DE2705585A1

DE2705585A1 - Druckbegrenzungsventil

Info

Publication number: DE2705585A1
Application number: DE19772705585
Authority: DE
Inventors: Juan Simon Bacardit; Elizalde Manuel Coll
Original assignee: Bendiberica SA
Current assignee: AlliedSignal Automotive Espana SA
Priority date: 1976-02-10
Filing date: 1977-02-10
Publication date: 1977-08-11
Also published as: FR2341087A1; ES445020A1

Description

Druckbegrenz ungsventil

i Die Erfindung betrifft ein Druckbegrenzungsventil nach dem Ober-

begriff des Hauptanspruchs.

' Diese Ventilart besitzt im allgemeinen eine Einlaßöffnung, die mit dem hohen Druck verbunden ist, sowie eine Auslaßöffnung, die mit dem Niedrigdruck verbunden ist. Die Einlaßöffnung bildet ■ einen Ventilsitz, auf welchen das Ventilteil nachgiebig aufge- ! drückt wird. Dadurch wird das Ventil geschlossen, wenn die Druckdifferenz zwischen der Einlaß- und der Auslaßöffnung unter einen bestimmten Wert abfällt. Das Ventilteil ist üblicherweise eine Kugel, die elastisch auf den Ventilsitz gedrückt wird.

' Diese Art Ventil weist bestimmte Nachteile auf. Während die Strö-

mungsrate durch das Druckbegrenzungsventil anwächst, verringert sich die Schließzone der Kugel, d.h. die Zone, auf den das unter Druck stehende Strömungsmittel effektiv wirkt; der Ausstoßdruck, der gleich dem Verhältnis aus der (im wesentlichen konstanten) Schließkraft, die auf die Kugel wirkt, und die Schließzone ist, steigt an, wenn die Strömungsrate wächst.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Ausstoßdruck im

wesentlichen konstant zu halten, indem die auf die Kugel ausgeübte Schließkraft proportional zum Ansteigen der Strömungsrate , durch das Druckbegrenzungsventil reduziert wird und so die Verringerung der effektiven Zone der Kugel kompensiert wird. Diese

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Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch beschriebene Erfindung gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den ünteransprüchen angegeben. Bei der Erfindung wird eine variable Kraft, die der Federkraft entgegenwirkt, auf die Kugel aufgebracht.

Diese Kraft wächst als Funktion der Strömungsrate durch das Druckh

i begrenzungsventil. Auf diese Weise verringert sich die resultiereh-

de, auf die Kugel ausgeübte Kraft, wenn die Strömungsrate im Druckbegrenzungsventil ansteigt. Auf diese Weise kann ein im wesentli-i chen konstanter Einstelldruck erzielt werden, der durch die Strö-j mungsrate nicht beeinflußt wird. i

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine erste

Ausführungsform der Erfindung; _:

Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch eine zweite

Ausführungsform der Erfindung. '

Fig. 1 zeigt ein Gehäuse Io, welches eine Einlaßöffnung mit einem) Kanal 12 aufweist, der mit der Abgabeseite der Pumpe verbunden J ist, sowie einem Kanal 16, der mit einem hydraulischen Kreis 18 verbunden ist. Die Auslaßöffnung 2o des Gehäuses Io ist mit einem Reservoir 22 verbunden. Der Verbraucherkreis 18 und die tfiedrigdrucköffnung der Pumpe sind ebenfalls mit dem Reservoir 22 ver-

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bunden. Die Kanäle 12,16 kommunizieren direkt miteinander und bilden die Hochdruckleitung. Zwischen dem Kanal 12 und der Auslaßöffnung 2o liegt ein Hohlraum 24, der von einer Blindbohrung

I 26 begrenzt wird. Deren inneres Ende kommuniziert mit den Kanäj len 12,16.

¹ Das äußere Ende der Blindbohrung ist durch einen Stopfen 28 mit einer O-Ringdichtung 3o abgeschlossen. Ein Sprengring 32 in der

Bohrung 26 verhindert, daß der Stopfen sich aus der Bohrung heri
ausbewegt. Die Bohrung 26 enthält in der Nähe des Stopfens eine

seitliche öffnung, welche die oben erwähnte Auslaßöffnung bildet.

¹ Ein Kolben 32 , der an seinem Umfang mit einer Dämpfungsdichtung 34 versehen ist, gleitet strömungsmitteldicht im Hohlraum 24. Der Kolben teilt die Kammern 24 in einen ersten Raum 36, der über einen Ventilsitz 4o mit dem Kanal 12 verbunden ist, sowie einen zweiten Raum 38, der mit der Auslaßöffnung 2o kommuniziert. Eine Ventilkugel 4 2 ist in einem Hohlraum 44 im Kolben 32 gegeniüber dem Ventilsitz 4o vorgesehen. Die Kugel 42 befindet sich zwar im Hohlraum 44, ragt jedoch zum Teil aus der Blindbohrung 44 heraus. So kann sie gegen den Ventilsitz 4o anliegen, wenn sich das Ventil in seiner Schließstellung befindet. Eine weitere

Blindbohrung 46 am anderen Ende des Kolbens bildet eine Umfangs-

i
schürze, die in Berührung mit der Umfangswand des zweiten Raumes

steht. Ein Zapfen 48 ragt axial vom Bodenmittelpunkt der Bohrung 46 auf den zweiten Raum 38 zu. Der Zapfen 48 ist nicht obligat-

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torisch, er dient allein dazu, die unten beschriebene Feder 52 zu zentrieren.

Der Stopfen 28 trägt ebenfalls einen Zapfen 5o, der zum Zapfen koaxial ist und einen Anschlag bildet; dieser begrenzt den Kolbenhub in der Zeichnung nach rechts und verhindert so, daß der Kolben 32 vollständig oder zum Teil die Auslaßöffnung 2o schließt. Das feste Ende der Feder 52 wird auf dem Stopfen 32 gehalten. Diese Feder 52 verläuft koaxial zu den Zapfen 48,5o und drückt den Kolben 32 in der Zeichnung nach links. Begrenzungsöffnungen 54 im Kolben 32 verbinden die beiden Räume 36,38 und erzeugen eine zusätzliche Druckdifferenz zwischen den beiden Räumen, wenn Strömungsmittel ausgestoßen wird. Der Kolben 32 kann selbstverständlich auch eine einzige öffnung 54 enthalten, ohne daß dabei von der Erfindung abgewichen würde.

Das soeben beschriebene Gerät arbeitet folgendermaßen: Wenn die Pumpe 14 den Verbraucher 18 über die Kanäle 12,16 versorgt und die Druckdifferenz zwischen dem Einlaß und dem Auslaß des Verbrauchers 18 unter dem Einstelldruck des Druckbegrenzungsventile liegt, befindet sich dieses Ventil in der Schließstellung. Das Ventilteil wird durch die Feder 52 auf den Sitz 4o gedrückt; das Strömungsmittel wird von der Pumpe 14 zum Verbraucher 18 und zurüc: zum Reservoir bewegt. Wenn die Druckdifferenz zwischen der Einlaß- und der Auslaßöffnung des Kreises 18, d.h., zwischen den Kanälen 12 und 2o, den Einstelldruck der Feder überschreitet, bewegen sich

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der Kolben 32 und die Kugel 4 2 nach rechts. Ein Teil des Strömungsmittels von der Pumpe strömt vom Kanal 12 zur Auslaßöffnung 2o über den Ventilsitz 4o, den Raum 36, die Öffnungen 54 und den Raum 38.

Aufgrund der öffnungen 54 ergibt sich eine zusätzliche Druckdifferenz zwischen den beiden Räumen, so daß eine zusätzliche Kraft durch die Druckdifferenz am Kolben 32 entsteht, welche der von der Feder 52 ausgeübten Kraft entgegenwirkt. Diese zusätzliche Kraft erhöht die Strömungsrate durch das Ventil, so daß die resultierende Schließkraft, die auf die Kugel ausgeübt wird, sich bei Ansteigen der Strömungsrate verringert. Außerdem werden oszillatorische Bewegungen der Kugel gegenüber dem Ventilsitz vermieden.

Wenn der Strömungsmitteldruck von der Pumpe abfällt, so daß die auf den Kolben 32 ausgeübte Kraft kleiner wird, als die von der Feder 52 ausgeübte Kraft, kehrt das Ventil in seine Schließstellung zurück.

Fig. 2 zeigt ein zweites Druckbegrenzungsventil gemäß der vorliegenden Erfindung. Elemente in Fig. 2, die solchen in Fig. 1 identisch sind oder dieselbe Funktion ausüben, tragen dieselbe Zahl + loo.

Der Kolben 132 enthält eine Ringnut 16o in der Schürze. Die Nut steht der Ausstoßöffnung 12o gegenüber und ist mit dem Raum 138

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durch einen Kanal 16 2 verbunden. Die Bewegung der Ringnut 16o gegenüber der Auslaßöffnung 12o ist begrenzt, so daß es keine Strömungsbegrenzung zwischen der Ringnut und der Auslaßöffnung gibt. Außerdem enthält der Umfang des Kolbens mindestens einen axialen Schlitz 154, der als Begrenzungsöffnung wirkt und den Raum 136 mit der Ringnut 16o verbindet.

Das in Fig. 2 dargestellte Druckbegrenzungsventil arbeitet im wesentlichen ebenso, wie das in Fig. 1 dargestellte Ventil. Im stationären Zustand ist der Druck im Raum 38 im wesentlichen derselbe wie derjenige in der Nut 16o, d.h. wie derjenige an der Auslaßöffnung 12o. Im dynamischen Zustand wirkt der Kanal 162 darüber hinaus als Dämpfer und verhindert eine abrupte Bewegung des Kolbens,

Das erfindungsgemäße Druckbegrenzungsventil kann vorteilhaft in jedem hydraulischen Kreis verwendet werden, wo der Druck auf einen Wert bestimmter Art begrenzt werden muß, insbesondere in "Open-Center" -hydraulischen Kreisen zur Servolenkung.

Es sei noch angemerkt, daß das Zusammenwirken zwischen dem Kolben und der Kugel, die4n der Blindbohrung 44 untergebracht ist, eine genauere Führung der Kugel und damit eine größere Stabilität des Ventils ergibt.

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Claims

Patentanwälte

Dipl. Ing. H. Hauck

Dipl. Phys. W. Schmitz

Dipl. ing. E. Graalfe DIpI. Ing. W. Wehnert Dipl. Phys. W. Carstens ei München U Mozartstr. 33

BENDIBERICA S.A.

Balmes 24 3

Barcelona 6, Spanien 7. Februar 1977

Anwaltsakte M-417 9

Patentansprüche

f1.1 Druckbegrenzungsventil mit einem Gehäuse, welches einen Hohlraum mit einer Einlaßöffnung und einer Auslaßöffnung enthält, mit einem beweglichen Ventilteil, das im Hohlraum angebracht ist und nachgiebig in die Schließstellung gegen einen Ventilsitz gedrückt wird, der zur Einlaßöffnung gehört, wodurch Einlaßöffnung und Auslaßöffnung getrennt werden, wenn die Druckdifferenz zwischen der Einlaß- und der Auslaßöffnung unter einen bestimmten Wert abfällt, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilteil gleitend in dem Hohlraum (24) angeordnet ist,

Raum

so daß ein erster / (36) gebildet wird, der mit der Einlaßöffnung (12) verbunden ist, sowie ein zweiter Raum (38), der \ mit der Auslaßöffnung (2o) verbunden ist, wobei eine Strömungen mittelverbindung zwischen den beiden Räumen (36,38) über min- ι destens eine Begrenzungsöffnung (54) erzielt wird, die in dem j Ventilteil ausgebildet ist.

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2. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, , daß das Ventilteil ein Kolben (32) ist, der strömungsmitteldicht in dem Hohlraum (24) gleitet, daß ein Schließteil (4 2) welches am Ventilsitz (4o) anliegen kann, so angebracht ist, daß es sich mit dem Kolben (32) bewegt und an diesem befestigt ist.
3. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließteil (4 2) eine Kugel an demjenigen Ende des Kolbens (54) ist, welches zum ersten Raum (36) gehört.
4. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (32) eine Umfangsschürze besitzt, die in Berührung mit der Umfangswand des zweiten Raumes (38) steht und eine Blindbohrung (46) im Kolben (32) begrenzt.
5. Druckbegrenzungsventil nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite öffnung (2o) in der Seitenwand des zweiten Raumes (38) mündet.
6. Druckbegrenzungsventil nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Raum (138) mit der Auslaßöff-

nung (12o) über eine Ringnut (16o) im Kolben (132) verbunden I

ist, daß die Ringnut (16o) mit dem ersten Raum (136) über mindestens einen Umfangsschlitz (154) im Kolben (132) kommuniziert, welcher die Begrenzungsöffnung bildet.

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7. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein enger Kanal (16 2) den zweiten Raum (138) mit der Ringnut (16o) verbindet.
8. Druckbegrenzungsventil nach einem der Ansprüche 2-7, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Anschlag (5o,15o) zur Begrenzung der Bewegung des Kolbens (32,132) enthält, wodurch verhindert wird, daß die effektive Zone der Ausgangsöffnung (2o,12o) ein- _{ geschränkt wird.
9. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 8 zusammen mit Anspruch 4,< dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag, der die Bewegung des Kolbens (32,132) begrenzt, durch einen Zapfen (5o) gebildet wird, der am Gehäuse befestigt ist und im zweiten Raum (38) ^! entlang der Längsachse des Kolbens (32) verläuft und in die · Blindbohrung (46) hineinragt.

k>. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,; daß eine Feder (52,152) koaxial zu dem Zapfen (5o,15o) angeord-

net ist und ein Ende der Feder (52,152) an dem festen Ende des ; zweiten Raumes (38,138) anstößt, wobei das andere Ende der Feder (52,152) in die Blindbohrung (46) hineinragt und die Flä-| ehe des Kolbens (32,132) berührt. j

E. Hydraulischer Kreis vom "Open-Center"-Typ, in dem ein Druckbegrenzungsventil nach einem der Ansprüche l-lo angebracht ist.

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