomes equal to the pump pressure prevailing in the pressure chamber 165 due to the closed nozzle 123 Δp is above the load pressure. The main piston 120 remains closed because the sum of the forces caused by the pump pressure on the surface enclosed by the seat edge 162 and by the load pressure on the ring surface lying between the seat edge 162 and the outer diameter of the main piston. before being generated in the opening direction, is smaller than the force which is generated by the pump pressure prevailing in the rear control chamber 138 on an active surface determined by the outer diameter.
Wird nun, wie es in Fig. 5 gezeigt ist, die Spulenwicklung 144 stärker bestromt, so bewegt sich der Steuerkolben 130 von der ersten Düse 122 weg und öffnet die erste Steuerkante 134 einen Querschnitt an der zweiten Düse 123. Es beginnt nun Öl über die Vorsteuerung zu fließen. Der Druck im Steuerraum 138 sinkt auf einen zwischen dem Pumpendruck und dem Lastdruck liegenden Wert. Dieser Wert ist noch so hoch, daß der Hauptkolben geschlossen bleibt.If, as shown in FIG. 5, the coil winding 144 is energized more intensely, the control piston 130 moves away from the first nozzle 122 and the first control edge 134 opens a cross section at the second nozzle 123. Oil now begins over the Feed forward flow. The pressure in the control chamber 138 drops to a value between the pump pressure and the load pressure. This value is still so high that the main piston remains closed.
Bei noch stärkerer Bestromung der Spulenwicklung 144 sinkt der Druck im Steuerraum 138 weiter, wobei sich der Ölstrom über die Vorsteuerung erhöht. Schließlich ist die zweite Düse 123 so weit offen, daß sich die Kräfte im Gleichgewicht befinden, die vom Lastdruck und vom Pumpendruck einerseits und vom Druck im Steuerraum 138 und der schwachen Vorspannfeder 153 andererseits erzeugt werden. Sieht man von dem geringen Einfluß der Vorspannfeder 153 ab, so folgt von da an der Hauptkolben 120 der Bewegung des Steuerkolbens 130, wie es in Fig. 6 gezeigt ist, wobei - Load-Sensing-Regelung vorausgesetzt - das Niveau des Drucks im Steuerraum 138 bezüglich des Lastdrucks und des Pumpendrucks gleichbleibt. Dabei öffnet sich stetig ein Durchflußquerschnitt zwischen der Konusfläche 124 des Hauptkolbens 120 und der Sitzkante 162 des Patronengehäuses 160.When the coil winding 144 is energized even more, the pressure in the control chamber 138 drops further, the oil flow increasing via the pilot control. Finally, the second nozzle 123 is so wide open that the forces which are generated by the load pressure and the pump pressure on the one hand and by the pressure in the control chamber 138 and the weak biasing spring 153 are on the other. Apart from the slight influence of the biasing spring 153, the movement of the control piston 130 follows from there on the main piston 120, as shown in FIG. 6, wherein - assuming load-sensing control - the level of the pressure in the control chamber 138 remains the same with regard to the load pressure and the pump pressure. A flow cross-section opens continuously between the conical surface 124 of the main piston 120 and the seat edge 162 of the cartridge housing 160.
Mit diesem Sperrventil ist es somit möglich, in Abhängigkeit von der Bestromung der Spulenwicklung 144 den Volumenstrom zwischen dem Druckraum 165 und dem Ringraum 126 nach Belieben proportional zu steuern. Somit ist ein langsames Ausfahren des ArbeitsZylinders mit gewünschtem Verhalten möglich.With this shut-off valve, it is thus possible, depending on the energization of the coil winding 144, to proportionally control the volume flow between the pressure space 165 and the annular space 126 as desired. So is a Slow extension of the working cylinder possible with the desired behavior.
Als zweites wird ein durch das Sperrventil 105 ge- steuertes schnelles Ausfahren des Arbeitszylinders unter Bezugnahme auf die Fig. 7 und 8 in Form von zwei Varianten beschrieben.Secondly, a rapid extension of the working cylinder controlled by the check valve 105 is described in the form of two variants with reference to FIGS. 7 and 8.
a) erste Variante (Fig. 7) Bei dieser Betriebsart wird das proportional einstellbare vorgesteuerte Sperrventil als ein einfaches Rückschlagventil verwendet, wie es in Fig. 7 gezeigt ist. Das heißt, daß der Vorsteuerkegel 141 die erste Düse 122 geschlossen hält und der Pumpendruck am Anschluß A den Hauptkolben 120 gegen einen an einer gleichgroßen nicht druckausgeglichenen Fläche wirkenden Lastdruck und gegen die Vorspannfedern 152 und 153 von der Sitzkante 162 abhebt .a) First variant (Fig. 7) In this operating mode, the proportionally adjustable pilot operated check valve is used as a simple check valve, as shown in Fig. 7. This means that the pilot cone 141 keeps the first nozzle 122 closed and the pump pressure at port A lifts the main piston 120 against a load pressure acting on a non-pressure-equalized surface of the same size and against the biasing springs 152 and 153 from the seat edge 162.
b) zweite Variante (Fig. 8)b) second variant (FIG. 8)
Bei dieser Betriebsart wird unter Anlehnung an die Steuerung zum langsamen Ausfahren des Arbeitszylinders die Spulenwicklung 144 voll bestromt. Dadurch wird die erste Düse 122 vollständig geöffnet; die erste Steuer- kante 134 steuert die zweite Düse 123 auf, so daß ein maximaler Vorsteuerölstrom fließt. Damit nähert sich der Steuerdruck an der Rückseite des Hauptkolbens an den Lastdruck an, den der Steuerdruck nicht unterschreiten kann. Wenn die zweite Düse 123 vollständig geöffnet ist, so ist ihr Öffnungsquerschnitt sehr viel größer als der der Düse 122. Die sehr unterschiedlichen Druckabfälle an den Düsen 122 und 123 bewirken nun ein Öffnen des Hauptkolbens 120. Der Hauptkolben 120 hebt somit von der Sitzkante 162 ab und macht voll auf, wodurch ein großer Volu- menstrom vom Anschluß A zum Anschluß B gestattet wird und der Arbeitszylinder mit maximaler Geschwindigkeit ausfährt .In this operating mode, the coil winding 144 is fully energized based on the control for slowly extending the working cylinder. As a result, the first nozzle 122 is opened completely; the first control edge 134 opens the second nozzle 123 so that a maximum pilot oil flow flows. The control pressure on the rear of the main piston thus approaches the load pressure, which the control pressure cannot fall below. When the second nozzle 123 is fully open, its opening cross-section is much larger than that of the nozzle 122. The very different pressure drops at the nozzles 122 and 123 now cause the main piston 120 to open. The main piston 120 thus lifts off the seat edge 162 and opens fully, allowing a large volume flow from port A to port B and the working cylinder extends at maximum speed.
Als drittes wird ein durch das Sperrventil 105 ge- steuertes schnelle Einfahren des Arbeitszylinders unter Bezugnahme auf die Fig. 9 und 10 beschrieben.Third, rapid retraction of the working cylinder controlled by the check valve 105 will be described with reference to FIGS. 9 and 10.
Der Spulenwicklung 144 wird ein solcher Strom zugeführt, daß der Stößel 140 abhebt und die erste Düse 122 öffnet, wie es in Fig. 9 gezeigt ist. Gleichzeitig verringert sich durch die Axialbewegung des Steuerkolbens mit der zweiten Steuerkante 133 der Strömungsquerschnitt der zweiten Düse 123, was eine Verringerung des Drucks im Steuerraum 138 zur Folge hat. Der Druck am Anschluß B ist an die Ringfläche 125 des Hauptkolbens 120 angelegt. Durch das Öffnen der ersten Düse 122 wird der Druck im Steuerraum 138 zum Anschluß A hin abgebaut, so daß der Hauptkolben 120 durch den auf die Ringfläche 125 wirkenden Druck von seiner Sitzkante 162 abgehoben werden kann, wie es in Fig. 10 gezeigt ist. Im Anschluß erfolgt ein schnelles Rückströmen des Fluids vom Arbeitszylinder zum Tank, der mit dem Druckraum 165 verbunden ist - der Arbeitszylinder fährt ein.A current is supplied to the coil winding 144 such that the plunger 140 lifts off and the first nozzle 122 opens, as shown in FIG. 9. At the same time, the axial cross-section of the control piston with the second control edge 133 reduces the flow cross section of the second nozzle 123, which results in a reduction in the pressure in the control chamber 138. The pressure at port B is applied to the annular surface 125 of the main piston 120. By opening the first nozzle 122, the pressure in the control chamber 138 is reduced towards the port A, so that the main piston 120 can be lifted off its seat edge 162 by the pressure acting on the annular surface 125, as shown in FIG. 10. The fluid then flows back quickly from the working cylinder to the tank, which is connected to the pressure chamber 165 - the working cylinder retracts.
Als viertes wird ein durch das Sperrventil 105 gesteuertes langsames Einfahren des Arbeitszylinders unter Bezugnahme auf Fig. 11 erläutert.Fourth, slow retraction of the working cylinder controlled by the check valve 105 will be explained with reference to FIG. 11.
Bei dieser Betriebsart wird die Spulenwicklung 144 geringer bestromt als beim schnellen Einfahren. Dadurch öffnet der Stößel 140 die erste Düse 122 nur gering. Die zweite Düse 123 hat aufgrund der geringen Axialverschiebung des Steuerkolbens 130 einen großen Strömungsquerschnitt. Daher sackt der Druck im Steuerraum 138 nur we- nig unter den Lastdruck am Anschluß B ab, so daß der Hauptkolben geschlossen bleibt. Über die Düsen 122 und 123 strömt nur ein geringer Volumenstrom vom Verbraucher zum mit dem Druckraum 165 in Verbindung stehenden Tank. Über die Bestromung der Spulenwicklung 144 ist der Hub des Stößels 140 regulierbar, wodurch eine proportionale Geschwindigkeitssteuerung beim Einfahren ermöglicht wird.In this operating mode, the coil winding 144 is supplied with less current than during rapid retraction. As a result, the plunger 140 opens the first nozzle 122 only slightly. The second nozzle 123 has a large flow cross section due to the small axial displacement of the control piston 130. Therefore, the pressure in control chamber 138 drops only slightly below the load pressure at port B, so that the main piston remains closed. Via the nozzles 122 and 123 flows only a small volume flow from the consumer to the tank connected to the pressure chamber 165. The stroke of the plunger 140 can be regulated via the energization of the coil winding 144, as a result of which a proportional speed control is made possible when retracting.
Bei der vorstehend genannten Ventilstruktur entspre- chend dem ersten Ausfuhrungsbeispiel muß beim Ausfahren eines Arbeitszylinders, der sich am Anschluß B befindet, bei voller Öffnung der Öffnungsquerschnitt der Düse 123 wesentlich größer als der Öffnungsquerschnitt der Düse 122 sein. Um dieses zu veranschaulichen wird nachfolgend das Kräftegleichgewicht am Hauptkolben 120 für das Ausfahren des Arbeitszylinders aufgestellt, wobei die Fe- derkraft der relativ schwachen Feder 152 sowie der Überdeckungsbereich vom Stößel 141 und der Düse 122 unberücksichtigt bleiben.In the aforementioned valve structure in accordance with the first exemplary embodiment, when a working cylinder which is located at port B is extended, the opening cross section of the nozzle 123 must be substantially larger than the opening cross section of the nozzle 122 when the opening is fully open. To illustrate this, the equilibrium of forces is subsequently established on the main piston 120 for extending the working cylinder, the spring force of the relatively weak spring 152 and the overlap area of the plunger 141 and the nozzle 122 being disregarded.
Im rückwärtigen Steuerraum wirkt an einer Fläche A2 , die mit dem Hauptkolbenradius r2 berechnet wird, der Steuerdruck PSf An der Fläche A]_, die durch die Sitzkante 162 begrenzt wird und die den Radius r^ hat, wirkt der Pumpendruck Pp. An der Ringfläche 125 mit dem Flächeninhalt A2 - A]_ wirkt der Lastdruck PL.In the rear control chamber, the control pressure P S f acts on a surface A2, which is calculated with the main piston radius r2. The pump pressure P p acts on the surface A] _, which is delimited by the seat edge 162 and which has the radius r ^. The load pressure P L acts on the ring surface 125 with the surface area A2-A ] _.
Das Kräftegleichgewicht am Hauptkolben 120 lautet somit:The balance of forces at the main piston 120 is therefore:
AX • Pp + (A2 - AT - PL = Pst • A2 A X • P p + (A 2 - AT - P L = P st • A 2
Wird nun davon ausgegangen, daß die Ringfläche (A2 - A]_) wesentlich größer als die Fläche A^ ist, beispielsweise verhalten sich r^/r2 - 1/2, so lautet das Kräftegleichgewicht nach dem Steuerdruck Pst umgestellt:If it is now assumed that the ring area (A 2 - A ] _) is significantly larger than the area A ^, for example r ^ / r 2 - 1/2 behave, the balance of forces is changed to the control pressure P st :
'st = PL + (Pp-PL) Somit liegt der Steuerdruck näher beim Lastdruck. Da aber über die Düsen 122 und 123 die gleiche Fluidmenge fließt, muß der Öffnungsquerschnitt der Düse 123 wesentlich größer als der der Düse 122 sein. Im vorstehend genannten Ausführungsbeispiel kann dieses dadurch umgesetzt werden, daß der Öffnungsquerschnitt der Düse 122 klein gestaltet wird. Das erhöht jedoch die Gefahr des Verstopfens .'st = PL + (Pp- P L) The control pressure is thus closer to the load pressure. However, since the same amount of fluid flows through the nozzles 122 and 123, the opening cross section of the nozzle 123 must be substantially larger than that of the nozzle 122. In the exemplary embodiment mentioned above, this can be implemented in that the opening cross section of the nozzle 122 is made small. However, this increases the risk of constipation.
Die notwendige Differenz zwischen den Öffnungsquerschnitten der Düsen 122 und 123 kann mit wesentlich geringerer Neigung zum Verstopfen dadurch erreicht werden, daß der Stößel 140 mit einem Fortsatz 241 versehen wird, wie dieser im zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt ist, das in Fig. 13 gezeigt ist .The necessary difference between the opening cross-sections of the nozzles 122 and 123 can be achieved with a significantly lower tendency to clog by providing the plunger 140 with an extension 241, as shown in the second exemplary embodiment, which is shown in FIG. 13.
Zweites AusführungsbeispielSecond embodiment
Bei der in Fig. 13 gezeigten Anordnung entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel befindet sich am Zylinderabschnitt des Stößels 240 die Grundfläche eines ersten Kegelabschnitts 242. Die Spitze des ersten Kegelabschnitts 242 geht in einen ersten Zylinderabschnitt 244 und dann in einen zweiten Zylinderabschnitt 243 über, dessen Spitze mit dem ersten Zylinderabschnitt 244 verbunden ist. An der Grundfläche des zweiten Kegelabschnitts 243 befindet sich ein zweiter Zylinderabschnitt 245, an den sich ein angefaster Abschnitt 246 anschließt. Dieser angefaste Abschnitt 246 dient dazu, bei der Montage des Ventils den Fortsatz 241 durch die erste Düse 122 hindurchstecken zu können. Zu diesem Zweck muß der Durchmesser des Zylinderabschnitts 245 und der Durchmesser der Grundfläche des zweiten Kegelabschnitts 243 kleiner als der Innendurchmesser der ersten Düse 122 sein. - I Q, -In the arrangement according to the second exemplary embodiment shown in FIG. 13, the base area of a first cone section 242 is located on the cylinder section of the tappet 240. The tip of the first cone section 242 merges into a first cylinder section 244 and then into a second cylinder section 243, the tip of which also coincides is connected to the first cylinder section 244. On the base surface of the second cone section 243 there is a second cylinder section 245, which is followed by a chamfered section 246. This chamfered section 246 serves to be able to insert the extension 241 through the first nozzle 122 when the valve is assembled. For this purpose, the diameter of the cylinder section 245 and the diameter of the base of the second cone section 243 must be smaller than the inside diameter of the first nozzle 122. - IQ, -
Mit diesem Fortsatz 241 ändert sich der Fluidstrom durch die Düse 241 im Vergleich zum vorhergehenden Ausführungsbeispiel beim langsamen und schnellen Ausfahren. Dabei sind den unterschiedlichen Öffnungsquerschnitten der zweiten Düse 123 die folgenden Relativpositionen des Fortsatzes 241 in der ersten Düse 122 zugeordnet:With this extension 241, the fluid flow through the nozzle 241 changes in comparison with the previous exemplary embodiment during slow and fast extension. The different relative cross sections of the second nozzle 123 are assigned the following relative positions of the extension 241 in the first nozzle 122:
Ist die zweite Düse 123 durch die zweite Steuerkante 133 noch nicht vollständig geschlossen, so befindet sich der erste Kegelabschnitt 242 in der ersten Düse 122 und drosselt den Fluidstrom. Das allmähliche Öffnen der ersten Düse 122 wird dabei von einem allmählichen Schließen der zweiten Düse 123 begleitet.If the second nozzle 123 is not yet completely closed by the second control edge 133, then the first cone section 242 is located in the first nozzle 122 and throttles the fluid flow. The gradual opening of the first nozzle 122 is accompanied by a gradual closing of the second nozzle 123.
Wenn sich das Steuerbund 134 vor der zweiten Düse 123 befindet, befindet sich der erste Zylinderabschnitt 244 in der ersten Düse 122 und erlaubt einen maximalen Fluidstrom.When the control collar 134 is in front of the second nozzle 123, the first cylinder section 244 is in the first nozzle 122 and allows maximum fluid flow.
Wenn der Öffnungsquerschnitt der zweiten Düse 123 über die erste Steuerkante 134 verringert ist, befindet sich der zweite Kegelabschnitt 243 in der ersten Düse 122 und drosselt den Fluidstrom. Das allmähliche Öffnen der zweiten Düse 123 ist dabei von einem allmählichen Schließen der ersten Düse 122 begleitet.If the opening cross section of the second nozzle 123 is reduced via the first control edge 134, the second cone section 243 is located in the first nozzle 122 and throttles the fluid flow. The gradual opening of the second nozzle 123 is accompanied by a gradual closing of the first nozzle 122.
Somit wird sowohl beim Einfahren des ArbeitsZylinders als auch beim Ausfahren des Arbeitszylinders die Diffe- renz der Öffnungsquerschnitte der Düsen 122 und 123 ohneThe difference in the opening cross sections of the nozzles 122 and 123 is thus without both when the working cylinder is retracted and when the working cylinder is extended
Schwierigkeiten erhalten. Der Hauptkolben 120 kann daher in beiden Fällen sicher angesteuert werden.Get trouble. The main piston 120 can therefore be safely controlled in both cases.
Ferner findet das schnellen Ausfahren nach Fig. 8 un- ter Verwendung des Fortsatzes 241 nach Fig. 13 bei ähnlichen Öffnungsquerschnitten der Düsen 122 und 123 wie das -2 - schnelle Ausfahren nach Fig. 7 statt. Im Unterschied zu dem Fall, in dem ein Vorsteuerkegel 141 am Stößel 140 vorhanden war, wird nun, wenn die Düse 122 durch den zweiten Zylinderabschnitt 245 geschlossen ist, der Steuerdruck an der Rückseite des Hauptkolbens 120 gleich dem Lastdruck, d.h. niedriger als im Fall des vorhandenen Vorsteuerkegels 141. Damit öffnet der Hauptkolben früher und kann die Funktionssicherheit des Ventils erhöht werden .8 using extension 241 according to FIG. 13 with similar opening cross sections of nozzles 122 and 123 as that -2 - rapid extension according to Fig. 7 instead. In contrast to the case in which a pilot control cone 141 was present on the tappet 140, now when the nozzle 122 is closed by the second cylinder section 245, the control pressure on the rear side of the main piston 120 becomes equal to the load pressure, ie lower than in the case of the Existing pilot cone 141. The main piston opens earlier and the functional reliability of the valve can be increased.
Funktionsbetrachtung beim ersten und zweiten Ausfüh- rungsbeispie1Functional considerations for the first and second design examples1
Mit dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel liegen Sperrventile vor, bei denen ein Vorsteuerelement im Hauptkolben 120 aus einem Stößel 140 bzw. 240 und einem Steuerkolben 130 besteht, bei denen der Öffnungsquerschnitt einer ersten Düseneinrichtung über die Relativposition des Stößels 140 bzw. 240 bezüglich der ersten Düse 122 einstellbar ist und bei denen der Öffnungsquerschnitt einer zweiten Düseneinrichtung über die Relativposition des Steuerkolbens 130 bezüglich der zweiten Düse 123 einstellbar ist.With the first and the second exemplary embodiment, there are check valves in which a pilot element in the main piston 120 consists of a plunger 140 or 240 and a control piston 130, in which the opening cross section of a first nozzle device via the relative position of the plunger 140 or 240 with respect to the first Nozzle 122 is adjustable and in which the opening cross section of a second nozzle device can be set via the relative position of the control piston 130 with respect to the second nozzle 123.
Beim proportionalen Heben wird zu Beginn eine Ausgangsstellung des Vorsteuerelements vorgesehen, in der die erste Düseneinrichtung verschlossen und die zweite Düseneinrichtung offen ist. Durch einen Hub des Vorsteuerelements in eine erste Betätigungsposition wird die erste Düseneinrichtung geöffnet und die zweite Düseneinrichtung geschlossen, wobei sich der Hauptkolben 120 auf der Sitzkante 162 befindet.With proportional lifting, an initial position of the pilot control element is provided at the beginning, in which the first nozzle device is closed and the second nozzle device is open. By lifting the pilot control element into a first actuation position, the first nozzle device is opened and the second nozzle device is closed, the main piston 120 being located on the seat edge 162.
Erfolgt nun durch einen weiteren Hub des Vorsteuer- elements eine Bewegung von diesem zu einer zweiten Betätigungsposition hin, ab der der Hauptkolben der Hubbewe- - 2 g - gung des Vorsteuerelements folgt, so vergrößert sich der Öffnungsquerschnitt der zweiten Düseneinrichtung bezüglich des Öffnungsquerschnitt der ersten Düseneinrichtung.If a further stroke of the pilot control element then moves it towards a second actuation position, from which the main piston of the stroke movement - 2 g - follows the pilot control element, the opening cross section of the second nozzle device increases with respect to the opening cross section of the first nozzle device.
Im ersten Ausführungsbeispiel erfolgt nur eine Vergrößerung des Öffnungsquerschnitts der zweiten Düseneinrichtung, während der Öffnungsquerschnitt der ersten Düseneinrichtung konstant bleibt. Im zweiten Ausführungsbeispiel erfolgt eine schnellere Relativänderung der Öff- nungsquerschnitt zueinander, wobei der Öffnungsquerschnitt der zweiten Düseneinrichtung vergrößert und der der ersten Düseneinrichtung gleichzeitig verringert wird.In the first exemplary embodiment, the opening cross section of the second nozzle device is only enlarged, while the opening cross section of the first nozzle device remains constant. In the second exemplary embodiment, the opening cross section changes relative to one another more rapidly, the opening cross section of the second nozzle device being enlarged and that of the first nozzle device being reduced at the same time.
Gemeinsame Funktionsbetrachtung des ersten bis fünf- ten AusführungsbeispieleCommon functional analysis of the first to fifth exemplary embodiments
Als verallgemeinertes Funktionsprinzip kann aus dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel abgeleitet werden, daß beim proportionalen Heben in der ersten Betäti- gungsposition des Vorsteuerelements ein solcher Druck im rückwärtigen Steuerraum 135 vorliegen muß, daß sich der Hauptkolben 120 mit der Sitzkante 162 in Anlage befindet. Dieses kann, bei gleichgroßer erster und zweiter Fläche am Hauptkolben, durch einen kleineren Öffnungsquerschnitt der zweiten Düseneinrichtung im Verhältnis zu dem der ersten Düseneinrichtung umgesetzt werden. Für die Bewegung des Vorsteuerelements in die zweite Betätigungsposition muß sich der Druck im Steuerraum 135 verringern, was durch eine Erhöhung des Öffnungsquerschnitts der zweiten Düseneinrichtung im Verhältnis zu dem der ersten Düseneinrichtung umgesetzt werden kann.As a generalized functional principle, it can be derived from the first and second exemplary embodiments that during proportional lifting in the first actuation position of the pilot control element, such pressure must be present in the rear control chamber 135 that the main piston 120 is in contact with the seat edge 162. With the first and second surfaces on the main piston of the same size, this can be implemented by a smaller opening cross section of the second nozzle device in relation to that of the first nozzle device. For the movement of the pilot control element into the second actuation position, the pressure in the control chamber 135 must decrease, which can be implemented by increasing the opening cross section of the second nozzle device in relation to that of the first nozzle device.
Spezielle Funktionsbetrachtung des dritten bis fünften Ausführungsbeispiele - 2. 3Special functional analysis of the third to fifth exemplary embodiments - 2. 3
Da es sich bei den Änderungen des Öffnungsquerschnitts und damit des hydraulischen Widerstandes der ersten und zweiten Düseneinrichtung zum Einstellen der ersten Betätigungsposition und zum Übergehen zur zweiten Betätigungsposition um Relativänderungen der Öffnungsquerschnitte der ersten und zweiten Düseneinrichtung zueinander handelt, ist es nicht notwendig, den Öffnungsquerschnitt der beiden Düseneinrichtungen zu ändern. Eine Düseneinrichtung kann somit eine Festdüse sein.Since the changes in the opening cross section and thus the hydraulic resistance of the first and second nozzle devices for setting the first actuation position and for transitioning to the second actuation position are relative changes in the opening cross sections of the first and second nozzle devices, it is not necessary to change the opening cross section of the two Change nozzle facilities. A nozzle device can thus be a fixed nozzle.
Da der Magnetanker 146 durch die Spulenwicklung 144 eine Bewegung in Axialrichtung des Vorsteuerelementes bewirkt, ist es hinsichtlich einer besseren Steuerbarkeit vorteilhaft, mit dieser Bewegung den Öffnungsquerschnitt einer Axialausnehmung im Hauptkolben und somit der ersten Düseneinrichtung zu ändern. Folglich ist vorzugsweise die zweite Düseneinrichtung die Festdüse.Since the magnet armature 146 causes a movement in the axial direction of the pilot control element through the coil winding 144, it is advantageous in terms of better controllability to use this movement to change the opening cross section of an axial recess in the main piston and thus the first nozzle device. Consequently, the second nozzle device is preferably the fixed nozzle.
Unterschiedliche Ausgestaltungen der ersten Düsenein- richtung werden nun im dritten bis fünften Ausführungsbeispiel untersucht, bei denen sich unterschiedliche hydraulische Eigenschaften des Sperrventils und konstruktive Anforderungen an dieses ergeben.Different configurations of the first nozzle device are now examined in the third to fifth exemplary embodiments, in which there are different hydraulic properties of the check valve and structural requirements for this.
Drittes AusführungsbeispielThird embodiment
Das in den Fig. 14a bis 14e gezeigte dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom zweiten Ausführungsbeispiel darin, daß im dritten Ausführungbeispiel kein Ξteuerkolben vorgesehen ist. Das Vorsteuerelement wird allein durch einen Stößel 240 gebildet, an dem wie im zweiten Ausführungsbeispiel ein Fortsatz 341 vorgesehen ist und an dem sich in Richtung zur ersten Fläche 324a hin ein erster Kegelabschnitt 342, ein erster Zylinderab- schnitt 344, ein zweite Kegelabschnitt 343, ein zweiter Zylinderabschnitt 345 und ein angefaster Abschnitt 346 befinden.The third exemplary embodiment shown in FIGS. 14a to 14e differs from the second exemplary embodiment in that no control piston is provided in the third exemplary embodiment. The pilot control element is formed solely by a plunger 240, on which an extension 341 is provided, as in the second exemplary embodiment, and on which a first cone section 342, a first cylinder section 344, a second cone section 343, is provided in the direction of the first surface 324a second Cylinder section 345 and a chamfered section 346 are located.
Somit hat das dritte Ausführungsbeispiel im Verhält- nis zum ersten und zweiten Ausführungsbeispiel einen einfacheren Aufbau, wobei durch den fehlenden Steuerkolben ein bewegliches Element weniger im Sperrventil vorgesehen werden muß und sich folglich die Herstellungskosten verringern.Thus, the third exemplary embodiment has a simpler structure than the first and second exemplary embodiments, the lack of a control piston requiring less movable element in the check valve and consequently reducing the production costs.
Bevorzugt wird bei diesem Ausführungsbeispiel, daß die erste Fläche 324a des Hauptkolbens 320, die zum Anschluß A weist, etwa die gleiche Größe wie die zweite Fläche 125 am Hauptkolben 320 hat. Wenn nun also der Steuerdruck im rückwärtigen Steuerraum 335 zwischen dem Druck am Anschluß A und dem Druck am Anschluß B liegt und der Öffnungsquerschnitt der ersten Düseneinrichtung gleich dem Öffnungsquerschnitt der zweiten Düseneinrichtung ist, besteht ein Gleichgewicht zwischen der Kraft, die durch den Druck an der ersten Fläche 324a und den Druck an der zweiten Fläche 125 hervorgerufen, und der Kraft, die durch den Druck im Steuerraum 335 hervorgerufen wird.In this exemplary embodiment, it is preferred that the first surface 324a of the main piston 320, which points to the connection A, has approximately the same size as the second surface 125 on the main piston 320. So if the control pressure in the rear control chamber 335 is between the pressure at port A and the pressure at port B and the opening cross section of the first nozzle device is equal to the opening cross section of the second nozzle device, there is a balance between the force caused by the pressure at the first Surface 324a and the pressure on the second surface 125, and the force caused by the pressure in the control chamber 335.
Zum Öffnen der Fluidverbindung über einen Spalt zwischen dem Hauptkolben 120 und der Sitzkante 162 beim Heben muß nun aus diesem Gleichgewichtszustand heraus der Öffnungsquerschnitt der ersten Düseneinrichtung verringert werden. Zum Öffnen dieser Fluidverbindung beim Sen- ken muß hingegen eine Vergrößerung des Öffnungsquerschnitts der ersten Düseneinrichtung erfolgen.To open the fluid connection via a gap between the main piston 120 and the seat edge 162 when lifting, the opening cross section of the first nozzle device must now be reduced from this state of equilibrium. To open this fluid connection when lowering, however, the opening cross section of the first nozzle device must be enlarged.
Bei einem Sperrventil entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel ist das langsame Ausfahren kein propor- tionales Heben, sondern es findet eine allmähliche Verringerung des Volumenstromes an der ersten Düseneinrich- tung statt. Die Geschwindigkeit des hydraulischen Verbrauchers erhöht sich erst dann wieder, wenn sich der Hauptkolben von der Sitzkante entfernt. Ist beim langsamen Ausfahren ein kleiner Geschwindigkeitsbereich aus- reichend, so macht sich ein relativer kleiner Hub des Vorsteuerelements bei der Bewegung von der ersten Betätigungsposition in die Position, in der der Hauptkolben von der Sitzkante abhebt, nicht negativ bemerkbar.In the case of a check valve in accordance with the third exemplary embodiment, the slow extension is not proportional lifting, but instead there is a gradual reduction in the volume flow at the first nozzle device. tung instead. The speed of the hydraulic consumer only increases again when the main piston moves away from the seat edge. If a small speed range is sufficient during slow extension, a relatively small stroke of the pilot control element does not have a negative effect on the movement from the first actuation position to the position in which the main piston lifts off the seat edge.
Die Öffnungskraft, die von der Spulenwicklung 144 auf den Stößel 340 zu übertragen ist, wird in der Betriebsart Senken durch den auf den Fortsatz 341 wirkenden Lastdruck am ersten Kegelabschnitt 342 bestimmt. Um diese Öffnungskraft möglichst klein zu halten, muß der Durchmesser der ersten Ausnehmung 122 klein gestaltet werden. Aus Stabi- litäts- und Fertigungsgründen bezüglich dem ersten Zylinderabschnitt 344 kann jedoch eine bestimmte Mindestabmessung nicht unterschritten werden. Dadurch sind Probleme beim Senken entstanden.The opening force that is to be transmitted from the coil winding 144 to the plunger 340 is determined in the lowering operating mode by the load pressure acting on the extension 341 at the first cone section 342. In order to keep this opening force as small as possible, the diameter of the first recess 122 must be made small. For reasons of stability and production with regard to the first cylinder section 344, however, a certain minimum dimension cannot be undershot. This caused problems when lowering.
Diese Probleme können durch ein räumliches Vertauschen der zwei Düsenabschnitte am Stößel gelöst werden, wie es nachstehend im vierten und fünften Ausführungsbei- spiel gezeigt wird.These problems can be solved by interchanging the two nozzle sections on the tappet, as is shown below in the fourth and fifth exemplary embodiment.
Viertes AusführungsbeispielFourth embodiment
Beim in den Fig. 15a bis 15e gezeigten Sperrventil entsprechend dem vierten Ausführungsbeispiel ist das Vorsteuerelement in Form eines Stößels 440 ausgebildet, der einen aus Kunststoff geformten Zylinderabschnitt 440a aufweist, in dessen vorderen Endabschnitt eine Stößelspitze 440b aus Metall eingegossen ist. Zwei Abschnitte 440bl, 440b2 mit größerem Durchmesser an der Stößelspitze 440b sorgen für eine formschlüssige, feste Verbindung zwischen dem Zylinderabschnitt 440a und der Stößelspitze 440b. Ferner weist die Stößelspitze 440b einen Fortsatz 441 auf, der vom Zylinderabschnitt 440a nicht bedeckt ist. Vom Zylinderabschnitt 440a weg sind folgende Abschnitte in dieser Reihenfolge am Fortsatz 441 der Stö- ßelspitze 440b vorgesehen: ein zweiter Zylinderabschnitt 444, dessen Funktion der des ersten Zylinderabschnitts 344 im dritten Ausführungsbeispiel entspricht, ein zweiter Kegelabschnitt 443, dessen Funktion der des zweiten Kegelabschnitts 343 im dritten Ausführungsbeispiel ent- spricht, ein erster Zylinderabschnitt 445, dessen Funktion der des zweiten Zylinderabschnitts 345 im dritten Ausführungsbeispiel entspricht, und ein erster Kegelabschnitt 442, dessen Funktion der des ersten Kegelabschnitts 342 im dritten Ausführungsbeispiel entspricht.In the shutoff valve according to the fourth exemplary embodiment shown in FIGS. 15a to 15e, the pilot control element is designed in the form of a plunger 440 which has a cylinder section 440a molded from plastic, in the front end section of which a plunger tip 440b made of metal is cast. Two sections 440bl, 440b2 with a larger diameter on the plunger tip 440b ensure a positive, fixed connection between the cylinder section 440a and the plunger tip 440b. Furthermore, the plunger tip 440b has an extension 441 which is not covered by the cylinder section 440a. The following sections are provided in order from the cylinder section 440a on the extension 441 of the tappet tip 440b: a second cylinder section 444, the function of which corresponds to that of the first cylinder section 344 in the third exemplary embodiment, a second cone section 443, the function of which corresponds to that of the second cone section 343 in the Corresponds to the third exemplary embodiment, a first cylinder section 445, the function of which corresponds to that of the second cylinder section 345 in the third exemplary embodiment, and a first conical section 442, the function of which corresponds to that of the first conical section 342 in the third exemplary embodiment.
Zwischen dem Stößel 440, der in eine Innenbohrung im Hauptkolben 420 eingeführt ist, und dem Hauptkolben 420 befindet sich ein Einsatzelement 470, das in dieser Reihenfolge in Richtung zur Stößelspitze 440b hin aufweist: einen Zylinderabschnitt 470a mit großem Innendurchmesser, einen Abschnitt 470c mit Verbindungsausnehmungen, die zwischen der rückwärtigen Steuerkammer 435 und der zweiten Düseneinrichtung 123 Fluidverbindung herstellen, und einen Abschnitt 470b mit großem Innendurchmesser, in dessen Mitte eine dritte Ausnehmung 471 vorgesehen ist, die zusammen mit der ersten Ausnehmung 122 die erste Düseneinrichtung bildet. Zwischen der Innenbohrung des Hauptkolbens 420 und dem Außenumfang des Abschnitts 470b mit großem Innendurchmesser ist eine Dichtung 476 vorge- sehen, die einen Fluidstrom zwischen der ersten Ausnehmung 122 und der zweiten Düseneinrichtung 123 über andere Abschnitte als die dritte Ausnehmung 471 verhindert. Eine Axialbewegung des Einsatzelements 470 bezüglich dem Hauptkolben 420 wird durch einen Sprengring 475 verhindert, der sich an einem zur Stirnfläche am Abschnitt 470b mit kleinem Durchmesser entgegengesetzt lie- genden Endabschnitt des Einsatzelements 470 in einer ringförmigen Ausnehmung in der Innenbohrung des Hauptkolbens 420 befindet. Um ein einfaches Anbringen des Sprengrings 475 zu ermöglichen, muß zwischen der Boden- fläche der Innenbohrung des Hauptkolbens 420 und der Stirnfläche des Abschnitts 470b mit kleinem Durchmesser ein ringförmiger Zwischenraum 477 von geringen Abmaßen vorgesehen sein.Between the plunger 440, which is inserted into an inner bore in the main piston 420, and the main piston 420, there is an insert element 470 which, in this order, has a direction towards the plunger tip 440b: a cylinder section 470a with a large inner diameter, a section 470c with connecting recesses, which establish fluid communication between the rear control chamber 435 and the second nozzle device 123, and a section 470b with a large inner diameter, in the center of which a third recess 471 is provided which together with the first recess 122 forms the first nozzle device. Between the inner bore of the main piston 420 and the outer circumference of the section 470b with a large inner diameter, a seal 476 is provided, which prevents fluid flow between the first recess 122 and the second nozzle device 123 via sections other than the third recess 471. Axial movement of the insert element 470 with respect to the main piston 420 is prevented by a snap ring 475, which is located on a small diameter opposite the end face on the section 470b. End portion of the insert member 470 is located in an annular recess in the inner bore of the main piston 420. In order to enable the snap ring 475 to be attached easily, an annular space 477 of small dimensions must be provided between the bottom surface of the inner bore of the main piston 420 and the end face of the section 470b with a small diameter.
In gleicher Weise wie beim ersten bis dritten Ausführungsbeispiel liegt der Druck im rückwärtigen Steuerraum 435 sowohl nahe des Bodenabschnitts der Innenbohrung im Hauptkolben 420, und in diesem Fall auch am Einsatzelement 470, als auch an der zur ersten Fläche 424a entgege- gesetzt liegenden Stirnfläche des Hauptkolbens 420 an, so daß der Druck im rückwärtigen Steuerraum 435 an einer Fläche am Hauptkolben 420 wirkt, dessen Flächeninhalt der Summe aus erster Fläche, an der der Druck am Anschluß A anliegt, und zweiter Fläche, an der der Druck am Anschluß B anliegt, am Hauptkolben 420 entspricht.In the same way as in the first to third exemplary embodiments, the pressure in the rear control chamber 435 lies both near the bottom section of the inner bore in the main piston 420, and in this case also on the insert element 470, and also on the end face of the main piston opposite to the first surface 424a 420 so that the pressure in the rear control chamber 435 acts on a surface on the main piston 420, the surface area of which is the sum of the first surface on which the pressure is present at port A and the second surface on which the pressure is present at port B on Main piston 420 corresponds.
Vorzugsweise ist wie beim dritten Ausführungsbeispiel auch beim Sperrventil entsprechend dem vierten Ausfüh- rungsbeispiel der Flächeninhalt der ersten Fläche 424a etwa gleich dem Flächeninhalt der zweiten Fläche 425, so daß sich bei gleichem Öffnungsquerschnitt von erster und zweiter Düseneinrichtung ein Gleichgewichtszustand ergibt .As in the third exemplary embodiment, the surface area of the first surface 424a is also approximately equal to the surface area of the second surface 425, as in the case of the shutoff valve in accordance with the fourth exemplary embodiment, so that an equilibrium state results with the same opening cross section of the first and second nozzle devices.
Nachfolgend werden die verschiedenen Stellungen der Stößelspitze 440b bezüglich dem Hauptkolben 420 mit dem Einsatzelement 470 beschrieben.The various positions of the plunger tip 440b with respect to the main piston 420 with the insert element 470 are described below.
In der in Fig. 15a gezeigten Stellung befindet sich der erste Kegelabschnitt 442 in der ersten Ausnehmung 122 und blockiert somit die Fluidverbindung über die erste - 3H -In the position shown in FIG. 15a, the first cone section 442 is located in the first recess 122 and thus blocks the fluid connection via the first - 3H -
und zweite Düseneinrichtung durch den Hauptkolben 420 hindurch.and second nozzle means through the main piston 420.
In der in Fig. 15b gezeigten Stellung wird eine zum Hub des Stößels 440 proportionale Aufsteuerung der ersten Düseneinrichtung ermöglicht, bei der die erste Ausnehmung 122 über den ersten Kegelabschnitt 442 geöffnet wird und der Öffnungsquerschnitt der dritten Ausnehmung 471 konstant bleibt. Der Zwischenraum zwischen der Stirnflä- ehe des Zylinderabschnitts 440a des Stößels 440 und dem Einsatzelement 470 ist dabei so gestaltet, daß keine zusätzliche Drosselung des Fluidstrom auftritt.In the position shown in FIG. 15b, a control of the first nozzle device proportional to the stroke of the plunger 440 is made possible, in which the first recess 122 is opened via the first cone section 442 and the opening cross section of the third recess 471 remains constant. The space between the end face of the cylinder section 440a of the tappet 440 and the insert element 470 is designed such that no additional throttling of the fluid flow occurs.
Mit der in Fig. 15c gezeigten Stellung ist der maxi- mal mögliche Öffnungsquerschnitt der ersten Düseneinrichtung erreicht, da sich noch der zweite Zylinderabschnitt 444 in der dritten Ausnehmung 471 befindet und ein großer Öffnungsquerschnitt zwischen der ersten Ausnehmung 122 und dem ersten Kegelabschnitt 442 vorliegt.With the position shown in FIG. 15c, the maximum possible opening cross section of the first nozzle device is reached, since the second cylinder section 444 is still in the third recess 471 and there is a large opening cross section between the first recess 122 and the first cone section 442.
Bei der in Fig. 15d gezeigten Stellung befindet sich der zweite Kegelabschnitt 443 in der dritten Ausnehmung 471. Die erste Ausnehmung 122 ist im Vergleich zur Stellung in Fig. 15c noch stärker geöffnet. Insgesamt tritt jedoch in der ersten Düseneinrichtung durch den im Vergleich zur Stellung in Fig. 15c geringeren Öffnungsquerschnitt der dritten Ausnehmung 471 eine stärkere Drosselwirkung als bei der Stellung in Fig. 15c auf.In the position shown in FIG. 15d, the second cone section 443 is in the third recess 471. The first recess 122 is even more open than in the position in FIG. 15c. Overall, however, a stronger throttling effect occurs in the first nozzle device due to the smaller opening cross section of the third recess 471 compared to the position in FIG. 15c than in the position in FIG. 15c.
In der in Fig. 15e gezeigten Stellung ist die dritte Ausnehmung durch den ersten Zylinderabschnitt 445 verschlossen, wobei jedoch um den Zylinderabschnitt 445 herum ein Ringspalt von geringen Abmessungen vorhanden ist, um ein Gleiten des Stößels 440 zu ermöglichen. Bei der Stellung entsprechend Fig. 15e liegt demzufolge eine fast vollständig verschlossene erste Düseneinrichung vor. Vorteilhaft ist bei der vierten Ausführungsform, daß der Querschnitt der ersten Ausnehmung 122 nicht von Abmessungen der Stößelspitze 440b abhängt. Der Sitzdurch- messer kann in Abstimmung mit der zweiten Düseneinrichtung, die als weiteres Ausführungsbeispiel auch im Öffnungsquerschnitt variabel sein kann, sehr viel kleiner als beim dritten Ausführungsbeispiel gewählt werden. Die magnetische Einrichtung zur Betätigung des Stößels muß daher für hohe Lastdrücke nicht größer dimensioniert werden.In the position shown in FIG. 15e, the third recess is closed by the first cylinder section 445, but an annular gap of small dimensions is present around the cylinder section 445 in order to allow the plunger 440 to slide. In the position corresponding to FIG. 15e, there is therefore an almost completely closed first nozzle device. It is advantageous in the fourth embodiment that the cross section of the first recess 122 does not depend on the dimensions of the plunger tip 440b. The seat diameter can be chosen to be much smaller than in the third exemplary embodiment in coordination with the second nozzle device, which as a further exemplary embodiment can also be variable in the opening cross section. The magnetic device for actuating the tappet therefore does not have to be dimensioned larger for high load pressures.
Ferner kann auch die Verhinderung von Einengungen des Öffnungsquerschnitts durch Schmutzteilchen bei der Wahl der Querschnitte der Düseneinrichtungen berücksichtigt werden .Furthermore, the prevention of constrictions in the opening cross section due to dirt particles can be taken into account when selecting the cross sections of the nozzle devices.
Von Nachteil ist hier jedoch die Notwendigkeit des Vorsehens des Einsatzelementes 470 und der Ausnehmung für den Sprengring 475 in der Innenbohrung des Hauptkolbens 420. Dadurch entstehen nicht nur höhere Herstellungskosten, sondern es ist die Funktionssicherheit eines weiteren Bauteils im Hauptkolben 420 zu gewährleisten.The disadvantage here, however, is the need to provide the insert element 470 and the recess for the snap ring 475 in the inner bore of the main piston 420. This not only results in higher production costs, but also ensures the functional reliability of a further component in the main piston 420.
Dieser Nachteil kann durch ein Sperrventil entsprechend dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beseitigt werden.This disadvantage can be eliminated by a check valve according to the fifth embodiment of the present invention.
Fünftes AusführungsbeispielFifth embodiment
Das in den Fig. 16a bis 16e gezeigte Sperrventil entsprechend dem fünften Ausführungsbeispiel weist genauso wie das dritte Ausführungsbeispiel nur ein Bauelement, und zwar einen Stößel 540, im Hauptkolben 520 auf. Der Stößel 540 hat in der Reihenfolge zur ersten Fläche 524a am Hauptkolben 520 hin einen Schaftabschnitt 548 mit einem Außendurchmesser, der kleiner als der Innendurchmesser der Innenbohrung des Hauptkolbens 520 ist, einen Zylinderabschnitt 543, dessen Außendurchmesser ebenfalls kleiner als der Innendurchmesser der Innenbohrung des Hauptkolbens 520 ist und an dessen Umfang eine Drosselungseinrichtung vorgesehen ist, einen Kegelabschnitt 542 und einen Vorsteuerkegel 541, durch den die erste Ausnehmung 122 verschließbar ist. Der Schaftabschnitt 548 und der Zylinderabschnitt 543 können auch mit dem gleichen Durchmesser ausgebildet sein. Die Drosselungseinrichtung besteht aus Kerbabschnitten 543a, 543b, 543c und 543d, die jeweils paarweise (543a, 543b; 543c, 543d) an entgegengesetzten Umfangsabschnitten des Zylinderabschnitts 543 vorgesehen sind und die, wie es in Fig. 16a aus der Darstellung des Kerbabschntits 543c entnehmbar ist, eine Ausnehmung 543c2 mit zylinderförmigem Querschnitt und im Anschluß daran eine Ausnehmung 543cl mit kegelförmigem Querschnitt aufweisen.The shutoff valve shown in FIGS. 16a to 16e according to the fifth exemplary embodiment, just like the third exemplary embodiment, has only one component, namely a tappet 540, in the main piston 520. The plunger 540 has, in order to the first surface 524a on the main piston 520, a shaft portion 548 with an outer diameter that is smaller than the inner diameter of the inner bore of the main piston 520, a cylinder portion 543, the outer diameter of which is also smaller than the inner diameter of the inner bore of the main piston 520 and on the circumference of which a throttling device is provided, a cone section 542 and a pilot cone 541, by means of which the first recess 122 can be closed. The shaft section 548 and the cylinder section 543 can also be formed with the same diameter. The throttling device consists of notch sections 543a, 543b, 543c and 543d, which are each provided in pairs (543a, 543b; 543c, 543d) on opposite circumferential sections of the cylinder section 543 and which, as can be seen in FIG. 16a from the illustration of the notch section 543c , Have a recess 543c2 with a cylindrical cross section and then a recess 543cl with a conical cross section.
Der Hauptkolben 520 weist am Bodenabschnitt der Innenbohrung eine zylinderförmige Innenausnehmung 521 auf, deren Innendurchmesser größer als der der Innenbohrung ist, so daß zwischen der Innenbohrung des Hauptkolbens und der zylinderförmigen Innenausnehmung 521 eine ringförmige Steuerkante 524 vorhanden ist.The main piston 520 has a cylindrical inner recess 521 at the bottom portion of the inner bore, the inner diameter of which is larger than that of the inner bore, so that an annular control edge 524 is present between the inner bore of the main piston and the cylindrical inner recess 521.
Die Steuerkante 524 ist vorzugsweise abgeschrägt und bildet zusammen mit den Kerbabschnitten 543a, 543b, 543c, 543d die dritte Ausnehmung. Somit besteht die erste Düseneinrichtung aus der Ausnehmung 122, die durch den Vorsteuerkegel 541 verschließbar ist, und den Ausnehmungen, die die Steuerkante 524 und die Kerabschnitte fest- legen. Die zweite Düseneinrichtung wird wie auch im drit- - 3 - ten und vierten Ausführungsbeispiel durch eine Festdüse 123 gebildet.The control edge 524 is preferably beveled and forms the third recess together with the notch sections 543a, 543b, 543c, 543d. The first nozzle device thus consists of the recess 122, which can be closed by the pilot cone 541, and the recesses, which define the control edge 524 and the kerf sections. The second nozzle device is, as in the third The third and fourth exemplary embodiments are formed by a fixed nozzle 123.
Alternativ dazu kann die dritte Ausnehmung auch durch einen Zylinderabschnitt 543 ohne Kerabschnitte und gegenüberliegende Vertiefungen an der Innenbohrung des Hauptkolbens 520 gebildet werden, wobei die Vertiefungen in Analogie zur Querschnittsfläche der Kerbabschnitte jedoch in umgekehrter Reihenfolge zur ersten Fläche 524a des Hauptkolbens hin einen zylinderförmigen Querschnitt und von dieser Fläche 524a weg einen kegelförmigen Querschnitt haben.As an alternative to this, the third recess can also be formed by a cylinder section 543 without notch sections and opposing depressions on the inner bore of the main piston 520, the depressions, however, in analogy to the cross-sectional area of the notch sections, in the reverse order to the first surface 524a of the main piston, and a cylindrical cross section away from this surface 524a have a conical cross section.
Wichtig ist bei der Gestaltung der Kerbabschnitte und der Steuerkante, daß mit einem vorbestimmten Hub (z.B. lmm) des Stößels eine vorbestimmte Flächenänderung (z.B.When designing the notch sections and the control edge, it is important that with a predetermined stroke (e.g. 1 mm) of the ram a predetermined change in area (e.g.
0 , 7mm.2 ) beim Öffnungsquerschnitt der dritten Ausnehmung realisierbar ist.0, 7mm.2) can be realized with the opening cross section of the third recess.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Flächeninhalt der ersten Fläche 524a am Hauptkolben vorzugsweise etwa gleich dem Flächeninhalt der zweiten Fläche an diesem.In this exemplary embodiment too, the area of the first area 524a on the main piston is preferably approximately equal to the area of the second area on the latter.
Nachfolgend werden die verschiedenen Stellungen des Stößels erläutert.The various positions of the ram are explained below.
In der in Fig. 16a gezeigten Stellung ist die erste Ausnehmung durch den Vorsteuerkegel 541 geschlossen und die dritte Ausnehmung offen.In the position shown in FIG. 16 a, the first recess is closed by the pilot cone 541 and the third recess is open.
In der in Fig. 16b gezeigten Stellung ist eine proportionale Öffnung der ersten Ausnehmung 122 möglich, während die dritte Ausnehmung noch eine maximale Fluidströmung gestattet. Bei der in Fig. 16c gezeigten Stellung ist die erste Düseneinrichtung maximal geöffnet, wobei die erste und die zweite Ausnehmung einen großen Öffnungsquerschnitt haben.In the position shown in FIG. 16b, a proportional opening of the first recess 122 is possible, while the third recess still allows a maximum fluid flow. In the position shown in FIG. 16c, the first nozzle device is open to a maximum, the first and the second recess having a large opening cross section.
In Fig. 16d ist der Öffnungsquerschnitt der dritten Ausnehmung verringert, während in Fig. 16e die dritte Ausnehmung bis auf den Ringspalt um den Zylinderabschnitt 543 herum vollständig geschlossen ist.In FIG. 16d the opening cross section of the third recess is reduced, while in FIG. 16e the third recess is completely closed except for the annular gap around the cylinder section 543.
Beim fünften Ausführungsbeispiel ist von Vorteil, daß nur die Innenausnehmung 521 im Hauptkolben 520 vorgesehen werden muß und ansonsten keine weiteren Bauteile außer dem Stößel 541 in den Hauptkolben 520 eingeführt zu wer- den brauchen. Der Öffnungsquerschnitt der dritten Ausnehmung ist über die Gestaltung der Kerabschnitte, die am Außenumfang des Stößels 540 in einfacher Weise vorgesehen werden können, beeinflußbar.In the fifth embodiment, it is advantageous that only the inner recess 521 has to be provided in the main piston 520 and no other components apart from the tappet 541 need to be inserted into the main piston 520. The opening cross section of the third recess can be influenced via the design of the ker portions, which can be provided on the outer circumference of the plunger 540 in a simple manner.
Somit ergibt sich mit dem fünften Ausführungsbeispiel eine kostengünstige Umsetzung des Prinzips der vorliegenden Erfindung, wobei die Funktion in den einzelnen Stellungen einfach vorhersagbar ist.The fifth exemplary embodiment thus results in a cost-effective implementation of the principle of the present invention, the function in the individual positions being easily predictable.
Detaillierte Funktionsbetrachtung des dritten bis fünften AusführungsbeispieleDetailed functional analysis of the third to fifth exemplary embodiments
Somit wird beim dritten bis fünften Ausführungsbei- spiel beim langsamen Heben von der in den Fig. 14a, 15a, 16a gezeigten Ausgangsstellung, in der die erste Düseneinrichtung geschlossen ist, die in den Fig. 14c, 15c, 16c gezeigte erste Betätigungsposition eingenommen, in der der Öffnungsquerschnitt der ersten Düseneinrichtung maximal ist. Über die in den Fig. 14d, 15d, 16d gezeigte Verringerung des Öffnungsquerschnitts der ersten Düseneinrichtung wird der Druck im rückwärtigen Steuerraum ge- - >3 - senkt, bis sich der Hauptkolben, im Extremfall bei einer wie in den Fig. 14e, 15e, 16e gezeigten Position des Vorsteuerelements, synchron zum Hub des Vorsteuerelements bewegt, wodurch eine Fluidströmung zwischen dem Anschluß A und dem Anschluß B über einen Spalt zwischen dem Hauptkolben und der Sitzkante ermöglicht wird.Thus, in the third to fifth exemplary embodiment, when slowly lifting from the initial position shown in FIGS. 14a, 15a, 16a, in which the first nozzle device is closed, the first actuating position shown in FIGS. 14c, 15c, 16c is assumed which is the maximum opening cross section of the first nozzle device. The pressure in the rear control chamber is reduced via the reduction in the opening cross section of the first nozzle device shown in FIGS. 14d, 15d, 16d. -> 3 - lowers until the main piston, in extreme cases at a position of the pilot element as shown in FIGS. 14e, 15e, 16e, moves synchronously with the stroke of the pilot element, as a result of which a fluid flow between the connection A and the connection B via a Gap between the main piston and the seat edge is made possible.
Zum schnellen Heben der Last wird entweder die in den Fig. 14a, 15a, 16a gezeigte Position oder die in den Fig. 14e, 15e, 16e gezeigte Position des Vorsteuerelementes im Hauptkolben eingenommen, wobei die erste Düseneinrichtung verschlossen ist. Dadurch wirkt das erfindungsgemäße Sperrventil wie ein Sperrventil ohne Proportionalfunk- tion. Aufgrund des Dichtsitzes in den Fig. 14a, 15a, 16a wird ein Aufsitzen des ersten Kegelabschnitts 342 auf der ersten Düse 122 bevorzugt.To quickly lift the load, either the position shown in FIGS. 14a, 15a, 16a or the position of the pilot element shown in FIGS. 14e, 15e, 16e in the main piston is assumed, the first nozzle device being closed. As a result, the check valve according to the invention acts like a check valve without a proportional function. Because of the sealing seat in FIGS. 14 a, 15 a, 16 a, seating of the first conical section 342 on the first nozzle 122 is preferred.
Zum schnellen Senken der Last wird die erste Düseneinrichtung maximal geöffnet, wie es in Fig. 14c, 15c, 16c gezeigt ist. Dadurch nimmt der Volumenstrom durch die zweite und die erste Düseneinrichtung einen Maximalwert an, woraus sich ein schnelles Abheben des Hauptkolbens von der Sitzkante 162 ergibt.To quickly lower the load, the first nozzle device is opened to the maximum, as shown in FIGS. 14c, 15c, 16c. As a result, the volume flow through the second and the first nozzle device assumes a maximum value, which results in a rapid lifting of the main piston from the seat edge 162.
Zum langsamen Senken der Last wird das Vorsteuerelement von der in den Fig. 14a, 15a, 16a gezeigten Position, in der die erste Düseneinrichtung geschlossen ist, über die in den Fig. 14b, 15b, 16b gezeigte Position, in der eine proportionale Vergrößerung des Öffnungsquer- Schnitts der ersten Düseneinrichtung erfolgt, zu der in den Fig. 14c, 15c, 16c gezeigten Position hin betätigt. Als Ergebnis kann der Zeitpunkt des Abhebens des Hauptkolbens von der Sitzkante 162 genau vorherbestimmt werden. - H O -For slowly lowering the load, the pilot element is moved from the position shown in FIGS. 14a, 15a, 16a, in which the first nozzle device is closed, to the position shown in FIGS. 14b, 15b, 16b, in which a proportional increase in the Opening cross-section of the first nozzle device takes place, actuated towards the position shown in FIGS. 14c, 15c, 16c. As a result, the timing of the main piston lifting off the seat edge 162 can be accurately determined. - HO -
Damit wird durch die Erfindung ein Sperrventil geschaffen, das ein langsames Einfahren und ein langsames Ausfahren eines angeschlossenen ArbeitsZylinders effektiv ermöglicht, wobei die Geschwindigkeit des Einfahren bzw. Ausfahrens manuell oder elektronisch einstellbar ist. Gleichzeitig führt das Sperrventil aber auch bei fehlender elektrischer Erregung die Funktion eines einfachen Rückschlagventils aus. Damit ist das erfindungsgemäße Sperrventil in unterschiedlichsten Anwendungen bei geringem Materialaufwand zur wirksamen Steuerung eines ArbeitsZylinders geeignet.The invention thus provides a shut-off valve which effectively enables a connected working cylinder to retract and extend slowly, the retraction or extension speed being adjustable manually or electronically. At the same time, the check valve performs the function of a simple check valve even when there is no electrical excitation. The check valve according to the invention is therefore suitable for the most effective control of a working cylinder in a wide variety of applications with low material expenditure.
Vorzugsweise ist der Hauptkolben 120 des erfindungsgemäßen Sperrventils sowohl beim Einfahren als auch beim Ausfahren eines angeschlossenen ArbeitsZylinders gegen einen Anschlag am Patronengehäuse bewegbar, wodurch Materialverformungen und ein unkontrollierter Betrieb des Sperrventils verhindert werden können.The main piston 120 of the check valve according to the invention can preferably be moved against a stop on the cartridge housing both when retracting and when extending a connected working cylinder, as a result of which material deformations and uncontrolled operation of the check valve can be prevented.
Bezüglich der Gestaltung des Antriebs des Stößels bzw. der Kombination aus Stößel und Steuerkolben sowie weiterer Merkmale des vorgesteuerten Sperrventils wird auf die am 5.12.1997 eingereichte Anmeldung mit dem internen Aktenzeichen MA7237 verwiesen.With regard to the design of the drive of the tappet or the combination of tappet and control piston and other features of the pilot operated check valve, reference is made to the application filed on December 5, 1997 with the internal file number MA7237.
Fig. 12 zeigt den Einsatz des erfindungsgemäßen Sperrventils 105 bei einer Hubwerksteuerung eines Traktors .Fig. 12 shows the use of the check valve 105 according to the invention in a hoist control of a tractor.
In dieser Steuerschaltung befindet sich am Druckraum 165 des Sperrventils 105 eine Konstantpumpe 101, zu der eine 3-Wege-Druckwaage 110 über einen Druckanschluß und Ablaufanschluß parallel geschaltet ist. Der Ringraum 126 des Sperrventils ist mit einem Druckraum 104 eines Ar- beitszylinders 103 verbunden. Zwischen dem Druckraum 104 des Arbeitszylinders 103 und dem Eingang der Druckwaage 110 sind eine Meßblende 106 und ein einfaches Rückschlagventil 107 vorgesehen. Ferner ist ein federseitiger Steueranschluß der Druckwaage 110 mit dem zwischen der Meßblende 106 und dem Rückschlagventil 107 liegenden Lei- tungsabschnitt und über ein Ventil 109 mit dem Tank 102 verbunden .In this control circuit, a constant pump 101 is located on the pressure chamber 165 of the check valve 105, to which a 3-way pressure compensator 110 is connected in parallel via a pressure connection and drain connection. The annular space 126 of the check valve is connected to a pressure space 104 of a working cylinder 103. Between the pressure chamber 104 of the working cylinder 103 and the inlet of the pressure compensator 110, a metering orifice 106 and a simple check valve 107 are provided. Furthermore, a spring-side control connection of the pressure compensator 110 is connected to the line section lying between the measuring orifice 106 and the check valve 107 and via a valve 109 to the tank 102.
Beim Ausfahren des Arbeitszylinders 103 wird das System als Load-Sensing-System eingesetzt. Der Pumpendruck Pp liegt dabei um Δp^i oberhalb des Lastdrucks PL, da das Ventil 9 in die Position b geschaltet ist, in der die Verbindung zwischen dem Steueranschluß der Druckwaage HO und dem Tank 102 unterbrochen ist.When the working cylinder 103 is extended, the system is used as a load-sensing system. The pump pressure Pp is above the load pressure PL by Δp ^ i since the valve 9 is switched to the position b in which the connection between the control connection of the pressure compensator HO and the tank 102 is interrupted.
Beim Einfahren des Arbeitszylinders 103 ist das Ventil 109 in die Position a geschaltet, in der eine Verbindung zwischen dem Steueranschluß der Druckwaage 110 und dem Tank 102 besteht. Dadurch liegt am Steueranschluß der Druckwaage 110 der Tankdruck an, wodurch die Druckwaage 110 aufgesteuert wird, um das Fluid im Arbeitszylinder 103 und die Fördermenge der Pumpe zum Tank 102 zurückzuführen.When the working cylinder 103 is retracted, the valve 109 is switched to the position a, in which there is a connection between the control connection of the pressure compensator 110 and the tank 102. As a result, the tank pressure is present at the control connection of the pressure compensator 110, as a result of which the pressure compensator 110 is activated in order to return the fluid in the working cylinder 103 and the delivery quantity of the pump to the tank 102.
Beim Einfahren und beim Ausfahren des Arbeitszylin- ders 103 kann durch den Nutzer eine beliebige proportionale Ansteuerung des Sperrventils 105 vorgenommen werden, die dem gewünschten Verhalten des ArbeitsZylinders 103 angepaßt ist. Vorzugsweise wird jedoch elektronisch angesteuert, um ein komplexes Zusammenspiel mit weiteren hydraulischen Komponenten umzusetzen.When retracting and extending the working cylinder 103, the user can carry out any proportional actuation of the check valve 105, which is adapted to the desired behavior of the working cylinder 103. However, it is preferably controlled electronically in order to implement a complex interaction with other hydraulic components.
Beispielsweise ist beim Einsatz der vorstehend genannten Steuerung beim Hubwerk eines Pfluges ein Sollwert vorgegeben und werden Istwerte von Lagesensoren bzw. Kraftsensoren eingelesen. Aus diesen Werten wird das notwendige Ansteuersignal für das Sperrventil 105 berechnet .For example, when the above-mentioned control is used when lifting a plow, a setpoint is specified and actual values are read in from position sensors or force sensors. These values become necessary control signal for the check valve 105 is calculated.
Somit ist es mit einer solchen Steuerschaltung möglich, Kriechbewegungen des ArbeitsZylinders durch das absolut leckölfreie Sperren des Sperrventils zu vermeiden und gleichzeitig sowohl beim Einfahren als auch beim Ausfahren eines Arbeitszylinders eine proportionale Ansteuerung auszuführen.It is thus possible with such a control circuit to avoid creeping movements of the working cylinder due to the absolutely leakage-free blocking of the blocking valve and, at the same time, to carry out a proportional activation both when retracting and when extending a working cylinder.
Die Erfindung bezieht sich somit beim ersten und zweiten Ausführungsbeispiel auf ein vorgesteuertes Sperrventil mit einem Hauptkolben, der sich mit einer Sitzkante in Anlage befinden kann und der eine radiale Ausnehmung und eine axiale Ausnehmung aufweist, einem im Hauptkolben beweglichen Steuerkolben, der eine erste Steuerkante aufweist, die in Richtung des Kolbenendes des Hauptkolbens weist, und einem im Steuerkolben angeordneten Stößel, durch den der Steuerkolben bewegbar ist. Vor- zugsweise sind zur ersten Steuerkante benachbart ein Steuerbund und eine zweite Steuerkante ausgebildet. Die Vorsteuerung des Sperrventils erfolgt über das Freilegen und Verdecken der Querschnittsflächen der axialen Ausnehmung und der radialen Ausnehmung über die erste Steuerkante, die zweite Steuerkante, den Steuerbund bzw. über einen Vorsteuerkegel am Stößel, wobei durch diese Vorsteuerung bedingt eine Fluidströmung über die axiale Ausnehmung und die radiale Ausnehmung im Hauptkolben hervorgerufen werden kann und/oder der Hauptkolben zur Sitzkante in Abstand gebracht werden kann.In the first and second exemplary embodiments, the invention thus relates to a pilot-operated check valve with a main piston which can be in contact with a seat edge and which has a radial recess and an axial recess, a control piston which is movable in the main piston and has a first control edge, which points in the direction of the piston end of the main piston, and a plunger arranged in the control piston, through which the control piston can be moved. A control collar and a second control edge are preferably formed adjacent to the first control edge. The pilot control of the shut-off valve takes place by exposing and covering the cross-sectional areas of the axial recess and the radial recess via the first control edge, the second control edge, the control collar or via a pilot control cone on the tappet, whereby this pilot control causes a fluid flow via the axial recess and the radial recess can be created in the main piston and / or the main piston can be brought into distance from the seat edge.
Ein vorgesteuertes Sperrventil entsprechend der vorliegenden Erfindung weist demzufolge in einem Hauptkolben ein Vorsteuerelement auf, über das das Verhältnis des hydraulischen Widerstandes einer ersten Düseneinrichtung im Hauptkolben zum hydraulischen Widerstand einer zweiten Düseneinrichtung im Hauptkolben veränderbar ist. Dabei steht die erste Düseneinrichtung mit einem Anschluß in Verbindung, an dem sich vorzugsweise eine Pumpe befindet, und die zweite Düseneinrichtung mit einem Anschluß in Verbindung, an dem sich vorzugsweise ein Arbeitszylinder eine Verbrauchers befindet. Über eine entsprechende Ansteuerung des Vorsteuerelementes ist durch eine Änderung des Verhältnisses der hydraulischen Widerstände ein langsames und schnelles Ausfahren und ein langsames und schnelles Einfahren des Arbeitszylinders möglich. A pilot operated check valve according to the present invention accordingly has a pilot element in a main piston, via which the ratio of the hydraulic resistance of a first nozzle device in the main piston to the hydraulic resistance of a second one Nozzle device in the main piston is changeable. The first nozzle device is connected to a connection at which there is preferably a pump, and the second nozzle device is connected to a connection at which there is preferably a working cylinder of a consumer. Appropriate control of the pilot control element enables a slow and fast extension and a slow and fast extension of the working cylinder by changing the ratio of the hydraulic resistances.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Vorgesteuertes Sperrventil (105; 305; 405; 505), das aufweist: einen Hauptkolben (120; 320; 420; 520), über den eine Verbindung zwischen einem ersten Anschluß (A) und einem mit einem hydraulischen Verbraucher verbindbaren, zweiten Anschluß (B) aufsteuerbar ist und der an einer ersten Fläche (124a) vom ersten Anschluß (A) herrschenden Druck und an einer ringförmigen, zweiten Fläche (125) vom Lastdruck des hydraulischen Verbrauchers in Öffnungsrichtung und von einem in einem rückwärtigen Steuerraum (135; 335; 435; 535) herrschenden Steuerdruck in Schließrichtung beaufschlagbar ist, ein Vorsteuerelement (130, 140; 130, 240; 340; 440; 540), das bezüglich des Hauptkolbens (120; 320; 420; 520) koaxial bewegbar ist, eine im Hauptkolben (120; 320; 420; 520) vorgesehene erste Düseneinrichtung (122; 122, 471; 122, 524, 543), über die der rück- wärtige Steuerraum (135; 335; 435; 535) mit dem ersten Anschluß (A) verbindbar ist, eine im Hauptkolben (120; 320; 420; 520) vorgesehene zweite Düseneinrichtung (123), über die der rückwärtige Steuerraum (135; 335; 435; 535) mit dem zweiten Anschluß (B) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von einer Ausgangssstellung des Vorsteuerelements (130, 140; 130, 240; 340; 440; 540), in der die erste Düseneinrichtung verschlossen und die zweite Düseneinrichtung offen ist, für einen Druckmittelfluß vom ersten Anschluß (A) zum zweiten Anschluß (B) die erste Düseneinrichtung durch einen Anfangshub des Vorsteuerelements (130, 140; 130, 240; 340; 440; 540) in eine erste Betätigungsposition geöffnet wird, wobei ein solches Verhältnis des hydraulischen Wi- derstandes der ersten Düseneinrichtung (122; 122, 471; 122, 524, 543) zum hydraulischen Widerstand der zweiten Düsen- -1+5" - einrichtung (123) eingestellt wird, daß der sich einstellende Steuerdruck den Hauptkolben (120; 320; 420; 520) geschlossen hält, und daß beim weiteren Hub des Vorsteuerelements (130, 140; 130, 240; 340; 440; 540) über die erste Betäti- gungsposition hinaus das Verhältnis des hydraulischen Widerstandes der ersten Düseneinrichtung zum hydraulischen Widerstand der zweiten Düseneinrichtung größer wird.1. Pilot-operated check valve (105; 305; 405; 505), comprising: a main piston (120; 320; 420; 520), via which a connection between a first connection (A) and a second connection that can be connected to a hydraulic consumer (B) can be controlled and the pressure prevailing on a first surface (124a) from the first connection (A) and on an annular, second surface (125) the load pressure of the hydraulic consumer in the opening direction and from one in a rear control chamber (135; 335 ; 435; 535) prevailing control pressure can be applied in the closing direction, a pilot control element (130, 140; 130, 240; 340; 440; 540), which is coaxially movable with respect to the main piston (120; 320; 420; 520), one in the main piston (120; 320; 420; 520) provided first nozzle device (122; 122, 471; 122, 524, 543), via which the rear control chamber (135; 335; 435; 535) can be connected to the first connection (A) is provided in the main piston (120; 320; 420; 520) ne second nozzle device (123) via which the rear control chamber (135; 335; 435; 535) can be connected to the second connection (B), characterized in that, starting from an initial position of the pilot control element (130, 140; 130, 240; 340; 440; 540), in which the first nozzle device is closed and the second nozzle device is open , for a pressure medium flow from the first port (A) to the second port (B), the first nozzle device is opened by an initial stroke of the pilot element (130, 140; 130, 240; 340; 440; 540) into a first actuating position, such a ratio the hydraulic resistance of the first nozzle device (122; 122, 471; 122, 524, 543) to the hydraulic resistance of the second nozzle -1 + 5 " - device (123) is set so that the resulting control pressure keeps the main spool (120; 320; 420; 520) closed, and that when the pilot element (130, 140; 130, 240; 340; 340; 440; 540), the ratio of the hydraulic resistance of the first nozzle device to the hydraulic resistance of the second nozzle device increases beyond the first actuation position.
2. Vorgesteuertes Sperrventil (105) nach Anspruch 1, wobei das Vorsteuerelement einen Steuerkolben (130) aufweist, die erste Düseneinrichtung eine erste Ausnehmung (122) aufweist und die zweite Düseneinrichtung eine zweite Ausnehmung (123) aufweist, und wobei das Sperrventil (105) eine Steuereinrichtung (133, 134) am Steuerkolben (130) aufweist, über die ein Öffnungsquerschnitt zwischen dem rückwärtigen Steuerraum und der zweiten Ausnehmung (123) stetig verstellbar ist.2. Pilot-operated check valve (105) according to claim 1, wherein the pilot control element has a control piston (130), the first nozzle device has a first recess (122) and the second nozzle device has a second recess (123), and wherein the check valve (105) has a control device (133, 134) on the control piston (130), via which an opening cross section between the rear control chamber and the second recess (123) can be continuously adjusted.
3. Sperrventil nach Anspruch 2, wobei die Steuereinrichtung eine erste Steuerkante (134) aufweist, über die bei Ansteuerung des Steuerkolbens (130) die zweite Ausnehmung (123) stetig aufsteuerbar ist.3. shut-off valve according to claim 2, wherein the control device has a first control edge (134), via which the second recess (123) can be opened continuously when the control piston (130) is activated.
4. Sperrventil nach Anspruch 3, wobei in der Ausgangsstellung des Steuerkolbens (130) die erste Ausnehmung (122) verschlossen ist, in der ersten Betätigungsposition des Steuerkolbens (130) die erste Ausnehmung (122) offen und die zweite Ausnehmung (123) verschlossen ist, bei nachfolgender stetiger Bewegung des Steuerkolbens (130) die erste Ausnehmung (122) offen ist und sich der Öffnungsquerschnitt der zweiten Ausnehmung (123) über die erste Steuerkante (134) vergrößert, bis eine zweite Betä- tigungsposition des Steuerkolbens (130) erreicht ist, und - 14 4, - bei weiterer stetiger Bewegung des Steuerkolbens (130) von der zweiten Betätigungsposition aus der Hauptkolben (120) der Bewegung des Steuerkolbens (130) im wesentlichen folgt und sich von einer Sitzkante (162) des Sperrventils ent- fernt .4. shut-off valve according to claim 3, wherein in the starting position of the control piston (130) the first recess (122) is closed, in the first actuating position of the control piston (130) the first recess (122) is open and the second recess (123) is closed , with subsequent continuous movement of the control piston (130), the first recess (122) is open and the opening cross section of the second recess (123) increases over the first control edge (134) until a second actuation position of the control piston (130) is reached , and When the control piston (130) moves continuously from the second actuation position, the main piston (120) essentially follows the movement of the control piston (130) and moves away from a seat edge (162) of the check valve.
5. Vorgesteuertes Sperrventil (105) nach Anspruch 3, wobei das Vorsteuerelement einen Stößel (140) aufweist, der koaxial zum Steuerkolben (130) vorgesehen ist, durch den die erste Ausnehmung (122) verschließbar ist, wobei die erste Ausnehmung (122) im Hauptkolben (120) als Axialbohrung ausgebildet ist und die zweite Ausnehmung (123) im Hauptkolben (120) als Radialbohrung ausgebildet ist , und wobei die erste Steuerkante (134) als Umfangskante einer Radialschulter des Steuerkolbens (130) ausgeführt ist.5. Pilot-operated check valve (105) according to claim 3, wherein the pilot element has a plunger (140) which is provided coaxially to the control piston (130), through which the first recess (122) can be closed, the first recess (122) in Main piston (120) is designed as an axial bore and the second recess (123) in the main piston (120) is designed as a radial bore, and wherein the first control edge (134) is designed as a peripheral edge of a radial shoulder of the control piston (130).
6. Sperrventil nach Anspruch 5, wobei die Steuereinrichtung eine zweite Steuerkante (133) aufweist, über die bei Axialbewegung des Stößels (140) zur Öffnung der ersten Ausnehmung (122) die zweite Ausnehmung (123) kontinuierlich zusteuerbar ist, wobei die zweite Steuerkante (133) in Öffnungsrichtung des Stößels axial hinter der ersten Steuerkante (134) angeordnet ist.6. shut-off valve according to claim 5, wherein the control device has a second control edge (133), via which the second recess (123) is continuously controllable upon axial movement of the plunger (140) to open the first recess (122), the second control edge ( 133) is arranged axially behind the first control edge (134) in the opening direction of the tappet.
7. Sperrventil nach Anspruch 6, wobei am Steuerkolben (130) zwischen der ersten Steuerkante (134) und der zweiten Steuerkante (133) ein Steuerbund (132) vorgesehen ist, durch den die zweite Ausnehmung (123) vollständig ver- schließbar ist.7. Check valve according to claim 6, wherein a control collar (132) is provided on the control piston (130) between the first control edge (134) and the second control edge (133), through which the second recess (123) can be completely closed.
8. Sperrventil nach Anspruch 7 , wobei der Stößel (140) einen Vorsteuerkegel (141) aufweist, über den die erste Ausnehmung (122) im Hauptkolben (120) verschließbar ist.
Figure imgf000049_0001
8. shut-off valve according to claim 7, wherein the plunger (140) has a pilot cone (141), via which the first recess (122) in the main piston (120) can be closed.
Figure imgf000049_0001
9. Sperrventil nach Anspruch 1, wobei die erste Düseneinrichtung eine erste Ausnehmung (122) aufweist, die zweite Düseneinrichtung eine Festdüse in Form einer zweiten Ausnehmung (123) ist und das Vorsteuerelement ein Stößel (340; 440; 540) ist, durch den die erste Ausnehmung (122) verschließbar ist.9. shut-off valve according to claim 1, wherein the first nozzle device has a first recess (122), the second nozzle device is a fixed nozzle in the form of a second recess (123) and the pilot element is a plunger (340; 440; 540) through which the first recess (122) can be closed.
10. Sperrventil (305; 405; 505) nach Anspruch 9, wobei die erste Ausnehmung (122) im Hauptkolben (320; 420; 520) als Axialbohrung ausgebildet ist und die zweite Ausnehmung (123) im Hauptkolben (320; 420; 520) als Radialbohrung ausgebildet ist.10. shut-off valve (305; 405; 505) according to claim 9, wherein the first recess (122) in the main piston (320; 420; 520) is designed as an axial bore and the second recess (123) in the main piston (320; 420; 520) is designed as a radial bore.
11. Sperrventil nach Anspruch 5, 6, 7, 9 oder 10, wobei der Stößel (240; 340) einen Fortsatz (241; 341) mit einem ersten Kegelabschnitt (242; 342), dessen Grundfläche mit dem Zylinderabschnitt des Stößels (240; 340) verbunden ist, und mit einem zweiten Kegelabschnitt (243; 343), dessen Spitze über einen ersten Zylinderabschnitt (244; 344) mit der Spitze des ersten Kegelabschnitts (242; 342) verbunden ist, aufweist, wobei die erste Ausnehmung (122) durch den Fortsatz (241; 341) verschließbar ist.11. shut-off valve according to claim 5, 6, 7, 9 or 10, wherein the plunger (240; 340) an extension (241; 341) with a first conical section (242; 342), the base of which is connected to the cylindrical section of the plunger (240; 340), and having a second cone section (243; 343), the tip of which is connected to the tip of the first cone section (242; 342) via a first cylinder section (244; 344), the first recess (122) can be closed by the extension (241; 341).
12. Sperrventil nach Anspruch 11, wobei an der Grundflä- ehe des zweiten Kegelabschnitts (243; 343) ein zweiter Zylinderabschnitt (245; 345) ausgebildet ist, dessen Durchmesser nicht größer als der Durchmesser der ersten Ausnehmung (122) ist.12. A check valve according to claim 11, wherein a second cylinder section (245; 345) is formed on the base surface of the second cone section (243; 343), the diameter of which is not greater than the diameter of the first recess (122).
13. Sperrventil nach Anspruch 12, wobei am zweiten Zylinderabschnitt (245; 345) ein angefaster Abschnitt (246; 346) ausgebildet ist.13. Check valve according to claim 12, wherein a chamfered section (246; 346) is formed on the second cylinder section (245; 345).
14. Sperrventil nach Anspruch 3 oder einem der Ansprüche 11 bis 13, wenn diese von Anspruch 2 abhängen, wobei in der Ausgangsstellung des Steuerkolbens (130) die erste Ausnehmung (122) verschlossen ist, in der ersten Betätigungsposition des Steuerkolbens (130) die erste Ausnehmung (122) offen und die zweite Ausnehmung (123) verschlossen ist, bei nachfolgender stetiger Bewegung des Steuerkolbens (130) sich der Öffnungsquerschnitt der ersten Ausnehmung (122) verringert und sich der Öffnungsquerschnitt der zweiten Ausnehmung (123) über die erste Steuerkante (134) vergrößert, bis eine zweite Betätigungsposition des Steuerkolbens (130) erreicht ist, und der Hauptkolben (120) bei weiterer stetiger Bewegung des Steuerkolbens (130) von der zweiten Betätigungsposition aus der Bewegung des Steuerkolbens (130) im wesentlichen folgt und sich von einer Sitzkante (162) des Sperrventils entfernt.14. Check valve according to claim 3 or one of claims 11 to 13, if these depend on claim 2, wherein in the starting position of the control piston (130) the first recess (122) is closed, in the first actuating position of the control piston (130) the first recess (122) is open and the second recess (123) is closed, with subsequent continuous movement of the control piston ( 130) the opening cross section of the first recess (122) decreases and the opening cross section of the second recess (123) increases over the first control edge (134) until a second actuation position of the control piston (130) is reached, and the main piston (120) further continuous movement of the control piston (130) from the second actuation position essentially follows the movement of the control piston (130) and moves away from a seat edge (162) of the check valve.
15. Sperrventil nach Anspruch 9 oder 10, das ein Einsatzelement (470) aufweist, das zwischen dem Hauptkolben (420) und dem Stößel (440) vorgesehen, bezüglich diesen koaxial angeordnet ist und mit dem Hauptkolben (420) mechanisch verbunden oder einstückig ausgebildet ist, wobei die erste Düseneinrichtung eine dritte Ausnehmung (471) aufweist, die in Längsrichtung des Einsatzelement (470) mittig vorgesehen ist, wobei der Stößel (440) einen Fortsatz (441) mit einem ersten Kegelabschnitt (442), dessen Grundfläche mit der Grundfläche eines zweiten Kegelabschnitts (443) verbunden ist, dessen Spitze wiederum mit einem Zylinderabschnitt (440a) des Stößels (440) verbunden ist, aufweist, wobei die erste Ausnehmung (122) und die dritte Ausnehmung (471) durch den Fortsatz (441) in /Abhängigkeit von der Relativposition des Fortsatzes (441) bezüglich der jeweiligen Ausnehmung verschließbar sind.15. The shut-off valve according to claim 9 or 10, which has an insert element (470) which is provided between the main piston (420) and the tappet (440), is arranged coaxially with respect thereto and is mechanically connected to the main piston (420) or is formed in one piece , wherein the first nozzle device has a third recess (471), which is provided centrally in the longitudinal direction of the insert element (470), the plunger (440) being an extension (441) with a first cone section (442), the base of which is the base of a is connected to the second cone section (443), the tip of which is in turn connected to a cylinder section (440a) of the tappet (440), the first recess (122) and the third recess (471) being dependent on the extension (441) can be closed from the relative position of the extension (441) with respect to the respective recess.
16. Sperrventil nach Anspruch 15, wobei die Grundfläche des ersten Kegelabschnitts (442) mit der Grundfläche des zweiten Kegelabschnitts (443) über einen ersten Zylinderabschnitt (445), dessen Durchmesser nicht größer als der Durchmesser der dritten Ausnehmung (471) ist, verbunden ist, und wobei die Spitze des zweiten Kegelabschnitts (443) mit einem Zylinderabschnitt (440a) des Stößels (440) über einen zweiten Zylinderabschnitt (444) verbunden ist.16. shut-off valve according to claim 15, wherein the base of the first cone section (442) is connected to the base of the second cone section (443) via a first cylinder section (445), the diameter of which is not greater than the diameter of the third recess (471), and wherein the tip of the second Tapered section (443) is connected to a cylinder section (440a) of the plunger (440) via a second cylinder section (444).
17. Sperrventil nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Stößel (540) einen Vorsteuerkegel (541) aufweist, über den die erste Ausnehmung (122) im Hauptkolben (520) verschließbar ist, wobei die erste Düseneinrichtung eine erste Einrichtung (543) zur Volumenstrombeeinflussung, die sich am Außenumfang eines Zylinderabschnitts (543), der mit der Grundfläche des Vorsteuerkegels (541) verbunden ist, befindet, und eine zweite Einrichtung (524) zur Volumenstrombeeinflussung, die im Hauptkolben (520) koaxial zum Stößel (540) vorgesehen ist, aufweist, und wobei über die Relativposition der ersten Einrichtung (543) zur Volumenstrombeeinflussung und der zweiten Einrichtung (524) zur Volumenstrombeeinflussung ein Öffnungsquerschnitt zwischen der ersten Ausnehmung (122) und der zweiten Ausnehmung (123) einstellbar ist.17. Check valve according to claim 9 or 10, wherein the tappet (540) has a pilot cone (541), via which the first recess (122) in the main piston (520) can be closed, wherein the first nozzle device is a first device (543) for influencing the volume flow , which is located on the outer circumference of a cylinder section (543) which is connected to the base of the pilot cone (541), and a second device (524) for influencing the volume flow, which is provided in the main piston (520) coaxially to the tappet (540), and an opening cross-section between the first recess (122) and the second recess (123) can be set via the relative position of the first device (543) for influencing the volume flow and the second device (524) for influencing the volume flow.
18. Sperrventil nach Anspruch 17, wobei die erste Einrichtung (543) zur Volumenstrombeeinflussung Kerbabschnitte (543a, 543b, 543c, 543d) aufweist, die paarweise jeweils entgegengesetzt zueinander am Außenumfang des Zylinderabschnitts (543) in Längsrichtung des Stößels (540) vorgesehen sind, wobei die zweite Einrichtung (524) zur Volumenstrombeeinflussung eine ringförmige Steuerkante (524) aufweist, de- ren Radialabschnitt zur ersten Fläche (524a) des Hauptkolbens (520) weist. -c O -18. The shut-off valve according to claim 17, wherein the first device (543) for influencing the volume flow has notch sections (543a, 543b, 543c, 543d), which are provided in pairs opposite to each other on the outer circumference of the cylinder section (543) in the longitudinal direction of the tappet (540), wherein the second device (524) for influencing the volume flow has an annular control edge (524) whose radial section faces the first surface (524a) of the main piston (520). -c O -
19. Sperrventil nach Anspruch 17, wobei die zweite Einrichtung zur Volumenstrombeeinflussung Kerbabschnitte aufweist, die paarweise einander jeweils gegenüberliegend am Innenumfang einer zylinder- förmigen Innenausnehmung (535) im Hauptkolben (520), in der sich der Stößel (540) befindet, in Längsrichtung des Stößels (540) vorgesehen sind, wobei die erste Einrichtung zur Volumenstrombeeinflussung eine ringförmige Steuerkante aufweist, die sich am Außenumfang des Zylinderabschnitts (543) befindet und deren Radialabschnitt bezüglich des Vorsteuerkegels (541) des Stößels (540) in entgegengesetzt liegende Richtung weist.19. The shut-off valve according to claim 17, wherein the second device for influencing the volume flow has notch sections which are arranged in pairs opposite each other on the inner circumference of a cylindrical inner recess (535) in the main piston (520) in which the tappet (540) is located, in the longitudinal direction of the Tappet (540) are provided, the first device for influencing the volume flow having an annular control edge which is located on the outer circumference of the cylinder section (543) and whose radial section points in the opposite direction with respect to the pilot cone (541) of the tappet (540).
20. Sperrventil nach Anspruch 18 oder 19, wobei die Kerbabschnitte (543a, 543b, 543c, 543d) und/oder die ringförmige Steuerkante (524) abgeschrägt sind.20. Check valve according to claim 18 or 19, wherein the notch portions (543a, 543b, 543c, 543d) and / or the annular control edge (524) are chamfered.
21. Sperrventil nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wenn diese von Anspruch 9 oder 10 abhängen, oder nach einem der Ansprüche 15 bis 20, wobei in der Ausgangsstellung des Stößels (340; 440; 540) die erste Düseneinrichtung verschlossen ist, in der ersten Betätigungsposition des Stößels (340; 440; 540) die erste Düseneinrichtung offen ist, bei nachfolgender stetiger Bewegung des Vorsteuerelements (340; 440; 540) sich der Öffnungsquerschnitt der ersten Düseneinrichtung verringert, bis eine zweite Betätigungsposition des Stößels (340; 440; 540) erreicht ist, und der Hauptkolben (320; 420; 520) bei weiterer stetiger Bewegung des Stößels (340; 440; 540) von der zweiten Betätigungs- position aus der Bewegung des Stößels (340; 440; 540) im wesentlichen folgt und sich von einer Sitzkante (162) des Sperrventils entfernt. 21. shut-off valve according to one of claims 11 to 13, if they depend on claim 9 or 10, or according to one of claims 15 to 20, wherein in the starting position of the plunger (340; 440; 540) the first nozzle device is closed, in which the first actuating position of the tappet (340; 440; 540) the first nozzle device is open, with subsequent subsequent movement of the pilot element (340; 440; 540) the opening cross section of the first nozzle device is reduced until a second actuating position of the tappet (340; 440; 540 ) has been reached, and the main piston (320; 420; 520) continues to follow the movement of the tappet (340; 440; 540) from the second actuation position and continues to move as the plunger (340; 440; 540) continues to move from a seat edge (162) of the check valve.
22. Sperrventil nach einem der Ansprüche 5 bis 21, wenn Anspruch 14 von Anspruch 5 abhängt, wobei der Stößel mit einem Magnetanker (146) verbunden ist, der durch das Be- stromen einer Spulenwicklung (144) bezüglich einem Polrohr (147) bewegbar ist, so daß der Stößel bezüglich dem Hauptkolben (120) bewegbar ist.22. Check valve according to one of claims 5 to 21, if claim 14 depends on claim 5, wherein the tappet is connected to a magnet armature (146) which is movable with respect to a pole tube (147) by energizing a coil winding (144) so that the plunger is movable with respect to the main piston (120).
23. Sperrventil nach Anspruch 22, wobei am Gehäuse des Sperrventils zumindest ein Anschlag vorgesehen ist, mit dem sich der Hauptkolben (120) durch eine Bewegung des Magnetankers (146) bedingt in Anlage befinden kann.23. Check valve according to claim 22, wherein at least one stop is provided on the housing of the check valve, with which the main piston (120) can be caused by movement of the armature (146) in contact.
24. Sperrventil nach Anspruch 22 oder 23, wobei eine Vorspannfeder (152) für den Hauptkolben (120) an einem am Pol- röhr (147) befestigten Federteller (151) abgestützt ist und den Hauptkolben (120) gegen die Sitzkante (162) des Sperrventils vorspannt.24. Stop valve according to claim 22 or 23, wherein a biasing spring (152) for the main piston (120) is supported on a spring plate (151) attached to the pole tube (147) and the main piston (120) against the seat edge (162) of the Bias valve preloaded.
25. Sperrventil nach Anspruch 24, wenn dieser von An- spruch 5 abhängt, wobei eine Vorspannfeder (153) für den25. Blocking valve according to claim 24, if this depends on claim 5, wherein a biasing spring (153) for the
Steuerkolben (130) am Federteller (151) abgestützt ist und den Steuerkolben (130) gegen einen Haltering (143) am Stößel (140) vorspannt.Control piston (130) is supported on the spring plate (151) and prestresses the control piston (130) against a retaining ring (143) on the tappet (140).
26. Sperrventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das zur Steuerung des Hubwerks eines Traktors verwendbar ist . 26. Stop valve according to one of the preceding claims, which can be used to control the lifting mechanism of a tractor.
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