DE3401369A1

DE3401369A1 - Vorgesteuertes druckbegrenzungsventil

Info

Publication number: DE3401369A1
Application number: DE19843401369
Authority: DE
Inventors: Hubert Neuheim Häussler; Hans-Peter Dr.-Ing. Steinhausen Riedel; Josef Edlibach Zürcher
Original assignee: BERINGER HYDRAULIK GmbH
Current assignee: Bucher Hydraulics AG
Priority date: 1983-01-26
Filing date: 1984-01-17
Publication date: 1984-08-02
Also published as: DE3401369C2

Description

IP Beb 83/2 - 3 -

Vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil

Die Erfindung betrifft ein vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil gemäß dem Oberbegriff des vorliegenden Anspruchs 5

Ein bekanntes vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil (Backe, Grundlagen der "ölhydraulik", 4. Aufl. 1979, S. 243)' weist einen Hauptsteuerkolben auf, der die Öffnung zwischen einem Pumpenkanal und einem Tankkanal steuert. Der Hauptsteuerkolben ist in einem Vorsteuerzylinder geführt und weist eine Längsbohrung auf, die den Pumpenkanal mit dem Vorsteuerraum verbindet. Der Druck im Vorsteuerraum ist durch ein direkt gesteuertes, durch Federkraft gehaltenes und einstellbares Druckbegrenzungsventil (Einstellventil) bestimmt.

Bei doppelt wirkenden Verbrauchern sind zwei derartig vorgesteuerte Druckbegrenzungsventile erforderlich, und zwar je eines für jede Richtung.

Bei Verbrauchern, die unter Vorlast stehen, z.B. Baggern, ' Kränen usw., ist neben diesem Druckbegrenzungsventil für Betrieb gegen Vorlast auch noch ein Nachsaugventil erforderlich, um bei Umkehr der Betriebsrichtung zu verhindern, daß in der umgekehrten Betriebsrichtung der Druck unter den Atmosphärendruck absinkt bzw. daß durch das Nachsaugventil ein möglichst druckloses Nachspeisen des Drucköls ermöglicht wird.

Diese Erfordernisse werden ohne den Einbau eines zusätzlichen Nachsaugventils von dem im Anspruch 1 gekennzeichneten, erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventil erfüllt. Das

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Ventil nach der Erfindung wirkt in der einen Durchflußrichtung als Druckbegrenzungsventil und in der anderen Durchflußrichtung in der einen Ausführung ebenfalls als Druckbegrenzungsventil und in der anderen Ausführung als Nachspeiseventil bzw. Nachsaugventil.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben.
Es zeigen:

TO Fig. 1 ein doppelt wirkendes Druckbegrenzungsventil; Fig. 2 ein Druckbegrenzungs- und Nachspeiseventil; Fig. 3 den Schaltplan des doppelt wirkenden Druckbegrenzungsventils;

Fig. 4 den Schaltplan des kombinierten Durckbegrenzungs- und Nachsaugventils;

Fig. 5 Alternativausführung des doppelt wirkenden Druckbegrenzungsventils.

Der Ventilkolben 1 des Druckbegrenzungsventils nach Fig. 1 steuert den Durchlaß von Kanal A nach Kanal B bzw. umgekehrt von Kanal B nach Kanal A mit seiner Druckbegrenzungsstufe 2. Der Ventilkolben 1 weist neben seiner Druckbegrenzungsstufe 2 eine größere Vorsteuerstufe 4 und eine kleinere Vorsteuerstufe 3 auf. Die Vorsteuerstufen 3 und 4 sind in Zylinderräumen, im folgenden als Vorsteuerraum 16 und Vorsteuerraum 15 bezeichnet, geführt. Der Vorsteuerraum 15 wird über den Kanal 12 und die Drossel 13 mit dem Druck des Kanals B beaufschlagt.Der Vorsteuerraum 16 wird über den Kanal 10 und die Drossel 11 mit dem Druck des Kanals A beaufschlagt. Die Kanäle 10 und 12 sind Axialkanäle im HauptSteuerkolben 1. Sie können jedoch auch als Kanäle im Gehäuse ausgeführt sein. Die wirksamen Kolbenflächen in den Vorsteuerräumen 15 und 16 können unterschiedlich oder gleich groß sein. Die wirksamen

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Kolbenflächen der VorSteuerräume 15 und 16 sind nicht, oder jedenfalls nicht wesentlich, kleiner als die wirksamen Kolbenflächen des HauptSteuerkolbens 1 im Kanal A bzw. Kanal B. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Kolbenf lächei gleich groß. Der Ventilkolben 1 wird durch die Feder 17 in seine Schließstellung gedrückt, in der Kanal A gegenüber Kanal B verschlossen ist bzw. umgekehrt.

Jeder Vorsteuerraum 15 bzw. 16 ist über einen Abströmkanal 18 bzw. 19 mit jeweils einem direkt eingestellten Vorsteuerventil (Einstellventil 20, 21) mit den Vorsteuerkolben 5 bzw. 6 verbunden. Die Vorsteuerkolben 5 und 6 werden durch Federn 7 auf ihre Sitze gedrückt. Die Federkraft 7 kann durch die Einstellschrauben 8 und 9 voreingestellt werden. Durch Voreinstellung der Federkraft 7 wird auch der Druck in den Vorsteuerräumen 15 und 16 eingestellt. Das durch die Vorsteuerkolben 5 und 6 abströmende öl wird durch den Entlastungskanal 14 drucklos abgeführt.

Zur Funktion bei Stromrichtung A-B: Es herrscht im Kanal A ein höherer Druck als im Kanal B. Der Vorsteuerraum 16 ist mit dem höheren Druck des Kanals A über den Axialkanal 10 durch die Drossel 11 beaufschlagt. Solange die Vorsteuerkolben 5 und 6 schließen, ist der Hauptsteuerkolben 1 druckausgeglichen. Die Feder 17 drückt daher den Ventilkolben 1 gegen seinen Sitz zwischen den Kanälen A und B. Wenn nun der Druck im Kanal A und dem Vorsteuerraum 16 so hoch wird, daß die Federkraft 7 am Vorsteuerkolben 6 überschritten wird, öffnet sich der Vorsteuerkolben 6, der Druck im Vorsteuerraum 16 bleibt konstant, es fließt jedoch Öl ab, so daß an der Drossel 11 des Ventilkolbens ein Druckabfall entsteht. Somit ist der Ventilkolben 1 nicht mehr druck- und kraftausgeglichen. Er hebt sich von seinem Sitz zwischen

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dem Kanal A und dem Kanal B ab, bis sich durch Druckausgleich zwischen Kanal A und Kanal* B eine Gleichgewichtslage für den Ventilkolben 1 und den Vorsteuerkolben 6 einstellt. Von besonderem Vorteil ist dabei, daß der Vorsteuerraum 15 mit dem Axialkanal 12 und der Drossel 13 als Dämpfungsglied wirken, da die Ölverdrängung aus dem Vorsteuerraum 15 durch die Drossel 13 lediglich gedrosselt möglich ist.

Zur Funktion bei Stromrichtung von B nachA: Im Kanal B herrscht der höhere Druck, der sich über den Axialkanal und die Drossel 13 auch im Vorsteuerraum 15 einstellt. Im Vorsteuerraum 16 stellt sich der niedrigere Druck des Kanals A ein. Solange der VorSteuerkolben 5 unter der Federkraft 7 verschlossen ist, ist der Ventilkolben 1 druckausgeglichen und wird durch die Feder 17 gegen den Sitz zwischen den Kanälen B und A gedrückt. Übersteigt nun der Druck im Kanal B einen bestimmten, durch Einstellung der Feder 7 mittels der Einstellschraube 8 voreingestellten Wert, so öffnet der Vorsteuerkolben 5 und es strömt öl aus dem Vorsteuerraum 15 über den Abströmkanal 19 in den Entlastungskanal 14, Dadurch hebt sich der Ventilkolben 1 bzw. seine Druckbegrenzungsstufe 2 von ihrem Sitz ab, bis sich der Vorsteuerkolben 5 und der Hauptsteuerkolben 1 in einer Gleichgewichtslage befinden. In diesem Falle erfolgt eine Dämpfung dadurch, daß bei der Bewegung des Ventilkolbens Öl aus dem Vorsteuerraum 16 über den Axialkanal 10 und die Drossel 11 verdrängt wird. Der Schaltplan nach Fig. 3 verwendet dieselben Bezugszeichen wie Fig. 1. 30

Fig. 5 zeigt, daß eines der Einstellventile (Druckvorspannventile 20 oder 21) ersetzt werden kann, durch ein Wechselventil 24, an welches die Vorsteuerräume 15, 16 angeschlossen sind und dessen zentralem Ausgang ein gemeinsames Druck-

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vorspannventil 25 liegt. Weiterhin ist es möglich, eines oder beide der Druckvorspannventile 20, 21 durch ein bzw. zwei z.B. elektromagnetische Drucksteuerventile zu ersetzen, durch welche dann der Strom von A nach B und/oder von B nach A gesteuert werden kann.

Das in Fig. 2 als Ausführungsbeispiel und in Fig. 4 im Schaltsymbol dargestellte Ventil wirkt bei Strömung vom Kanal B nach Kanal A ebenfalls als Druckbegrenzungsventil.

Zur Beschreibung dieser Konstruktion wird auf die Beschreibung zu Fig. 1 für die Stromrichtung von B nach A verwiesen. In dieser Ausführung des Ventils ist jedoch das Einstellventil 21 ersetzt durch ein Rückschlagventil 22, das mit einer schwachen Feder 23 (z.B. entsprechend einem Gegendruck von 0,2 bar) belastet ist. Es sei erwähnt, daß in Fig. 2 das Einstellventil 21 aus Fig. 1 zwar nicht dargestellt ist. Das bedeutet jedoch nicht, daß es nicht vorhanden sein darf. Sofern es vorhanden ist, wird es durch entsprechend starke Einstellung der Federkraft 7 außer Funktion gesetzt.

Zur Funktion bei Stromrichtung von A nach B: Dieser Funktion dient dem im wesentlichen drucklosen Nachspeisen von öl von A nach B, wenn entweder durch plötzliches Abbremsen eines Verbrauchers die Gefahr von Unterdruck in der Leitung B oder ein im wesentlichen druckloses Nachspeisen von öl zu einem unter Vorlast stehenden und mit eigener Kraft bewegten Verbraucher erforderlich ist. Der im Kanal A stehende Überdruck kann sich nicht im Vorsteuerraum 16 aufbauen, da das Überdruckventil 22 sehr schwach vorgespannt ist. Der Ventilkolben 1 ist somit nicht druckausgeglichen und wird sich daher in Öffnungsrichtung vom Sitz zwischen den Kanälen A-B abheben. Diese Bewegung ist lediglich gedämpft durch das Abströmen des Öls aus dem VorSteuerraum 15 über den Axialkanal 12 und die Drossel 13.

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Es erfolgt damit ein Überströmen von öl von A nach B mit einer im wesnetlichen durch die Feder 17 vorgegebenen Druckdifferenz. Das Rückschlagventil 22 kann auch in den Ventilkolben integriert werden.
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Das Auaführungsbeispiel eines doppelt wirkenden Dxuckbebegrenzungsventils nach Fig. 6 unterscheidet sich von dem Druckbegrenzungsventil nach Fig. 1 durch die Ausführung der Vorsteuerung. Es sind wiederum zwei kegelförmige VorSteuerkolben 5 und 6 vorgesehen. Diese stützen sich durch die Feder 7 an einem Stützbalken 26 ab. Dieser Stützbalken wird mittig durch eine Einstellscheibe 8 unterstützt. Bei dieser Ausführung ist es möglich, mit nur einer Einstellschraube die beiden Einstellventile simultan und mit derselben Vorsteuerkraft einzustellen.

Eine andere hier nicht dargestellte Ausführungsform der Einstellventile sieht zwei kegelförmige Vorsteuerkolben vor, die auf einer Achse fluchtend angeordnet sind und sich gegenseitig durch eine Feder auf ihren jeweiligen Sitz drücken. Durch Verstellung des einen Sitzes relativ zu dem anderen kann die Vorsteuerkraft eingestellt werden.

Auch hierbei ist eine simultane Einstellung beider Vorsteuerkräfte möglich.

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BEZUGSZEICHENAUFSTELLUNG

1 HauptSteuerkolben, Ventilkolben

2 Druckbegrenzungsstufe

3 kleinere VorSteuerstufe

4 größere Vorsteuerstufe

5 Vorsteuerkolben, Vorsteuerkegel

6 VorSteuerkolben, VorSteuerkegel

7 Feder

8 Einstellschraube

9 Einstellschraube

10 Axialkanal

11 Drossel

12 Axialkanal

13 Drossel

14 Entlastungskanal

15 Vorsteuerraum, Steuerzylinderraum

16 Vorsteuerraum, Steuerzylinderraum

17 Feder, Haltefeder

18 Abströmkanal

19 Abströmkanal

20 Einstellventil, Druckvorspannventil

21 Einstellventil, Druckvorspannventil

22 Überdruckventil,Rückschlagventil

23 Feder

24 Wechselventil

25 Druckvorspannventil, Einstellventil

26 Stützbalken

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- Leerseite -

Claims

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Ansprüche

/1J Vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil mit einem als Stufenkolben ausgeführten Ventilkolben, dessen kleinere Stufe als Druckbegrenzungsstufe den Zulaufkanal gegenüber dem Ablaufkanal verschließt oder druckbegrenzend öffnet,

und dessen größere Stufe eine VorSteuerstufe ist, die beidseits mit dem Zulaufdruck beaufschlagt ist und deren von der Druckbegrenzungsstufe abgewandte Seite über ein voreingestelltes Druckeinstellventil mit einem Entlastungskanal in Verbindung steht,

dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorsteuerstufe zweistufig ausgebildet ist und aus der größeren Steuerstufe (4) und einer kleineren Steuerstufe (3) besteht, und daß die größere und die kleinere Steuerstufe in jeweils einem geschlossenen Steuerzylinderraum (VorSteuerraum 15, 16) geführt sind, und daß beide Steuerzylinderräume über ein voreingestelltes Druckeinstellventil (20 und 21) mit dem Entlastungskanal bzw. dem Tank verbunden sind.
2. Vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil nach aem überbegriff aes Ansprucns 1, dadurch gekennzeichnet,

laß die VorSteuerstufe zweistufig ausgebildet ist und. aus der größeren Steuer stufe (4) und einer kleineren Steuerstufe (3) besteht,

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und daß die größere und die kleinere Steuerstufe in jeweils einem geschlossenen Steuerzylinderraum (Vorsteuerrraum 15, 16) geführt sind, und daß der eine, mit dem Zulaufkanal (B) verbundene Steuerzylinderraum (Vorsteuerraum 15) über ein Druckeinstellventil (20) mit dem Entlastungskanal (14) bzw. Tank und der andere, mit dem Rücklauf kanal (A) verbundene Steuerzylinderraum (VorSteuerraum 16) über ein Rückschlagventil (22) mit dem Zulaufkanal (B) verbunden ist.
3. Vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Vorsteuerräume (15, 16) mit den beiden Eingängen eines Wechselventils (24) verbunden sind, und daß der Ausgang des Wechselventils mit einem Druckvorspannventil (25) verbunden ist.
4. Vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Verbindungskanäle zwischen dem Zulaufkanal und dem Ablaufkanal einerseits und jeweils einem der _x Steuerzylinderräume andererseits Axialbohrungen (10, 12) des Ventilkolbens (1) sind, die mit jeweils einer Drosselstelle (11, 13) versehen sind.