DE3243182C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine bekannte hydraulische Schaltung und Ventilanordnung hat vier Zweiwege-Sitz­ ventile (Cartridge-Ventile), von denen zwei die Verbindung zwischen einer Druck­ mittelquelle und jeweils einer Seite des Verbrauchers steuern und von denen die beiden anderen jeweils die Verbindung zwischen der anderen Seite des Verbrau­ chers und einem Vorratsbehälter steuern. Die Zweiwege-Sitzventile werden von einem Steuerventil gesteuert, das je nach Bedarf eine Verbindung zwischen einer Druckmittelquelle und der Federseite des Ventilgliedes herstellt oder diese Federseite mit dem Vorratsbehälter verbindet (DE-OS 21 47 439).

Eine durch die DE-PS 8 68 530 bekannte Druckmittelsteuerung für mittelbar wirkende hydraulische Regler hat ein Überdruckventil, das als Zweiwege-Sitzventil (Car­ tridge-Ventil) ausgebildet ist und eine Seite eines druckmittelgesteuerten Servo­ motors überwacht, um im Bedarfsfall eine Verbindung mit einem Vorratsbehälter herzustellen.

Ausgehend von dem an erste Stelle aufgeführten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer selbsttätig schaltenden Vorrichtung, deren Ventilglied jeweils eine von zwei Steuerendlagen einnimmt, ein schlagar­ tiges Öffnen des Ventilgliedes zu erreichen.

Diese Aufgabe wird durch die Merk­ male im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst.

Durch die Steuerkante und durch die Drosselstelle wird das Druckmittel vor dem Ventilsitz anfangs gestaut, so daß sich vor dem im Durchmesser größeren Körper des Ventil­ glieds im wesentlichen der Druck aufbaut, der bei geschlossenem Ventil auf den einen wesentlich kleineren Durchmesser aufweisenden Sitzteil des Ventilgliedes wirkt. Dadurch wird ein schlagartiges Öffnen des Ventilgliedes erreicht. Das Ventilglied führt beim jeweiligen Umsteuern von einer Endlage in die andere eine rasche Schaltbewegung durch und wirkt dadurch nach Art einer bistabilen Kippstufe. Die Schaltdruckdifferenz ist durch entsprechende Wahl der Durchmesser des Ventilsitzes und des Kolbens nach Belieben frei wählbar.

Durch die Merkmale des Anspruches 4 wird der Aufbau eines Druckes im Ventilkörper in dem Raum zwischen dem Sitzteil des Ventilgliedes und dessen Kolbenteil vermieden.

Die Merkmale des Anspruches 5 betreffen bevorzugte Anschlüsse der Vorrichtung.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen. In der Beschreibung und der Zeichnung sind drei Vorrichtungen zum Überwachen einer Ver­ bindung zwischen einer Druckmittelquelle und einem Vorratsbehälter als Aus­ führungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das erste Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 einen die Vorrichtung nach Fig. 1 aufweisenden Schaltplan,

Fig. 3 und 6 je einen Längsschnitt durch das zweite und dritte Ausführungsbei­ spiel,

Fig. 4 und 8 je ein Schaltbild des zweiten und dritten Ausführungsbeispieles,

Fig. 5 einen die erfindungsgemäße Vorrichtung aufweisenden abgewandelten Schalt­ plan,

Fig. 7 einen Längsschnitt durch einen in Fig. 6 dargestellten Teil in größerem Maßstab,

Fig. 8 einen Schaltplan der Vorrichtung nach Fig. 6.

Ein als Ventilgehäuse dienender Ventilkörper 1 hat ein Sackloch 2, in dem ein Ventilglied 3 mit seinem Kolben 4 axial verschiebbar gelagert ist. Der Kolben 4 hat auf seiner in der Zeichnung rechten Seite einen axialen Vorsprung 5 und an seiner davon abgewandten Seite einen Drosselabschnitt 6, der einen etwas geringeren Durchmesser als der Kolben 4 hat, sowie an einem Vorsprung 7 wesentlich kleineren Durchmessers einen kegelstumpfförmigen Sitzteil 8, dessen Kegelspitze von dem Kolben 4 abgewandt ist. Der Sitzteil 8 wirkt mit einem Ventilsitz 9 im Ventilkörper 1 zusammen, der am Ende einer koaxial zum Sackloch 2 angeordneten Axialbohrung 10 angebracht ist, die mit einer aus dem Ventilkörper 1 herausgeführten Querbohrung 11 zusammenwirkt, welche auf einer Seite durch eine Verschlußschraube 12 abgeschlossen ist. Der Ventil­ körper 1 hat eine mit einem Vorratsbehälter 13 verbundene Anschlußbohrung 14, die gegenüber dem Kolben 4 so angeordnet ist, daß bei auf seinem Ventil­ sitz 9 aufsitzenden Sitzteil 8 des Ventilgliedes 3 ein drosselartiger Durchgang zwischen der den Drosselabschnitt 6 benachbarten Steuerkante des Kolbens 4 und der Wand der Anschlußbohrung 14 vorhanden ist, damit sich in dem den Vorsprung 7 aufnehmenden Raum kein Druck ausbilden kann.

Der Ventilkörper 1 hat im Bereich des Vorsprunges 5 eine Anschlußbohrung 15. Das Sackloch 2 ist auf seiten der Anschlußbohrung 15 durch eine Schraube 16 abgeschlossen. Das in Fig. 1 dargestellte Ventil ist in Fig. 2 mit 17 be­ zeichnet. Seine Anschlußbohrung 14 ist über eine Leitung 18 mit dem Vor­ ratsbehälter 13 verbunden. Die Anschlußbohrung 15 ist eine Steuerbohrung und ist über eine Leitung 19 mit einem Anschluß B eines 6/3-Proportionalwege­ ventils 20 verbunden, dessen Anschluß P1 über eine Leitung 21 mit einer ersten Pumpe 22, dessen Anschluß P2 über eine Leitung 23 mit einer zweiten Pumpe 24 und dessen Anschluß T über eine Leitung 25 mit dem Vorratsbehälter 13 verbunden ist. Der Anschluß C ist über eine Leitung 41 mit einem steuerbaren Rückschlagventil 26 verbunden, an das ein Arbeitszylinder 27 angeschlossen ist. Das Rückschlagventil 26 öffnet in Richtung zum Arbeitszylinder 27. Eine Steuerleitung 28 dient zum Steuern des Rückschlagventiles 26 und ist über einen Anschluß A mit dem Proportionalwegeventil 20 verbunden. Die Steuer­ leitung 28 ist über eine Leitung 29, in der sich eine Drosselstelle 30 befindet, mit dem Vorratsbehälter 13 verbunden.

An die Leitung 21 ist eine Druckwaage 31 angeschlossen, die über eine Leitung 32 mit dem Vorratsbehälter 13 und über eine Leitung 33 mit der Querbohrung 11 der Vorrichtung nach Fig. 1 verbunden ist, die zugleich eine Steuereinrichtung 34 und einen Anschluß 35 am Ventil 17 verbindet. Ein in Richtung zur Leitung 41 öffnendes Rückschlagventil 36 ist zwischen der Leitung 33 und dem Anschluß C des Proportionalwegeventils 20 angeordnet. Dessen Steuerorgane sind an Steuerleitungen 37 und 38 angeschlossen, die zum Betätigen des Proportionalwegeventils 20 mittels einer nicht dargestellten Steuereinrichtung dienen. An die Leitungen 21 und 23 der Pumpen 22 bzw. 24 ist jeweils ein Druckbegrenzungsventil 39 bzw. 40 angeschlossen.

In der in Fig. 2 dargestellten Steuerlage des Proportionalwegeventils 20 sind nur die Anschlüsse B und T miteinander verbunden, das heißt, die Anschluß­ bohrung 15 ist mit dem Vorratsbehälter 13 verbunden. Die Pumpe 22 fördert über die Druckwaage 31 und die Leitung 32 in den Vorratsbehälter 13. Über die in der Druckwaage 31 befindliche Drossel und die Leitung 33 fließt von der Pumpe 22 gefördertes Druckmittel zu der Steuereinrichtung 34, das heißt über die Bohrungen 11 und 10 (Fig. 1) zur Stirnseite des Ventilgliedes 3 und hält dieses in seiner in der Zeichnung rechten Endlage, in welcher die mit dem Vorratsbehälter über die Leitung 18 verbundene Anschlußbohrung 14 voll aufgesteuert ist.

Wird das Steuerglied des Proportionalwegeventils 20 von rechts nach links ver­ schoben, so werden die Anschlüsse B und C mit dem Anschluß P1 am Proportionalwegeventil 20 und damit der Arbeitszylinder 27 und die Anschluß­ bohrung 15 des Ventils 17 zugleich mit der Pumpe 22 verbunden. Dadurch bewegt sich das Ventilglied 3 in Fig. 1 gesehen nach links und nimmt seine dargestellte Schließlage ein. Die Druckwaage 31 schließt ihre Verbindung zu der zum Vorratsbehälter 13 führenden Leitung 32. Der Pumpendruck pflanzt sich zur Steuereinrichtung 34 und zum Anschluß 35 bzw. zur Querbohrung 11 der Vorrichtung nach Fig. 1 fort. Da die Axialbohrung 10 einen wesentlich geringeren Durchmesser als der Kolben 4 hat, bleibt der Sitzteil 8 auf seinem Ventilsitz 9 und die Verbindung der Leitung 33 mit der Leitung 18 ist ge­ sperrt. Bei auf dem Ventilsitz 9 befindlichen Sitzteil 8 hindurch leckendes Druckmittel kann über die von dem Kolben 4 und der Anschlußbohrung 14 gebildete Drosselöffnung abfließen.

Das Ventil 17 öffnet, wenn der Druck in der Steuereinrichtung 15 stark gesunken ist, das heißt, wenn das Ventilglied des Proportionalwegeventils 20 in der Zeichnung gesehen nach rechts verschoben wird und die Anschlüsse B und C mit dem Anschluß T verbunden sind. Sobald das Ventilglied 3 mit seinem Sitzteil 8 vom Ventilsitz 9 des Ventilkörpers 1 abhebt, entsteht wegen der schlagartigen Vergrößerung des beaufschlagten Querschnitts auf der dem Sitzteil 8 zugewandten Seite des Kolbens 4 eine solche Kraft, daß das Ventil­ glied 3 schlagartig öffnet und bis zu seiner in der Zeichnung rechten Endlage verschoben wird. Die Wirkung wird dadurch verstärkt, daß der Drosselabschnitt 6 anfangs noch die Anschlußbohrung 14 abdeckt. Das Ventilglied 3 nimmt nur zwei stabile Endlagen ein. Die Pumpe 22 fördert über die Druckwaage 31 und die Leitung 32 wieder in den Vorratsbehälter 13 und in der Leitung 33 herrscht ein Druck, der das Ventilglied 3 in seiner von seinem Sitz abge­ hobenen Endlage hält.

Das Ventil 17 dient zur Vorsteuerung der Druckwaage 31. Es hat die Aufgabe, undefinierte Druckzustände der Pumpe 22 zu vermeiden, z. B. wenn in Mittel­ stellung des Steuergliedes des Proportionalwegeventils 20 der Pumpendruck einen Wert annimmt, der zwischen dem im Arbeitszylinder 27 wirkenden Lastdruck und dem Umlaufdruck der Pumpe 22 liegt.

Wenn die Anschlüsse T, B und C am Proportionalwegeventil 20 miteinander verbunden sind, besteht auch eine Verbindung zwischen den Anschlüssen A und P2. Hierdurch besteht lediglich während des Senkens des Arbeitskolbens im Arbeitszylinder 26 eine Verbindung zur Steuerpumpe 24. Nur während des Senkens des Kolbens des Arbeitszylinders 27 tritt also über die Drosselstelle 30 ein Druckmittelverlust ein. Bei der vorbeschriebenen Vorrichtung kann als Druckmittel Flüssigkeit oder Gas verwendet werden.

Bei den abgewandelten Ausführungsbeispielen sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Abgewandelten Teilen ist jeweils ein Kleinbuchstabe beigefügt.

Wie Fig. 3 zeigt, kann zwischen dem Grund des Sackloches 2 und der Stirnseite des Drosselabschnittes 6 des Ventilgliedes 3 eine dieses zu öffnen suchende Feder 42 eingesetzt sein, wodurch das Ventilglied 3 sicher in seiner geöffneten Endlage gehalten wird. Fig. 4 zeigt einen Schaltplan des abgewandelten Ventils 17a.

Das Proportionalwegeventil 20a in Fig. 5 verbindet, wenn sein Steuerglied von rechts nach links aus seiner Mittellage verschoben ist, nur den Anschluß C mit dem Anschluß P1, wodurch dieses Steuerglied wesentlich einfacher ausgebildet sein kann, als das Steuerglied des Proportionalwegeventils 20. Eine eine Drosselstelle 43 aufweisende Leitung 44 verbindet die Leitungen 21 und 19 miteinander. Wenn die Anschlußbohrung 15 über die Leitung 19 mit dem Vorratsbehälter 13 verbunden ist, wird das durch die Drosselstelle 43 hindurch­ fließende Druckmittel in dieser auf den im Vorratsbehälter 13 herrschenden Druck entspannt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 6 und 7 ist der Drosselabschnitt 6 des Ventils 17b durch einen im Abstand vom Kolben 4b angeordneten Bund 6b, der den gleichen Durchmesser wie der Kolben 4b hat, und durch eine Drosselbohrung 45 in diesem Bund ersetzt. Der Kolben 4b weist auf seiner vom Sitzteil 8 abgewandten Seite eine Gewindebohrung 46 zum Entfernen des Ventilgliedes 3b aus dem Ventilkörper 1 nach dem Öffnen der Schraube 16 auf.

In Schließlage des Ventilgliedes 3b sitzt dessen Schließteil 8 auf dem Ventilsitz 9 auf, und die Verbindung zwischen der Querbohrung 11 und der mit dem Vorrats­ behälter 13 verbundenen Anschlußbohrung 14 ist geschlossen. Wenn das Ventilglied 3b die Axialbohrung 10 zu öffnen beginnt, wird der einen größeren Durchmesser als der Ventilsitz 9 aufweisende Bund 6b beaufschlagt und über die Drosselstelle 45 fließt nur wenig Druckmittel über die Anschlußbohrung 14 in den Vorratsbe­ hälter 13 ab, so daß das Ventilglied 3b schlagartig so weit öffnet, bis der Bund 6b die Anschlußbohrung 14 genügend weit aufgesteuert hat. Durch entsprechende Wahl des Flächenverhältnisses zwischen den Drosselstellen in der Druckwaage 31 und im Bund 6b kann das Schaltverhalten des Ventilgliedes 3b den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden.

Gegenüber dem Ventilglied 3 nach den Fig. 1 und 3 hat das Ventilglied 3b den Vorteil, daß bei dessen Herstellung ein Schleifvorgang eingespart wird, da der Kolben 4b und der den gleichen Durchmesser aufweisende Bund 6b in einem Schleifvorgang bearbeitet werden können, wogegen zur Bearbeitung des Kolbens 4 und des Drosselabschnittes 6 zwei Schleifvorgänge notwendig sind. Die Drossel­ bohrung 45 kann mit geringem Aufwand in den Bund 6b genau eingebracht werden. Die Anbringung der Drosselstelle in dem Bund 6b mit geringen Toleranzen ist wichtig, da Durchmesseränderungen der Drosselstelle 45 und des Drosselab­ schnittes 6 sich sehr stark auf das Schaltverhalten der Vorrichtung auswirken.

Fig. 8 zeigt einen Schaltplan des Ventils 17b.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Überwachen einer Verbindung zwischen einer Druckmittelquelle (22) und einem Vorratsbehälter (13), mit einem mit einem Ventilsitz (9) versehenen Ventilkörper (1), in dem ein einen Sitzteil (8) und einen Kolben (4) aufweisendes Ventilglied (3) axial bewegbar ist, das auf seiner vom Ventilsitz (9) abge­ wandten Seite wahlweise mit dem Druck der Druckmittelquelle (22) oder des Vorratsbehälters (13) beaufschlagbar ist, wobei in Schließlage des Ventil­ gliedes der Sitzteil (8) mit dem Ventilsitz (9) im Ventilkörper (1) und der Kolben (4), der in Richtung seiner Abhebebewegung gesehen auf der Vorderseite des Ventilgliedes (3) angeordnet ist und einen größeren Durchmesser als der Ventilsitz (9) aufweist, mit dem Ventilkörper (1) jeweils dichtend zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kante der dem Ventilsitz (9) zugewandten Stirnseite des Kolbens (4) den mit dem Vorratsbehälter (13) ver­ bundenen Auslaß (14) steuert und daß auf der dem Ventilsitz (9) zugewandten Stirnseite des Kolbens (4) des Ventilgliedes (3) eine Drosselstelle (6, 45) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Drosselstelle durch einen zylindrischen Drosselabschnitt (6) kleineren Durchmessers als der Kolben (4) und den diesem Drosselabschnitt benachbarten Wandteil des Ventilkörpers (1) gebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Drosselstelle (45) sich in einem im Abstand vom Kolben (4) angeordneten und den gleichen Durchmesser wie dieser aufweisenden Bund (6b) befindet.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei auf dem Ventilsitz (9) aufsitzendem Sitzteil (8) des Ventilglie­ des (3) der Kolben (4) an dem von diesem gesteuerten Auslaß (14) einen Durchfluß nach Art einer Drosselstelle begrenzt.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der an den Ventilsitz (9) angrenzenden Stirnseite des Ventilgliedes (3) an eine der Druckmittelquelle nachgeschaltete Druck­ waage (31) angeschlossen ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ventilsitz (9) und dem Kolben (4) des Ventilgliedes (3) eine Feder (42) eingespannt ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (3) auf seiner vom Ventilsitz (9) abgewandten Stirnseite über eine Drosselstelle (43) mit der Druckmittelquelle (22) ständig verbunden ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der vom Ventilsitz (9) abgewandten Seite des Ventilgliedes (3) eine Gewindebohrung (46) vorgesehen ist.