DE3510283A1 - Hydraulisches steuerventil, insbesondere sektionsventil mit dual-druckentlastung - Google Patents

Description

Hydraulisches Steuerventil, insbesondere Sektionsventil mit Dual-Druckentlastung

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Steuerventil, insbesondere ein Sektions-Ventil mit Dual-Druckentlastung.

Hydraulische Sektions-Ventile weisen Schalt-Stößel auf zur Steuerung verschiedener Funktionen, die von Hydraulikzylindern an Gabelstaplern, Ladegeräten oder dergleichen ausgeführt werden sollen. In der Regel ist ein einziger Schaltstößel zur Steuerung eines Zylinders für eine besondere Funktion vorgesehen, wie z.B. Hebefunktion, Kippfunktion oder eine andere Hilfsfunktion.

Bei Gabelstaplern oder dergleichen ist es wünschenswert, zum Heben einen größeren Fluiddruck zur Verfügung zu stellen als zum Kippen, Schwenken, Wenden oder dergleichen Tätigkeit.

Gewöhnlich wird zum Heben ein Druck von 2000 psi = 138 bar und zum Kippen, Schwenken oder dergleichen ein Druck von nur etwa 1900 psi = etwa 131,1 bar benötigt.

Bekannte Ventile, z.B. nach der US-PS 3.324.881 weisen ein Paar von Pilotventilen auf, die bei verschiedenen Drücken arbeiten und die die Betätigung eines Haupt-Druckentlastungsventils bewirken.

Das Dual-Druckentlastungsventil nach der US-PS 3.416.561 arbeitet mit einem einzigen Entlastungsventil, das bei zwei verschiedenen Drücken arbeitet. Das Druckentlastungsventil wird zur Überwachung bzw. Ansteuerung von zwei Seiten eines einzigen Schaltkreises (Anheben und Absenken) benutzt bzw. eingesetzt. Die Konstruktion nach der US-PS 3.811.471 arbeitet ebenfalls mit zwei Pilot-Entlastungsventilen und einem Haupt-Entlastungsventil.

Es ist auch bekannt, eine Dual-Druckentlastung durch Verwendung einer speziellen externen Leitung zu erhalten, die auf Wunsch Fluid bzw. ein Druckmedium bei höherem Druck in einen Hebekreis liefert. Bei all den oben erwähnten Systemen werden zusätzliche Teile, wie z.B. Pilotventile oder ein externer Schaltkreis, benötigt, die die Ventilkosten erhöhen.

Ein Sektions-Ventil mit Dual-Druckentlastung weist mindestens eine Ventil-Sektion auf, die Fluid bei höherem Druck, z.B. zum Anheben oder dergleichen, liefert. Ein erstes Entlastungsventil begrenzt den Systemdruck in den Ventilsektionen für höheren Druck.

Ventilsektionen stromab von den Hochdr.uck-Ventilsektionen stehen für zusätzliche Funktionen zur Verfügung, die keinen Hochdruck benötigen. Ein zweites Entlastungsventil, das eine Druckgrenze aufweist, die geringer ist als diejenige des ersten Entlastungsventils, begrenzt den Systemdruck in den stromab liegenden Ventilsektionen.

Die Stößelposition in einer Ventilsektion an der Grenze zwischen Hochdruck- und Niederdruck-Sektionen bestimmt, welche Entlastungsventile zur Steuerung des Systemdrucks ausgewählt werden.

Die vorliegende Erfindung benötigt somit keine speziellen externen Leitungen zur Lieferung von Fluid unter Hochdruck.

Die vorliegende Erfindung stellt eine Sektions-Ventilanordnung dar zur Durchführung einer Hochdruck-Funktion und einer beliebigen Anzahl von Niederdruck-Funktionen, wobei nur zwei Entlastungsventile erforderlich sind.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Steuerventils anhand der beigefügten Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 ein Sektionsventil gemäß Erfindung in Ansicht; 20

Figur 2 das Sektionsventil gemäß Figur 1 im Schnitt längs Linie 2-2 in Figur 1;

Figur 3 das Sektionsventil nach Figur 1 im Schnitt längs Linie 3-3 in Figur 1;

Figur 4 das Sektionsventil gemäß Figur 1 im Schnitt längs Linie 4-4 in Figur 1; und

Figur 5 das Sektionsventil nach Figur 1 im Schnitt längs Linie 5-5 in Figur 1.

Figur 1 zeigt ein Sektionventil 10 mit einer Einlaß- und Auslaß-Sektion 12, die Hydraulikfluid unter Druck von einer Pumpe 20 zu stromab liegende Sektionen des Ventils liefert und durch die verbrauchtes Fluid zu einem Reservoir 24 zurückströmt.

* Der übrige Teil des Sektions-Ventils 10 weist Funktions-Ventilsektionen 14, 16 und 18 auf. Das dargestellte Sektions-Ventil weist nur drei derartige Sektionen hinter dem Einlaß auf; es sei jedoch darauf hingewiesen, daß zu-

° satzliehe Ventilsektionen jederzeit hinzugefügt werden könnten, so daß weitere Funktionen, insbesondere Steuerfunktionen, möglich sind.

Wie aus Figur 2 erkennbar ist, erhält die Einlaß-Sektion * 0 12 Hydraulikfluid unter Druck von der Pumpe 20 über eine Einlaßöffnung 22; verbrauchtes Hydraulikfluid strömt über eine Auslaßöffnung 26 zurück zum Reservoir 24.

Ein Entlastungsventil 28 ist im Strömungsweg 30 angeordnet und überwacht den Fluiddruck im Durchgang bzw. Leitungsteil 23.

Wie Figur 3 erkennen läßt, ist die erste stromab liegende Ventilsektion 14 ein typisches Mittelpunkts- bzw. Mittel-Stellungsventil gekennzeichnet durch ein offenes Zentrum bzw. einen offenen Durchgang 32, das bzw. der die Bohrung 34, in der der Stößel 36 gelagert ist, schneidet bzw. kreuzt bzw. mit dieser kommuniziert.

i_m Ventilkörper 14 sind ferner eine ü-förmige Leitungsbrücke 38, ein Paar von Service-Durchgängen 40, 42 und eine Rückflußleitung 44 angeordnet, die mit einem Ausgang 46 verbindbar ist, der zu einem Durchgang in der Einlaßsektion 12 und gegebenenfalls über die Auslaßöffnung 26 zum Reservoir 24 führt.

Die ü-förmige Leitungsbrücke 38 weist einen bogenförmigen Abschnitt auf, der über eine Verbindung 52 mit einer Speiseleitung 50 kommuniziert. Die Speiseleitung 50 ist ³S ferner mit dem Ventileinlaß verbunden. Die Endabschnitte bzw. Schenkel der Leitungsbrücke 38 münden in die Stößelbohrung 34 in den Bereichen 51 und 53, die zu beiden

Seiten des mittleren Abschnitts 54 angeordnet sind. Wenn nun die Fluidverbindung zwischen stromauf und stromab liegenden Bereichen des offenen Zentraldurchgangs durch den mittleren Bereich 54 der Stößelbohrung 34 unterbrochen wird aufgrund einer Veränderung der Lage des Stößels 36 aus seiner neutralen Position heraus, wird das Druckmedium in die Speiseleitung 50 geleitet, von wo es durch die Verbindungsleitung 52 zur Leitungsbrücke 38 gelangt.

Die beiden Service-Durchgänge 40 und 42 münden in die Stößelbohrung 34 in Bereichen, die in axialer Richtung außerhalb der Mündungsbereiche der beiden Schenkel der Leitungsbrücke 38 liegen; auf diese Weise ist jeder Service-Durchgang durch einen kurzen Bereich der Stößelbohrung hindurch mit einem benachbarten Schenkel der Leitungsbrücke fluidverbindbar. Die Rückflußleitung 44 umfaßt einen im wesentlichen ü-förmigen Durchgang, dessen Schenkel 56 und 58 in die Stößelbohrung 34 münden, ^u und zwar an den gegenüberliegenden Enden derselben, und deren bogenförmiger Abschnitt mit dem zum Auslaß führenden Durchgang 46 kommuniziert. Auf diese Weise sind die Service-Durchgänge 40 und 42 durch weitere kurze Abschnitte der Stößelbohrung hindurch mit den jeweils benachbarten Schenkeln der Rückflußleitung 44 fluidverbindbar .

Gemäß der Erfindung ist eine zweite stromab liegende Ventilsektion 16 ebenfalls als offenes Mittelpunkts-

^ bzw. Mittelstellungsventil ausgebildet mit Serviceöffnungen 60 und 62, wobei die Service-öffnung 60 eine Hub-Öffnung ist, durch die hindurch hydraulisches Fluid unter Hochdruck zu einem hydraulischen Hub- oder dergleichen -Zylinder gelangt,während die andere Service-

öffnung 62 durch eine Verschlußschraube 64 oder dergleichen verschlossen ist.

Ein Entlastungsventil 66, das auf einen niedrigeren Druck als das Entlastungsventil 68 eingestellt ist, ist im Durchgang 68 angeordnet zur überwachung des Fluid-

drucks in diesem Durchgang.
5

Die Ventilsektion 16 weist einen speziell ausgebildeten Stößel 70 auf, der innerhalb einer Bohrung 72 angeordnet ist.

Der Stößel 70 ist mit voneinander beabstandeten Stegen, insbesondere Ringstegen 74, 76, 78 und 80 sowie Bereichen geringeren Durchmessers, nämlich Ringnuten 82, 84, und 88 versehen.

Wenn sich der Stößel 70 in seiner neutralen Position entsprechend Figur 4 befindet, versorgt die Pumpe 20 die Sektionen 90 und 92 in der Bohrung 72 sowie die Speiseleitung 94 mit Fluid, wobei letztere mit einer Leitungsbrücke 98 in Verbindung steht. Das Fluid gelangt

zu dem offenen Zentrum 96; von dort strömt das Fluid entweder zum Reservoir 24 zurück oder gelangt zu der stromab liegenden Ventilsektion 18. Wird der Rückfluß des Fluids zum Reservoir 24 dadurch verhindert, daß es zur stromab liegenden Ventilsektion 18 geleitet wird, baut sich Druck in der Speiseleitung 94 sowie Leitungsbrücke 98 auf. Dieser Druck pflanzt sich über den Bereich mit reduziertem Durchmesser zum Durchgang 68 fort und wird auf diese Weise durch das Entlastungsventil 66 überwacht.
30

Wenn der Stößel 70 in seine extreme Linksposition bzw. linke Außenposition bewegt wird, wird die Serviceöffnung 60 mit dem Reservoir 24 über den einen reduzierten Durchmesser aufweisenden Bereich 82 sowie die Ausgangsleitung 100 fluidverbunden, während der Steg verhindert, daß Fluid von der Leitungsbrücke 98 zur Service-Öffnung 60 gelangt.

Von dem Bereich 90 gelangt dann Fluid zum offenen Zentrum 96, von wo es zu der stromab liegenden Ventilsektion 18 strömen kann. Sollte das Fluid für die stromab liegende Sektion 18 verwendet werden, wird der sich dann aufbauende Druck durch das Entlastungsventil 66 entsprechend der obigen Beschreibung überwacht.

Wenn der Stößel ganz nach rechts bzw. in seine äußerste rechte Position bewegt wird, strömt Fluid zu den Bereichen 90 und 92 sowie der Speiseleitung 94. Der Steg 76 verhindert, daß Fluid aus dem Bereich 92 zum offenen Zentrum 96 strömt, während der Steg 78 verhindert, daß Fluid vom Bereich 90 zum offenen Zentrum 96 gelangt, so daß die stromab liegende Sektion 18 unwirksam wird.Fluid unter Druck strömt von der Leitungsbrücke 98 zur Service-Öffnung 60 über den einen reduzierten Durchmesser aufweisenden Abschnitt 82, während der Steg 74 den Austritt von Fluid zur öffnung 60 verhindert. Eine Fluidströmung von der Leitungsbrücke 98 zum Durchgang 68 wird durch den Steg 80 verhindert, so daß der Druck im System durch das Entlastungsventil 28 überwacht wird.

Wie bereits oben erwähnt, ist das Entlastungsventil 28 auf einen beträchtlich höheren Druck (größer als 2000 psi =138 bar) eingestellt als das Entlastungsventil 66 (1900 psi = 131,1 bar oder weniger). Die Durchführung eines Hubes oder dergleichen verlangt selbstverständlich einen höheren Druck als die Durchführung von Hilfsfunktionen, wie z.B. Wenden, Drehen, Kippen oder dergleichen.

Bei dem erfindungsgemäßen Sektionsventil ist die Serviceöffnung 60 der Anschluß für die Hub- oder dergleichen Funktion. Wie oben bereits erwähnt, wird das Entlastungsventil 66 unwirksam, wenn die Service-Öffnung 60 mit Fluid versorgt wird; und der Systemdruck wird dann durch das Entlastungsventil 28 überwacht.

Da bei Versorgung der Service-Öffnung 60 mit Fluid alle stromab liegenden Ventilsektionen, die für Hilfsfunktionen zuständig sind, unwirksam werden, ist das Entlastungsventil 66 nicht mehr erforderlich.
5

Wenn der Stößel 70 in eine Position gebracht wird, bei der das Fluid in stromab liegende Bereiche strömen kann zur Steuerung von Hilfsfunktionen, wird der Systemdruck durch das Entlastungsventil 66 überwacht bzw. gesteuert.

Erfindungsgemäß dient das dritte stromab liegende Ventil 18 zur Steuerung von Hilfsfunktionen; es ist ebenfalls ein typisches Mittelpunktsventil entsprechend dem Ventil 16. Dementsprechend sind Teile der Ventilsektion 18, die identischen Teilen der Ventilsektion 14 entsprechen, mit den selben Bezugsziffern versehen, jedoch jeweils "mit Strich".

Selbstverständlich kann jede beliebige Anzahl von Hochdruck-Ventilsektionen an der stromauf liegenden Seite der Ventilsektion 16 vorgesehen sein, wobei der Druck durch das Entlastungsventil 28 überwacht wird, vorausgesetzt, daß die Sektion 16 eine Gehäuse-Konfiguration ähnlich derjenigen von Sektion 18 aufweist. 25

Sämtliche in den Unterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
30

Claims (8)

P atentansprüche:

1. Sektionsventil mit Doppel-Druckentlastung, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- eine erste Ventilsektion mit einem Einlaß für die Zuleitung von Druckfluid von einer Pumpey einer Auslaßleitung zur Rückführung des Fluids zu einem Reservoir und eine Fluidverbindung zur Überleitung des Druckfluids zu einer stromab gelegenen Ventilsektion;

- eine zweite Ventilsektion mit einer Service-Öffnung, die stromabseitig liegend mit der ersten Ventilsektion verbunden ist, wobei die zweite Ventilsektion einen Einlaß für die Zuströmung von Druckfluid aus der ersten Ventilsektion und eine Fluidverbindung zur Überleitung des Druckfluids zu einer stromab gelegenen Ventilsektion sowie eine

Ausgangsleitung zur Rückführung des Fluids zum Reservoir aufweist, und wobei die zweite Ventilsektion ferner mit Mitteln zur Steuerung (Steuerorgan) der Stränungsrichtung des von der ersten Ventilsektion stammenden Fluids versehen ist;

- ein erstes Entlastungsventil/ das bei einem ersten vorgegebenen Druck zur Begrenzung des Systemdrucks in der ersten und zweiten Ventilsektion wirksam wird;

- eine dritte Ventilsektion, die stromabseitig gelegen mit der zweiten Ventilsektion verbunden ist und einen Einlaß für Druckfluid von der zweiten Ventilsektion aufweist;

- ein zweites Entlastungsventil, das bei einem zweiten vorgegebenen Druck zur Begrenzung des Systemdrucks in der dritten Ventilsektion wirksam wird; wobei -■ die Position des Steuerorgans in der zweiten Ventilsektion bestimmt, welches der beiden Entlastungsventile die überwachung und Steuerung des Systemdrucks übernimmt.
20

2. Sektionsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste vorgegebene Druck höher ist als der zweite vorgegebene Druck.

3. Sektionsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermittel bzw. -organ aus einer neutralen Position in eine erste und in eine zweite Arbeitsposition bewegbar ist, wobei dieses Steuerorgan Steuerelemente aufweist, die in der neutralen Position des Steuerorgangs eine Überleitung des Druckfluids zur dritten Ventilsektion sowie eine überwachung des Drucks in der dritten Ventilsektion durch das zweite Entlastungsventil erlauben bzw. bewirken, die ferner in einer der beiden Arbeitsstellungen bewirken, daß das Druckfluid zu einer Service-Öffnung in der zweiten Ventilsektion strömt sowie die Strömung des Druckfluids

zur dritten Ventilsektion unterbrochen und die Überwachung des Drucks in der zweiten Ventilsektion durch das erste Entlastungsventil verhindert wird, und die schließlich in dsr anderen der beiden Arbeitsstellungen des Steuerorgans ermöglichen, daß das Druckfluid von der Serviceöffnung zum Reservoir zurückströmt sowie Druckfluid zur dritten Ventilsektion gelangt und der Druck in der dritten Ventilsektion durch das zweite Entlastungsventil überwacht wird. 10

4. Sektionsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwischen-Ventilsektion zwischen der ersten und zweiten Ventilsektion vorgesehen ist, wobei der Druck in der Zwischenventilsektion durch das erste Entlastungsventil überwacht bzw. gesteuert wird.

5. Sektionsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß stromabseitig von der dritten Ventilsektion noch mindestens eine weitere Ventilsektion vorgesehen ist, deren Druck durch das zweite Entlastungsventil überwach- bzw. steuerbar ist.

6. Sektionsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Entlastungsventil in der ersten Ventilsektion angeordnet ist.

7. Sektionsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Entlastungsventil in der zweiten Ventilsektion angeordnet ist.

8. Sektionsventil mit Dual-Druckentlastung, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- eine erste Ventilsektion mit einem Einlaß zur Aufnahme von Druckfluid von einer Pumpe, einem Auslaß zur Rückströmung zu einem Reservoir sowie eine Fluidverbindung zur Überleitung des Druckfluids zu einer stromabseitig gelegenen Ventilsektion;

- eine zweite Ventilsektion mit einer Service-Öffnung, die stromabseitig von der ersten Ventilsektion gelegen mit dieser verbunden ist, wobei

- die zweite Ventilsektion einen Einlaß zur Auf-

nähme von Druckfluid von der ersten Ventilsektion und eine Fluidverbindung zur Überleitung von Druckfluid zu einer stromabseitig gelegenen Ventilsektion sowie einen Einlaß zur Rückströmung des Fluids zu einem Reservoir aufweist, und wobei - die zweite Ventilsektion ferner ein Steuerorgan zur Steuerung der Strömungsrichtung des von der ersten Ventilsektion stammenden Fluids umfaßt;

- das der zweiten Ventilsektion zugeordnete Steuerorgan weist Steuerelemente auf, die in der neutralen Position des Steuerorgans eine Überleitung des Druckfluids zur dritten Ventilsektion sowie eine überwachung des Drucks in der dritten Ventilsektion durch das zweite Entlastungsventil bewirken,

- die ferner in einer ersten Arbeitsposition des Steuerorgans bewirken, daß das Druckfluid zur Service-Öffnung strömt und die Verbindung zur dritten Ventilsektion sowie die überwachung des Drucks in der zweiten Ventilsektion durch ein erstes Entlastungsventil unterbrochen wird, und die - in einer zweiten Arbeitsposition des Steuerorgans den Rückfluß des Druckfluids von der Serviceöffnung zum Reservoir sowie die Überleitung des Druckfluids zur dritten Ventilsektion und die überwachung des Drucks in der dritten Ventilsektion durch das zweite Entlastungsventil erlauben;

- das erste Entlastungsventil ist bei einem ersten vorgegebenen Druck zur Begrenzung des Systemdrucks in der ersten und zweiten Ventilsektion wirksam;

- eine dritte Ventilsektion, die stromabseitig gelegen zur zweiten Ventilsektion mit dieser verbunden ist und einen Einlaß für Druckfluid von der zweiten Ventilsektion aufweist;

- das zweite Entlastungsventil ist bei einem zweiten vorgegebenen Druck zur Begrenzung des Systemdrucks in der dritten Ventilsektion wirksam;

- die Position des Steuerorgans in der zweiten Ventilsektion bestimmt, welches der Entlastungsventile zur überwachung des Systemdrucks wirksam ist.