DE1750096A1

DE1750096A1 - Steuerventil

Info

Publication number: DE1750096A1
Application number: DE19681750096
Authority: DE
Inventors: Stacey Hugh John
Original assignee: Parker Hannifin Corp
Current assignee: Parker Hannifin Corp
Priority date: 1968-03-29
Filing date: 1968-03-29
Publication date: 1971-04-22

Description

Steuerventil Die Erfindung richtet sich auf ein Steuerventil mit einem mindestens zwei Bohrungen aufweisenden Ventilgehäuse, deren eine, zur Aufnahme eines Steuerschiebers dienende Sehieberbohrung in ihrem axialen Verlauf von einem an einer Druckmittelquelle anachliesabaren Druckmittelzuführkanal, von einem mit einem Druckmittelmotor verbandbaren Motoransohlusakanal und von einem mit einem Druckmittelbehälter in Verbindung setzbaren Rückflusakanal durchschnitten ist und ihr Steuerechieber zumindest in eine Arbeitsstellung verstellbar ist, in der der Druekmittelzuführ- kanal mit dem Motoranachlusakanal verbunden ist, und deren andere, zur Aufnahme eines Druckflusareglers dienende Regler- bohrung den Druckmittelzuführkanal mit der Druckmittelquelle verbindet. Derartige Steuerventile mit vielfachen Steuerschiebern in einem gemeinsamen Ventilgehäuse mit mehreren parallelen Schieber-

bohruägen sind beispielsweise durch die USA-Patentschrift

3 216 443 bekannt. Die zur verschiebbaren Aufnahme der Steuer-

schieber dienenden Bohrungen sind jeweils von einer Umgehungs- leitung durchschnitten, deren stromaufwärts gelegenes Ende mit einer Druckeinlassöffnung im Ventilgehäuse verbunden ist und deren stromabwärts gelegenes Ende in Verbindung mit der Rück- lauföffnung des Ventilgehäuses steht. Ferner werden diese parallelE Schieberbohrungen von Motoranschlusskanälen, Druckmittelzuführkanälen und von Rückflusskanälen durchschnitten. Schliesslich besitzt diese bekannte Steuerventileinrichtung seitliche Er- weiterungen an ihrer Umgehungsleitung, ihren Druckmittelzuführungs- kanälen, Motoranschlusskanälen und Rückflusskanälen, die ihrer- seits von Bohrungen durchschnitten werden, die zur Aufnahme eines Rückschlagventiles dienen, das jeder dieser Schieberbohrungen zuge-. ordnet ist. Diese Rückschlagvenbile verhindern eine Senkung der Belastung und eine damit verbundene Gegenströmung, falls ein Druckabfall in dem Strömungssystem stattfinden sollte, wie er beispielsweise durch den Ausfall der Pumpe vorkommen könnte.
Ein solcher Druckabfall könnte aber auch bei einer mit mehreren parallelen Strömungskreisen versehenen Steuerventilanordnung durch gleichzeitige Betätigung von zwei oder mehr Steuer- schiebern vorkommen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die bekannten Steuer- ventile der eingangs genannten Art zu verbessern und Steuer- mittel vorzusehen, die nicht nur die unerwünschten Wirkungen auf die hydraulische Steuerung bei Druckabfall sondern auch bei unerwünscht hohen Druck-anstieg au nachliessen. Dien wird erfindungs`enäss im wesentlichen dadurch erreicht, dann der Druokilussregler eine den Druokritteltluss zwischen der Druc!-vittelquelle und dev_P.ry#*aittelzuiührkaxral in der Schieber- bohreng verringernde Schwellwertdrossel aufweist, die bei Überschreiten eines vorbestimmten Differenzdruckschwellwertes zwischen der Druckmittelquelle und dem Druckmittelzuführkanal auslösbar ist. In den Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung ist ein Aasführungsbeispiel einer Steuerventilanordnung nach der Erfindung dagestellt, worauf die Erfindung aber nicht beschränkt ist. Es zeigen: Fig. 1 die Schnittansicht durch die Steuerventilanrodnung in einer Ebene, die durch die Achsen der Steuerschieber hindurchführt und Fig. 2 und 3 zwei, die vorhergehende Schnittansicht kreuzende Schnittansichten in Blickrichtung längs der Schnittlinsen 2-2 und 3-3 von Fig. 1. Die Steuerventilanordnung 1 besteht aus einem Ventilgehäune 2 mit zwei parallelen Schieberbohrungen 3 und 4, die in axialer Richtung aufeinanderfolgend durch die Umgehungsleitung 5, Druckmittelzuführkanäle 6; 6 und 7; 7, durch Motorannchlusskanäle 8;Sund 9; 9 sowie durch Rückflusskanäle 1o; 1o durchschnitten werden. Das stromaufwärts liegende Ende der Umgehungs-leitung 5 ist mit einer Druckeinlassöffnung i1 des Ventilgehäusen 2 verbunden, während das stromabwärts liegende Ende mit der Rticklauföffnung 12 des Ventilgehäuses 2 verbunden ist. Mit dieser Rücklauföffnung 12 sind auch die Rückflunakanäle 1o; 1o in Verbindung. Mit dem Bezugszeichen 14 in Fig. 1 ist ein schematisch eingezeichnetes Überströmventil gekennzeichnet, das zum Ablassen eines überschüssigen Drucke s. aus der Druckeinlassöffnung 11 zur Rücklauföffnung 12 über den Rücklaufkanal 1o sich öffnet. In den Bohrungen 3 und 4 sind Schieberkolben 15, 16 hin- und her- beweglich angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Schieberkolben beispielsweise um eine Vier- Wege-Type, die zur Steuerung von*doppelt wirkenden Flüssigkeitsmotoren dient, die an den jeweiligen Motoranschluss- kanälen 8; 8 und 9; 9 angeschlossen sind. Wie am besten aus Fig. 2 und 3 zu erkennen ist, besitzen die Umgehungsleitung, die Druckmittelzuführungskanäle, die Motor- anschlusskanäle und die Rückflusskanäle 5, 6, 8 und 1o (Fig. 2) und 5, 7, 9 und 1o (Fig. 3) seitliche Erweiterungen, die eine gtufenbohrung 17 schneiden. In diesen Stufenbohrungen 17 sind üblicherweise Rückschlagventile 18 angeordnet, wie im unteren Teil der Figuren 2 und 3 gezeigt ist und wie auch aus der ein- gangs erwähnten USA- Patentschrift 3 216 443 zu entnehmen ist: Wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich besitzt das Rückschlagventil einen in das Ventilgehäuse 2 eingesehraubten Einsatz 19, in des das beweglich geführte Rückschlagventilglied 18 von einer Feder 2o gegen seinen Ventilsitz 21 gedrückt gehalten wird. Bei Auf- wärtsbewegung des Steuerschiebers 15 in seiner aus Fig. 2 entnehmbaren Ruhelage wird die Umjtehungsleitung von des Steuerbund 23 und 24 verschlossen und der untere Druckmittelzuführkanal 6 in Verbindung mit dem unteren Motoranschlusskanal 8 durch die Steuereinschnürung 25 gebracht. Bei Druckaufbau in der unteren seitlichen Erweiterung der Umgehungsleitung 5 öffnet sich das Rückschlagventil 18, womit das Druckmittel in den unteren Druckmittelzuführkanal 6 gelangt. Das Druckmittel strömt über den unteren Motoranschlusskanal 8 zu dem nicht näher dargestellten Flüssigkeitsmotor. Während dieser oberen Arbeitslage des Steuerschiebers 15 ist der obere Motoransehlusskanal 8 über die Steuereinschnürung 26 des Schiebers in Strömungsverbindung mit dem oberen Rückflusskanal io. Damit.wird die von dem Motor verdrängte Druckflüssigkeit zu dem Druckmittelbehälter über den oberen Motoranschlusskanal 8 und den Rückflusakanal 1o zurüokgebracht, der an die Rücklauföffnung 12 im Ventilgehäuse angeschlossen ist. Wird der Steuerschieber 16 von Fig. 3 nach oben verschoben, so öffnet sich das Rückrichlagventil 18 in entsprechender Weise, zur Druckmittelleitung aus der unteren seitlichen Erweiterung des Umgehungskanals 5 zu den unteren Druckmittelzuführkanal 7 und von dort zu dem unteren Motoranachlusskanal 9. Die von dem damit in Bewegung gesetzten Motor zurückgelangende Druckflüssig- keit wird über den oberen Motoranachlusskanal 9 und Rückfluss -kanal 1o, die dabei in Druckflüssigkeitsverbindung stehen, zu dem Druckmittelbehälter zurückgefördert. In die obere gestufte Bohrung 17' von Fig. 2 ist ein Gehäuse- einsatz 3o eines Strömungsmengenreglers 31 eingeschraubt, der mittels einer Feder 32 gegen eine Sitzfläche 34 seines Gehäuses 30 gedrückt gehalten wird. Ist das Regelglied 31 unter dem Ein- Auss eines Druckes in der oberen seitlichen Erweiterung der Umgehungsleitung 5 von seiner Sitzfläche 34 weg nach oben be- wegt, so fliesst Druckflüssigkeit aus den Ausflussöffnungen 35 im Reglergehäuse 3o in den Druckmittelzuführkanal 6. Nimmt aber der Druckabfall zwischen der oberen Umgehungsleitung 5 und einer Kammer 36 im Reglergehäuse 3o zu, so werden die Ausflussöffnungen 35 allmählich geschlossen, womit die Strömungsgeschwindigkeit des Druckmittels zu dem oberen Druckmittelzußührkanal 6 regu- liert wird. Ist der Steuerschieber 15 in Fig. 2 aus seiner Ruhelage nach unten bewegt, so wird die Umgehungsleitung,5 durch die Steuerbunde 23 und 37 geschlossen, während die Steuereinschnürung 26 die Verbindung zwischen dem oberen Druckmittelzuführkanal 6 und dem oberen Motoranschlusakanal 8 öffnet. Damit ist es dem Druck- mittel in der oberen Umgehungsleitung 5 möglich das Regler- glied 31 nach oben ausser Eingriff mit seiner Sitzflä'ohe 34 zu bringen. Es strömt somit das Druckmittel durch die Öffnung 35 in den oberen Druckmittelzuführkanal 6 und von dort in den oberen Motoransohlusmkanal 8, von wo aus es zur Betätigung des daran angeschlossenen, nicht näher gezeigten Flüssigkeitsmotoren gelangt. Wenn aber der Druckmitteldurchsatz durch den Strömungemengenregler weiter anwächst, versperrt allmählich das Regel- glied 31 die Öffnungen 35, womit die Durohßlusamenge zum oberen Motoranaohlunakanal 6 gesteuert und begrenzt wird. Damit ergibt sich eine genaue Steuerung der auf den angeschlossenen Flüssigkeitsmotor wirkenden Druckmittelmenge. Wird der Steuerschieber 15 aus dieser seiner einen Arbeitsstellung freigegeben, so bringt ihn die Rückstelleinrichtung 38 in seine aus Fig. 2 erkennbare Ruhelage zurück, in der die Umgehungsleitung 5 geöffnet ist. Das Regelglied 31 wird daraufhin von seiner Feder 32 gegen seine Sitzfläche 34 zurückgedrückt. Sollte es vorkommen, dass in der unteren Stellung des Steuerschiebers 15 ein Druckabfall in dem Strömungssystem stattfindet so liegt das Regelglied 31 an seiner Sitzfläche 34 an und verhindert eine Rückströmung ton Druckflüssigkeit aus dem oberen Druckmittelzuführkanal 6 in den oberen Teil der Umgehungsleitung 5. Das Regelglied 31 wirkt somit in diesem Falle wie ein Rückschlagventil , in gleicher Weise, wie das oben erwähnte andere Rückschlagventil 18. In Fig. 3 ist die obere Stufenbohrung 17 mit einem eingeschraubten Strömungsteilungseinsatz 4o versehen, in das durch eine Absperrschraube 41 eine Regelgliedführung 42 angebracht ist.
Auf dieser Regelgliedführung 42 befindet sich ein als Strömungs- verteiler wirkendes Regelglied 43, das von einer Feddr 45 gegen einen Ventilsitz 46 gedrückt gehalten wird. Die RegelgliedfUhrung 42 besitzt einen Strömungskanal 47 in ihrem Inneren, der an der Stelle 48 durchbrochen ist. Diese Durchbrüche 48 sind mit Öffnubgen 49 in den Einsatz 4o und mit dem oberen Rückflusskanal 1o ausgerichtet. Der Strömungskanal 47 der Regelgliedführung 42 ist ferner im Bereich des Regelgliedes 43 mit Durchbrüchen 50 versehen, wenn sich das Regelglied 43 in sdner dargestellten Sitzlage befindet. Wird der Steuerschieber 16 in Fig: 3 aus seiner dargestellten Ruhelage nach abwärts verschoben, so wird die Umgehungsleitung 5 durch die Steuerbunde 51 und 52 versperrt. Währenddessen ist das obere Ende des Kanals 7 über die Steuereinsehnürung 53 des Steuerschiebers mit dem oberen Motoranschlusskanal 9 in Ver- bindung. Der Druckaufbau im oberen Teil der Umgehungsleitung 5 drückt das Regelglied 43 von ihrem Sitz 46 hinweg, womit Druck- mittel in den oberen D ruckmittelzuführkanal 7 und den Motaranschlusskanal 9 strömt, um den daran angeschlossenen Flüssigkeits- , motor, der nicht näher gezeigt ist, zu betätigen. Hei dieser Auf- wärtsbewegung des Regelgliedes 43 aus seiner in Fig. 3 gezeigten Stellung entsteht zwischen diesem Glied und seinem Sitz 46 eine Ringöffnung 54. Hei steigendem Druckabfall an der Öffnung 54 bildet sich ein wachsender Druckmittelstrom aus. Wenn jedoch ein erwünschter maximaler Durchfluss erreicht ist, der von der Feder 45 bestimmt wird, beginnt das untere Ende des Regelgliedes 43 die unteren Durchbrüche 5o an der Regelgliedführung 42 frei- zulegen. Damit wird die überschüssige Flüssigkeitsströmung durch die unteren Durchbrüche 50 und deaKanal 47 in der Regelglied- führung 42 sowie durch die oberen Durchbrüche 48 und Öffnungen 49 in den oberen Rückflusskanal 1o befördert. Der Steuerschieber 16, wie der Steuerschieber 15 besitzen eine Rückstelleinrichtung 38, um wieder in ihre Ruhelage zurückzuge- langen, wenn die auf sie wirkende axiale Stellkraft nachlässt. Sollte es vorkommen, dass der Flüssigkeitsdruck in des oberen Teil der Umgehungsleitung 5 auf einen geringeren.Wert absinkt, als der Druck in dem oberen Druckmittelzuführkanal 7 und dem oberen Motorkanal 9, wenn sich der Steuerschieber 16 in seiner nach unten verschobenen Lage befindet, so drückt die Feder 45 das Regelglied 43 in Eingriff mit seiner Sitzfläche 46, womit eine Absenkung der Belastung verhindert wird. Damit wirkt der Durchflussmengenregler zugleich wie ein Rückschlagventil, vergleichbar dem Rückschlagventil 18, das sich in der unteren Stufenbohrung 1'7 befindet. Wie aus Vorstehendem ersichtlichzigt es möglich die eingangs genannten üblichen Steuerventile auf einfache Weise abzuändern, um auch noch die Wirkungen einer Strömungssteuerung oder einer Strömungsteilung oder dergleichen zu erhalten. Es brauchen lediglich die Bauteile der Rücksehlagventile in den bisherigen Gehäusen ausgewechselt zu werden. Darüberhinaus behalten sowohl der Durehflussmengenregler 31 als auch der Strömungsteilungsregler 43 die Wirkungsweise eines Rücksehlagventiles bei, um eine Absenkung der Belastung zu verhindern, falls im Versorgungskreis eine Druckabsenkung auf eii:en geringeren Wert als, im Motorkreis sich ereignen sollte.

Claims

Paten t a n.s p r ü c h e i. Steuerventil mit einem mindestens zwei Bohrungen aufweisenden Ventilgehäuse, deren eine, zur Aufnahme eines Steuerschiebers dienende Schieberbohrung in ihrem axialen Verlauf von einem an einer Druckmittelquelle anschliesecbaren Druekmittelzu- führkanal, von einem mit einem Druckmittelmotor verbindbaren Motoranschlusskanal und von einem mit einem Druckmittelbe- hälter in Verbindung setzbaren Rückflusskanal durchschnitten ist und ihr Steuerschieber zumindest in eine Arbeitsstellung verstellbar ist, in der der Druckmittelzuführkanal mit dem Motoranschlusskanal verbunden ist, und deren andere, zur Auf- nahme eines Druckflussreglers dienendqüeglerbohrung den Druokmittelzuführkanal mit der Druckmittelquelle verbindet, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Druckflussregler (31; 43) eine den Druckmittelfluss zwischen der Druck- mittelquelle (5) und dem Druckmittelzuführkanal (6; 7) ver- ringernde Schwelilwertdrossel (35; 47; 5o) aufweist, die bei

Überschreiten eines vorbestimmten Differenzdruokschwell4nwertes zwischen der Druckmittelquelle (5) und dem Druck- mittelzuführkanal (6; 7) ausldsbar ist. 2. Steuerventil nach Anspruch i, dadurch gekennzeiahnß, dass der Druckflussregler (31) aus einem ßeglergehünse (3o) mit einer Ausflussöffnung (35) besteht, dieednen Druokmittelfluss zwischen der Reglerbohrung (17') und dem Druckmittelzuführkanal (6) herstellt, ferner einen Ventilsitz (34) und ein Reglerglied (31) besitzt, das im Reglergehäuse (3o) unter dem Einfluss eines von der Druckmittelquelle (5) zugeführten höheren Druckes als im Druckmittelzuführkanal von seinem Ventilsitz (34) abhebbar ist, womit eineDruckmittelströmung von derDruckmittelquelte durch die Ausflussöffnung in den Druckmittelzuführkanal entsteht und in den riotoranschlusskanal (8) gelangt, wenn der Steuerschieber (15) in seiner einen Arbeitsstellung sich befindet und die Ausflussöffnung (35) zur Regulierung der durch sie hindurch in den Druckmittelzuführkanal gelangenden Strömungsmenge durch weitere Bewegung des Steuerventilgliedes (31) zunehmend verschliessbar ist, und der Druckflussregler (3i) schliesslich ein das Reglerglied (31) gegen seinen Ventilsitz (34) drückende Feder (32) aufweist, womit eine in umgekehrter Richtung im Druckmittelzuführkanal fliessende Druckmittelströmung verhindert ist. 3. Steuerventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Reglergehäuse (30) eine Vielzahl von Ausflussöffnungen (35) aufweist, die durch von seinem Sitz (34) weg gerichtete Bewegung des Reglergliedes (31) fortschreitend verschliessbar sind. 4. Steuerventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reglerbohrung (171) in ihrem axialen Verlauf von dem Druckmittelzuführkanal (6),dem Motoranschlusskanal (8) und dem Rückflusskanal (io) durchschnitten int, wobei das in die Reglerbohrung eingelagerte Reglergehäuse (30) den Matoranschlusskanal (8) von dem Druckmittelzuführkanal (6) und dem Rückflusekanal (1o) scheidet. 5. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckflussregler als ein Druekflussverteilungeregler ausgebildet ist, bestehend aus einer einen Kanal (47) aufweisenden Regel- gliedführung (42),deren ein Kanalende in Verbindung mit dem Riickflusskanal (1o) steht und deren anderes Kanalende mit der Regler- bohrung im Ventilgehäuse in Verbindung steht, der Druckfluss- regler einen Ventilsitz (46) und ein auf der Regelgliedführung (42) verschiebbares Druckflussverteilungeglied (43) besitzt, dass unter dem Einfluss eines gegenüber dem Druekmittelzuführ- kan a1 (7) höheren, von der Druekflüssigkeitsquelle (5) ge- lieferten Druckes eine vom Ventilsitz (46) weg gerichtete Bewegung ausführt, womit ein Druckmitteletrom von der Druck- mittelquelle in die Druckmittelzuführkanäle gelangt und bei in seiner einen Arbeitsstellung befindlichem Steuerschieber (16) in den Motoranschlusskanal (9) gelangt, wobei die Verbindung zwischen der Reglerbohrung und dem einen Kanalende in der Regel- gliedführung (42) solange versperrt ist, wie das Druckfluss- verteilungsglied (43) in der Nähe seines Ventilsitzes (46) sich befindet, wogegen bei weiterer Entfernung des Druekflussverteilungsgliedes (43) von seinem Sitz (46) eine sich fort- schreitend erhöhende Druckmittelverbindung im Kanal (47) der Regelgliedführung (42) erzeugt ist, durch die eine über- schüssige Druckmitteletrömung in den Rückflusskanal (1o) ab- leitbar ist. 6. Steuerventil nach Anspruch 5, gekennzeichnet: durch das Druck- flussverteilerglied (43) gegen seinen Sitz (46) drückende Feder (45), die das in die Reglerbohrung (17) mündende eine Kanalende (47) der Regelgliedführung (42) zur Verhinderung von Druck- mittelströmung in umgekehrter Richtung im Druekmittelzuführkanal (6) verschliesst. 7. Steuerventil nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckflussverteilerglied (43) und der es umgebende Teil seines Ventilsitzes (46) eine ringförmige Öffnung (54) bilden, die eine Flüssigkeitsverbindung zwischen der Druckmittelquelle (5) und dem Druckmittelzuführkamal (7) erzeugt. 8.'Steuerventil nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Reglerbohrung (17) in ihrem axialen Verlauf durch den Druckmittelzuführkanal (7), den Motoranachlusskanal (9) und den Rückflusskanal (1o) durchschnitten ist, wobei der Druckflussverteilungsregler ein die Regelgliedführung (42) umgebendes Reglergehäuse (4o) besitzt, das den Motoransehlusskanal (9) von dem Druckmittelzuführkanal (7) und dem Rückflusskanal (1o) scheidet. 9. Steuerventil nach Anspruch 8, dednr®ä gekennzeichnet.durch miteinander ausgerichtete Öffnung (48 ,40) am einen Ende der Regelgliediührung (42) und dem Reglergehäuse (4o) zur Schaffung einer Verbindung zwischen dem Kanal (47) in der Regelgliedführung und de*ückflusakanal (1o) und durch Durchbrüche (5o) am anderen Ende der Regelgliedführung, die durch von der Sitz- fläche (46) weg ge richetete Bewegung des Druckflusaverteilergliedea (43) fortaohreitend abdaokbar sind, wodurch eine stetig zunehmende Druckmittelverbindung zwiaohen der Druokmittelquelle (5) und den Kanal (47) in der Regelgliedführung (4Q) gebildet 1 st. 1o. Steuerventil nach einem oder mehreren der Ansprüche Ibis 9, dadurch gekennzeichnet, -dass die die Schieberbohrung (3) schneidende Umdehnungsleitung (5) im Ventilgehäuse (2) mit ihren stromaufwärts und stromabwärts liegenden Leitungsenden eine Verbindung zwischen der Druckmittelquelle und dem Druckmittelvorratsbehälter bildet, während die Reglerbohrung (1?) den Druckmittelzuführkanal (6) mit der Umgehungsleitung (5) verbindet, und der in der Schiberbohrung befindliche Steuerschieber (15) aus seiner Ruhelage, in der die Umgehungsleitung für den Druckmittelfluss von ihrem stromaufwärts gelegenen Leitungsende zu ihrem stromabwärts gerichteten Leitungsende geöffnet ist und in der die Verbindung zwischen dem Niotoran-Schlusskanal (8) und dem Druckmittelzuführkanal (6) und dem Rückflusskanal (1o) versperrt ist, in zwei Arbeitsstellungen bewegbar ist, in denen die Umgehungsleitung (5)blockiert und der Motoranschlusskanal (8) wahlweise mit dem Druekmittelzuführkanal (6) oder mit dem Rückflusskanal (1o) verbunden ist.