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

Abstract

With the type of valve under consideration, there is the problem of achieving relatively low resistance to axial throughflow and a relatively small overall volume. <??>To solve this problem, an annular piston (8) and a check valve piston (5) coaxial with the latter are provided in the valve. An end face (11) of the first piston, said face facing the latter piston, is arranged so as to lie in the low-pressure space. The said end face is designed such that it divides the opposing end face of the check valve piston into an annular surface (12) subject to the low pressure and a circular surface (13) subject to the high pressure. The opposite end face (10) of the annular piston lies in the high-pressure space. <IMAGE>

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. The invention relates to a pilot-operated pressure relief valve with an integrated check valve function according to the preamble of claim 1. This type of valve has two connections which can be flowed through in both directions. Opening in one direction of flow takes place only after an adjustable pressure value has been exceeded (pressure limiting function), whereas flow in the opposite direction occurs with a low pressure resistance (check valve function). Such valves are often used in oil-hydraulic systems and are used, among other things. for pressure protection and infeed in closed systems or as load holding or pretensioning valves for hydraulic motors or cylinders if they are driven in both directions of movement.

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. Such a pilot-operated pressure relief valve with a check valve function is known from DE-PS 2 616 251 C2. In this solution, a conventional pilot-operated check valve is supplemented by a separate control piston, one end face of which is connected to the low-pressure side via bores. The oil flows through the control edge of the main piston in both flow directions. Since the oil on the high-pressure side has to be fed into the space between the main piston and the control piston, an axial inflow that is favorable in terms of flow capacity cannot be achieved with this solution, and the valve is relatively large.

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. Another solution is described in DE-PS 2 848 208. In this valve, the main piston is arranged coaxially in an annular piston, as a result of which an axial inflow and thus a small structural volume is achieved. The requirements with regard to the machining accuracy of the functionally important parts, especially the coaxiality of the valve seat, ring piston and main piston, and thus the manufacturing costs are relatively high.

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. The object of the present invention is therefore to create a pressure relief valve with an integrated check valve function, but without the disadvantages of the known constructions. The inventive solution to this problem is determined by the features of claim 1.

Ausgestaltungen der Erfindung sind bestimmt durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche. Embodiments of the invention are determined by the features of the dependent claims.

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. The invention is based on the knowledge that the main piston of a pilot-operated pressure relief valve is separated into two parts, namely into a check valve piston and an annular piston, in such a way that the two pistons are pressed against one another by high pressure, but are separated from one another by low pressure.

ls Zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind anhand der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigt: Two exemplary embodiments of the subject matter of the invention are described with reference to the drawing. Herein shows:

Fig. 1 einen Axialschnitt eines Druckbegrenzungsventil mit integrierter Rückschlagventilfunktion in Schieberbau-20 weise und Fig. 1 shows an axial section of a pressure relief valve with integrated check valve function in slide construction-20 and

Fig. 2 einen Axialschnitt eines ähnlichen Ventils, jedoch in Sitzbauweise. Fig. 2 is an axial section of a similar valve, but in a seat construction.

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. In Fig. 1, 1 designates a control block with a high-pressure side 2 and a low-pressure side 3. In the control block 1, a valve body 4 is used, which has a bore 23 of diameter D. In the bore 23 there is a check valve piston 5 with a nozzle bore 7 and an annular piston 8 with radial openings 9 which are sealed 30 by a sealing gap 25 from an opening 19 of the valve body 4 on the low pressure side. One end face 10 of the annular piston 8 is connected to the high pressure side 2, the other end face 11 to the low pressure side 3 via openings 19. The low-pressure end face 11 35 of the annular piston 8 divides the end face of the check valve piston 5 facing it by a circularly closed seat edge into a low-pressure side circular surface 12 and a high-pressure side circular surface 13. A compression spring 6 presses the check valve piston 5 and the ring 40 piston 8 with a small preload against a stop ring 14. In the valve body 4 there are also a pilot cone 15, a pressure adjusting spring 16, a pressure adjusting spindle 17 and a drain hole 18. A seal 20 seals the high pressure side 2 and the low pressure side 3 45 against each other, seals 21 and 22 prevent oil from escaping into the atmosphere.

Die Wirkungsweise des Druckbegrenzungventils mit integrierter Rückschlagventilfunktion in Schieberbauweise nach Fig. 1 ist wie folgt: The mode of operation of the pressure relief valve with integrated check valve function in slide valve construction according to FIG. 1 is as follows:

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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 When the oil pressure on the high-pressure side 2 rises to below the opening pressure of the pilot cone 15, the same pressure prevails over the nozzle bore 7 in the intermediate space 24 as on the high-pressure side 2. Check-valve piston 55 and annular piston 8 are pressed with a pressure force corresponding to the high-pressure side projection of the annular surfaces 11 and 12, pressed together. The compression spring 6 ensures the maintenance of the closed state shown. When the opening pressure set on the 60 pressure setting spring 16 is exceeded, the pilot cone 15 opens and a liquid flow begins from the high pressure side 2 via the nozzle bore 7, pilot cone 15 and drain hole 18 in the direction of the low pressure side 3. This fluid flow creates a pressure drop in the 65 nozzle bore 7 the value of which the pressure in the intermediate space 24 decreases compared to the high-pressure side 2. Exceeds the pressure drop on the high-pressure side end face 10 of the annular piston 8 and

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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. the circular surface 13 of the check valve piston 5 generated the biasing force of the compression spring 6, so check valve piston 5 and ring piston 8 move against the compression spring 6 until the sealing gap 25 is run over and via the openings 9 and 19 a connection between the high pressure side 2 and the Low-pressure side 3 is created, via which the excess oil quantity is discharged from the high-pressure side and a further increase in pressure is avoided.

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. When the oil pressure drops on the high-pressure side 2, the pilot plug 15 closes, the pressures in rooms 2 and 24 equalize again via the nozzle bore 7, and the compression spring 6 pushes the check valve piston 5 and the annular piston 8 back into the starting position shown.

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. However, if the valve flows from the low-pressure side 3 (check valve function), i.e. the pressure on the low-pressure side 3 is higher than on the high-pressure side 2, an axial compressive force is created on the end face 11 of the annular piston 8 in the direction of the stop ring 14 and a counter-direction of the same size Pressure force on the annular surface 12 of the check valve piston 5, which acts against the biasing force of the compression spring 6. If the pressure force on the annular surface 12 exceeds the biasing force of the compression spring 6, the check valve piston 5 moves against the compression spring 6, it separates from the annular piston 8 and clears the way for the flow from the low pressure side 3 towards the high pressure side 2 with low pressure resistance. When the pressure on the low pressure side 3 drops, the compression spring 6 pushes the check valve piston 5 back into its closed position. In the second exemplary embodiment corresponding to FIG. 2, parts corresponding to the first exemplary embodiment are provided with the same reference numerals, with modified parts being identified by adding the letter a.

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. The valve body is of split design here, it consists of a cartridge head 4a and a seat sleeve 29a, which has a seat surface 27a, additional drain openings 19a and a seal 26a to prevent leakage between high pressure side 2 and low pressure side 3. The annular piston 8a has a seat edge 28a, which is pressed by the compression spring 6 in a sealing manner against the seat surface 27a. The diameter of the seat edge 28a is approximately equal to the diameter of the check valve piston 5.

Alle anderen Teile stimmen mit dem ersten Ausführungsbeispiel in Form und funktion weitgehend überein. All other parts largely correspond in shape and function to the first exemplary embodiment.

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. The operation of the second embodiment is also similar to the first. When the pressure on the high-pressure side 2 rises above the setting value of the pilot control cone 15, this opens, the resulting oil flow causes a pressure drop in the intermediate space 24 via the nozzle bore 7 and a compressive force opposing the compression spring 6 on the end face 10 and on the circular face 13 If this compressive force exceeds the prestressing force of the compression spring 6, the annular piston 8a and the check valve piston 5 move together against the compression spring 6, the seat edge 28a lifts off the seat surface 27a, and the excess oil can flow from the high pressure side 2 via drain openings 19a to the low pressure side 3 be dissipated.

Beim Durchströmen von der Niederdruckseite 3 ist die Funktion gleich wie beim ersten Ausführungsbeispiel. When flowing through from the low pressure side 3, the function is the same as in the first embodiment.

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. An advantage over the first exemplary embodiment is that the annular piston 8a in the second exemplary embodiment clears the way from the high-pressure side 2 in the direction of the low-pressure side 3 immediately after opening of the pilot cone 15, i.e. without the delay required to travel through the length of the sealing gap 25. Another advantage results from the reduced leakage between the two valve connections as a result of the seat seal between seat surface 27a and seat edge 28a. However, the listed advantages are offset by a somewhat greater manufacturing effort. The respective application decides which design is chosen.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims (4)

662870 PATENTANSPRÜCHE662870 PATENT CLAIMS 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. 1.Pre-controlled pressure relief valve with integrated check valve function with a spring-loaded check valve piston and an annular piston which opens a passage to the low pressure side when the pressure limitation responds, characterized in that the annular piston (8) has an end face (11) facing the check valve piston (5), which in Low pressure chamber (3) and is designed so that it divides the end face of the check valve piston (5) facing the annular piston (8) into a circular ring surface (12) on the low pressure side and a circular surface (13) on the high pressure side and that the other end face (10) of the annular piston (8) is in the high pressure chamber (2). 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. 2. Pressure relief valve according to claim 1, characterized in that the check valve piston (5) facing end face (11) of the annular piston (8) is provided with a seat edge for dividing the end face of the check valve piston (5) facing it. 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. 3. Pressure relief valve according to claim 1 or 2, characterized in that the passage to the low pressure side to be opened upon response of the pressure limitation of the annular piston (8) is formed by at least one radial recess (9) of the annular piston. 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. 4. Pressure relief valve according to claim 1 or 2, characterized in that the annular piston (8a) on the high pressure side has a seat edge (28a) which is pressed by a compression spring (6) onto the seat surface (27a) of a seat sleeve (29a).