DE4036257A1 - Hydraulisches umschaltventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein, zwischen einer Pumpe einerseits und einem Druckübersetzer und einem Verbraucher, beispielsweise einem Arbeitszylinder, andererseits, angeordnetes Umschaltventil, das in Abhängigkeit des Verbraucherdrucks P_z die Pumpe entweder direkt mit dem Verbraucher oder über den Druckübersetzer mit dem Verbraucher verbindet.

Solche Schaltungen lassen sich grundsätzlich mittels eines Druckschalters und eines durch diesen angesteuerten Wegeventils lösen.

Bei mobilen Anlagen ist oft eine sehr platzsparende und robuste Bauweise sowohl für den Druckübersetzer wie auch für das Umschaltventil gefragt. Wenn Höchstdruckschläuche vom Hydraulikaggregat zum Verbraucher vermieden werden sollen, muß der Druckübersetzer bzw. Hochdruckwandler (HDwandler) direkt am Verbraucher angeordnet bzw. angeflanscht werden und auch das Umschaltventil zwischen beiden angeordnet sein. Wegen des robusten Betriebes sollten elektrische Steuerleitungen entfallen.

Es ist das Ziel der Erfindun ein Umschaltventil in einem einerseits an den HDwandler und andererseits an den Verbraucher anzuflanschenden, extrem platzsparenden, Ventilblock unterzubringen.

Folgende Funktionsweise ist Aufgabe der Erfindung: Erreicht der Verbraucherdruck P_z den max. Pumpendruck P_{1, max}, so verbindet das Umschaltventil die Druckleitung der Pumpe mit dem HDwandler, dessen HDauslaß P₂ über ein Auslaßventil mit dem Verbraucher verbunden ist. Sinkt der Verbraucherdruck P_z=P₂ etwas unter P_{1, max}, so verbindet das Umschaltventil die Pumpe wieder direkt mit dem Verbraucher, so daß P_z=P₁.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem mit einer Überströmnut versehenen, in einer Schieberbohrung angeordneten Steuerschieber, der durch eine Feder in seiner oberen Stellung gehalten wird, die obere Nut der Schieberbohrung mit einer Leitung zum Verbraucher, die mittlere Nut mit einer Leitung zur Pumpe P₁, die untere Nut mit einer Leitung zum HDwandler verbunden ist, wobei das obere Ende des Steuerschiebers einen Druckstift enthält, der in einer koaxialen Bohrung dichtend gleitet, an die sich wiederum eine radiale Bohrung anschließt, die außen in den oberen, zylindrischen Abschnitt des Steuerschiebers mündet und daß das untere, an die genannte Nut sich anschließende Ende des Steuerschiebers in seiner unteren Hälfte einen im Durchmesser geringfügig - etwa 0,1 mm - größeren Abschnitt aufweist.

Weiterhin ist der an den Verbraucher und den HDwandler angeflanschte Ventilblock so gestaltet, daß das Anschlußbild der Verbindung Ventilblock/HDwandler Kanäle für den Niederdruck P₁, den Ablauf T und den HD P₂ und das Anschlußbild Ventilblock/Verbraucher Kanäle für den Zu- und Abfluß zum Verbraucher enthält. An den Ventilblock sind vorzugsweise die Niederdruckleitung P₁ und die Ablaufleitung T durch Rohrverschraubung angeschlossen. Die Kanäle für den Verbraucher und die Ablaufleitung verlaufen innerhalb des Ventilblocks und sind durch Abzweige mit der oberen Nut der Schieberbohrung bzw. der nach außen führenden Ablaufleitung verbunden.

Aufbau und Wirkungsweise werden anhand einem Auführungsbeispiel Fig. 1 und Fig. 2 beschrieben.

Ein Umschaltventil 1 ist mit einem HDwandler 2 und einem Verbraucher, in diesem Falle ein Arbeitszylinder 3, direkt verbunden. Von einem äußeren, von einem nicht dargestellten Hydraulikaggregat zu schaltenden Wegeventil VW, führen Leitungen zu dem Umschaltventil 1 bzw. Ventilblock 11. Die mit P₁ belegte Leitung führt zur mittleren Nut 22 einer Schieberbohrung des Ventilblocks 11 und die andere mit T belegte Leitung verzweigt sich im Ventilblock 11 zu einer zum HDwandler 2 und zur Ausfahrseite des Arbeitszylinders 3 führenden Leitung. Die Schieberbohrung besitzt ober- und unterhalb der mittleren Nut 22 eine obere und eine untere Nut 21 und 23, die der Steuerschieber 12 vermittels seiner Überströmnut 20 je nach seiner Stellung mit der mittleren Nut 22 verbinden kann. Die obere Nut 21 ist über eine Verzweigung einerseits mit der Einfahrseite des Arbeitszylinders 3 und andererseits mit dem Hochdruckauslaß des HDwandlers 2 verbunden.

In der obern koaxialen Bohrung 13 des Steuerschiebers 12 gleitet dichtend ein Druckstift 14. Von dieser koaxialen Bohrung 13 führt eine weitere radiale Bohrung 15 nach außen in den oberen, zylindrischen Abschnitt des Steuerschiebers. Eine untere Grundbohrung des Steuerschiebers nimmt eine, sich auf die untere Begrenzung der Schieberbohrung abstützende Feder 17 in sich auf.

In die obere Begrenzung, die in diesem Falle durch den HDwandler gebildet wird, mündet ein Abzweig, der über das Wegeventil VW mit T verbundenen Leitung. Der Steuerschieber besitzt eine Durchgangsbohrung 16, die stets einen Druckausgleich zwischen Ober- und Unterseite des Steuerschiebers 12 herstellt.

Nun zur Wirkungsweise. Das Wegeventil VW befindet sich in der in Fig. 1 gezeigten Stellung, in welcher der Kolben des Arbeitszylinders 3 von links nach rechts verschoben wird. Das Niederdrucköl P₁ fließt zur mittleren Nut 22, dann über die Überströmnut 20 und weiter über die untere Nut 23 und von dort durch die angeschlossene Leitung zum Arbeitszylinder 3. Der Hochdruckauslässe P₂ des HDwandlers 2 sind durch Rückschlagventile gesperrt. Über die radiale Bohrung wirkt der Verbraucherdruck P_z auf der Stirnfläche des Druckstifts 14. Verbraucherdruck P_z mal Querschnitt des Druckstiftes 14 ergibt eine Kraft, die den Steurschieber nach unten gegen die Feder 17 drückt. Die Feder 17 ist so bemessen, daß der Steuerschieber 12 kurz vor Erreichen P_z=P_{1, max} umschaltet, d. h. die obere Nut 21 wird verschlossen und die untere Nut 23 wird geöffnet. Damit dieser Umschaltvorgang unterstützt und sicher zu Ende geführt wird, weist das untere Ende des Steuerschiebers einen etwa 0,1 mm größeren Durchmesser D₂ als die übrigen Durchmesser D₁ des Steuerschiebers 12 auf. Die sich aus der Differenz der beiden Durchmesser ergebende Ringfläche soll etwa ein Fünftel des Querschnitts des Druckstiftes 14 betragen. Dann schaltet das Umschaltventil wieder zurück, wenn der Druck P_z=P₂ den Wert 0,8×P_{1, max} erreicht hat.

Wenn das Umschaltventil umgeschaltet hat, d. h. der Steuerschieber in seine untere Stellung gedrückt wurde, wie dies aus Fig. 2 zu ersehen ist, dann ist in der, von der Pumpe zur mittleren Nut 22 und von dort weiter zur unteren Nut 23 und zum Hochdruckwandler führende Druck niedriger als der Druck P₁. Dieser Druck ist gleich p_z/i, wenn i das Übersetzungsverhältnis des HDwandlers ist. Aufgrund der Lage der Radialbohrung 15 - siehe Fig. 2 - wird der Querschnitt des Druckstiftes mit dem Verbraucherdruck P_z=P₂ belastet, weil die Leitung an der oberen Nut durch eine Verzweigung sowohl mit dem Verbraucher 3 wie auch mit dem HDauslaß P₂ des Hdwandlers verbunden ist.

Wird das Wegeventil auf die Stellung II geschaltet, erhält die Leitung (T) Druck P₁ und die Leitung (P₁) wird mit dem Ablauf T verbunden. Dann wird die Einfahrseite des Arbeitszylinders 3 drucklos und die Ausfahrseite erhält Druck P₁, der Kolben des Arbeitszylinders fährt ein. Bei dieser Stellung kann der HDwandler nicht arbeiten. Der Steuerschieber 12 des Umschaltventils wird wegen der Differenz von oberer zu unterer Stirnfläche des Steuerschiebers in seiner oberen Stellung gehalten.

Fig. 2 zeigt in der koaxialen Bohrung 13 des Steuerschiebers 12 noch einen weiteren Druckstift 18. Dieser soll die Umschaltung bei Druckanstieg noch sicherer machen. Kurz vor dem Umschalten, wenn die Kanten von Steuerschieber 12 und Schieberbohrung sich nähern, entsteht in der mittleren Nut 22 ein Druckanstieg und in der oberen Nut 21 ein Druckabfall. In diesem Fall wird der Druckstift 18 nach oben gedrückt, und bewirkt somit eine sichere Umsteuerung. Herrscht nach der Umsteuerung in der oberen Nut 21 ein höherer Druck, nämlich P_z=P₂, dann wird der Druckstift 18 nach unten gedrückt und verhindert in jedem Fall einen Durchfluß des Mediums zum niederen Druck hin.

Claims (1)

1. Zwischen einem Druckübersetzer/Hochdruckwandler und einem Verbraucher, in einem Ventilblock angeordnetes, nur auf hydraulische Parameter ansprechendes, Umschaltventil (1), dessen mit einer Überströmnut (20) versehener Steuerschieber (12) in einer mit 3 Nuten versehenen Schieberbohrung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß deren obere Nut (21) über einen Abzweig im Ventilblock (11) mit dem Verbraucher (3) und dem Hochdruckauslaß P₂ des HDwandlers (2), deren mittlere Nut 22 mit der von außen angeschlossenen Leitung P₁ der Pumpe und deren untere Nut (23) mit der zur Niederdruckseite des HDwandlers (2) führenden Leitung verbunden ist, wobei der Steuerschieber (12) an seinem oberen Ende einen Druckstift (14) enthält, der in einer koaxialen Bohrung (13) dichtend gleitet, deren Ende mit einer radialen Bohrung (15) verbunden ist, die nach außen in den oberen, zylindrischen Abschnitt des Steuerschiebers (12) mündet, während unterhalb des Steuerschiebers (12) eine Durchgangsbohrung (16) enthält und die untere Hälfte des unteren zylindrischen Abschnitts des Steuerschiebers 12 einen etwa 0,1 mm größeren Durchmesser aufweist und daß in die obere Begrenzung der Schieberbohrung, die beispielweise durch eine Fläche des HDwandlers (2) gebildet wird, ein kleiner Abzweig der Abflußleitung des HDwandlers mündet.