DE19856563A1 - Wegeventil - Google Patents

Abstract

Bei einem Wegeventil, das einen beweglichen Steuerkolben (5) aufweist, der im Ventilgehäuseinnenraum zwei Druckräume (6, 8) voneinander trennt, die mit Steuerdruck beaufschlagbar sind, um den Steuerkolben (5) nach Maßgabe der zwischen den Druckräumen (6, 8) herrschenden Druckdifferenz in betreffenden Schaltstellungen des Ventils entsprechende axiale Positionen zu bewegen, ist eine auf den Steuerkolben (5) einwirkende, eine Stellkraft erzeugende Anordnung (29) vorhanden, die diesen für eine Bewegung in eine einer gewünschten Sollage entsprechende axiale Position vorspannt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wegeventil, das einen beweglichen Steuerkolben aufweist, der im Ventilgehäuseinnenraum zwei Druckräume voneinander trennt, die mit Steuerdruck beaufschlagbar sind, um den Steu­ erkolben nach Maßgabe der zwischen den Druckräumen herrschenden Druckdifferenz in betreffenden Schaltstellungen des Ventils entsprechende axiale Positionen zu bewegen.

Wegeventile dieser Art sind bekannt. Die DE 197 10 318 A1 zeigt bei­ spielsweise ein derartiges Ventil in Form eines Dreiwege-Proportional-Ein­ bauventiles mit einem induktiven Wegaufnehmer zum Erfassen der Steuerkolbenposition und einem angebauten Vorsteuerventil, über das die Druckräume für die Steuerung der Stellung des Steuerkolbens mit Steuer­ druck beaufschlagbar sind, um den Steuerkolben in die betreffenden axia­ len Positionen zu bewegen, die den gewünschten Schaltstellungen des Ven­ tiles entsprechen.

Wenn bei derartigen Ventilen aus irgendeinem Grund kein auf den Steuer­ kolben einwirkender Steuerdruck vorhanden ist, sei es, daß die Anlage, von der das Ventil einen Teil bildet, ausgeschaltet und kein Systemdruck vor­ handen ist, sei es, daß ein Stromausfall am Vorsteuerventil oder eine Not­ ausschaltung das hydraulische Kurzschließen der Druckräume am Steuer­ kolben bewirkt, dann nimmt der Steuerkolben eine undefinierte axiale Posi­ tion ein. Bei einem Einschalten des Systemdruckes kann es daher dazu kommen, daß ein angeschlossener Verbraucher eine ungewollte, unkontrol­ lierte Bewegung ausführt, was eine Unfallgefahr darstellen oder zu einer Betriebsstörung führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wegeventil zu schaffen, bei dem die vorstehend erwähnten, sich aufgrund eines Wegfalles des Steuer­ druckes ergebenden Probleme vermieden sind.

Bei einem Wegeventil der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe erfin­ dungsgemäß dadurch gelöst, daß eine auf den Steuerkolben einwirkende, eine Stellkraft erzeugende Anordnung vorhanden ist, die diesen für eine Bewegung in eine einer gewünschten Sollage entsprechende axiale Position vorspannt.

Dadurch ist sichergestellt, daß der Steuerkolben auch bei fehlender Druck­ differenz zwischen den mit dem Steuerdruck beaufschlagbaren Druckräu­ men eine solche Lage einnimmt, bei der, ohne daß besondere Sicherheits­ maßnahmen getroffen werden müßten, ein gefahrloses Einschalten des Sy­ stemdruckes möglich ist.

Vorzugsweise entspricht die vom Steuerkolben bei fehlender Druckdiffe­ renz in den Druckräumen einzunehmende Sollage einer solchen Stellung, bei der das Ventil eine Verbindung zwischen einem Verbraucheranschluß und einem Tankanschluß bildet. Bei dieser Anordnung kommt ein ange­ schlossener Verbraucher bei Wegfall des Steuerdruckes in seine Arbeits-End­ position, d. h. er bewegt sich an seinen Endanschlag.

Damit dieser Vorgang gefahrlos vonstatten geht, d. h. sich der Verbraucher nur langsam an seinen Endanschlag bewegt, ist bei einem besonders vor­ teilhaften Ausführungsbeispiel die Anordnung so getroffen, daß die die Stellkraft erzeugenden Anordnung auf den Steuerkolben eine Kraft ausübt, die Strömungskräften entgegenwirkt, die an diesem bei einer Druckmittel­ strömung vom Verbraucheranschluß zum Tankanschluß hin angreifen, und daß die Größe der Stellkraft nur so groß gewählt ist, daß die Strömungskräf­ te ab einer bestimmten Stärke der Druckmittelströmung die Wirkung der Stellkraft am Steuerkolben kompensieren. Dadurch wird erreicht, daß bei einem Ausfall der Steuerdruckdifferenz der Steuerkolben durch die auf ihn einwirkende Stellkraft lediglich so weit im Sinne des Öffnens der Verbin­ dung vom Verbraucheranschluß zum Tankanschluß geöffnet wird, bis sich eine bestimmte Stärke der Druckmittelströmung zum Tankanschluß hin ein­ stellt, bei der die hierbei auf den Steuerkolben einwirkende Strömungskräfte die Stellkraft kompensieren. Dadurch stellt sich bei einer gewünschten, durch die Stärke der Stellkraft wählbaren Druckmittelströmung vom Ver­ braucher zum Tank ein Gleichgewichtszustand ein. Bei entsprechender Wahl der Stärke der den Steuerkolben vorspannenden Stellkraft entspricht dieser Gleichgewichtszustand einer Stärke der Druckmittelströmung, bei der sich der betreffende Verbraucher nur sehr langsam an seinen Endan­ schlag bewegt.

Zum Erzeugen der auf den Steuerkolben wirkenden Stellkraft kann eine Fe­ deranordnung vorgesehen sein. Bei einem vorteilhaften Ausführungsbei­ spiel, bei dem der Steuerkolben an seinem vorderen Ende einen in einer Ventilbuchse geführten Rohrschieber bildet, dessen offenes vorderes Ende mit dem Verbraucheranschluß in Verbindung ist und der ein Steuerfenster aufweist, das bei aus dem Ventilgehäuse heraus nach vorn geschobener axialer Position die Verbindung zum Tankanschluß herstellt, ist die Feder­ anordnung in Form einer Druckfeder ausgebildet, die sich einerseits am rückwärtigen Ende des Steuerkolbens und andererseits am inneren Ende des Ventilgehäuseinnenraumes abstützt. Die Federkraft ist so gewählt, daß be­ reits bei geringer Stärke der Strömung des in das offene vordere Ende des Rohrschiebers einströmenden Druckmittels die am Steuerkolben wirksamen Strömungskräfte die Federkraft ausgleichen, so daß sich der vorstehend er­ wähnte Gleichgewichtszustand bereits bei einer kleinen Druckmittelströ­ mung einstellt.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen erläu­ tert, in der die einzige Figur einen teilweise schematisch vereinfacht ge­ zeichneten Längsschnitt eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemä­ ßen Wegeventils zeigt.

Ein in der Figur als Ganzes mit 1 bezeichnetes Einbau-Wegeventil weist ein Ventilgehäuse 3 auf, in dem ein Steuerkolben 5 in Axialrichtung, bezogen auf die Gehäuselängsachse 7, verschiebbar ist, um in 3/2-Weg-Funktion eine stufenlose Regelung eines Drucköl-Volumenstromes vom Druckölan­ schluß P zum Vebraucheranschluß A und vom Anschluß A zum Tankan­ schluß T zu bewirken. Der Steuerkolben 5 weist einen im Durchmesser erweiterten Steuerbund 4 auf, der im Gehäuse 3 zwei Druckräume 6 und 8 abtrennt. Zur Betätigung des Wegeventils 1 sind diese Druckräume 6 und 8 über Steueranschlüsse 11 bzw. 13 mit einem Vorsteuerventil 9 verbunden, das wiederum mittels einer Steuerelektronik 15 betätigbar ist, die in übli­ cher Weise ausgebildet und daher nicht im einzelnen dargestellt und be­ schrieben ist. Die Steuerelektronik 15 ist im Gehäuse eines induktiven Wegaufnehmers 17 untergebracht, der am Ventilgehäuse 3 angebracht ist und über die Steuerelektronik 1 5 Teil eines die axiale Position des Steuer­ kolbens 5 bestimmenden Lageregelkreises bildet.

Der sich vom Steuerbund 4 nach vorn, d. h. aus dem Ventilgehäuse 3 her­ aus, erstreckende Abschnitt des Steuerkolbens 5 bildet einen Rohrschieber 10, der in einer Ventilbuchse 12 geführt ist. Deren offenes vorderes Ende bildet den Verbraucheranschluß A, während Druckölanschluß P und Tank­ anschluß T nach einwärts versetzt angeordnet sind. Erste Steuerfenster 16 und zweite Steuerfenster 18 stellen bei entsprechender axialer Position des Steuerkolbens 5 die Verbindung zum Druckölanschluß P bzw. Tankan­ schluß T her.

An seinem rückwärtigen, inneren Ende weist der Steuerkolben 5 Aus­ gleichskanäle 21 auf, die eine Verbindung zum inneren Druckausgleichs­ raum 23 im Ventilgehäuse 3 bilden. Am rückwärtigen Ende ist der Steuer­ kolben 5 mit einem koaxialen Weggeberstab 25 verbunden, der sich in ein Wegaufnehmerrohr 27 des induktiven Wegaufnehmers 17 hinein erstreckt. Zwischen dem rückwärtigen Ende des Steuerkolbens 5 und der gegenüber­ liegenden Wand des Druckausgleichsraumes 23 ist eine Druckfeder 29 ein­ gespannt, die den Steuerkolben 5 für eine Bewegung nach vorn, d. h. aus dem Ventilgehäuse 3 heraus (in der Zeichnung nach rechts), vorspannt. Bei fehlender Ansteuerung, d. h. bei einem Betriebszustand, bei dem kein für die Stellung des Steuerkolbens 5 maßgeblicher Steuerdruck gegeben ist, also zwischen den Druckräumen 6 und 8 keine Druckdifferenz vorhanden ist, bewirkt die Stellkraft der Druckfeder 29 eine Axialverschiebung des Steuerkolbens 5 in eine Position, bei der die Steuerkanten an den Steuerfen­ stern 18 eine Verbindung vom Innenraum des Rohrschiebers 10 zum Tank­ anschluß T bilden.

Eine hieraus resultierende Druckmittelströmung, die über den Verbraucher­ anschluß A in den Rohrschieber 10 vom vorderen Ende her einströmt, übt, je nach Stärke des Druckmittelstromes, entsprechende Strömungskräfte auf den Steuerkolben 5 aus, die der Federkraft der Druckfeder 29 entgegenwir­ ken, deren Federkraft so gewählt ist, daß bereits Druckmittelströme mäßiger Stärke ausreichen, daß verhindert wird, daß die Druckfeder 29 die Verbin­ dung von Anschluß A nach Anschluß T weit öffnet. Ein Ausfall des Steuer­ druckes führt daher nur zu einem allmählichen Druckabbau durch entspre­ chende Druckmittelströmung von Anschluß A nach Anschluß T.

Anstelle einer Federanordnung, wie sie beim Ausführungsbeispiel durch die Druckfeder 29 verwirklicht ist, könnte ein andersartiger, auf den Steuerkol­ ben 5 wirkender Kraftantrieb vorgesehen sein, beispielsweise eine über den Weggeberstab 25 mechanisch oder elektromagnetisch wirkende Anord­ nung. Während es sich beim dargestellten Ausführungsbeispiel um ein 3-Wegeventil handelt, versteht es sich, daß es auch bei anderen Ventilbauar­ ten, beispielsweise 2-Wegeventilen, von Vorteil sein kann, einen definier­ ten Betriebszustand bei fehlender Ansteuerung mittels einer vom Steuer­ druck unabhängig wirkenden Stellkraft sicherzustellen.

Claims (6)

1. Wegeventil, das einen beweglichen Steuerkolben (5) aufweist, der im Ventilgehäuseinnenraum zwei Druckräume (6 und 8) voneinander trennt, die mit Steuerdruck beaufschlagbar sind, um den Steuerkolben (5) nach Maßgabe der zwischen den Druckräumen (6, 8) herrschenden Druckdifferenz in betreffenden Schaltstellungen des Ventils (1) entspre­ chende axiale Positionen zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf den Steuerkolben (5) einwirkende, eine Stellkraft erzeugende Anordnung (29) vorhanden ist, die diesen für eine Bewegung in eine einer gewünschten Sollage entsprechende axiale Position vorspannt.

2. Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Steuerkolben (5) bei fehlender Druckdifferenz in den Druckräumen (6, 8) einzunehmende Sollage einer Stellung entspricht, bei der das Ventil (1) eine Verbindung zwischen einem Verbraucheranschluß (A) und einem Tankanschluß (T) bildet.

3. Wegeventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Stellkraft erzeugende Anordnung (29) auf den Steuerkolben (5) eine Kraft ausübt, die Strömungskräften entgegenwirkt, die an diesem bei einer Druckmittelströmung vom Verbraucheranschluß (A) zum Tankan­ schluß (T) hin angreifen, und daß die Größe der Stellkraft nur so groß gewählt ist, daß die Strömungskräfte ab einer bestimmten Stärke der Druckmittelströmung die Wirkung der Stellkraft am Steuerkolben (5) kompensieren.

4. Wegeventil nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben. (5) an seinem vorderen Ende einen in einer am be­ treffenden Ende des Ventilgehäuses (3) vorgesehenen Ventilbuchse (12) geführten Rohrschieber (10) bildet, daß das offene vordere Ende des Rohrschiebers (10) mit dem Verbraucheranschluß (A) in Verbindung ist und daß der Rohrschieber (10) zumindest ein Steuerfenster (18) auf­ weist, das bei aus dem Ventilgehäuse (3) heraus nach vorn geschobener axialer Position die Verbindung zum Tankanschluß (T) herstellt.

5. Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Federanordnung (29) als stellkrafterzeugende Anordnung vorgesehen ist.

6. Wegeventil nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Federanordnung eine Druckfeder (29) vorgesehen ist, die sich einerseits am rückwärtigen Ende des Steuerkolbens (5) und andererseits am inneren Ende des Innenraumes des Ventilgehäuses (3) abstützt.