DE3510283C2 - Sektionsventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Sektionsventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Herkömmlicherweise weisen hydraulische Sektions-Ventile Schalt-Stößel zur Steuerung verschiedener Funktionen auf, die von Hydraulikzylindern beispielsweise an Gabelstaplern, Lade­ geräten oder dergleichen ausgeführt werden sollen. In der Re­ gel ist ein einziger Schalt-Stößel zur Steuerung eines Zylin­ ders für eine besondere Funktion vorgesehen, wie z. B. Hebe­ funktion, Kippfunktion oder eine andere Hilfsfunktion.

Beispielsweise bei Gabelstaplern oder dergleichen ist es wün­ schenswert, 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 etwa 1900 psi = etwa 131,1 bar benötigt.

Aus der US 3,324,881 ist ein Ventil bekannt, das ein Paar von Pilotventilen aufweist, die bei verschiedenen Drücken ar­ beiten und die die Betätigung eines Hauptdruckentlastungsven­ tils bewirken.

Das in der US 3,416,561 beschriebene Dual-Druckentlastungs­ ventil arbeitet mit einem einzigen Entlastungsventil, das bei zwei verschiedenen Drücken wirksam ist. Das Druckentlastungs­ ventil wird zur Überwachung bzw. Ansteuerung von zwei Seiten eines einzigen Schaltkreises (Anheben und Absenken) benutzt bzw. eingesetzt. Die Konstruktion nach der US 3,811,471 sieht ebenfalls zwei Pilot-Entlastungsventile und ein Haupt- Entlastungsventil vor.

Es ist ferner bekannt, eine Dual-Druckentlastung durch Ver­ wendung einer speziellen externen Leitung zu erhalten, die auf Wunsch Fluid bzw. ein Druckmedium unter höherem Druck in einen Hebekreis liefert. Bei all den oben erwähnten Systemen werden jedoch zusätzlich Teile, wie z. B. Pilotventile oder ein exter­ ner Schaltkreis, benötigt, die die Ventilkosten erhöhen.

Aus dem Aufsatz von D. Palmiter und M. Chermak: Air/Oil Circuits Provide Clean Sweep, In: Hydraulics and Pneumatics, Feb. 1974, Bd. 27, Heft 2, Seiten 51-53 ist ein Hydraulik­ system für ein Reinigungsfahrzeug mit zwei für unterschied­ liche Funktionen vorgesehenen und voneinander unabhängigen Hydraulikkreisen bekannt. Durch die Verwendung von Drei- bzw. Vier-Wegeventilen lassen sich jeweils unterschiedliche Drücke für verschiedene Funktionen innerhalb der beiden gesonderten Hydraulikkreise erhalten.

Aus der US 3,606 820 ist ein Sektionsventil bekannt, in dem eine Ein- und Auslaßsektion, eine Ventilsektion sowie ein Entlastungsventil integriert sind. Über ein spezielles Lei­ tungssystem können dabei verschiedene Anschluß-Öffnungen mit einem Fluid unter jeweils gleichbleibendem Druck über eine Pumpe versorgt werden.

In der US 2,873,762 ist ein Sektionsventil beschrieben, das eine Ein- und Auslaßsektion sowie zwei der Ein- und Aus­ laßsektion zugeordnete Ventilsektionen aufweist. Die beiden Ventilsektionen werden dabei mit einem Fluid versorgt, das unter dem gleichen (Hoch) -Druck, welcher durch ein Entla­ stungsventil gesteuert wird, steht.

Schließlich ist aus der US 3,970,108 ein Sektionsventil der eingangs genannten Art bekannt, das eine Ein- und Auslaßsek­ tion mit einer Einlaßöffnung für die Zuleitung von Druckfluid von einer Pumpe, eine Auslaßöffnung zur Rückführung des Druck­ fluids zu einem Reservoir und einen Durchgang zur Überleitung des Druckfluids zu einer oder mehreren stromab gelegenen Ven­ tilsektionen umfaßt. Der Ein- und Auslaß ist einem Entla­ stungsventil zugeordnet, das bei einem vorgegebenen Druck zur Begrenzung des Systemdrucks in der Ein- und Auslaßsektion einerseits und der bzw. den stromab gelegenen Ventilsektionen andererseits wirksam wird. Insofern werden sämtliche zur Ein- und Auslaßsektion stromab gelegene Ventilsektionen mit dem identischen Druck beaufschlagt, der über ein einziges Entla­ stungsventil eingestellt ist.

Ausgehend vom genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Sektionsventil der gattungsgemäßen Art zu schaffen, das konstruktiv ausgesprochen einfach und damit kostengünstig sowie kompakt ausgestattet, funktions­ sicher, beliebig erweiterbar und für unterschiedlichste Funk­ tionen, d. h. vielseitig verwendbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die Kombination der kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch die Zuordnung eines zweiten Entlastungsventils zu der Ventilsektion, welcher stromabseitig der Ein- und Auslaßsek­ tion mit einem ersten Entlastungsventil nachgeschaltet ist, läßt sich das Sektionsventil nach der Erfindung baulich aus­ gesprochen einfach und kompakt ausgestalten, und zwar ohne großen zusätzlichen Kostenaufwand. So ist es aufgrund der beiden Entlastungsventile, welche auf unterschiedliche Drücke einstellbar sind, möglich, daß das erfindungsgemäße Sektions­ ventil ohne zusätzliche Pilotventile oder gesonderte Hydrau­ likkreise unterschiedliche Drücke entsprechend der Steuerung der jeweiligen Funktionen aufbringen kann. Dabei ist das erste Entlastungsventil insbesondere auf einen höheren Druck einge­ stellt als das zweite Entlastungsventil.

Darüber hinaus ist das erfindungsgemäße Sektionsventil, nicht zuletzt infolge der wenigen Bauteile, sehr funktionssicher. Des weiteren ist das Sektionsventil infolge seiner besonderen Konstruktion durch Zwischen- bzw. Nachschaltung weiterer Ven­ tilsektionen ohne zusätzlichen Aufwand beliebig erweiterbar.

Die vorliegende Erfindung schafft somit eine Sektions-Ventil­ anordnung zur Durchführung einer Hochdruckfunktion und einer beliebigen Anzahl von Niederdruckfunktionen, wobei nur zwei Entlastungsventile erforderlich sind.

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

Fig. 1 ein Sektionsventil gemäß Erfindung in Ansicht;

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

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

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

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

Fig. 1 zeigt ein Sektionsventil 10 mit einer Ein- und Auslaßsektion 12, die Hydraulikfluid unter Druck von einer Pumpe 20 zu stromab liegenden Sektionen des Ventils liefert und durch die verbrauchtes Fluid zu einem Reservoir 24 zurückströmt.

Der übrige Teil des Sektionsventils 10 weist Ventilsektionen 14, 16 und 18 zur Steuerung von bestimmten Funktionen auf. Das dargestellte Sektionsventil weist nur drei derartige Ven­ tilsektionen hinter der Ein- und Auslaßsektion 12 auf; es sei jedoch darauf hingewiesen, daß zusätzliche Ventilsektionen jederzeit hinzugefügt werden könnten, so daß weitere Funktio­ nen, insbesondere Steuerfunktionen, möglich sind.

Wie aus Fig. 2 erkennbar ist, erhält die Ein- und Auslaßsek­ tion 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 Durchgang 30 angeordnet und überwacht den Fluiddruck im Durchgang bzw. Leitungsteil 23.

Wie Fig. 3 erkennen läßt, ist die stromab gelegene Ventil­ sektion 14 ein typisches Mittelpunkts- bzw. Mittelstellungs­ ventil, gekennzeichnet durch ein offenes Zentrum bzw. einen offenen Durchgang (Einlaß) 32, das bzw. der die Bohrung 34, in der der Stößel 36 gelagert ist, schneidet bzw. kreuzt bzw. mit dieser kommuniziert.

In der Ventilsektion 14 sind ferner eine U-förmige Leitungs­ brücke 38, ein Paar von Anschluß-Öffnungen (Service-Öffnungen) 40, 42 und eine Rückflußleitung 44 angeordnet, die mit einem Ausgang 46 ver­ bindbar ist, der zu dem Durchgang 30 in der Ein- und Auslaß­ sektion 12 und gegebenenfalls über die Auslaßöffnung 26 zum Reservoir 24 führt.

Die U-förmige Leitungsbrücke 38 weist einen bogenförmigen Ab­ schnitt auf, der über eine Verbindung 52 mit einer Speiselei­ tung 50 kommuniziert. Die Speiseleitung 50 ist ferner mit dem Ventileinlaß verbunden. Die Endabschnitte bzw. Schenkel der Leitungsbrücke 38 münden in die Stößelbohrung 34 in den Be­ reichen 51 und 53, die zu beiden Seiten des mittleren Ab­ schnitts 54 angeordnet sind. Wenn nun die Fluidverbindung zwischen stromauf und stromab liegenden Bereichen des offenen Zentraldurchgangs durch den mittleren Bereich 54 der Stößel­ bohrung 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 ge­ langt.

Die beiden Anschluß-Öffnungen 40 und 42 münden in die Stößel­ bohrung 34 in Bereichen, die in axialer Richtung außerhalb der Mündungsbereiche der beiden Schenkel der Leitungsbrücke 38 liegen; auf diese Weise ist jede Anschluß-Öffnung durch einen kurzen Bereich der Stößelbohrung hindurch mit einem be­ nachbarten Schenkel der Leitungsbrücke fluidverbindbar. Die Rückflußleitung 44 umfaßt einen im wesentlichen U-förmigen Durchgang, dessen Schenkel 56 und 58 in die Stößelbohrung 34 münden, und zwar an den gegenüberliegenden Enden derselben, und deren bogenförmiger Abschnitt mit dem zum Auslaß führen­ den Durchgang 46 kommuniziert. Auf diese Weise sind die An­ schluß-Öffnungen 40 und 42 durch weitere kurze Abschnitte der Stößelbohrung hindurch mit den jeweils benachbarten Schenkeln der Rückflußleitung 44 fluidverbindbar.

Gemäß der Erfindung ist eine weitere stromab liegende Ventil­ sektion 16 ebenfalls als offenes Mittelpunkts bzw. Mittel­ stellungsventil ausgebildet mit Anschluß-Öffnungen (Service-Öffnungen) 60 und 62, wobei die Anschluß-Öffnung 60 eine Hub-Öffnung ist, durch die hindurch hydraulisches Fluid unter Hochdruck zu einem hydrau­ lischen Hub- oder dergleichen -Zylinder gelangt, während die andere Anschluß-Öffnung 62 durch eine Verschlußschraube 64 oder dergleichen verschlossen ist.

Ein Entlastungsventil 66, das auf einen niedrigeren Druck als das Entlastungsventil 28 eingestellt ist, ist im Durchgang 68 angeordnet zur Überwachung des Fluiddrucks in diesem Durch­ gang.

Die Ventilsektion 16 weist als stößelartiges Steuerorgan einen speziell ausgebildeten Stö­ ßel 70 auf, der innerhalb einer Bohrung 72 angeordnet ist.

Der Stößel 70 ist mit voneinander beabstandeten Stegen, ins­ besondere Ringstegen 74, 76, 78 und 80 sowie Bereichen gerin­ geren Durchmessers, nämlich Ringnuten 82, 84, 86 und 88 als Steuerelemente ver­ sehen.

Wenn sich der Stößel 70 in seiner neutralen Position entspre­ chend Fig. 4 befindet, versorgt die Pumpe 20 die Bereiche 90 und 92 in der Bohrung 72 sowie die Speiseleitung 94 mit Fluid, wobei letztere mit einer Leitungsbrücke 98 in Verbin­ dung steht. Das Fluid gelangt zu dem offenen Zentrum (Einlaß) 96; von dort strömt das Fluid entweder zum Reservoir 24 zurück oder gelangt zu einer weiteren stromab liegenden Ventilsektion 18. Wird der Rückfluß des Fluids zum Reservoir 24 dadurch verhin­ dert, daß es zur stromab liegenden Ventilsektion 18 geleitet wird, baut sich Druck in der Speiseleitung 94 sowie Leitungs­ brücke 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.

Wenn der Stößel 70 in seine extreme Linksposition bzw. linke Außenposition bewegt wird, wird die Anschluß-Öffnung 60 mit dem Reservoir 24 über den einen reduzierten Durchmesser auf­ weisenden Bereich 82 sowie die Ausgangsleitung 100 fluidver­ bunden, während der Steg 76 verhindert, daß Fluid von der Leitungsbrücke 98 zur Anschluß-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 Ventilsektion 18 verwendet werden, wird der sich dann aufbauende Druck durch das Entlastungsventil 66 entsprechend der obigen Be­ schreibung 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 Ven­ tilsektion 18 unwirksam wird. Fluid unter Druck strömt von der Leitungsbrücke 98 zur Anschluß-Öffnung 60 über den einen reduzierten Durchmesser aufweisenden Abschnitt 82, während der Ringsteg 74 den Austritt von Fluid zur Anschluß-Öffnung 60 verhindert. Eine Fluidströmung von der Leitungsbrücke 98 zum Durchgang 68 wird durch den Ringsteg 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 10 ist die Anschluß- Öffnung 60 der Anschluß für die Hub- oder dergleichen Funk­ tion. Wie oben bereits erwähnt, wird das Entlastungsventil 66 unwirksam, wenn die Anschluß-Öffnung 60 mit Fluid versorgt wird; und der Systemdruck wird dann durch das Entlastungsven­ til 28 überwacht.

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

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

Erfindungsgemäß dient die stromab liegende Ventilsektion 18 zur Steuerung von Hilfsfunktionen; es ist ebenfalls ein typi­ sches Mittelpunktsventil entsprechend dem Ventil 16. Dement­ sprechend sind Teile der Ventilsektion 18, die identischen Teilen der Ventilsektion 14 entsprechen, mit denselben Be­ zugsziffern versehen, jedoch jeweils "mit Strich".

Selbstverständlichkann jede beliebige Anzahl von Hoch­ druck-Ventilsektionen an der stromauf liegenden Seite der Ventilsektion 16 vorgesehen sein, wobei der Druck durch das Entlastungsventil 28 überwacht wird, vorausgesetzt, daß die Ventilsektion 16 eine Gehäuse-Konfiguration ähnlich derjeni­ gen von Ventilsektion 18 aufweist.

Claims (4)

1. Sektionsventil (10) mit

• - einer Ein- und Auslaßsektion (12) mit einer Einlaßöffnung (22) für die Zuleitung von Druckfluid von einer Pumpe (20), einer Auslaßöffnung (26) zur Rückführung des Druckfluids zu einem Reservoir (24) und einem Durchgang (30) zur Überlei­ tung des Druckfluids zu einer stromab gelegenen Ventilsek­ tion;
• - einer Ventilsektion (16) mit einer Service-Öffnung (60), die stromabseitig liegend mit der Ein- und Auslaßsektion (12) verbunden ist, wobei die Ventilsektion (16) einen Ein­ laß (96) für die Zuströmung von Druckfluid aus der Ein- und Auslaßsektion (12), einem Durchgang (68) zur Überleitung des Druckfluids zu einer stromab gelegenen Ventilsektion sowie eine Ausgangsleitung (100) zur Rückführung des Druck­ fluids zum Reservoir (24) aufweist und wobei die Ventil­ sektion (16) mit einem stößelartigen Steuerorgan (70) zur Steuerung der Strömungsrichtung des von der Ein- und Aus­ laßsektion (12) stammenden Druckfluids versehen ist;
• - einem ersten Entlastungsventil (28), das der Ein- und Aus­ laßsektion (12) zugeordnet ist und bei einem ersten vorge­ gebenen Druck zur Begrenzung des Systemdrucks in der Ein- und Auslaßsektion (12) und der Ventilsektion (16) wirksam wird; und
• - einer weiteren Ventilsektion (18) mit einer Service-Öffnung (40′, 42′), die stromabseitig liegend mit der Ventilsektion (16) verbunden ist, wobei die Ventilsektion (18) einen Ein­ laß (32′) für die Zuströmung von Druckfluid aus der Ventil­ sektion (16) sowie eine Rückflußleitung (44′) zur Rückfüh­ rung des Druckfluids zum Reservoir (24) aufweist, dadurch gekennzeichnet,
• - daß die Ventilsektion (16) ein zweites Entlastungsventil (66) aufweist, das bei einem zweiten vorgegebenen Druck zur Begrenzung des Systemdrucks in der Ventilsektion (18) wirk­ sam wird, wobei die Position des stößelartigen Steuerorgans (70) in der Ventilsektion (16) bestimmt, welches der beiden Entlastungsventile (28, 66) für die Überwachung und Steue­ rung des Systemdrucks verantwortlich ist; und
• - daß das erste Entlastungsventil (28) auf einen höheren Druck eingestellt ist als das zweite Entlastungsventil (66).

2. Sektionsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das stößelartige Steuerorgan (70) der Ventilsektion (16) aus einer neutralen Position in eine erste und in eine zweite Arbeitsposition bewegbar ist und Steuerelemente (74, 76, 78, 80, 82, 84, 86, 88) aufweist, die in der neutralen Po­ sition des Steuerorgans (70) eine Überleitung des Druck­ fluids zur Ventilsektion (18) sowie eine Überwachung des Drucks in der Ventilsektion (18) durch das zweite Entla­ stungsventil (66) bewirken, die ferner in einer der beiden Arbeitsstellungen bewirken, daß das Druckfluid zu einer Service-Öffnung (60) in der Ventilsektion (16) strömt sowie die Strömung des Druckfluids zur Ventilsektion (18) unter­ brochen und die Überwachung des Drucks in der Ventilsektion (16) durch das erste Entlastungsventil (28) verhindert wird, und die schließlich in der anderen der beiden Ar­ beitsstellungen des Steuerorgans (70) ermöglichen, daß das Druckfluid von der Service-Öffnung (60) zum Reservoir (24) zurückströmt sowie Druckfluid zur Ventilsektion (18) ge­ langt und der Druck in der Ventilsektion (18) durch das zweite Entlastungsventil (66) überwacht wird.

3. Sektionsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ventilsektion (14) zwischen der Ein- und Auslaßsektion (12) und der Ventilsektion (16) vorgesehen ist, wobei der Druck in der Ventilsektion (14) durch das erste Entlastungsventil (28) bestimmt ist.

4. Sektionsventil nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß stromabseitig von der Ventilsektion (18) noch mindestens eine weitere Ventilsektion vorgesehen ist, deren Druck durch das zweite Entlastungsventil (66) bestimmt ist.