WO2015131973A1 - Ventilvorrichtung - Google Patents

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WO2015131973A1
WO2015131973A1 PCT/EP2015/000253 EP2015000253W WO2015131973A1 WO 2015131973 A1 WO2015131973 A1 WO 2015131973A1 EP 2015000253 W EP2015000253 W EP 2015000253W WO 2015131973 A1 WO2015131973 A1 WO 2015131973A1
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WO
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valve
pressure
control
fluid
valve spool
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PCT/EP2015/000253
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English (en)
French (fr)
Inventor
Sascha Alexander Biwersi
Original Assignee
Hydac System Gmbh
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Publication date
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Priority to EP15703877.9A priority patent/EP3114355B1/de
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    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/025—Pressure reducing valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/026—Pressure compensating valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
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    • F15B20/007—Overload
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    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/50—Pressure control
    • F15B2211/505—Pressure control characterised by the type of pressure control means
    • F15B2211/50563—Pressure control characterised by the type of pressure control means the pressure control means controlling a differential pressure
    • F15B2211/50572—Pressure control characterised by the type of pressure control means the pressure control means controlling a differential pressure using a pressure compensating valve for controlling the pressure difference across a flow control valve

Definitions

  • the invention relates to a valve device for influencing a media flow between a supply connection, to which a pressure supply source can be connected, and a pressure connection, to which a hydraulic consumer can be connected, with a valve device which has a valve slide, which is guided longitudinally displaceable in a valve housing between end positions ,
  • valve devices are freely available in the form of pressure compensators, flow control valves or pressure reducing valves on the market. These valves have the task to regulate a constant pressure difference, which is independent of an inlet pressure. If this pressure difference is additionally present via a metering orifice, the overall function is referred to as a volume flow regulator.
  • a pressure compensator has a valve slide, which is displaceable in a housing.
  • the pressure compensator regulates a volume flow between a supply connection and a pressure connection.
  • the valve spool has for this purpose a control edge, which cooperates with the valve housing.
  • On one control side of the valve slide the pressure present at the supply connection is copied, while the opposite control side is acted upon by the fluid pressure present at the pressure connection and, if appropriate, an energy store.
  • the realization of a pressure compensator is possible even without a compression spring; this will be only a predetermined area ratio required, as it results, for example, when using a stepped piston.
  • the valve spool moves here, as long as there is a pressure difference between the control sides.
  • the invention is therefore based on the object to show a valve device that can not pass unhindered pressure fluctuations at the supply connection and thus provides protection for a connected hydraulic consumer.
  • the valve device according to the invention is characterized in that by means of a control device of the adjusted by the valve spool pressure at the pressure port from a predetermined displacement of Valve spool is limited towards one of its end positions.
  • the maximum pressure at the pressure port can be advantageously limited. Consequently, it can no longer come to overloads of the hydraulic consumer.
  • the fluid pressure at the pressure connection has a constant pressure difference to the supply connection until a permissible maximum pressure is reached. Any "ghosting" of the valve spool are also avoided by this pressure-limiting valve device.
  • a control line opens into the valve housing, which is part of a LS signal line, a tank connection or another, substantially ambient pressure having return connection.
  • a fluid coming from the pressure connection flows from the predetermined displacement of the valve spool via this control line.
  • the drainage of the fluid leads to a relief, which causes the valve slide in the direction of its
  • the control device may have a control channel within the valve slide, which terminates on a control side of the valve slide in a media chamber within the valve housing and fluidly connects this media chamber with another media chamber within the valve housing to which the control line is connected from the predetermined displacement of the valve spool ,
  • the media chambers may be pressure chambers, which act on the control sides of the valve spool with fluid pressure. If the valve slide is displaced out of its one end position, the closed position, by a predetermined displacement, a pressure equalization takes place between the media chambers. Alone due to this pressure equalization already occurs to a return movement of the valve piston and thus to a reduction or limitation of the fluid pressure at the pressure port.
  • control channel in the valve spool in the direction of the further media chamber with the control line of a longitudinal channel which is parallel to the direction of the valve spool, in a transverse channel, which remains covered by the valve body until the fluid-carrying connection between the one media chamber and the other media chamber is made.
  • a control edge may be formed in the valve housing, which cooperates with the transverse channel. Only when the transverse channel passes over the control edge, there is a fluid-carrying connection between the media chambers.
  • a simple, easy to manufacture and space-saving way is shown to produce a fluid-conducting connection between the media chambers in response to the displacement of the valve spool.
  • control channel can open a pressure signaling channel, which passes the regulated by the valve spool pressure between theansehl uss and the pressure port in the control channel.
  • pressure detection channel and the control channel can thus be easily copied to the pending on the supply port fluid pressure on the one control side of the valve spool, without having to provide additional holes in the valve housing.
  • fluid can flow away from the supply connection in the direction of the control line.
  • the pressure signaling channel advantageously opens into a valve chamber of the valve housing, which is delimited laterally by two control parts of the valve slide.
  • the control parts advantageously regulate the fluid flow to the supply connection and the pressure connection.
  • the control channel advantageously has a diaphragm or a throttle point, which is provided between the supply connection and the control valve of the valve slide adjacent to the one media chamber.
  • the control behavior of the valve device can be advantageously influenced, in particular delayed, with the diaphragm or the throttle point. In this way, for example, pressure surges on the supply connection can no longer be imaged directly on the one control side of the valve slide, so that a sudden control of the valve device is prevented, which could lead to damage to the hydraulic consumer.
  • a device In a fluid-carrying line between the pressure port and the hydraulic consumer, a device may be provided and the LS signal line may open into the fluid-carrying connection between the device and the hydraulic consumer.
  • This has the advantage that a low pressure is present in the further media chamber, to which the control line is connected. In this way, the fluid can flow more easily from the further control chamber via the control line when the valve spool is displaced beyond the predetermined displacement.
  • the valve device is preferably an individual pressure balance and the device is a metering orifice.
  • a volumetric flow controller is advantageously formed.
  • valve slide can disconnect the pressure connection from the supply connection in at least one of the end positions.
  • Fig. 1 is a hydraulic symbol representation of a volume flow controller
  • Fig. 3 is a hydraulic symbol representation of an inventive
  • Fig. 4 is a longitudinal section through the valve device according to the invention.
  • FIGS. 1 and 2 show in the form of a hydraulic symbol representation and in the form of a longitudinal section a pressure compensator 10 in conjunction with a metering orifice 12, which form a volume flow regulator 14 in the overall function.
  • This volume flow controller 14 forms the starting point of the description for the valve device 16 according to the invention explained below with reference to FIGS. 3 and 4.
  • a valve housing 18 has a valve bore 20 in which a longitudinally movable guided valve slide 22 is arranged.
  • the valve bore 20 is closed at both ends 24, 26 by end screws 28, 30, which engage in a respective assignable internal thread 32 of the valve bore 20.
  • each annular sealing elements 34 are provided between the end screws 28, 30, and the valve housing 18 .
  • the valve spool 22 is for controlling a fluid-carrying connection 36 between at least two fluid connection points 38, 40 accommodated in the valve housing 18, a supply connection 38 and a
  • a pressure supply source P can be connected to the supply connection 38, and a hydraulic consumer U can be connected to the pressure connection 40.
  • the valve spool 22 has a total of two control parts 42, 44, of which the first control part 42nd has at least one pocket-like recess 46 and the second control part 44 is arranged by a first fluid guide 48 from the first control part 42 spaced. In principle, it is possible to implement the solution according to the invention only with a control part, for example the control part 42.
  • the second control part 44 In the unactuated state of the valve spool 22, ie at zero stroke, in which the valve spool 22 is in the left end position in the image plane, the second control part 44 by means of a cylindrical guide member 50 in abutment with a housing inner wall 52 of the valve housing 18.
  • a conically extending transition part 54 forms a flow guide for the fluid flowing through the fluid guide 48 and causes a deflection of the fluid flow in the direction of the pressure port 40.
  • the transition part 54 also contributes to the flow force compensation at the valve spool at.
  • a further guide part 56 of the valve spool 22 is guided in the region of the pressure port 40 in the valve housing 18 through the inner wall 52.
  • a first fluid guide 48 which holds this at a distance, is already arranged.
  • a second fluid guide 58 between the second control part 44 and the further guide part 56 now improves the flow around the valve slide 22 in the region of the second control part 44, as a result of which the pressure losses within the pressure balance 10 are reduced.
  • the sealing behavior of the second control part 44 with respect to the housing inner wall 52 is improved by the second fluid guide 58, since the sealing gap between valve spool 22 and housing inner wall 52 can be reduced by the introduction of the second fluid guide 58 in the valve spool 22.
  • the two fluid guides 48, 58 which form axial distances between the first control part 42 and the second control part 44 and between the second control part 44 and the further guide part 56, are groove-like diameter reductions 59 formed in the valve spool 22. Such diameter reductions 59 are also referred to as punctures in technical terms.
  • left end face 60 of the valve spool 22 adjoins a medium chamber 62 of variable volume into which a control channel 64 of the valve spool 22 opens with its one end 66, the other end 68 via two extending in the transverse direction
  • the valve chamber 72 is bordered by the two control parts 42, 44 of the valve spool 22 and the valve housing 18 with limited.
  • the regulated by the valve spool 22 pressure between the supply port 38 and the pressure port 40 is forwarded via the Druckmeldekanäle 70 and the control channel 64 in the one medium chamber 62.
  • the prevailing in the one medium chamber 62 fluid pressure then acts on the valve spool 22 in the direction of an open position.
  • the hydraulic consumer U is connected via a fluid-carrying line 73.
  • the device 12 in particular designed in the manner of a metering orifice, is provided.
  • a corresponding control line 76 in the form of a LS signal line 78 is provided, which is connected to the valve housing 18 and to another Media chamber 80 leads.
  • the valve spool 22 is acted upon on its other end face 74 also by an energy storage 82 in the form of a compression spring.
  • guides 84, 86 are formed for the compression spring 82.
  • the valve device 16 of FIGS. 3 and 4 represents a further development and differs from the volumetric flow regulator 14 of FIGS. 1 and 2 essentially in that in a valve device 88 in the form of an individual pressure balance by means of a control device 90 the pressure regulated by the valve spool 22 is between the Supply connection 38 and the pressure port 40 from a predetermined displacement V of the valve spool 22 in the direction of one of its end positions, in this case the right in the image plane end position, can be limited.
  • control device 90 has an extended control channel 64 within the valve spool 22, which opens on the one control side 60 of the valve spool 22 into the one media chamber 62 within the valve housing 18.
  • the control channel 64 connects the one media chamber 62 with the further media chamber 80 within the valve housing 18, to which the control line 76 is connected, from the predetermined displacement V of the valve spool 22 fluid leading.
  • the control channel 64 proceeds in the direction of the further media chamber 80 with the control line 76 from a longitudinal channel 94, which runs parallel to the direction of movement VR of the valve slide 22, into a transverse channel 96.
  • the transverse channel 96 remains covered by the valve housing 18 until the fluid-conducting connection 98 between the one medium chamber 62 and the other medium chamber 80 is made.
  • an inner circumferential groove 100 is provided for this purpose, which has a control edge 102. Through the inner circumferential groove 100, the fluid can flow around the further guide part 56 at the end. It is further provided that the fluid via the control line 76 in the direction of the LS signal line 78, a tank port 104 or other, substantially ambient pressure having return port from the further media chamber 80 can flow. To determine the flow direction of the fluid and the amount of fluid To be able to control 0 .den fluid, the LS signal line 78 and the tank port 104 adjustable throttle bodies 106, 108 on.
  • the control channel 64 in the valve spool 22 has a further throttle point 1 10, which is provided between the supply Anzusungsa Vietnamesesanhl 38 and the adjacent to a media chamber 62 control side 60 of the valve spool 22.
  • This throttle point 1 10 is very simply formed by the fact that the pressure signaling channels 70 have a correspondingly small inner diameter. Through this throttle point 1 10 pressure fluctuations at the notedsgessehl USS 38 delayed forwarded to the first media chamber 62.
  • valve device 16 The operation of the valve device 16 will be explained below.
  • a fluid pressure applied to the supply port 38 is forwarded to the one fluid chamber 62 via the pressure detection ports 70 and the control port 64. There, it acts on the adjacent control side 60 of the Venzilschiebers 22 a. On the opposite control side 74 of the valve spool 22 from the load pressure via the LS signal line 78 and the compression spring 82 is acted upon. When the fluid pressure at the supply section 38 exceeds the counterpressure by the load pressure and the compression spring 82, the valve spool 22 moves to the right starting from the closed position SS at zero stroke in the image plane.
  • the second control part 44 is brought out of engagement with the housing inner wall 52 so that a flexible connection 36 between the supply connection 38 and the pressure connection 40 is increasingly opened.
  • the fluid-conducting connection 48 is interrupted by closing the control part 42 at the control edge 51 and the fluid-conducting connection 36 between the media chambers 62, 80 produced because the transverse channel 96 of the control device 90 has overflowed the control edge 102 in the valve housing 18.
  • this fluid-carrying connection 98 between the media chambers 62, 80 there is a pressure equalization between the media chambers 62, 80th
  • valve spool 22 Due to the compression spring 82, therefore, the valve spool 22 is again moved to the left in the direction of the closed position SS, as long as the
  • the fluid pressure at the pressure port 40 has a constant pressure difference with the supply port 38 until the permissible maximum pressure is reached.
  • a valve device 16 is shown, the pressure fluctuations at the supply terminal 38 advantageously no longer pass unhindered and thus effectively prevents any damage to the hydraulic load U.

Abstract

Eine Ventilvorrichtung zum Beeinflussen eines Medienstroms zwischen einem Versorgungsansehl uss (38), an den eine Druckversorgungsquelle anschließbar ist, und einem Druckanschluss (40), an den ein hydraulischer Verbraucher anschließbar ist, mit einer Ventileinrichtung (88), die einen Ventilschieber (22) aufweist, der in einem Ventilgehäuse (18) zwischen Endstellungen (SS) längsverfahrbar geführt ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Steuereinrichtung (90) der durch den Ventilschieber (22) eingeregelte Druck an dem Druckanschluss (40) ab einer vorgegebenen Verschiebung (V) des Ventilschiebers (22) in Richtung auf eine seiner Endstellungen begrenzbar ist.

Description

Ventilvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung zum Beeinflussen eines Medienstroms zwischen einem Versorgungsanschluss, an den eine Druckversorgungsquelle anschließbar ist, und einem Druckanschluss, an den ein hydraulischer Verbraucher anschließbar ist, mit einer Ventileinrichtung, die einen Ventilschieber aufweist, der in einem Ventilgehäuse zwischen Endstellungen längsverfahrbar geführt ist.
Derartige Ventilvorrichtungen sind in Form von Druckwaagen, Stromregelventilen oder Druckminderventilen auf dem Markt frei erhältlich. Diese Ventile haben die Aufgabe, eine konstante Druckdifferenz einzuregeln, die unabhängig von einem Eingangsdruck ist. Liegt diese Druckdifferenz zusätzlich über eine Zumessblende an, so wird die Gesamtfunktion als ein Volumenstromregler bezeichnet.
Eine Druckwaage weist dabei einen Ventilschieber auf, der in einem Gehäuse verschiebbar ist. Die Druckwaage regelt einen Volumenstrom zwi- sehen einem Versorgungsanschluss und einem Druckanschluss. Der Ventilschieber weist dazu eine Regelkante auf, die mit dem Ventilgehäuse zusammenwirkt. Auf eine Steuerseite des Ventilschiebers wird der am Versorgungsanschluss anstehende Druck kopiert, während die gegenüberliegende Steuerseite vom am Druckanschluss anstehenden Fluiddruck sowie ge- gebenenfalls einem Energiespeicher beaufschlagt ist. Grundsätzlich ist die Realisierung einer Druckwaage auch ohne Druckfeder möglich; hierzu wird lediglich ein vorgebbares Flächenverhältnis benötigt, wie es sich beispielsweise bei Einsatz eines Stufenkolbens ergibt. Der Ventilschieber bewegt sich hierbei, solange zwischen den Steuerseiten eine Druckdifferenz besteht. Ist der Druck am Versorgungsanschluss bei geschlossener Zumessblende sehr hoch, stellt sich aufgrund der Leckage ein entsprechend hoher Druck am Druckanschluss ein. Bei sehr niedrigem Lastdruck kann aber die Steuerbarkeit des Ventils durch eine Druckschwankung am Versorgungsanschluss nachteilig beeinflusst werden, solange der geregelte Volumenstrom noch klein ist, da sich der geregelte Druck erst auf den erforderlichen Wert entspannen muss. Weiterhin kann es bei Verwendung von Differentialzylindern durch Leckage und aufgrund von unterschiedlichen Flächenverhältnissen zu sogenannten„Geisterbewegungen" kommen, verursacht durch die unbeabsichtigten Druckschwankungen am Druckanschluss. Zu hohe oder zu stark schwankende Drücke am Druckanschluss können einen nachgeschalteten hydraulischen Verbraucher beschädigen. Deswegen besteht die Forderung, den hydraulischen Verbraucher durch entsprechende Maßnahmen zu schützen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ventilvorrichtung aufzuzeigen, die Druckschwankungen am Versorgungsanschluss nicht mehr ungehindert passieren lässt und so einen Schutz für einen angeschlossenen hydraulischen Verbraucher bietet.
Eine Lösung dieser Aufgabe besteht in einer Ventilvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 . Vorteilhafte Ausführungsformen dieser Ventil- Vorrichtung gehen aus den Unteransprüchen 2 bis 10 hervor.
Die erfindungsgemäße Ventilvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Steuereinrichtung der durch den Ventilschieber eingeregelte Druck an dem Druckanschluss ab einer vorgegebenen Verschiebung des Ventilschiebers in Richtung auf eine seiner Endstellungen begrenzbar ist. Auf diese Weise kann der maximale Druck am Druckanschluss vorteilhaft begrenzt werden. Mithin kann es nicht mehr zu Überlastungen des hydraulischen Verbrauchers kommen. Vorteilhaft weist der Fluiddruck am Druck- anschluss eine konstante Druckdifferenz zum Versorgungsanschluss auf, bis ein zulässiger maximaler Druck erreicht ist. Etwaige„Geisterbewegungen" des Ventilschiebers werden durch diese druckbegrenzte Ventil Vorrichtung ebenfalls vermieden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform mündet eine Steuerleitung in das Ventilgehäuse ein, die Bestandteil einer LS-Signalleitung, eines Tankanschlusses oder eines sonstigen, im wesentlichen Umgebungsdruck aufweisenden Rücklaufanschlusses ist. Ein vom Druckanschluss kommendes Fluid fließt ab der vorgegebenen Verschiebung des Ventilschiebers über diese Steuerleitung ab. Durch das Abfließen des Fluids kommt es zu einer Entlas- tung, die dazu führt, dass sich der Ventilschieber in Richtung seiner
Schließstellung bewegt, bis sich ein neues Gleichgewicht der Drücke auf seinen Steuerseiten einstellt. Auf diese Weise wird die Bewegung des Ventilschiebers vorteilhaft beschleunigt.
Die Steuereinrichtung kann einen Steuerkanal innerhalb des Ventilschiebers aufweisen, der auf einer Steuerseite des Ventilschiebers in eine Medienkammer innerhalb des Ventilgehäuses ausläuft und der diese Medienkammer mit einer weiteren Medienkammer innerhalb des Ventilgehäuses, an welche die Steuerleitung angeschlossen ist, ab der vorgegebenen Verschiebung des Ventilschiebers fluidführend verbindet. Die Medienkammern können dabei Druckkammern sein, welche die Steuerseiten des Ventilschiebers mit Fluiddruck beaufschlagen. Wird der Ventilschieber um eine vorgegebene Verschiebung aus seiner einen Endstellung, der Schließstellung, heraus verschoben, so findet ein Druckausgleich zwischen den Medienkammern statt. Allein aufgrund dieses Druckausgleichs kommt es bereits zu einer Rückstellbewegung des Ventilkolbens und damit zu einer Reduzierung oder Begrenzung des Fluiddrucks am Druckanschluss.
Vorteilhaft geht der Steuerkanal im Ventilschieber in Richtung der weiteren Medienkammer mit der Steuerleitung von einem Längskanal, der parallel zur Verfahrrichtung des Ventilschiebers verläuft, in einen Querkanal über, der vom Ventilgehäuse solange überdeckt bleibt, bis die fluidführende Verbindung zwischen der einen Medienkammer und der weiteren Medienkammer hergestellt ist. Hierzu kann im Ventilgehäuse eine Steuerkante ausgebildet sein, die mit dem Querkanal zusammenwirkt. Erst wenn der Quer- kanal die Steuerkante überfährt, kommt es zu einer fluidführenden Verbindung zwischen den Medienkammern. Mithin wird ein einfacher, leicht herstellbarer und bauraumsparender Weg aufgezeigt, um eine fluidführende Verbindung zwischen den Medienkammern in Abhängigkeit von der Verschiebung des Ventilschiebers herzustellen. In den Steuerkanal kann ein Druckmeldekanal einmünden, der den durch den Ventilschieber geregelten Druck zwischen dem Versorgungsansehl uss und dem Druckanschluss in den Steuerkanal weiterleitet. Durch den Druckmeldekanal und den Steuerkanal kann somit auf einfache Weise der am Versorgungsanschluss anstehende Fluiddruck auf die eine Steuerseite des Ventilschiebers kopiert werden, ohne zusätzliche Bohrungen im Ventilgehäuse vorsehen zu müssen. Darüber hinaus kann in Abhängigkeit von der Stellung des Ventilschiebers über den Druckmeldekanal Fluid vom Versorgungsanschluss in Richtung der Steuerleitung abfließen.
Der Druckmeldekanal mündet vorteilhaft in einem Ventilraum des Ventil- gehäuses aus, der seitlich von zwei Steuerteilen des Ventilschiebers mit begrenzt ist. Durch die Steuerteile wird der Fluidfluss mit dem Versorgungsanschluss und dem Druckanschluss vorteilhaft geregelt. Der Steuerkanal weist mit Vorteil eine Blende oder eine Drosselstelle auf, die zwischen dem Versorgungsanschluss und der an die eine Medienkammer angrenzenden Steuerseite des Ventilschiebers vorgesehen ist. Mit der Blende oder der Drosselstelle kann das Regelverhalten der Ventilvorrich- tung vorteilhaft beeinflusst, insbesondere verzögert, werden. Auf diese Weise können beispielsweise Druckstöße am Versorgungsanschluss nicht mehr unmittelbar auf die eine Steuerseite des Ventilschiebers abgebildet werden, so dass eine schlagartige Aufsteuerung der Ventil Vorrichtung verhindert wird, die zu Schäden am hydraulischen Verbraucher führen könnte. In einer fluidführenden Leitung zwischen dem Druckanschluss und dem hydraulischen Verbraucher kann eine Einrichtung vorgesehen sein und die LS-Signalleitung kann in die fluidführende Verbindung zwischen der Einrichtung und dem hydraulischen Verbraucher einmünden. Dies hat den Vorteil, dass ein geringer Druck in der weiteren Medienkammer ansteht, an welche die Steuerleitung angeschlossen ist. Auf diese Weise kann das Fluid leichter aus der weiteren Steuerkammer über die Steuerleitung abfließen, wenn der Ventilschieber über die vorgegebene Verschiebung hinaus verschoben ist.
Bevorzugt ist die Ventileinrichtung eine Individualdruckwaage und die Ein- richtung eine Zumessblende. Durch diese Kombination wird vorteilhaft ein Volumenstromregler gebildet.
Weiterhin kann der Ventilschieber unter Einwirkung eines Energiespeichers, vorzugsweise in Form einer Druckfeder, in zumindest einer der Endstellungen den Druckanschluss von dem Versorgungsanschluss trennen.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine hydraulische Symboldarstellung eines Volumenstromreglers;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen solchen Volumenstromregler;
Fig. 3 eine hydraulisches Symboldarstellung einer erfindungsgemäßen
Ventilvorrichtung; und
Fig. 4 ein Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Ventilvorrichtung.
In den Fig. 1 und 2 ist in Form einer hydraulischen Symboldarstellung und in Form eines Längsschnitts eine Druckwaage 10 in Verbindung mit einer Zumessblende 12 gezeigt, die in der Gesamtfunktion einen Volumenstrom- regier 14 bilden. Dieser Volumenstromregler 14 bildet die Ausgangsbasis der Beschreibung für die nachfolgend anhand der Fig. 3 und 4 erläuterte erfindungsgemäße Ventilvorrichtung 16.
In den Fig. 1 und 2 weist ein Ventilgehäuse 18 eine Ventilbohrung 20 auf, in der ein längsverfahrbar geführter Ventilschieber 22 angeordnet ist. Die Ventilbohrung 20 ist an beiden Enden 24, 26 durch Abschlussschrauben 28, 30 verschlossen, die jeweils in ein zuordenbares Innengewinde 32 der Ventilbohrung 20 eingreifen. Zwischen den Abschlussschrauben 28, 30, und dem Ventilgehäuse 18 sind jeweils ringförmige Dichtelemente 34 vorgesehen. Der Ventilschieber 22 ist zum Ansteuern einer fluidführenden Verbindung 36 zwischen mindestens zwei im Ventilgehäuse 18 aufgenommenen Fluid- Anschlussstellen 38, 40, einem Versorgungsanschluss 38 und einem
Druckanschluss 40, vorgesehen. An den Versorgungsanschluss 38 ist eine Druckversorgungsquelle P anschließbar und an den Druckanschluss 40 ist ein hydraulischer Verbraucher U anschließbar. Der Ventilschieber 22 weist insgesamt zwei Steuerteile 42, 44 auf, von denen das erste Steuerteil 42 mindestens eine taschenartige Vertiefung 46 aufweist und das zweite Steuerteil 44 durch eine erste Fluidführung 48 vom ersten Steuerteil 42 beabstandet angeordnet ist. Grundsätzlich besteht die Möglichkeit die erfindungsgemäße Lösung auch nur mit einem Steuerteil, beispielsweise dem Steuerteil 42 zu realisieren. Im unbetätigten Zustand des Ventilschiebers 22, also bei Nullhub, bei dem sich der Ventilschieber 22 in der in der Bildebene linken Endlage befindet, ist das zweite Steuerteil 44 mittels eines zylinderförmigen Führungsteils 50 in Anlage mit einer Gehäuseinnenwand 52 des Ventilgehäuses 18. Ein konisch verlaufendes Übergangsteil 54 bildet eine Strömungsführung für das durch die Fluidführung 48 strömende Fluid und bewirkt eine Umlenkung des Fluidstroms in Richtung des Druckanschlusses 40. Das Übergangsteil 54 trägt auch zur Strömungskraftkompensation am Ventilschieber mit bei.
Mittels eines weiteren Führungsteils 56 ist der Ventilschieber 22 im Bereich des Druckanschlusses 40 im Ventilgehäuse 18 durch dessen Innenwand 52 geführt. Zwischen dem ersten Steuerteil 42 und dem zweiten Steuerteil 44 ist bereits eine diese auf Abstand haltende erste Fluidführung 48 angeordnet. Durch eine zweite Fluidführung 58 zwischen dem zweiten Steuerteil 44 und dem weiteren Führungsteil 56 wird nun die Umströmung des Ven- tilschiebers 22 im Bereich des zweiten Steuerteils 44 verbessert, wodurch die Druckverluste innerhalb der Druckwaage 10 verringert werden. Weiterhin wird durch die zweite Fluidführung 58 das Dichtverhalten des zweiten Steuerteils 44 gegenüber der Gehäuseinnenwand 52 verbessert, da der Dichtspalt zwischen Ventilschieber 22 und Gehäuseinnenwand 52 durch das Einbringen der zweiten Fluidführung 58 in den Ventilschieber 22 verkleinert werden kann. Die beiden Fluidführungen 48, 58, die axiale Abstände zwischen dem ersten Steuerteil 42 und dem zweiten Steuerteil 44 sowie zwischen dem zweiten Steuerteil 44 und dem weiteren Führungsteil 56 bilden, sind durch nutartig verlaufende Durchmesserreduzierungen 59 im Ventilschieber 22 gebildet. Derartige Durchmesserreduzierungen 59 werden fachsprachlich auch als Einstiche bezeichnet.
Auf seiner einen, in der Bildebene linken Stirnseite 60 grenzt der Ventilschieber 22 an eine Medienkammer 62 veränderlichen Volumens an, in die ein Steuerkanal 64 des Ventilschiebers 22 mit seinem einen Ende 66 mündet, dessen anderes Ende 68 über zwei in Querrichtung verlaufende
Druckmeldekanäle 70 in einem Ventilraum 72 zwischen den beiden Steuerteilen 42, 44, unmittelbar an das Übergangsteil 54 angrenzend, ausmündet. Der Ventilraum 72 ist randseitig von den zwei Steuerteilen 42, 44 des Ventilschiebers 22 und dem Ventilgehäuse 18 mit begrenzt. Der durch den Ventilschieber 22 eingeregelte Druck zwischen dem Versorgungsanschluss 38 und dem Druckanschluss 40 wird über die Druckmeldekanäle 70 und den Steuerkanal 64 in die eine Medienkammer 62 weitergeleitet. Der in der einen Medienkammer 62 herrschende Fluiddruck beaufschlagt dann den Ventilschieber 22 in Richtung einer Offenstellung.
An den Druckanschluss 40 ist über eine fluidführende Leitung 73 der hydraulische Verbraucher U angeschlossen. In der fluidführenden Leitung 73 ist die Einrichtung 12, insbesondere in der Art einer Zumessblende ausgebildet, vorgesehen. Zur Abbildung des Fluiddruckes nach mindestens der fest eingestellten oder verstellbaren Einrichtung 12 in Form der Zumessblende auf die andere Stirnseite 74 des Ventilschiebers 22 ist eine entsprechende Steuerleitung 76 in Form einer LS-Signalleitung 78 vorgesehen, die an das Ventilgehäuse 18 angeschlossen ist und zu einer weiteren Medienkammer 80 führt. Ein in der weiteren Medienkammer 80 herrschender Fluidddruck beaufschlagt die andere Stirnseite 74 des Ventilschiebers 22 nach links in Richtung der Schließstellung SS, in welcher der Ventilschieber 22 bei Nullhub den Druckanschluss 34 von dem Versorgungsanschluss 40 trennt. Der Ventilschieber 22 ist auf seiner anderen Stirnseite 74 außerdem von einem Energiespeicher 82 in Form einer Druckfeder beaufschlagt. Am Ventilschie- ber 22 und an der gegenüberliegenden Abschlussschraube 30 sind Führungen 84, 86 für die Druckfeder 82 ausgebildet.
Die Ventilvorrichtung 16 der Figuren 3 und 4 stellt eine Weiterentwicklung dar und unterscheidet sich von dem Volumenstromregler 14 der Figuren 1 und 2 im Wesentlich dadurch, dass in einer Ventileinrichtung 88 in Form einer Individualdruckwaage mittels einer Steuereinrichtung 90 der durch den Ventilschieber 22 eingeregelte Druck zwischen dem Versorgungsan- schluss 38 und dem Druckanschluss 40 ab einer vorgegebenen Verschiebung V des Ventilschiebers 22 in Richtung auf eine seiner Endstellungen, in diesem Fall die in der Bildebene rechte Endstellung, begrenzbar ist.
Dies wird dadurch erreicht, dass die Steuereinrichtung 90 einen verlängerten Steuerkanal 64 innerhalb des Ventilschiebers 22 aufweist, der auf der einen Steuerseite 60 des Ventilschiebers 22 in die eine Medienkammer 62 innerhalb des Ventilgehäuses 18 ausmündet. Der Steuerkanal 64 verbindet die eine Medienkammer 62 mit der weiteren Medienkammer 80 innerhalb des Ventilgehäuses 18, an welche die Steuerleitung 76 angeschlossen ist, ab der vorgegebenen Verschiebung V des Ventilschiebers 22 fluidführend. Der Steuerkanal 64 geht hierzu in Richtung der weiteren Medienkammer 80 mit der Steuerleitung 76 von einem Längskanal 94, der parallel zur Verfahrrich- tung VR des Ventilschiebers 22 verläuft, in einen Querkanal 96 über. Der Querkanal 96 bleibt von dem Ventilgehäuse 18 solange überdeckt, bis die fluidführende Verbindung 98 zwischen der einen Medienkammer 62 und der weiteren Medienkammer 80 hergestellt ist. Im Ventilgehäuse 18 ist dazu eine Innenumfangsnut 100 vorgesehen, die eine Steuerkante 102 auf- weist. Durch die Innenumfangsnut 100 kann das Fluid das weitere Führungsteil 56 endseitig umströmen. Es ist weiterhin vorgesehen, dass das Fluid über die Steuerleitung 76 in Richtung der LS-Signalleitung 78, einem Tankanschluss 104 oder einem sonstigen, im wesentlichen Umgebungsdruck aufweisenden Rücklaufanschluss aus der weiteren Medienkammer 80 abfließen kann. Um die Flussrichtung des Fluids und die Menge des abflie- Ί 0 ßenden Fluids steuern zu können, weisen die LS-Signalleitung 78 und der Tankanschluss 104 einstellbare Drosselstellen 106, 108 auf.
Der Steuerkanal 64 im Ventilschieber 22 weist eine weitere Drosselstelle 1 10 auf, die zwischen dem Versorgungsansehl uss 38 und der an die eine Medienkammer 62 angrenzenden Steuerseite 60 des Ventilschiebers 22 vorgesehen ist. Diese Drosselstelle 1 10 ist sehr einfach dadurch ausgebildet, dass die Druckmeldekanäle 70 einen entsprechend kleinen Innendurchmesser aufweisen. Durch diese Drosselstelle 1 10 werden Druckschwankungen am Versorgungsansehl uss 38 verzögert an die erste Medien- kammer 62 weitergeleitet.
Nachfolgend wird die Funktionsweise der Ventilvorrichtung 16 erläutert.
Ein am Versorgungsansehl uss 38 anstehender Fluiddruck wird über die Druckmeldekanäle 70 und den Steuerkanal 64 in die eine Medienkammer 62 weitergeleitet. Dort wirkt er auf die angrenzende Steuerseite 60 des Ven- tilschiebers 22 ein. Auf der gegenüberliegenden Steuerseite 74 ist der Ventilschieber 22 vom Lastdruck über die LS-Signalleitung 78 und der Druckfeder 82 beaufschlagt. Wenn der Fluiddruck am Versorgungsansehl uss 38 den Gegendruck durch den Lastdruck und die Druckfeder 82 übersteigt, bewegt sich der Ventilschieber 22 ausgehend von der Schließstellung SS bei Null- hub in der Bildebene nach rechts.
Durch die Verschiebung des Ventilschiebers 22 wird das zweite Steuerteil 44 außer Eingriff mit der Gehäuseinnenwand 52 gebracht, so dass eine f I u- idführende Verbindung 36 zwischen dem Versorgungsanschluss 38 und dem Druckanschluss 40 zunehmend weiter geöffnet wird. Ab einer vorge- gebenen Verschiebung V des Ventilschiebers 22 wird die fluidführende Verbindung 48 durch Schließen des Steuerteils 42 an der Steuerkante 51 unterbrochen und die fluidführende Verbindung 36 zwischen den Medienkammern 62, 80 hergestellt, weil der Querkanal 96 der Steuereinrichtung 90 die Steuerkante 102 im Ventilgehäuse 18 überlaufen hat. Durch diese fluidführende Verbindung 98 zwischen den Medienkammern 62, 80 kommt es zu einem Druckausgleich zwischen den Medienkammern 62, 80.
Aufgrund der Druckfeder 82 wird deshalb der Ventilschieber 22 wieder nach links in Richtung der Schließstellung SS verschoben, solange der
Druckausgleich besteht. Dieser Effekt wird dadurch verstärkt, dass Fluid aus der weiteren Medienkammer 80 über die Steuerleitung 76 in Richtung der LS-Signalleitung 78 und des Tankanschlusses 104 abfließen kann. Hat sich der Ventilschieber hinreichend weit in Richtung der Schließstellung SS be- wegt, so kommt es wieder zu einer zumindest teilweisen Überdeckung des Querkanals 96 durch das Ventilgehäuse 18, wodurch die fluidführende Verbindung 98 zwischen den Medienkammern 62, 80 zunächst gedrosselt und mit zunehmender Verschiebung des Ventilschiebers 22 ganz getrennt wird. Auf diese Weise stellt sich eine Gleichgewichtslage ein, die den Druck am Druckanschluss 40 vorteilhaft auf einen Maximalwert begrenzt. Mithin kann es nicht mehr zu Überlastungen am hydraulischen Verbraucher U kommen. Vorteilhaft weist der Fluiddruck am Druckanschluss 40 eine konstante Druckdifferenz zum Versorgungsanschiuss 38 auf, bis der zulässige maximale Druck erreicht ist. Im Ergebnis wird so eine Ventil Vorrichtung 16 aufgezeigt, die Druckschwankungen am Versorgungsanschiuss 38 vorteilhaft nicht mehr ungehindert passieren lässt und somit etwaige Beschädigungen des hydraulischen Verbrauchers U wirksam verhindert.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Ventilvorrichtung zum Beeinflussen eines Medienstroms zwischen einem Versörgungsanschluss (38), an den eine Druckversorgungsquelle (P) anschließbar ist, und einem Druckanschluss (40), an den ein hydraulischer Verbraucher (U) anschließbar ist, mit einer Ventileinrichtung (88), die einen Ventilschieber (22) aufweist, der in einem Ventilgehäuse (18) zwischen Endstellungen (SS) längsverfahrbar geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Steuereinrichtung (90) der durch den Ventilschieber (22) eingeregelte Druck an dem Druckanschluss (40) ab einer vorgegebenen Verschiebung (V) des Ventilschiebers (22) in Richtung auf eine seiner Endstellungen begrenzbar ist.
Ventil Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei in das Ventilgehäuse (18) eine Steuerleitung (76) einmündet, die Bestandteil einer LS-Signal- leitung (78), eines Tankanschlusses (104) oder eines sonstigen, im Wesentlichen Umgebungsdruck aufweisenden Rücklaufanschlusses ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein vom Versörgungsanschluss (38) kommendes Fluid ab der vorgegebenen Verschiebung (V) des Ventilschiebers (22) über die Steuerleitung (76) abfließt.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (90) einen Steuerkanal (64) innerhalb des Ventilschiebers (22) aufweist, der auf einer Steuerseite (60) des Ventilschiebers in eine Medienkammer (62) innerhalb des Ventilgehäuses (18) ausmündet und der diese Medienkammer (62) mit einer weiteren Medienkammer (80) innerhalb des Ventilgehäuses (18), an welche die Steuerleitung (76) angeschlossen ist, ab der vorgegebenen Verschiebung (V) des Ventilschiebers (22) fluidführend verbindet.
4. Ventil Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkanal (64) in Richtung der weiteren Medienkammer (80) mit der Steuerleitung (76) von einem Längskanal (94), der parallel zur Verfahrrichtung (VR) des Ventilschiebers (22) verläuft, in einen Querkanal (96) übergeht, der von dem Ventilgehäuse (18) solange überdeckt bleibt, bis die fluidführende Verbindung (98) zwischen der einen Medienkammer (62) und der weiteren Medienkammer (80) hergestellt ist.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass in den Steuerkanal (64) ein Druckmeldekanal (70) einmündet, der den durch den Ventilschieber (22) geregelten Druck des Druckanschlusses (40) in den Steuerkanal (64) weiterleitet.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckmeldekanal (70) in einen Ventilraum (72) des Ventilgehäuses (18) ausmündet, der randseitig von mindestens einem Steuerteil (42), vorzugsweise von zwei Steuerteilen (42, 44) des Ventilschiebers (22) mit begrenzt ist.
Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkanal (64) eine Blende oder eine Drosselstelle (1 10) aufweist, die zwischen dem Versorgungsansehl uss (38) und der an die eine Medienkammer (62) angrenzenden Steuerseite (60) des Ventilschiebers (22) vorgesehen ist.
Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einer fluidführenden Leitung (73) zwischen dem Druckanschluss (40) und dem hydraulischen Verbraucher (U) eine Einrichtung (12) vorgesehen ist und dass die LS-Signalleitung (78) in die fluidführende Leitung (71 ) zwischen der Einrichtung (12) und dem hydraulischen Verbraucher (U) einmündet.
9. Ventilvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilvorrichtung (88) eine Individualdruckwaage und die Einrichtung (12) eine Zumessblende ist.
10. Ventilvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber (22) unter Einwirkung eines
Energiespeichers (82), vorzugsweise in Form einer Druckfeder, in zumindest einer seiner Endstellungen den Druckanschluss (40) von dem Versorgungsansehl uss (38) trennt.
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