DE1650580A1

DE1650580A1 - Hydraulisches Doppelventil

Info

Publication number: DE1650580A1
Application number: DE19671650580
Authority: DE
Inventors: Carrieri Luis Francescon
Original assignee: US Industries Inc
Current assignee: US Industries Inc
Priority date: 1967-03-08
Filing date: 1967-12-04
Publication date: 1971-11-18
Also published as: US3483891A; GB1157160A

Description

Hydraulisches Doppelrentil

Die Erfindung bezieht sich auf hydraulische Ventile zur Steuerung der Arbeit einer Vorrichtung, die durch Druckströmungsmittel betätigbar ist.

Die Erfindung ist besonders für die Benutzung alt einer einfachwirkenden Zylinder- und Kolbenanordnung Terwendbar, wo das Strömungsmittel unter Druck den Kolben in eine Richtung drückt, während andere Mittel benutzt werden, um den Kolben in die entgegengesetzte Richtung zu bewegen.

Es ergeben sich Sicherheitsprobleme beim Entwurf hydraulischer Ventile, um sich gegen einen Aufbau von

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unsicheren Drücken an der Vorrichtung zu schützen, wenn das Ventil infolge Mißfunktionen unwirksam wird. In der vorliegenden Erfindung besteht das Ventil aus zwei axial verschiebbaren Spindelventilen, die parallel mit einer Druckströmungsmittelquelle, z.B. einem Akkumulator, verbunden sind. Die Anordnung der Spindeln in ihren Gehäusen mit Bezug auf die mit dem Akkumulator verbundenen Kanäle, den Tank und die zu betätigende Vorrichtung ist derart, daß, wenn ein Ventil versagt zu funktionieren, die beiden Spindeln miteinander außer Phase sein werden und der mit der zu betätigenden Vorrichtung verbundene Kanal zu dem Tank geöffnet sein wird, wodurch minimaler Druck vorherrschen wird.

Die Erfindung beabsichtigt auch eine Konstruktion, wodurch während der Verschiebung der Spindeln der mit dem Tank verbundene Kanal geschlossen sein wird, bevor der mit dem Akkumulator verbundene Kanal geöffnet wird, um dadurch das Entweichen von Akkumulatorkraft während dieser Verschiebung an den Tank zu verhindern.

Es ist daher der Zweck der Erfindung, ein hydraulisches Doppelventil der Spindeltype zur Betätigung einer

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Vorrichtung zu schaffen, das ansprechend auf Strömungsmittel unter Druck betätigbar und so konstruiert ist, um' jederzeit sicher zu bleiben, selbst wenn es infolge Mißfunktion unwirksam wird.

Insbesondere schafft die Erfindung ein doppeltes hydraulisches Ventil zur Verwendung in einem hydraulischen System, welches eine Druckströmungsmittelquelle, einen Tank und eine durch Strömungsmitteldruck betätigbare Vorrichtung enthält, wobei das Ventil ein Paar Hauptspindelventilglieder enthält, von denen jedes in einer Bohrung in einem Gehäuse angeordnet und axial darin zwischen wirksamen und unwirksamen Stellungen verschiebbar ist, eine erste Leitungseinrichtung, welche die Spindelventilglieder mit der Druckströmungsmittelquelle verbindet, eine zweite Leitungseinrichtung, welche die Spindelventilglieder mit der zu betätigenden Vorrichtung verbindet, eine dritte Leitungseinrichtung, welche die Spindelventilglieder mit dem Tank verbindet, eine Mehrzahl von Durchgängen zwischen den Spindelventilgliedern und den Leitungen, die so angeordnet sind, daß, wenn die Spindelventilglieder sich in ihrer wirksamen Stellung befinden, Strömungsmittel von der Druckströmungsmittelquelle

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an die Vorrichtung fließen wird, um dieselbe zu betätigen/ und, wenn die Spindelventilglieder sich in ihrer unwirksamen Stellung befinden, Strömungsmittel von der Vorrichtung an den Tank fließen wird, um dadurch die Vorrichtung zu entkräften, ferner eine Einrichtung, um die Spindelventilglieder im wesentlichen gleichzeitig zu

^ verschieben, wobei die Spindelventilglieder mit all den genannten Leitungseinrichtungen parallel verbunden sind, wodurch" das Versagen jedes Spindelventilgliedes, um richtig zu funktionieren, eine Verbindung zwischen der ersten und dritten Leitungseinrichtung ergibt, um dadurch Strömungsmittel von der Quelle an den Tank zu transportieren, v.obei minimaler Druck vorherrscht.

In dem hydraulischen Doppelventil nach der Erfindung

W werden die Spindeln desselben axial durch die Betätigung von Steuerventilen verschoben, um das Strömungsmittel entweder an die Vorrichtung oder an den Tank zu richten. Ein Merkmal besteht darin, daß die Spindeln parallel mit einer Kraftquelle von Druckströmungsmitteln verbunden sind, wodurch ein Versagen oder eine I«ißf unkt ion von einem dasselbe veranlassen wird, außer Phase mit dem anderen ?,u kommen und das Strüirur.^mittel von der Druck-

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BAD ORIGINAL

quelle an den Tank in einem gesteuerten Strömungsgrad abgibt, so daß der Druck an den mit der zu betätigenden Vorrichtung verbundenen Kanal auf einen minimalen Sicherheitswert abfällt.

Ein anderes Merkmal der Erfindung ist eine Anordnung, worin die Spindeln des Ventiles wirken, um den Durchgang an den Tank vor Öffnung des Durchganges an die ( zu betätigende Vorrichtung während der Verschiebung der Spindeln aus der unwirksamen in die wirksame Stellung zu schließen, wodurch ein "totes Band" erzeugt wird, wenn keine Verbindung zwischen irgendeinem der Ventilkanäle vorhanden ist und um das Entweichen von Druckströmungsmittel an dem Tank zu verhindern.

Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen

_Λ i aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit \

den Zeichnungen hervor, in welchen sind: Fig. 1 eine schematische Darstellung, welche die allgemeine Anordnung von verschiedenen Teilen eines typischen hydraulischen Systemes zeigt, in welchem das Ventil nach der arfindung arbeiten kann,

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Fig. 2 eine Aufrißansicht des die Erfindung enthaltenden Ventiles,im wesentlichen nach Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf das Ventil, teilweise geschnitten und im wesentlichen nach Linie 3-3 in
Fig. 4,

Fig. 4 eine Vorderansicht des Ventiles, teilweise im

Schnitt, welche eines der Spindelventile darin im vertikalen Schnitt und in der unwirksamen Stellung desselben zeigt,

Fig. 5 eine etwas vergrößerte, teilweise Vertikalschnittansicht des in Fig. 4 im Schnitt gezeigten Ventiles, wobei aber deutlicher die "Totbandwirkung" dargestellt ist,

Fig. 6 ein schematisches Diagramm, welches die Stellungen und die Strömung des Strömungsmittels durch die
Steuer- und Hauptventile zeigt, wenn sie sich in
einer unwirksamen Stellung befinden,

Fig. 7 eine Fig. 4 ähnliche Ansicht, die aber die Spindeln in der wirksamen Stellung derselben zeigt,

Fig. 8 eine Fig. 5 ähnliche Ansicht, welche eine der

Spindeln in der wirksamen Stellung derselben zeigt und

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BAD ORIGINAL

Fig. 9 ein Fig. 6 ähnliches schematisches Diagramm, welches aber die Stellungen und die Strömung des Strömungsmittels durch die Steuer- und Hauptventile zeigt, wenn sie sich in der wirksamen Stellung befinden.

In den Zeichnungen und insbesondere in Fig. 1 ist schematisch ein typisches hydraulisches System dargestellt, in welchem das Ventil nach der Erfindung benutzt werden kann. Wie vorher erwähnt, ist das Ventil dazu bestimmt, eine Vorrichtung zu betätigen, die durch ein Druckströmungsmittel betrieben werden kann. Ein Beispiel einer solchen Vorrichtung ist ein einfachwirkender Zylinder. Insbesondere ist die Vorrichtung dazu entworfen, eine Kupplung und/oder eine Bremse durch Ausübung von Strömungsmitteldruck darauf zu betätigen. Beispielsweise kann eine Kupplung einen Kolben darin aufweisen, der normalerweise durch mechanische Mittel, wie Federn, in einer gelösten Stellung gehalten wird, Ein Strömungsmittel unter £ruck wird benutzt, um- den Kolben gegen den Federdruck 5U bewag&n, um die Kupplung iinzurücVen· Me gleiche .unrcburig kann tersuMi T/ei'd-s·:·, um eiac :V-:-r:liehe konstruierte

11" U β ΙΏΖ'ΐΗ

BAD OFHGtNAL.

Die Vorrichtung, welche durch ein Druckströmungsmittel betätigbar ist, ist in der schematischen Darstellung in Fig. 1 durch das Bezugszeichen 1 bezeichnet. Ein Elektromotor 2 treibt eine Pumpe 3 an, die damit verbunden einen Druckkompensator 4 aufweist. Die Pumpe 3 drückt ein Strömungsmittel von einer geeigneten Quelle durch einen Filter 5 und ein Ventil 6 an einen Akkumulator 7. Von dem Akkumulator wird das hydraulische Strömungsmittel durch eine feststehende Öffnung 8 hindurch durch geeignete Leitungen an das Betätigungsventil 9 gepumpt, welches die vorliegende Erfindung verkörpert. Das Betätigungsventil ist mit der Vorrichtung 1 durch eine Leitungseinrichtung 10 und auch mit dem Tank mittels einer geeigneten Leitung 11 verbunden. Ein Druckschalter 8' befindet sich ebenfalls in dem Stromkreis, um die Erregung des Ventiles zu verhindern, wenn der Systemdruck unzulänglich ist.

Unter Bezug auf die anderen Figuren der Zeichnungen enthält das Doppelventil vorzugsweise einen Körper oder ein Gehäuse 12, welches mit zwei sich hindurch erstreckenden Bohrungen versehen ist, von denen jede anschmiegend einen gehärteten Stahleinsatz 13 aufnehmen kann.

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Jeder Einsatz ist im Innern desselben mit einer Mehrzahl von axial im Abstand angeordneten ringförmigen Rippen 14, 15, 16 und 17 versehen.

Eine Spindel 18 ist in jedem der Einsätze 13 aufgenommen, wobei jede Spindel an den entgegengesetzten Enden derselben mit Endteilen versehen ist, die vergrößerte Durchmesser, wie bei 19 und 20 gezeigt, aufweisen. Der Durchmesser dieser Teile an jeder Spindel¹ist derart, um einen Gleitsitz der Spindeln mit der Innenoberfläche der axial im Abstand angeordneten ringförmigen Rippen zu bilden, die an dem Einsatz geformt sind.

Zwischen den benachbarten ringförmigen Rippen an jedem Einsatz 13 ist der Durchmesser des Einsatzes so vergrößert, daß diese Teile des Einsatzes mit ihrer zugeordneten Spindel eine Kammer bilden. Beispielsweise wird zwischen den Rippen 14 und 15 jeder Einsatz eine Kammer aufweisen. Eine Zwischenkammer 22 ist dadurch zwischen den Rippen 15 und 16 gebildet, während eine obere Kammer zwischen den Rippen 16 und 17 vorgesehen ist. Es ist nachfolgend klarer zum Ausdruck gebrächt, daß die Spindeln veranlaßt werden, axial aus der unwirksamen Stellung derselben, die in Fig. 4 gezeigt ist, in die wirksame

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Stellung nach Fig. 7 hin- und herzugehen, und die Kammern 21, 22 und 23 können einen hydraulischen Strömungsmittelfluß durch sie hindurch aufweisen.

Jede Spindel 18 ist an ihrem unteren Ende mit einer kurzen Verlängerung von kleinerem Durchmesser versehen, wie sie bei 24 gezeigt ist. In der unteren Stellung der Spindeln wird diese Verlängerung 24 in jedem Falle gegen das Verschlußglied 25 aufsitzen, welches ihr zugeordnet ist. Eine Bodenkammer 26 ist dann rund' um das untere Ende 19 jeder Spindel vorhanden, die, wie nachfolgend ersichtlich wird, hydraulisches Strömungsmittel unter Druck von einem Steuerventil aufnehmen wird, um die Spindel in axialer Richtung nach aufwärts zu verschieben.

An der Spitze des Gehäuses 12 und unmittelbar über der Bohrung darin, welche die Spindeln beherbergt, ist für jede upindel eine Kappe 27 vorgesehen, die eine langgestreckte Bohrung 28 aufweist, welche sich durch dieselbe hindurcherstreckt. Ein Verschluß 29,an der Spitze jeder Kappe verschließt das obere Ende derselben und besitzt eine langgestreckte Stange oder ein Anschlagglied 30, welches davon nach unten und durch die Bohrung

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verläuft. Der Durchmesser der Stange 30 ist kleiner als derjenige der Bohrung 28, um dadurch eine Druckfeder 31 aufzunehmen.

Das obere Ende jeder Spindel ist ebenfalls mit einer Verlängerung 32 von kleinerem Durchmesser als das Mide der Spindel versehen, welche Verlängerung nach aufwärts in die gewickelte Feder 31 vorsteht. .Vie ersichtlich ist, lagert die Feder 31 an ihrem oberen Ende gegen das Verschlußglied 29 und an ihrem unteren Ende gegen das obere vergrößerte Ende der Spindel, wodurch die Spindel nach unten in ihre unterste und unwirksame Stellung gedrückt wird, wie es in Fig. 4 gezeigt ist.

Eine Kammer 33 ist ebenfalls über der Spitze jeder Spindel vorgesehen, die Strömungsmittel unter Druck von einem Steuerventil aufnehmen kann, um zu der Verschiebung des Ventiles nach unten aus der wirksamen zurück in die unwirksame. Stellung beizutragen. Es ist klar, daß jede Spindel und ihr zugeordneter gehärteter Einsatz sich in getrennten Gehäusen anstatt in einem einzigen, wie gezeigt, befinden könnten, solange wie sie in dem hydraulischen System parallel geschaltet sind.

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Das Gehäuse 12 ist mit einer Mehrzahl von Öffnungen in den Wänden desselben versehen, die diesbezüglich mit dem Akkumulator, der zu betätigenden Vorrichtung und dem Tank verbunden sind.

Die spezifischen Stellen dieser Öffnungen sind nicht wichtig, aber, wie hier dargestellt ist, sind drei solcher Öffnungen an entgegengesetzten Seiten des Gehäuses 12 gezeigt. Zwei Reihen dieser Öffnungen sind hauptsächlich zur Bequemlichkeit bei der Verbindung des Ventiles in das hydraulische System vorgesehen, wobei nur eine solche Reihe benutzt ist, während die andere Reihe verstöpselt ist.

In den Fig. 4 und 7 der Zeichnungen ist eine Eeihe von drei Öffnungen, wie dargestellt, an der rechten Seite des Gehäuses vorhanden, welche Öffnungen mit den Bezugszeichen 34, 35 und 36 bezeichnet sind. Die entsprechenden Öffnungen an der entgegengesetzten Seite des Gehäuses werden in diesem Beispiel verstöpselt sein. Wie aus den Bezeichnungen hervorgeht, ist die Öffnung mit dem Akkumulator verbunden, so daß Strömungsmittel von dem Akkumulator unter Druck hindurchfließen wird, wie es schematisch in Fig. 1 gezeigt ist.

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Die Öffnung 35 ist duroh eine geeignete Leitung mit der zu betätigenden Vorrichtung verbunden, wobei diese Leitung in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Wie nachfolgend ersichtlioh wird, geht die Strömung des Strömungsmittela durch die Öffnung 35, wenn das Ventil sich in der wirksamen Stellung befindet und aus der Vorrichtung, wenn das Ventil in die unwirksame Stellung bewegt ist.

Die Öffnung 36 ist mit dem Tank mittels der Leitung 11 verbunden, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Die Strömung des Strömungsmittels durch die Öffnung 36 geht immer an den Tank und diese Strömung tritt ein, wenn das Ventil in die unwirksame Stellung desselben bewegt ist, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist.

In dem Gehäuse 12 ist zu sehen, daß die Öffnung 34 mit einem ringförmigen Hohlraum 37 in Verbindung steht, der den gehärteten Einsatz 13 umgibt. Jeder der Einsätze 13 ist mit einer Mehrzahl von umfänglich im Abstand angeordneten Kanälen 38 versehen, die mit dem ringförmigen Hohlraum 37, der damit verbunden ist, in Verbindung stehen, sowie mit der ringförmigen Kammer 23.

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Es wird ein solcher ringförmiger Hohlraum 37 rund um jeden Einsatz 13 herum vorhanden sein und diese Hohlräume sind miteinander mittels eines sich dazwischen erstreckenden Durchganges 39 verbunden. Es ist ersichtlich, daß der Strömungsmittelfluß von dem Akkumulator durch den Durchgang 34 in den Hohlraum 37 eintreten und durch die Kanäle in die Kammer 23 gehen wird. Das Strömungsmittel wird in gleicher Weise aus dem Hohlraum 37 durch den Durchgang 39 an den Hohlraum 37 an der entgegengesetzten Seite des Gehäuses fließen. Das Strömungsmittel wird auch durch die Öffnungen 38 rund um den anderen Einsatz herum und in die Kammer 23 desselben fließen. Unter normalem Betrieb wird daher, und wenn das Ventil sich in der unwirksamen Stellung befindet, wie Fig. 4 zeigt, Strömungsmittel unter Druck aus dem Akkumulator sich in den Hohlräumen 37 und den Kammern 23 befinden. Der Druckkompensator 24 wird in der normalen Weise wirken, um den Druck am Übersteigen eines vorherbestimmten Maximums zu hindern.

Die Öffnung 35 ist mit der zu betätigenden Vorrichtung mittels einer Leitung 10 verbunden, wie es schematisch in Fig. 1 dargestellt ist. Das Innenende der Öffnung 35 steht mit einem ringförmigen Hohlraum 40 in Verbindung,

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der den gehärteten Einsatz 13 umgibt. Dieser Hohlraum ist auch mit einer Mehrzahl von umfangsmäßig im Abstand angeordneten Kanälen 41 verbunden, die in dem Einsatz gebildet sind, wobei jeder von ihnen seinerseits mit der ringförmigen Kammer 22 rings um die Spindel 18 herum in Verbindung steht.

Es ist wiederum "zu bemerken, daß ein ähnlicher Hohlraum 40 den Einsatz in dem angrenzenden Ventil in der anderen Hälfte des Gehäuses umgibt, und die beiden ringförmigen Hohlräume 40 sind mittels eines Durchgangsweges 42 dazwischen verbunden. In der unwirksamen Stellung der Spindeln nach Fig. 4 wird die durch das Druckströmungsmittel zu betätigende Vorrichtung entkräftet sein, so daß der Strömungsmittelfluß von der Vorrichtung zurück durch das Ventil und an den Tank fließen wird, tfenn das Strömungsmittel von der Vorrichtung durch die Öffnung fließt, geht es in den Hohlraum 40 rund um den ersten Einsatz 13 und durch den Durchgang 42 an den Hohlraum rund um den anderen Einsatz. Das Strömungsmittel wird auch durch die Kanäle 41 gehen, die beide Spindeln umgeben und in die diesbezüglichen Kammern 22.

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Die Öffnung 36 ist an ihrem Innenende mit dem ringförmigen Hohlraum 43 verbunden, der den Einsatz 13 umgibt, der seinerseits mit einer Mehrzahl von umfangsmäßig im Abstand angeordneten Kanälen 44 in dem Körper des Einsatzes verbunden ist. Diese Kanäle 44 sind mit der ringförmigen Kammer 21 verbunden, welche die Spindeln umgibt. Eine identische Anordnung ist in der anderen Hälfte des Gehäuses vorgesehen, so daß Strömungsmittel zwischen den Kammern 21 und Hohlräumen 43 durch den Verbindungsdurchgang 45 hindurchgehen kann.

Die innere ringförmige Rippe 15, obwohl sie einen Durchmesser hat, der im wesentlichen gleich derjenigen des vergrößerten Endes 19 der Spindel ist, ist trotz alledem größer als der Zwischenteil der Spindel 18, so daß ein ringförmiger Durchgang 46 zwischen der Rippe 15 und der Spindel erzeugt ist, wenn sie sich in der unwirksamen Stellung nach Fig. 4 befindet. Diese gleiche Konstruktion herrscht mit Bezug auf beide Spindeln vor. Es ist daher in Fig. 4 ersichtlich, daß, wenn das Strömungsmittel aus der Vorrichtung, die entkräftet worden ist, abgelassen wird, dasselbe an das Ventil durch die Öffnung 35, die Hohlräume 40, die Kanäle 41 und die Kammern

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durch die ringförmigen Durchgänge 46 an die Kammern 21 und von da aus nach auswärts durch die Kanäle 44 und Hohlraum 43 und durch die Öffnung 36 zurück an den Tank mittels einer leitung 11 zurückkehren wird, wie es schematisch in Fig. 1 dargestellt ist.

Die Spindeln 18 werden in der unwirksamen Stellung nach Fig. 4 durch die Druckfedern 31 über jeder Spindel und auch mittels des Strömungsmitteldruckes nach unten gehalten, welcher in die Kammer 33 über jeder Spindel von einem Steuerventil zugeführt wird. Die einzelnen Operationen der Steuerventile, die das Hauptspindelventil betätigen, geht vollständiger aus dem Nachfolgenden hervor, vorläufig ist es aber ausreichend, zu bemerken, daß, wenn das Hauptventil, welohes die Spindeln 18 enthält, in die wirksame Stellung bewegt werden soll, um die Vorrichtung zu betätigen, wobei Druckströmungsmittel an die Kammer unter jeder der Spindeln gerichtet wird· Gleichzeitig wird das Strömungsmittel in den Kammern 33 zu dem Tank frei sein, so daß, wenn der Druck in den Kammern 26 denjenigen der Federn 31 übersteigt, jede Spindel 18 axial nach aufwärts in die Stellungen geschoben wird, die in Fig. 7 gezeigt sind, welche darauf Druckströmungsmittel an die zu betätigende Vorrichtung richtet.

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In Fig. I₁ welche die Spindeln in ihren wirksamen Stellungen zeigt, ist zu sehen, daß Druckströmungsmittel aus dem Akkumulator durch die öffnung 34, den Hohlraum 37 und die Kanäle 38 in die Kammer 23 gehen wird. Strömungsmittel wird auch durch den Durchgang 39 in die gleichen Bereiche gehen, welche die andere Spindel umgeben. In dieser Stellung der Spindeln wird jedoch zu bemerken sein, daß der Zwischenteil von kleinerem Durchmesser sich entgegengesetzt zu der inneren ringförmigen Rippe 16 befinden wird, um dadurch den ringförmigen Durchgang 47 zu bilden. Das Strömungsmittel unter Druck in der Kammer 23 wird darauf durch die ringförmigen Durchgänge 47 und in die angrenzenden Kammern 22 fließen, von wo es nach auswärts durch die Kanäle 41, den Hohlraum 40 und die Öffnung 35 an die zu betätigende Vorrichtung durch die leitung 10 fließen wird, wie in Fig. 1 gezeigt ist.

Eines der Merkmale der Erfindung ist der Entwurf und die Anordnung von Teilen, die irgendeinen Kraftverlust infolge der Strömung von Strömungsmittel aus dem Akkumulator an den Tank während der Bewegung der Ventilteile in die wirksame Stellung verhindern wird. In dem vorliegenden Falle ist dies ausgeführt, indem die Strecke,

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durch welche sich die Spindel bewegt, um den Durchgang zu dem Tank zu schließen, geringer als die Strecke ist, durch welche sich die Spindel bewegen muß, um den Durchgang zwischen dem Akkumulator und der Vorrichtung zu öffnen. Fig. 5 erläutert diesen.Punkt, wobei zu bemerken sein wird, daß das obere Ende des unteren vergrößerten Teiles 19 der Spindel im Abstand nach unten von der unteren Kante der ringförmigen Kippe 15 um eine Strecke χ angeordnet ist. In dieser unwirksamen Stellung des Ventiles befindet sich das untere Ende des oberen vergrößerten Teiles 20 in Linie mit der unteren Kante der ringförmigen Rippe 16, welche eine axiale Dicke hat, die durch v_ bezeichnet ist.

Damit das Ventil funktioniert, um Kraftverlust infolge des Strömungsmittelflusses aus dem Akkumulator an den Tank während der Bewegung des Ventiles aus der unwirksamen in die wirksame Stellung zu verhindern, muß die Strecke χ geringer als die Strecke χ sein. In dieser unwirksamen Stellung der Fig. 4 und 5 sind die Durchgänge von der Vorrichtung an den Tank offen. Der Durchgang von Strömungsmittel an den Tank wird während der Aufwärtsbewegung der Spindeln geschlossen sein, sobald

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wie die Bewegung derselben im Übermaß von der Strecke χ ist. Solange wie diese Strecke im Übermaß von χ geringer

als y_ ist, wird ein sogenanntes "totes Band" oder eine kurze Periode vorhanden sein, zu welcher Zeit keine Verbindung irgendwie zwischen den Öffnungen 34, 35 und vorhanden sein wird. Wenn die Spindeln sich eine Strecke im wesentlichen gleich zu oder im Übermaß vor y_ bewegt haben, wird dann eine Verbindung zwischen den Öffnungen und 35 durch die Kammern 23 und 22 und den ringförmigen Durchgang 47 vorhanden sein.

Wenn die Strecken χ und v_ im wesentlichen gleich wären, würde ein kurzer Augenblick vorhanden sein, wo keine Verbindung nicht nur zwischen den Öffnungen 34 und vorhanden sein würde, sondern auch zwischen den Öffnungen 35 und 36 sowohl wie zwischen den Öffnungen 34 und 36, wobei Strömungsmittel aus dem Akkumulator an den Tank fließen würde und so etwas Strömungsmittel und Kraft verlorengehen würde, was die /fieder anfüllung des Strömungsmittels danach erfordert. Dies würde eine unwirtschaftliche Wirkung des Ventiles und des hydraulischen Systemes zur Folge haben. Die vorherbeschriebene Anordnung verhindert irgendwelche solcher Kraftverluste und

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eine dementsprechend unwirksame Leistung.

Es sind solenoidbetätigte Steuerventile vorgesehen, um das Hauptventil durch Zuführung von Drucksteuerst römungsmitt el an die Spitze oder den Boden der Spindeln zu betätigen, was davon abhängt, ob sie in die unwirksamen oder wirksamen Stellungen bewegt werden sollen. Diese Steuerventile sind in Fig. 3 durch die Bezugszeichen 48 und 49 angezeigt und jedes ist an der Vorderseite des Gehäuses angebracht, welches die Hauptventilspindeln 18 enthält. Das Gehäuse des Hauptventiles enthält eine Heihe von Durchgangswegen in der Nähe jeder Spindel, welche mit Durchgangswegen in dem Körper des angrenzenden Steuerventiles zusammenwirken, um Druckströmungsmittel aus dem Akkumulator entweder an die Kammern 33 über den Spindeln oder an die Kammern 26 unter den Spindeln oder an den Taak zu richten, was von der Stellung der Spindeln abhängt.

Es wird nunmehr auf die Fig. 2,3 4 und 7 verwiesen, wo diese verschiedenen zusammenwirkenden Durchgangswege in gestrichelten Linien gezeichnet sind, wobei es verständlich ist, daß identische Anordnungen mit jeder Ventilspindel verbunden sind. In Fig. 2 ist ein Kanal in Verbindung mit dem ringförmigen Hohlraum 37 rund

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um den Einsatz 13 herum gezeigt. Wenn die Steuerventile betätigt worden sind, um die Hauptventilspindeln in ihre unwirksame Stellung zu bewegen, wird Strömungsmittel aus dem Akkumulator in die Öffnung 34, in den Hohlraum eintreten und ein Teil davon wird durch den Kanal 50 und durch einen Durchgangsweg 50a in das Steuerventil fließen, welches mit dem Kanal 51 verbunden ist. Das Strömungsmittel fließt dann durch die Durchgangswege und 53 in die ringförmige Kammer 54 und durch Kanäle in die Kammer 33.

Wenn das mit jeder Hauptventilspindel verbundene Steuerventil durch sein Solenoid verschoben wird, um die diesbezüglichen Spindeln in ihre wirksame Stellung zu bewegen, um die zu betätigende Vorrichtung anzutreiben, wird der Strömungsmittelfluß aus dem Akkumulator, wie vorher durch den Kanal 50, stattfinden, außer daß zu diesem Zeitpunkt das Strömungsmittel durch das Steuerventil und in einen Kanal 56 gerichtet sein wird, der in Verbindung mit einem senkrechten Durchgangsweg 57 steht, der Strömungsmittel durch den Verbindungsdurchgang 58 in die ringförmige Kammer 59 an dem Boden des Einsatzes und durch die Kanäle 60 in die untere Kammer an dem Boden jeder Spindel richtet.

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Der Druck dieses Strömungsmittels wird, wenn er den durch die Feder 31 und das Strömungsmittel in der Kammer 33 ausgeübten Druck übersteigt, die Hauptventilspindel nach aufwärts verschieben, während welcher Zeit das Strömungsmittel aus den Kammern 33 über den Spindeln sich in umgekehrter Richtung durch die Kanäle 5!? und Kammer 54, durch die Kanäle 53, 52 und 51 bewegen wird. Zu dieser Zeit befindet sich jedoch der Kanal 51 in Verbindung mit dem Kanal 61 (siehe Fig. 4 und 7), welcher dann Strömungsmittel durch den vertikalen Durchgangsweg richtet, der in den Fig. 4 und 7 ersichtlich ist, aber welcher sich unmittelbar hinter dem Durchgang 57 in Fig. 2 befindet und in dieser Darstellung nicht sichtbar ist. Ein Durchgang 63 verbindet den Durchgang 62 mit dem ringförmigen Hohlraum 43, der den Einsatz an dem Boden desselben umgibt, welcher durch die Öffnung 36 an den Tank führt.

Wenn so die Solenoidventile betätigt worden sind, um Steuerströmungsmittel an die Kammern über die Ventilspindeln .' akstffeiten, werden diese in ihre unwirksame Stellung bewegt werden, wie in Fig. 4 gezeigt ist, wo Strömungsmittel von der Vorrichtung zurück an den Tank

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abgeführt wird, f/enn die solenoidbetätigten Steuerventile betätigt werden, um Steuerströmungsmittel unter

Druck an die Kammern unter den Hauptventilspindeln zu verteilen, werden diese axial in ihre wirksame Stellung bewegt, wie in Fig. 7 gezeigt ist, wo, wie vorher beschrieben, Strömungsmittel unter Druck aus dem Akkumulator an die zu betätigende Vorrichtung gerichtet und das Strömungsmittel von oberhalb jeder Spindel zurück an den Tank gerichtet werden wird.

Es wird nunmehr Bezug auf die Fig. 6 und 9 genommen, die schematische Darstellungen der Solenoidsteuerventile und des Hauptventiles sind und die die Strömung des hydraulischen Strömungsmittels in dem System erläutern, wenn sich die Hauptventilspindeln in den unwirksamen bzw. wirksamen Stellungen befinden. In Fig. ist der Strömungsmittelfluß mit dem Ventil in unwirksamer Stellung gezeigt, zu welcher Zeit die Solenoide entkräftet sein werden. Druckströmungsmittel aus dem Akkumulator geht durch die feststehende Öffnung 8 und ist durch die Leitung 8a an ein Ende jedes Ventiles gerichtet, welche Ventile so gezeigt sind, daß sie parallel geschaltet sind. Gemäß Fig. 6 wird kein Strömungsmittelfluß

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aus dem Akkumulator über den Punkt hinaus vorhanden sein, an welchem das Strömungsmittel in die Ventile eintritt, so daß es so angesehen werden kann, daß die verschiedenen Hohlräume 37 und Kammern 23 mit Strömungsmittel gefüllt sind und der maximale gewünschte Druck erreicht worden ist.

In dieser Stellung wird auch einiges Strömungsmittel unter Druck aus dem Akkumulator durch die Durchgänge verteilt werden, die durch die gestrichelten Linien in Fig. 6 angezeigt sind und wird durch die Steuerventile in der Richtung der Pfeile 64 und an die Kammern 33 transportiert, die über jeder der Hauptventilspindeln angeordnet sind.

Das Strömungsmittel aus den Bodenkammern 26 jeder

Hauptventilspindel wird von dem Boden des Hauptventiles nach auswärts gedrückt werden und in Fig. 6 wird der Strömungsmittelfluß aus den Kammern 26 in der Richtung der Pfeile und durch die Steuerventile in der Biohtung der Pfeile 65 zurück an den Tank durch die Leitung 11 erfolgen* Zu der gleichen Zeit wird Strömungsmittel aus der zu betätigenden Vorrichtung zurück durch die Leitung und die sohematisch gezeigten Leitungen 10a und 10b in Fig. 6, sowie durch die Hauptventile in Richtung der

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Pfeile 66 und zurück durch die Leitung 11 an den Tank fließen. Das Bez.ugszeichen 67 bezeichnet die feststehenden Öffnungen, durch welche Strömungsmittel aus dem Akkumulator an die solenoidbetätigten Ventile fließt.

w'enn gewünscht wird, die Vorrichtung zu betätigen, werden die Solenoide erregt, um die Steuerventile in ihre Stellungen zu schieben, die schematisch in Fig. 9 gezeigt sind. In dieser Stellung wird der Strömungsmittelfluß aus dem Akkumulator durch die Öffnung der Richtung der Pfeile auf den gestrichelten Linien in Fig. 9 folgen und wird durch die Steuerventile in der Richtung der Pfeile 68 und durch die gestrichelte Bahn zu der Leitung gehen, welche das Strömungsmittel an die Bodenkammern 26 transportiert. Dieser Druck an dem Boden jeder Hauptventilspindel wird die Spindel, wie vorher beschrieben, nach aufwärts drücken. Gleichzeitig wird das Strömungsmittel aus den Kammern 33 über den Spindeln entleert und wird davon nach auswärts in Richtung der Pfeile angrenzend an die Strömungswege in der gestrichelten Linie, durch die Steuerventile

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in Bichtung der Pfeile 69 und von da aus zurück an den Tank durch die Leitung 11 fließen.

Diese Verschiebung der Hauptventilspindeln wird darauf das Strömungsmittel veranlassen, aus dem Akkumulator durch die Öffnung 8 und die Leitung 8a in Fig. in Richtung der Pfeile.und durch die Spindelventile in Richtung der Pfeile YO strömen. Das Strömungsmittel wird dann durch die schematisch gezeigten Leitungen 10c und 10a in Fig. 9, durch die Leitung 10 an die Vorrichtung transportiert, welche darauf das Druckströmungsmittel aufnimmt, um die Arbeit derselben zu bewirken.

Zusätzlich zu dem Vorteil des "toten Bandes", welches das Entweichen von Akkumulatorkraft an den Tank während der Ventilverschiebung verhindert, schafft die Konstruktion der Erfindung, wie vorher beschrieben, einen Sicherheitszustand unter allen Arten von Fehlleistungen mit der möglichen Ausnahme, wo zwei oder mehr Fehler gleichzeitig eintreten können, welches höchst unwahrscheinlich ist. Der Sicherheitszustand der Ventileinrichtung, der, wenn irgendeine Fehlleistung eintritt, oder irgendein Teil des Ventiles versagt, um richtig zu funktionieren, wird die Kanalöffnung zu

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der Vorrichtung immer zu dem Tankkanä mit minimalem Druck in dem Vorrichtungskanal offen sein.

Ein Beispiel einer Fehlleistung, die allein eintreten kann und das Ventil unbetätigbar macht, aber noch im Sicherheitszustand ist das Versagen eines Steuerventiles infolge Klebens oder Klemmens entweder in der offenen oder geschlossenen Stellung. In dem entkräfteten Zustand wird der Systemdruck an den Tank nebengeleitet und der Druck an der Vorrichtung und in dem Steuersystem wird minimal sein. Wenn die Steuerventile erregt sind, wird der Steuerdruck zu niedrig sein, um die funktionierende Hauptspindel gegen seine Feder zu bewegen. Daher kann die Vorrichtung nicht betätigt werden. Auf diese Weise, vorausgesetzt, daß das Ventil in die wirksame Stellung bewegt worden ist, wie in Fig. 7 gezeigt ist, und entweder eine der Hauptventilspindeln in dieser Stellung infolge ihrer eigenen Fehlleistung oder Fehlleistung des Steuerventiles klebt oder klemmt, während die andere Hauptventilspindel in die unwirksame Stellung derselben bewegt ist, ist ersichtlich, daß in solcher Stellung eine der Spindeln in die in Fig. 4 gezeigte Stellung bewegt worden ist,

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wo der Vorrichtungskanal in Verbindung mit dem Tankkanal stehen wird. Angenommen, daß die rechte Ventilspindel in der wirksamen Stellung nach Fig. 7 bleibt, und die linke Ventilspindel in die unwirksame Stellung nach Fig. t> bewegt ist, wird Strömungsmittel aus dem Akkumulator durch die Kanäle 38 und Kammern 23 an die linke Spindel gehen, welche dann in der Stellung nach Fig. 4 Strömungsmittel durch den zugeordneten ringförmigen Durchgang 46 und zurück an den Tank ableiten wird. Auf diese Weise wird minimaler Druck in der Vorrichtung aufrechterhalten, wenn eine Hauptventilspindel sich in der unwirksamen Stellung infolge Fehlleistung des Hauptventiles oder der Steuerventile befindet. Dieser Druck ist weit geringer als derjenige, der zur Betätigung der Vorrichtung erforderlich ist.

Wo ein Steuerventil in der erregten Stellung desselben festsitzt, wird die durch dieses Steuerventil betätigte Hauptspindel teilweise verschoben in der erregten Stellung verbleiben, da der Steuerdruck an den Boden der Spindel ausgeübt wird, der ihn gegen seine Feder hält. Der Steuerdruck und der Systemdruck sind jedoch ein Minimalwert, da die Strömung durch die teilweise

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offene Spindel durch die zweite Spindel an den Tank nebengeleitet wird. Wenn in diesem Zustand die Steuerventile erregt sein könnten, würde die zweite Hauptspindel sich ebenfalls gegen ihre Feder bewegen, wobei der Strömungsmittelfluß an den Tank angehalten und dem Systemdruck erlaubt wird, sich aufzubauen und die Vorrichtung zu betätigen. Sie kann jedoch nicht erregt werden, .veil in diesem Zustand der Systemdruck genügend unter der Einstellung des Druckschalters 8' liegen würde, welcher den Betrieb verhindert, wenn nicht ein richtiger Systemdruck aufrechterhalten ist.

Ferner wird, wenn die Steuerventile Federn benutzen, das Versagen einer dieser Federn noch mindestens einer der Hauptventilspindeln gestatten, in ihre unwirksame Stellung zurückzukehren, wo die Strömung an den Tank zurückgerichtet ist. Dieses Versagen von Federn kann nicht entdeckt werden, aber die Federn sind äußerst konservativ entworfen und sollten eine unbegrenzte Lebensdauer bei dem Betrieb in gefiltertem Öl ergeben·

Die Möglichkeiten, daß beide Steuerventile oder beide Hauptventilspindeln in einer Stellung derselben gleichzeitig kleben oder klemmen, ist so unwahrscheinlich,

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daß diese Möglichkeiten nicht ernstlich in Betracht .gezogen zu werden brauchen.

Dieses doppelte Dreiwegbetriebsventil wird seine sicheren Betriebsmerkmale beibehalten, wenn es bis zu seiner bestimiüten Strömungskapazität benutzt wird. Wenn ein Akkumulator, wie in Fig. 1 gezeigt, verwendet wird, ist die Strömung auf die bemessene Kapazität durch die Strömungssteuervorrichtung· oder Öffnung, die bei 8 in Fig. 1 gezeigt ist, begrenzt.

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Claims

Patentansprüche

1. Hydraulisches Doppelventil zur Verwendung in einem hydraulischen System, welches eine Druckströmungsmittelquelle, einen Tank und eine durch Strömungsmitteldruck betätigbare Vorrichtung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ein Paar Hauptspindelventilglieder (18) enthält, von denen jedes in einer Bohrung in einem Gehäuse (12) angeordnet und darin zwischen wirksamen und unwirksamen Stellungen verschiebbar ist, eine erste Leitungseinrichtung (34), welche die Spindelventilglieder (18) mit der Druckströmungsmittelquelle (7) verbindet, eine zweite Leitungseinrichtung (10,35), welche die Spindelventilglieder mit der zu betätigenden Vorrichtung (1) verbindet, eine dritte Leitungseinrichtung (11,36), welche die Spindelventilglieder mit dem Tank verbindet, eine Mehrzahl von Durchgängen zwischen den Spindelventilgliedern und den Leitungen, die so angeordnet sind, daß, wenn sich die Spindelventilglieder (18) in ihrer wirksamen Stellung befinden, Strömungsmittel von der Druckströmungsmittelquelle (7) an die Vorrichtung zur Betätigung derselben strömt, während, wenn sich die Spindelventilglieder in ihrer unwirksamen Stellung befinden, strömungsmittel von der Vorrichtung zu dein Tank strömt, ferner .eine Einrichtung, um die

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Spindelventilglieder (18) im wesentlichen gleichzeitig zu verschieben, wobei die Spindelventilglieder mit allen Leitungseinrichtungen parallel geschaltet sind, so daß das Aussetzen der richtigen Funktion jedes Spindelventilgliedes die Verbindung zwischen den ersten und dritten Leitungseinrichtungen (11) zur Folge hat, wodurch Strömungsmittel von der Quelle an den Tank mit minimaler Druckwirksamkeit transportiert wird.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur axialen im wesentlichen gleichzeitigen Verschiebung der Spindelventilglieder ein jedem der Hauptspindelventilglieder (18) zugeordnetes Steuerventil (48,49) enthält, welches wirksam ist, hydraulisches Strömungsmittel an ein Ende seines zugeordneten Hauptspindelventilgliedes (18) zu richten, um dasselbe in einer Richtung zu verschieben, sowie an das andere Ende seines zugeordneten Hauptventilgliedes, um dasselbe in der anderen Eichtung zu verschieben·

5· Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dasselbe Solenoideinrichtungen enthält, um jedes der Steuerventile (48,49) zn betätigen.

4· Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgänge zwischen den ersten und zweiten leitungs-

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einrichtungen (10) und die Durchgänge zwischen den zweiten (10) und dritten Leitungseinrichtungen (11) so mit Bezug auf die Hauptspindelventilglieder angeordnet sind, daß bei Verschiebung der Hauptspindelventilglieder (18) aus ihren unwirksamen Stellung in die wirksame Stellung derselben, die Durchgänge zwischen den zweiten (35) und dritten Leitungseinrichtungen (36) schließen, bevor die Durchgänge zwischen den ersten (34) und zweiten Leitungseinrichtungen (35) geöffnet sind, so daß ein toter Bereich entsteht, in dem keine der Leitungseinrichtungen miteinander in Verbindung steht und ein Entweichen von Druckströmungsmittel an den Tank verhindert wird.

5. Ventil nach Anspruch 1 oder 4, gekennzeichnet durch eine feste Öffnung (8) in der ersten Leitungseinrichtung, durch welche Druckströmungsmittel τοη der Strömungsmittelquelle (7) an das Ventil (9) strömt.

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