CH662870A5 - Pilot-controlled pressure relief (control) valve - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil mit integrierter Rückschlagventilfunktion gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Diese Art von Ventilen besitzt zwei Anschlüsse, die in beiden Richtungen durchströmt werden können. Das Öffnen in der einen Durchflussrichtung erfolgt erst nach dem Überschreiten eines einstellbaren Druckwertes (Druckbegrenzungsfunktion), wogegen die Durchströmung in der Gegenrichtung mit einem niedrigen Druckwiderstand geschieht (Rückschlagventilfunktion). Solche Ventile finden häufig in ölhydrauli-schen Anlagen Anwendung und dienen u.a. zur Druckabsicherung und Einspeisung in geschlossenen Systemen oder als Lasthalte- bzw. Vorspann ventile bei Hydromotoren oder Zylindern, wenn diese in beiden Bewegungsrichtungen gefahren werden.

Ein solches vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil mit Rückschlagventilfunktion ist aus der DE-PS 2 616 251 C2 bekannt. Bei dieser Lösung ist ein gewöhnliches vorgesteuertes Rückschlagventil durch einen gesonderten Aufsteuerkolben ergänzt, dessen eine Stirnfläche über Bohrungen mit der Niederdruckseite verbunden ist. In beiden Durchflussrichtungen durchströmt das Öl die Steuerkante des Hauptkolbens. Da das hochdruckseitige Öl in den Raum zwischen Hauptkolben und Aufsteuerkolben zugeführt werden muss, kann mit dieser Lösung eine - hinsichtlich Durchflussleistung - günstige axiale Zuströmung nicht realisiert werden, und das Ventil baut relativ gross.

Eine andere Lösung beschreibt die DE-PS 2 848 208. Bei diesem Ventil ist der Hauptkolben in einem Ringkolben koaxial angeordnet, wodurch eine axiale Zuströmung und damit ein kleines Bauvolumen erreicht wird. Die Anforderungen hinsichtlich Bearbeitungsgenauigkeit der funktionswichtigen Teile, vor allem der Koaxialität von Ventilsitz, Ringkolben und Hauptkolben, und damit die Herstellungskosten sind aber relativ gross.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Druckbegrenzungsventil mit integrierter Rückschlagventilfunktion, jedoch ohne die Nachteile der bekannten Konstruktionen zu schaffen. Die erfindungsgemässe Lösung s dieser Aufgabe ist bestimmt durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Ausgestaltungen der Erfindung sind bestimmt durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der io Hauptkolben eines vorgesteuerten Druckbegrenzungsventil in zwei Teile, nämlich in einen Rückschlagventilkolben und einen Ringkolben, so aufgetrennt wird, dass die beiden Kolben vom Hochdruck gegeneinander gepresst, jedoch vom Niederdruck voneinander getrennt werden.

ls Zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind anhand der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigt:

Fig. 1 einen Axialschnitt eines Druckbegrenzungsventil mit integrierter Rückschlagventilfunktion in Schieberbau-20 weise und

Fig. 2 einen Axialschnitt eines ähnlichen Ventils, jedoch in Sitzbauweise.

In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Steuerblock mit einer Hoch-25 druckseite 2 und einer Niederdruckseite 3. Im Steuerblock 1 ist ein Ventilkörper 4 eingesetzt, der eine Bohrung 23 vom Durchmesser D aufweist. In der Bohrung 23 befinden sich ein Rückschlagventilkolben 5 mit einer Düsenbohrung 7 sowie ein Ringkolben 8 mit radialen Öffnungen 9, welche 30 von einer niederdruckseitigen Öffnung 19 des Ventilkörpers 4 durch einen Dichtspalt 25 abgedichtet sind. Die eine Stirnfläche 10 des Ringkolbens 8 ist mit der Hochdruckseite 2, die andere Stirnfläche 11 mit der Niederdruckseite 3 über Öffnungen 19 verbunden. Die niederdruckseitige Stirnfläche 11 35 des Ringkolbens 8 teilt die ihr zugewandte Stirnfläche des Rückschlagventilkolbens 5 durch eine kreisförmig geschlossene Sitzkante in eine niederdruckseitige Kreisringfläche 12 und eine hochdruckseitige Kreisfläche 13 auf. Eine Druckfeder 6 drückt den Rückschlagventilkolben 5 und den Ring-40 kolben 8 mit geringer Vorspannkraft gegen einen Anschlag-ring 14. Im Ventilkörper 4 befinden sich weiterhin ein Vorsteuerkegel 15, eine Druckeinstellfeder 16, eine Druckeinstellspindel 17 sowie eine Ablaufbohrung 18. Eine Dichtung 20 dichtet die Hochdruckseite 2 und die Niederdruckseite 3 45 gegeneinander ab, Dichtungen 21 und 22 vermeiden einen Ölaustritt in die Atmosphäre.

Die Wirkungsweise des Druckbegrenzungventils mit integrierter Rückschlagventilfunktion in Schieberbauweise nach Fig. 1 ist wie folgt:

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Beim Ansteigen des Öldrucks auf der Hochdruckseite 2 bis unter den Öffnungsdruck des Vorsteuerkegels 15 herrscht über Düsenbohrung 7 im Zwischenraum 24 der gleiche Druck wie auf der Hochdruckseite 2. Rückschlagventil-55 kolben 5 und Ringkolben 8 werden mit einer Druckkraft, entsprechend der hochdruckseitigen Projektion der Kreisringflächen 11 und 12, gegeneinandergedrückt. Die Druckfeder 6 sorgt für die Aufrechterhaltung des dargestellten geschlossenen Zustandes. Beim Überschreiten des an der 60 Druckeinstellfeder 16 eingestellten Öffnungsdruckes öffnet der Vorsteuerkegel 15, und es beginnt eine Flüssigkeitsströmung von der Hochdruckseite 2 über Düsenbohrung 7, Vorsteuerkegel 15 und Abflussbohrung 18 in Richtung Niederdruckseite 3. Diese Flüssigkeitsströmung erzeugt in der 65 Düsenbohrung 7 einen Druckabfall, um dessen Wert sich der Druck im Zwischenraum 24 gegenüber der Hochdruckseite 2 vermindert. Übersteigt die durch diesen Druckabfall auf der hochdruckseitigen Stirnfläche 10 des Ringkolbens 8 und auf

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der Kreisfläche 13 des Rückschlagventilkolbens 5 erzeugte Druckkraft die Vorspannkraft der Druckfeder 6, so bewegen sich Rückschlagventilkolben 5 und Ringkolben 8 gegen die Druckfeder 6 so weit, bis der Dichtspalt 25 überfahren wird und über die Offnungen 9 und 19 eine Verbindung zwischen der Hochdruckseite 2 und der Niederdruckseite 3 entsteht, über welche die überschüssige Ölmenge von der Hochdruckseite abgeführt und ein weiterer Druckanstieg vermieden wird.

Beim Absinken des Ölkdrucks auf der Hochdruckseite 2 schliesst der Vorsteuerkegel 15, die Drücke in den Räumen 2 und 24 gleichen sich über die Düsenbohrung 7 wieder aus, und die Druckfeder 6 schiebt den Rückschlagventilkolben 5 und den Ringkolben 8 wieder in die dargestellte Ausgangsposition zurück.

Wird jedoch das Ventil von der Niederdruckseite 3 angeströmt (Rückschlagventilfunktion), d.h., der Druck an der Niederdruckseite 3 ist höher als an der Hochdruckseite 2, so entsteht eine axiale Druckkraft auf der Stirnfläche 11 des Ringkolbens 8 in Richtung Anschlagring 14 und eine gegengerichtete gleich grosse Druckkraft auf der Kreisringfläche 12 des Rückschlagventilkolbens 5, welche gegen die Vorspannkraft der Druckfeder 6 wirkt. Wenn die Druckkraft auf der Kreisringfläche 12 die Vorspannkraft der Druckfeder 6 übersteigt, bewegt sich der Rückschlagventilkolben 5 gegen die Druckfeder 6, er trennt sich vom Ringkolben 8 und macht den Weg für die Strömung von der Niederdruckseite 3 in Richtung Hochdruckseite 2 mit geringem Druckwiderstand frei. Beim Absinken des Druckes auf der Niederdruckseite 3 schiebt die Druckfeder 6 den Rückschlagventilkolben 5 in seine geschlossene Stellung zurück. Beim zweiten Ausführungsbeispiel entsprechend Fig. 2 sind dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen, wobei abgewandelte Teile durch Hinzufügen des Buchstabens a gekennzeichnet sind.

Der Ventilkörper ist hier geteilt ausgeführt, er besteht aus einem Patronenkopf 4a und einer Sitzbüchse 29a, welche eine Sitzfläche 27a, zusätzliche Abflussöffnungen 19a und eine Dichtung 26a zur Verhinderung einer Leckage zwischen Hochdruckseite 2 und Niederdruckseite 3 aufweist. Der Ringkolben 8a weist eine Sitzkante 28a auf, die von der s Druckfeder 6 dichtend gegen die Sitzfläche 27a gedrückt wird. Der Durchmesser der Sitzkante 28a ist annähernd gleich dem Durchmesser des Rückschlagventilkolbens 5.

Alle anderen Teile stimmen mit dem ersten Ausführungsbeispiel in Form und funktion weitgehend überein.

l» Die Wirkungsweise des zweiten Ausführungsbeispiels ist ebenfalls ähnlich dem ersten. Beim Ansteigen des Druckes auf der Hochdruckseite 2 über den Einstellwert des Vorsteuerkegels 15 öffnet sich dieser, der entstehende Ölstrom bewirkt über die Düsenbohrung 7 einen Druckabfall im Zwi-15 schenraum 24 und eine der Druckfeder 6 entgegengerichtete Druckkraft an der Stirnfläche 10 und an der Kreisfläche 13. Übersteigt diese Druckkraft die Vorspannkraft der Druckfeder 6, so bewegen sich Ringkolben 8a und Rückschlagventilkolben 5 zusammen gegen die Druckfeder 6, die Sitzkante 28a hebt sich von der Sitzfläche 27a ab, und das überflüssige Öl kann von der Hochdruckseite 2 über Abflussöffnungen 19a zur Niederdruckseite 3 abgeführt werden.

Beim Durchströmen von der Niederdruckseite 3 ist die Funktion gleich wie beim ersten Ausführungsbeispiel.

Ein Vorteil gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass der Ringkolben 8a im zweiten Ausführungsbeispiel den Weg von der Hochdruckseite 2 in Richtung zur Niederdruckseite 3 unmittelbar nach dem Öffnen des Vorsteuerkegels 15 freigibt, d.h. ohne die zum Durchfahren der Länge des Dichtspaltes 25 erforderliche Zeit Verzögerung. Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch die infolge der Sitzdichtung zwischen Sitzfläche 27a und Sitzkante 28a verminderte Leckage zwischen den beiden Ventilanschlüssen. Den aufgezählten Vorteilen steht allerdings ein etwas grösserer Fertigungsaufwand gegenüber. Der jeweilige Anwendungsfall entscheidet, welche Bauform gewählt wird.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

662870 PATENTANSPRÜCHE

1. Vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil mit integrierter Rückschlagventilfunktion mit einem federbelasteten Rückschlagventilkolben und einem Ringkolben, der bei Ansprechen der Druckbegrenzung einen Durchlass zur Niederdruckseite öffnet, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkolben (8) eine dem Rückschlagventilkolben (5) zugewandte Stirnfläche (11) aufweist, die im Niederdruckraum (3) liegt und so ausgebildet ist, dass sie die dem Ringkolben (8) zugewandte Stirnfläche des Rückschlagventilkolbens (5) in eine niederdruckseitige Kreisringfläche (12) und eine hochdruckseitige Kreisfläche (13) aufteilt und dass die andere Stirnfläche ( 10) des Ringkolbens (8) im Hochdruckraum (2) liegt.

2. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Rückschlagventilkolben (5) zugewandte Stirnfläche (11) des Ringkolbens (8) zur Aufteilung der ihr zugewandten Stirnfläche des Rückschlagventilkolbens (5) mit einer Sitzkante versehen ist.

3. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der bei Ansprechen der Druckbegrenzung von dem Ringkolben (8) zu öffnende Durchlass zur Niederdruckseite durch mindestens eine radiale Ausnehmung (9) des Ringkolbens gebildet ist.

4. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkolben (8a) hoch-druckseitig eine Sitzkante (28a) aufweist, welche durch eine Druckfeder (6) an die Sitzfläche (27a) einer Sitzhülse (29a) angedrückt ist.