1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches
Druckbegrenzungsventil/Überdruckventil, das geeignet ist, gegenseitige
Störungen aufgrund von der direkten Kollision von zurückgeführtem Fluid
(feedback fluid) zu verhindern, wenn ein hydraulisches Hochdruckfluid in einen
Drucköltank abgeführt wird, um einen hydraulischen Schaltkreis in dem Fall zu
schützen, dass das hydraulische Fluid, welches von einer hydraulischen Pumpe
ausgegeben wird, die in einem Baugerät oder ähnlichem montiert ist, einen
Druckwert erreicht, der in dem hydraulischen Schaltkreis festgesetzt ist.
2. Beschreibung des Standes der Technik
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Im allgemeinen treiben die schweren Baugeräte, wie zum Beispiel ein Bagger,
einen Betätigungszylinder/ein Stellglied an, wie zum Beispiel einen
Hydraulikzylinder, welcher an dem Bagger montiert ist, mittels eines hydraulischen
Fluids, welches von einer hydraulischen Pumpe für die Arbeitsverrichtung
ausgegeben wird, wobei das hydraulische Fluid aus der hydraulischen Pumpe zu
verschiedenen Betätigungszylindern (Aktuatoren) geliefert wird, über ein
Steuerventil, welches die Fließrichtigung desselben steuert, so dass, in dem Fall,
dass ein hoher Druck auftritt, der gegenüber einem in dem hydraulischen
Schaltkreis festgesetzten Arbeitsdruck überhöht ist, ein Überdruckventil in dem
Steuerventil montiert ist, um den Arbeitsdruck konstant zu halten, durch Ablassen
von Arbeitsfluid in den Drucköltank.
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Dementsprechend, wenn die Leistung des Überdruckventils verschlechtert wird,
wird die Arbeitsleistung eines entsprechenden Betätigungszylinders
verschlechtert, und es treten auch Hochfrequenzkopplungs- und
Klappererscheinungen auf, während des Ablassens des Hochdruckfluids, und
machen dadurch die Bearbeitbarkeit/Bedienbarkeit und die Zuverlässigkeit des
Geräts aufgrund von lärmendem Krach, welcher die Fahrer stört, schlecht.
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Die Fig. 1 ist eine quergeschnittene Ansicht von einem herkömmlichen
hydraulischen Überdruckventil. Wie in der Fig. 1 gezeigt ist, umfasst das
hydraulische Überdruckventil eine Hülse 5, ein Haupttellerventil 1 (auf- und
abgehendes Ventil, welches ein Rückflussfluid v auf der Seite des
Haupttellerventils steuert, welches in einen Drucköltank T abgelassen wird, durch
Öffnen und Schließen einer Drossel d der Hülse 5, und ein Rückflussfluidweg c
auf der Seite eines Vorsteuertellerventils, welcher ein Hochdruckarbeitsfluid in
dem Fall ableitet, dass ein hoher Druck über einem festgesetzten Wert in einer
Gegendruckkammer b, welche in der Hülse 5 ausgebildet ist, auftritt.
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Weiterhin umfasst ist ein Ventilsitz 7, der mit einer Durchgangsbohrung 7a auf das
Zentrum ausgerichtet ist und abgestützt ist an dem Auslass der Hülse 5, und ein
Vorsteuertellerventil 2, welches derart abgestützt ist, dass es die
Durchgangsbohrung 7a des Ventilsitzes 7 öffnet und schließt und dass es die
Durchgangsbohrung 7a öffnet, wenn ein Hochdruck über einem festgesetzten
Wert in der Gegendruckkammer b auftritt, und ein Rückflussfluid w auf der Seite
des Vorsteuertellerventils über den Rückflussfluidweg c in den Drucköltank T
ablässt.
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Ein Bezugszeichen 3, welches in den Zeichnungen nicht weitgehend beschrieben
ist, bezeichnet ein elastisches Element, welches das Vorsteuertellerventil 2
druckunterstützt und die geschlossene Durchgangsbohrung 7a elastisch in einen
Ausgangszustand drückt, und 8 ein elastisches Element, welches das
Haupttellerventil 1 druckabstützt und die geschlossene Drossel d elastisch in
einen Ausgangszustand drückt.
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Demgemäss weist ein Arbeitsfluid, welches von einer hydraulischen Pumpe P
abgegeben wird, denselben Druck auf, wie der interne Druck der
Gegendruckkammer b hinter der Drossel a des Haupttellerventils 1, und das
Haupttellerventil 1 hält die geschlossene Drossel d der Hülse 5 in ihrem
Ausgangszustand durch eine Druckdifferenz an beiden Enden derselben,
aufgrund einer Differenz der Durchmesser D1 und D2 (D1 < D2) derselben, so .
dass das Rückflussfluid v auf der Haupttellerventilseite nicht abgelassen wird in
den Öltank T.
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Wenn der Druck des Arbeitsfluids, welches in die Gegendruckkammer b strömt
und von der hydraulischen Pumpe P abgegeben wird, überhöht wird gegenüber
dem Elastikkoeffizienten des elastischen Elementes 3, welches das
Vorsteuertellerventil 2 druckabstützt, und das Vorsteuertellerventil 2 die elastische
Kraft des elastischen Elements 3 überwindet und in die Richtung nach rechts in
der Zeichnung verschoben wird, so tritt das Hochdruckhydraulikfluid in der
Gegendruckkammer b durch die Düse e des Ventilsitzes 7 und den
Rückflussfluidweg c auf der Seite des Vorsteuertellerventils in der Reihenfolge
hindurch und fließt ab in den Öltank T, und der Arbeitsdruck in der
Gegendruckkammer b wird kleiner als der des hydraulischen Fluids, welches von
der hydraulischen Pumpe P ausgegeben wird.
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Nach dem Verschieben des Haupttellerventils 1 in die Richtung nach rechts in der
Zeichnung wird das Rückflussfluid v auf der Haupttellerventilseite, welches von
der hydraulischen Pumpe P ausgegeben wird, in den Öltank T abgelassen, durch
die Drossel d der Hülse 5 und eine Ablassöffnung 5d der Hülse 5 welche geöffnet
sind, so dass der Druck des hydraulischen Fluids, welcher von der hydraulischen
Pumpe P ausgegeben wird, nicht weiter ansteigt.
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In der Zwischenzeit, nach dem Verschieben des Vorsteuertellerventils 2 in die
linke Richtung in der Zeichnung durch eine Wiederherstellungskraft des
elastischen Elements 3, welches das Vorsteuertellerventil 2 druckabstützt, mit
einem fallenden Druck innerhalb der Gegendruckkammer b, wird die
Durchgangsbohrung 7a des Ventilsitzes 7 geschlossen und der Druck innerhalb
der Gegendruckkammer c steigt wieder an, so dass das Haupttellerventil 1 sich in
die linke Richtung in der Zeichnung verschiebt, aufgrund einer Druckdifferenz an
beiden Enden, welche verursacht wird durch eine Differenz in den Durchmessern
D1 und D2 desselben, und dann kann der Druck, welcher in dem hydraulischen
Schaltkreis festgesetzt ist, aufrechterhalten werden.
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Wenn jedoch das hydraulische Fluid, welches von der hydraulischen Pumpe P
ausgegeben wird, einen festgesetzten Druckwert erreicht für das hydraulische
Fluid der Gegendruck-Fluidkammer b, prallen das Rückflussfluid w auf der
Vorsteuertellerventilseite, welches in den hydraulischen Tank T durch die Drossel
e und den Rückflussfluidweg c auf der Vorsteuertellerventilseite abgelassen wird,
und das Rückflussfluid v auf der Haupttellerventilseite, welches von der
hydraulischen Pumpe P ausgegeben wird und abgelassen wird in den
hydraulischen Tank T durch die Drossel d der Hülse 5 und eine Ablassbohrung 5d,
aufeinander und werden in dem hydraulischen Tank T gesammelt, so dass ein
Lärmproblem, welches Fluidströmungsgeräusche bei den Kollisionen verursacht,
auftritt, genau so wie andere Probleme auftreten, durch welche die innewohnende
Arbeitsleistung des hydraulischen Überdruckventils verschlechtert wird, aufgrund
der gegenseitigen hydraulischen Störungen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein hydraulisches
Überdruckventil/Druckbegrenzungsventil zur Verfügung zu stellen, welches
geeignet ist, eine Kollision eines Rückflussfluides auf einer
Vorsteuertellerventilseite und eines Rückflussfluides auf einer
Haupttellerventilseite zu verhindern, wenn diese in einen hydraulischen Tank
durch den Betrieb des Überdruckventils abgelassen werden, um das Auftreten von
Fluidströmungsgeräuschen aufgrund von hydraulischen Störungen zu minimieren
und eine gleichmäßige Betriebsleistung des Überdruckventils sicherzustellen.
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Um die obige Aufgabe zu lösen, in einem hydraulischen Überdruckventil, welches
eine Hülse aufweist, ein Haupttellerventil (auf und abgehendes Ventil), welches
verschiebbar innerhalb der Hülse angekoppelt ist und zum Öffnen und Schließen
einer Drossel der Hülse, ein Rücktlussfluidweg, welcher innerhalb der Hülse zum
Ablassen von hydraulischem Fluid in einen Drucköltank nach dem Auftreten eines
hohen Druckes über einem festgesetzten Druckwert in einer Gegendruckkammer,
welche innerhalb der Hülse ausgebildet ist, ausgebildet ist, einen Ventilsitz,
welcher an einem Auslass der Hülse abgestützt ist und Durchgangsbohrungen
aufweist, und ein (Vor-)Steuertellerventil, welches abgestützt ist, um die
Durchgangsbohrungen zu öffnen und zu schließen und zum Ablassen des
hydraulischen Fluids in den Öltank durch die Rückflussfluidwege, nach dem
Auftreten des hohen Druckes der Gegendruckkammer, sieht eine vorzuziehende
Ausführung der vorliegenden Erfindung einen störenden Eingriff verhindernden
Ring vor, welcher auf einem äußeren Umfang der Hülse ausgebildet ist und in
Endbereichen der Rückflusswege des Rückflussfluides auf der Seite des
Haupttellerventils durch die Drossel der Hülse und des Rückflussfluids auf der
Seite des Vorsteuertellerventils, welches einen Rückflussfluidweg durchtritt, der
auf der Innenseite der Hülse ausgebildet ist, platziert ist, um dadurch zu
verhindern, dass das Rückflussfluid auf der Seite des Haupttellerventils und das
Rückflussfluid auf der Seite des Vorsteuertellerventils direkt zusammenstoßen,
wenn die Rückflussfluide jeweils in den Öltank abgelassen werden.
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Vorzugsweise gemäß einer vorzuziehenden Ausführung der vorliegenden
Erfindung, ist der eine Störung verhindernde Ring in einem Körper integral auf
dem äußeren Umfang der Hülse ausgebildet.
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Zudem wird der eine Störung verhindernde Ring bearbeitet als ein Teil, welches
getrennt ist von der Hülse, und feststehend an den äußeren Umfang der Hülse
gekoppelt ist.
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Noch weitergehend ist der eine Störung verhindernde Ring schraubgekoppelt an
einen schraubenförmigen Bereich, welcher in dem äußeren Umfang der Hülse
ausgebildet ist.
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Zudem ist der eine Störung verhindernde Ring feststehend an den äußeren
Umfang der Hülse geschweißt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend wird eine vorzuziehende Ausführung der vorliegenden Erfindung im
Detail beschrieben; mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen.
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Fig. 1 ist eine quergeschnittene Ansicht um ein herkömmliches
hydraulisches Überdruckventil schematisch zu zeigen;
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Fig. 2 ist eine quergeschnittene Ansicht, um ein hydraulisches
Überdruckventil gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung
schematisch zu zeigen; und
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Fig. 3 ist eine quergeschnittene Ansicht, um ein hydraulisches
Überdruckventil gemäß einer anderen Ausführung der vorliegenden
Erfindung schematisch zu zeigen.
Detaillierte Beschreibung der vorzuziehenden Ausführung
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Nachfolgend wird ein hydraulisches Überdruckventil gemäß einer Ausführung der
vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen.
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Die Fig. 2 ist eine quergeschnittene Ansicht, um ein hydraulisches
Überdruckventil gemäß einer vorzuziehenden Ausführung der vorliegenden
Erfindung zu zeigen.
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Wie in der Fig. 2 gezeigt wird, weist das hydraulische Überdruckventil gemäß
einer vorzuziehenden Ausführung der vorliegenden Erfindung eine Hülse 5 auf,
ein Haupttellerventil 1 zum Öffnen und Schließen einer Drossel d der Hülse 5,
einen Rückflussfluidweg c, der innerhalb der Hülse 5 ausgebildet ist zum Ablassen
eines hydraulischen Fluids in einen Drucköltank T nach dem Auftreten eines
hohen Druckes über einem festgesetzten Druckwert in einer Gegendruckkammer
b, welche innerhalb der Hülse 5 ausgebildet ist, einen Ventilsitz 7, welcher auf
einem Auslass der Hülse 5 abgestützt wird und eine Durchgangsbohrung 7a
aufweist, und ein Vorsteuertellerventil 2, welches abgestützt ist, um die
Durchgangsbohrung 7a zu öffnen und zu schließen zum Ablassen von
hydraulischem Fluid in den Öltank T durch die Durchgangsbohrung 7a und den
Rückflussfluidweg c, nach dem Auftreten eines hohen Druckes über einem
festgesetzten Wert in der Gegendruckkammer b, wobei alle diese Elemente im
wesentlichen die gleichen sind wie diejenigen, welche in der Fig. 1 gezeigt
werden, so dass auf eine detaillierte Beschreibung der Struktur und des Betriebes
derselben verzichtet werden kann und ähnliche Komponenten mit den gleichen
Bezugszeichen bezeichnet werden.
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Das hydraulische Überdruckventil gemäß einer vorzuziehenden Ausführung der
vorliegenden Erfindung weist einen eine Störung verhindernden Ring 5a auf, der
auf dem äußeren Umfang der Hülse 5 ausgebildet ist und platziert ist in
Endbereichen der Rückflusswege des Rückflussfluids auf der
Haupttellerventilseite, welches in die Hülse 5 strömt und abgelassen wird in den
Drucköltank T durch die Drossel d und eine Ablassbohrung 5d der Hülse 5, und
des Rückflussfluids w auf der Vorsteuertellerventilseite, welches abgelassen wird
in den Öltank T durch den Rückflussfluidweg c, der innerhalb der Hülse 5
ausgebildet ist, von der Gegendruckkammer b.
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Nachfolgend wird der Betrieb eines hydraulischen Überdruckventils gemäß einer
vorzuziehenden Ausführung der vorliegenden Erfindung in größerem Detail
beschrieben, mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
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Wie in der Fig. 2 gezeigt ist, strömt ein hydraulisches Fluid, welches von der
hydraulischen Pumpe P abgegeben wird, in die Gegendruckkammer b durch eine
Drossel a des Haupttellerventils 1 und, wenn der Druck des hydraulischen Fluids
in der Gegendruckkammer b einen Elastikkoeffizienten eines elastischen
Elementes 3, welches das Vorsteuertellerventil 2 druckabstützt, überschreitet, wird
das Vorsteuertellerventil 2 in die Richtung nach rechts in der Zeichnung
verschoben und das hydraulische Fluid mit hohem Druck in der
Gegendruckkammer b wird in den Öltank T abgelassen durch die Drossel e des
Ventilsitzes 7 und den Rückflussfluidweg c auf der Vorsteuerstellerventilseite,
welcher innerhalb der Hülse ausgebildet ist, so dass der Druck in der
Gegendruckkammer b unter den Druck des hydraulischen Fluids fällt, welches von
der hydraulischen Pumpe P ausgegeben wird.
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Entsprechend, wenn das Vorsteuertellerventil 1 in die Richtung nach rechts in der
Zeichnung von Fig. 2 geschoben wird, wird das Rückflussfluid v auf der
Haupttellerventilseite, welches von der hydraulischen Pumpe P abgegeben wird,
in den Öltank T abgelassen durch die Drossel d und die Ablassbohrung 5d der
Hülse 5, so dass der Druck des hydraulischen Fluids, welches von der
hydraulischen Pumpe P ausgegeben wird und in die Gegendruckkammer b strömt,
nicht weiter ansteigt, aber das Vorsteuertellerventil 2 in die linke Richtung in der
Zeichnung verschiebt durch eine Wiederherstellungskraft des elastischen
Elementes 3, welches das Vorsteuertellerventil 2 elastisch abstützt, mit fallendem
Druck in der Gegendruckkammer b.
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Entsprechend wird die Durchgangsbohrung 7a des Ventilsitzes 7 geschlossen, so
dass der Druck innerhalb der Gegendruckkammer c wieder ansteigt und das
Haupttellerventil 1 in die Richtung nach links in der Zeichnung verschoben wird
aufgrund einer Druckdifferenz der beiden Enden, welche verursacht wird durch
eine Differenz der Durchmesser D1 und D2 (D1 < D2), was ermöglicht, dass ein
Druck in dem hydraulischen Schaltkreis auf einem festgesetzten Wert gehalten
wird.
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In der Zwischenzeit, wenn der Druck des hydraulischen Fluids, welches in die
Gegendruckkammer b aus der hydraulischen Pumpe P strömt, den festgesetzten
Wert erreicht, wird das Haupttellerventil 1 in die Richtung nach rechts in der
Zeichnung der Fig. 2 verschoben, entlang des inneren Umfangs der Hülse 5, so
dass das Rückflussfluid v auf der Seite des Haupttellerventils, welches in die
Hülse 5 aus der hydraulischen Pumpe P strömt und die Drossel d und die
Ablassbohrung 5d der Hülse 5 durchtritt und das Rückflussfluid w auf der Seite
des Vorsteuertellerventils, welches aus der Gegendruckkammer b entladen wird
und die Drossel e des Ventilsitzes 7 und den Rückflussfluidweg c auf der Seite
des Vorsteuertellerventils durchtritt, jeweils abgelassen werden in den Öltank T.
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Zu dieser Zeit werden das Rückflussfluid v auf der Seite des Haupttellerventils und
das Rückflussfluid w auf der Seite des Vorsteuertellerventils an einem direkten
Zusammenstoß gehindert durch den eine Störung verhindernden kreisförmigen
Ring 5a, welcher auf dem äußeren Umfang der Hülse 5 ausgebildet ist und in den
Endbereichen der Rückflusswege platziert ist, um dadurch das Auftreten von
Geräuschen durch Fluidströmung zu verhindern und um zu verhindern, dass die
Arbeitsleistung des Überdruckventils gemindert wird durch eine gegenseitige
hydraulische Störung.
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Nachfolgend wird ein hydraulisches Überdruckventil gemäß einer anderen
vorzuziehenden Ausführung der vorliegenden Erfrndung im Detail mit Bezug auf
die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.
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Wie in der Fig. 3 gezeigt ist, umfasst das hydraulische Überdruckventil gemäß
einer anderen Ausführung der vorliegenden Erfindung die Hülse 5 und das
Haupttellerventil 1, welches elastisch montiert ist, um die Drossel d der Hülse 5 zu
öffnen und zu schließen, den Ventilsitz 7, welcher auf dem Auslass der Hülse 5
abgestützt ist, und das (Vor-)Steuertellerventil 2, welches elastisch montiert ist, um
die Drossel e des Ventilsitzes 7 zu öffnen und zu schließen, wobei alle Elemente
im wesentlichen dieselben sind, wie die in der Fig. 2 gezeigten, so dass auf eine
Beschreibung derselben verzichtet wird, und der eine Störung verhindernde Ring
5a ist hergestellt/bearbeitet als ein getrenntes Teil von der Hülse 5, und kann dann
feststehend an die Außenseite der Hülse 5 gekoppelt werden.
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Beispielsweise ist ein schraubenförmiges Teil 5b auf dem äußeren Umfang der
Hülse 5 ausgebildet, und eine schraubenförmige Bohrung 5c entsprechend zu
dem schraubenförmigen Teil 5b, ist in dem eine Störung verhindernden Ring 5a
ausgebildet, so dass der eine Störung verhindernde Ring 5a an die Hülse 5 durch
Verschrauben gekoppelt werden kann oder festgeschweißt werden kann,
nachdem er an den äußeren Umfang der Hülse 5 gekoppelt wurde.
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Das hydraulische Überdruckventil gemäß einer anderen Ausführung der
vorliegenden Erfindung weist den eine Störung verhindernden Ring 5a auf, der
fest an die Hülse 5 gekoppelt ist, nachdem der eine Störung verhindernde Ring 5a
als ein Teil hergestellt/bearbeitet wurde, getrennt von der Hülse 5, so dass die
Herstellungskosten zum Bearbeiten und Zusammenbauen der Hülse 5 deutlich
reduziert werden können.
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Obwohl die vorzuziehende Ausführung der vorliegenden Erfindung beschrieben
worden ist, ist es für den Fachmann verständlich, dass die vorliegende Erfindung
nicht durch die beschriebene vorzuziehende Ausführung begrenzt werden soll,
sondern verschiedene Veränderungen und Modifikationen innerhalb des
Gedankens und des Schutzumfanges der vorliegenden Erfindung ausgeführt
werden können, wie beschrieben durch die angehängten Ansprüche.