DE10106892A1 - Vorgesteuertes 2/2-Wege-Sitzventil - Google Patents
Vorgesteuertes 2/2-Wege-SitzventilInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein vorgesteuertes 2/2 Wege-Sitzventil, insbesondere in Patronenbauweise. Ein bekanntes Ventil dieser Art besitzt ein Ventilgehäuse, einen in einer Aufnahmebohrung des Ventilgehäuses axial beweglichen Hauptventilkolben, von dem ein Durchflußquerschnitt zwischen einem sich axial in die Aufnahmebohrung öffnenden ersten Ventilanschluß und einem sich radial in die Aufnahmebohrung öffnenden zweiten Ventilanschluß auf und zu steuerbar ist und der in Öffnungsrichtung von dem Druck im ersten Ventilanschluß beaufschlagbar ist. In Schließrichtung ist der Hauptventilkolben von dem in einem rückwärtigen Steuerraum anstehenden Druck beaufschlagbar. Der Steuerraum ist dem Hauptventilkolben gegenüber axial durch eine Gehäusequerwand begrenzt und über einen durch den Hauptventilkolben führenden ersten Durchflußpfad gedrosselt mit dem einen Ventilanschluß verbindbar. Ein Pilotventil ist zwischen einer Offenstellung, in der ein von dem Steuerraum zum anderen Ventilanschluß führender und mit einem Pfadabschnitt durch den Hauptventilkolben gehender, zweiter Durchflußpfad geöffnet ist, und einer Schließstellung, in der der zweite Durchflußpfad geschlossen ist, umschaltbar ist. Bei dem bekannten 2/2 Wege-Sitzventil führt der zweite Durchflußpfad auch durch den hülsenförmigen Gehäuseabschnitt mit der Aufnahmebohrung, so daß eine aufwendige Verbohrung notwendig und die Gestaltung des Gehäuses Einschränkungen unterworfen ist. DOLLAR A Um den Aufwand zu verringern und um ein ...
Description
Die Erfindung betrifft ein vorgesteuertes 2/2 Wege-Sitzventil, das insbesondere als
Ventilpatrone ausgebildet ist und das die Merkmale aus dem Oberbegriff des Pa
tentanspruchs 1 aufweist.
Ein aus der EP 0 503 188 A2 bekanntes Ventil dieser Art besitzt ein Ventilgehäuse
mit einer in einem hülsenförmigen Gehäuseabschnitt gebildeten Aufnahmeboh
rung und einen in der Aufnahmebohrung axial beweglichen Hauptventilkolben, von
dem ein Durchflußquerschnitt zwischen einem sich axial in die Aufnahmebohrung
öffnenden ersten Ventilanschluß und einem sich radial in die Aufnahmebohrung
öffnenden zweiten Ventilanschluß auf und zu steuerbar ist. Der Hauptventilkolben
ist in Öffnungsrichtung von dem Druck im ersten Ventilanschluß und in Schließ
richtung von dem in einem rückwärtigen Steuerraum anstehenden Druck beauf
schlagbar. Der Steuerraum ist dem Hauptventilkolben gegenüberliegend axial
durch eine Gehäusequerwand begrenzt und über einen durch den Hauptventilkol
ben führenden ersten Durchflußpfad gedrosselt mit dem einen Ventilanschluß ver
bindbar. Ein Pilotventil ist zwischen einer Offenstellung, in der ein von dem Steuer
raum zum anderen Ventilanschluß führender und mit einem Pfadabschnitt durch
den Hauptventilkolben gehender, zweiter Durchflußpfad geöffnet ist, und einer
Schließstellung, in der der zweite Durchflußpfad geschlossen ist, umschaltbar ist.
Bei dem bekannten 2/2 Wege-Sitzventil führt der zweite Durchflußpfad auch durch
den hülsenförmigen Gehäuseabschnitt mit der Aufnahmebohrung, so daß eine
aufwändige Verbohrung notwendig und die Gestaltung des Gehäuses Einschrän
kungen unterworfen ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vorgesteuertes 2/2 Wege-Sitzventil
mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so weiterzuentwickeln,
daß es mit verringertem Aufwand herstellbar ist und das Gehäuse sehr
dünnwandig sein kann.
Das angestrebte Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in Überein
stimmung mit dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 ein sich zwi
schen der Gehäusequerwand und dem Hauptventilkolben erstreckendes, den
rückwärtigen Steuerraum querendes und im zweiten Durchflußpfad liegendes
Verbindungsrohr vorhanden. Somit muß der zweite Durchflußpfad den Steuer
raum nicht mehr umgehen, indem er außerhalb der Aufnahmebohrung in den
Wänden des Ventilgehäuse verläuft. Diese können unabhängig von dem Durch
flußpfad gestaltet werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen vorgesteuerten 2/2 Wege-
Sitzventils kann man den Unteransprüchen entnehmen.
Bevorzugt fällt gemäß Patentanspruch 2 die Achse des Verbindungsrohrs mit der
Achse des Hauptventilkolbens zusammen, so daß das Verbindungsrohr koaxial
zum Hauptventilkolben liegt. Reibungskräfte, die aufgrund des Verbindungsrohrs
auf den Hauptventilkolben wirken, greifen dann weitgehend symmetrisch am
Hauptventilkolben an und können somit nicht zu einem Verkanten des Hauptven
tilkolbens führen.
Gemäß Patentanspruch 3 steckt das Verbindungsrohr mit einem ersten Rohrab
schnitt in der Gehäusequerwand und mit einem zweiten Rohrabschnitt im Haupt
ventilkolben, wobei der Außendurchmesser des ersten Rohrabschnitts größer als
der Außendurchmesser des zweiten Rohrabschnitts ist. Somit ist am Verbindungs
rohr eine Angriffsfläche vorhanden, an der der im Steuerraum herrschende Druck
das Verbindungsrohr in Richtung auf die Gehäusequerwand beaufschlagen und
es an der Gehäusequerwand halten kann. Vorteilhafterweise stützt sich eine im
Steuerraum untergebrachte Druckfeder, die den Hauptventilkolben in Schließrich
tung belastet, über das Verbindungsrohr am Gehäuse ab und hält dieses somit
zusätzlich zu dem im Steuerraum herrschenden Druck an der Gehäusequerwand.
Durch die vom Druck und/oder von der Druckfeder auf das Verbindungsrohr aus
geübte Kraft behält dieses seine Position bezüglich des Gehäuses bei, auch wenn
es nicht fest, sondern mit einem gewissen radialen Spiel in die Gehäusequerwand
gesteckt ist. Das radiale Spiel ermöglicht die Ausrichtung des Verbindungsrohrs
durch den Hauptventilkolben.
Von vorgesteuerten 2/2-Wege-Sitzventilen werden bei grundsätzlich gleichem
Aufbau üblicherweise drei verschiedene Varianten gewünscht. In der einen Vari
ante ist das Ventil bei geschlossenem Pilotventil weder vom ersten Ventilanschluß
zum zweiten Ventilanschluß noch vom zweiten Ventilanschluß zum ersten Ven
tilanschluß hin durchströmbar, sperrt also in beide Durchflußrichtungen. In der
zweiten Variante ist bei geschlossenem Pilotventil ein Durchfluß vom ersten Ven
tilanschluß zum zweiten Ventilanschluß, jedoch nicht in umgekehrter Richtung
möglich. Bei der dritten Variante kann das Ventil nur vom zweiten Ventilanschluß
zum ersten Ventilanschluß hin durchströmt werden. Bei der ersten Variante muß
die zum Öffnen des Hauptkolbens notwendige Druckerniedrigung im Steuerraum
und die Verdrängung von Steueröl aus dem Steuerraum jeweils über den zweiten
Durchflußpfad vom Steuerraum über das Pilotventil und das Verbindungsrohr zum
jeweils druckniedrigeren Ventilanschluß erfolgen. Vorteilhafterweise verzweigt sich
der zweite Durchflußpfad gemäß Patentanspruch 6 erst nach dem Verbindungs
rohr innerhalb des Hauptventilkolbens in einen zum ersten Ventilanschluß führen
den Pfadzweig und in einen zum zweiten Ventilanschluß führenden Pfadzweig,
wobei in jedem Pfadzweig ein zum jeweiligen Ventilanschluß hin öffnendes Rück
schlagventilelement angeordnet ist. Bei einer solchen Ausbildung ist nur ein Ver
bindungsrohr zwischen dem Gehäuse und dem Hauptventilkolben notwendig. An
sich muß bei den beiden anderen Varianten des Ventils der zweite Durchflußpfad
je nach Variante entweder zum ersten Ventilanschluß oder zum zweiten Ventilan
schluß führen. Im Sinne einer Verwendung von möglichst vielen Gleichteilen kann
jedoch auch bei den beiden weiteren Varianten ein Hauptventilkolben mit einer
Verzweigung des zweiten Durchflußpfades nach dem Verbindungsrohr eingesetzt
werden. In jedem Pfadzweig befindet sich dann ein Rückschlagventilelement. Al
ternativ ist es auch möglich, ein Pfadzweig fest zu verschließen.
Gemäß Patentanspruch 7 weist der erste Durchflußpfad eine erste axiale Sack
bohrung, die von der dem ersten Ventilanschluß zugewandten Stirnseite des
Hauptventilkolbens ausgeht, und eine zweite, zur ersten Sackbohrung versetzte
axiale Sackbohrung auf, die von der dem Steuerraum zugewandten Stirnseite des
Hauptventilkolbens ausgeht. Beide axialen Sackbohrungen sind durch eine zum
zweiten Ventilanschluß hin offene, quer verlaufende, dritte Sackbohrung miteinan
der verbunden. Zwischen der zweiten Sackbohrung und wenigstens dem einen
Ventilanschluß befindet sich ein zu diesem Ventilanschluß hin sperrendes Rück
schlagventilelement. Bei der ersten Variante sind zwei Rückschlagventilelemente
vorhanden, bei den beiden anderen Varianten nur eines.
Gemäß Patentanspruch 8 wird das wenigstens eine Rückschlagventilelement be
vorzugt in die dritte Sackbohrung eingesetzt, wobei in die dritte Sackbohrung ein
Anschlag hineinragt, der das Rückschlagventilelement auf der einen Seite der
zweiten Sackbohrung hält.
Gemäß Patentanspruch 9 befindet sich in der zweiten Sackbohrung eine Drossel.
Insofern können die Varianten 2 und 3 identisch zueinander gebaut sein. Bei die
sen Varianten ist außerdem gemäß Patentanspruch 11 zwischen dem Ventilan
schluß, zu dem hin die zweite Sackbohrung durch ein Rückschlagventilelement
absperrbar ist, und der zweiten Sackbohrung eine Drossel vorhanden, die gemäß
Patentanspruch 12 bevorzugt durch einen Spalt zwischen dem Rückschlagventi
lelement und der Sackbohrung, in der sich das Rückschlagventilelement befindet,
gebildet ist. Werden zwei gleiche Rückschlagventilelemente, die mit der entspre
chenden Sackbohrung eine Drossel bilden, auch bei der Variante 1 benutzt, so ist
an sich keine Drossel mehr in der zweiten Sackbohrung notwendig. Im Sinne von
möglichst weitgehend gleichen Hauptventilkolben für die verschiedenen Varianten
kann sich jedoch auch bei der Variante 1 in der zweiten Sackbohrung eine Drossel
befinden. Vorzugsweise erfüllt diese gemäß Patentanspruch 10 bei allen drei Va
rianten zugleich die Funktion eines Anschlags für das wenigstens eine Rück
schlagventilelement in der dritten Sackbohrung.
Insgesamt können somit für die drei Varianten jeweils Hauptventilkolben verwen
det werden, die sich nur in den in die dritte Sackbohrung eingesetzten Elementen
voneinander unterscheiden. Bei der ersten Variante befinden sich zwei Rück
schlagventilelemente in der dritten Sackbohrung. Außerdem ist in die dritte Sack
bohrung ein Sitz für das eine Rückschlagventilelement eingesetzt. Der Sitz für das
andere Rückschlagventilelement kann unmittelbar durch eine Durchmesserver
kleinerung der dritten Sackbohrung erhalten werden. Bei der Variante, bei der in
der Ruhestellung der Durchfluß vom ersten Ventilanschluß zum zweiten Ventilan
schluß gesperrt ist, fehlt das eine Rückschlagelement zwischen der zweiten Sack
bohrung und dem ersten Ventilanschluß. Bei der dritten Variante schließlich ist
dieses Rückschlagventilelement vorhanden, während das andere Rückschlagven
tilelement und der Sitz für dieses fehlen. Die vorteilhaften Ausbildungen des ersten
Durchflußpfades erscheinen auch unabhängig von der Verwendung des Verbin
dungsrohres im zweiten Durchflußpfad vorteilhaft.
Mehrere Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen vorgesteuerten 2/2 We
ge-Sitzventils sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser
Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 in einem Längsschnitt das erste Ausführungsbeispiel, das in der einen
Schließstellung des Pilotventils in beiden Durchflußrichtungen sperrt,
Fig. 2 den Hauptventilkolben des ersten Ausführungsbeispiels in einem Schnitt
entlang der Linie II-II der Fig. 1,
Fig. 3 den Hauptventilkolben in einem Schnitt entlang der Linie III-III der Fig. 2,
Fig. 4 den Hauptventilkolben in einem Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 2,
Fig. 5 ein Schaltbild des ersten Ausführungsbeispiels,
Fig. 6 den Hauptventilkolben des zweiten Ausführungsbeispiels, das in der
Schließstellung des Pilotventils nur in einer Durchflußrichtung sperrt, in
einem dem Schnitt nach Fig. 4 entsprechenden Schnitt,
Fig. 7 ein Schaltbild des zweiten Ausführungsbeispiels,
Fig. 8 den Hauptventilkolben des dritten Ausführungsbeispiels, das in der
Schließstellung des Pilotventils ebenfalls nur in einer, allerdings zur
gegenüber dem zweiten Ausführungsbeispiel entgegengesetzten
Durchflußrichtung sperrt, in einem dem Schnitt nach Fig. 4
entsprechenden Schnitt und
Fig. 9 ein Schaltbild des dritten Ausführungsbeispiels.
Die gezeigten Ausführungsbeispiele unterscheiden sich lediglich darin, wie ver
schiedene Elemente in den Hauptventilkolben eingesetzt sind. Ansonsten sind alle
gleich, so daß bis auf den jeweiligen Hauptventilkolben für alle Ausführungsbei
spiele auf Fig. 1 Bezug genommen werden kann. Danach sind die gezeigten
Ausführungsbeispiele als sogenannte Ventilpatronen dafür vorgesehen, in eine
entsprechende Aufnahmebohrung 10 einer Ventilplatte 11 eingesetzt zu werden.
In die Aufnahmebohrung 10 mündet axial ein Kanal 12 und radial ein Kanal 13. Mit
dem in die Aufnahmebohrung 10 eingesetzten Ventil läßt sich die Druckmittel
strömung zwischen den beiden Kanälen 12 und 13 steuern.
Gemäß Fig. 1 besteht das Ventilgehäuse der gezeigten vorgesteuerten 2/2-
Wege-Sitzventile im wesentlichen aus einer Gehäusehülse 15 mit einer Aufnah
mebohrung 16, von der der Hauptventilkolben 17 axial beweglich aufgenommen
ist. Die Aufnahmebohrung 16 geht in einer Schulter 18 in eine im Durchmesser
kleinere axiale Ventilanschlußöffnung 19 über, die als erster Ventilanschluß ange
sehen werden kann und zu dem Kanal 12 hin offen ist. Die Kante 20 zwischen der
Ventilanschlußöffnung 19 und der Schulter 18 ist der gehäusefeste Ventilsitz. In
geringem Abstand zu der Schulter 18 weist die Gehäusehülse 15 zwei diametral
gegenüberliegende Radialbohrungen 21 auf, die die Aufnahmebohrung 16 mit einem
die Hülse umgebenden Ringraum 22 verbinden, in den der Kanal 13 mündet.
Die Radialbohrungen 21 können zusammen als zweiter Ventilanschluß betrachtet
werden.
Zweites wesentliche Teil des Ventilgehäuses 14 ist eine Verschlußschraube 25,
die in die Aufnahmebohrung 10 der Ventilplatte 11 eingeschraubt ist und die die
Gehäusehülse 15 ein Stück weit in einer Ausdrehung 26 aufnimmt, außen also ein
Stück weit übergreift. Die Verschlußschraube 25 ist soweit eingeschraubt, daß die
Gehäusehülse 15 zwischen dem Boden 27 der Verschlußschraube und dem Bo
den der Aufnahmebohrung 10 in der Ventilplatte 11 fest eingespannt ist. Zur Si
cherung aneinander vor dem Einbau greift ein Sicherungsdraht 28 in eine Außen
ringnut der Gehäusehülse 15 und in eine Innenringnut der Verschlußschraube 25
ein.
Der Hauptventilkolben 17 wirkt mit einer Kegelstumpffläche 32 mit der Sitzkante
20 der Gehäusehülse 15 zusammen. Der wirksame Sitzdurchmesser ist gleich
dem Durchmesser der Ventilanschlußöffnung 19. Somit wird der Hauptventilkol
ben in Richtung Öffnen eines Durchflußquerschntts zwischen der Sitzkante 20 und
der Kegelstumpffläche 32 von dem Druck in der Ventilanschlußöffnung 19 an einer
vorderen Stirnfläche 33 beaufschlagt, deren Größe gleich dem Querschnitt der
Ventilanschlußöffnung 19 ist. In Öffnungsrichtung wird der Hauptventilkolben 17
auch von dem Druck im Ventilanschluß 21 beaufschlagt, und zwar wirkt dieser
Druck an einer Ringfläche, deren Innendurchmesser gleich dem Sitzdurchmesser
und deren Außendurchmesser gleich dem Durchmesser der Aufnahmebohrung 16
ist. Mit seiner der Stirnfläche 33 gegenüberliegenden hinteren Stirnfläche 34
grenzt der Hauptventilkolben 17 an einen rückwärtigen Steuerraum 35 an, der
dem Hauptventilkolben 17 gegenüberliegend durch die Verschlußschraube 25 und
radial durch die Gehäusehülse 15 begrenzt ist. Von dem in diesem Steuerraum
herrschenden Druck wird der Hauptventilkolben 17 in Richtung Schließen des
Durchflußquerschnitts an der Sitzkante 20 beaufschlagt. Ebenfalls in Schließrich
tung wirkt auf den Hauptventilkolben 17 eine Druckfeder 36, die in dem Steuerraum
35 untergebracht und zwischen dem Hauptventilkolben und über ein noch
näher zu beschreibendes Verbindungsrohr 40 der Verschlußschraube 25 einge
spannt ist.
Der Steuerraum 35 ist einerseits über einen ersten Durchflußpfad gedrosselt mit
dem Ventilanschluß 19 bzw. 21, in dem der höhere Druck ansteht, und anderer
seits über einen zweiten Durchflußpfad, der von einem Pilotventil 50 auf und zu
gemacht werden kann, mit dem Ventilanschluß verbindbar, in dem der niedrigere
Druck ansteht. Das Pilotventil umfaßt einen Elektromagneten 51 mit einem Ma
gnetanker 52 und ist als Einschraubpatrone ausgebildet, die in eine nach außen
offene, zentrale Aufnahmebohrung 53 der Verschlußschraube 25 eingeschraubt
ist. Das Pilotventil ist ein 2/2-Wege-Sitzventil mit einem druckausgeglichenen
Ventilkolben 54, der in den Magnetanker 52 eingehängt ist. Eine nicht näher dar
gestellte Druckfeder auf der dem Ventilkolben 54 gegenüberliegenden Seite des
Magnetankers 52 wirkt gegen die Magnetkraft und sucht über den Magnetanker
den Ventilkolben 54 mit einem Kegel 55 auf einen Ventilsitz 56 aufzusetzen. Der
Ventilkolben 54 tritt mit einem Abschnitt, der gegenüber dem Sitzdurchmesser ei
nen verringerten Durchmesser aufweist, durch den Ventilsitz 56 hindurch, ehe er
im Abstand zum Ventilsitz 56 mit einem Führungsabschnitt, dessen Durchmesser
gleich dem Sitzdurchmesser ist, in einer Sackbohrung 57 der Ventilpatrone 58
geführt ist. Der Freiraum um den Abschnitt des Ventilkolbens 54 mit dem verrin
gerten Durchmesser herum, ist über eine Schrägbohrung 59 in der Ventilpatrone
58 mit einem zwischen der Verschlußschraube 25 und der Ventilpatrone 58 aus
gebildeten Ringraum 60 und über eine in diesen Ringraum mündende Bohrung 61
in der Verschlußschraube 25 mit dem Steuerraum 35 verbunden. In Fig. 1 ver
läuft die Bohrung 25 schräg nach außen, so daß sie sich über einer inneren Ein
führschräge der Gehäusehülse 15 in den Steuerraum 35 öffnet und somit auch bei
Anlage des Hauptventilkolbens 17 am Boden 27 der Verschlußschraube 25 nicht
völlig überdeckt ist. Die Bohrung 25 kann jedoch auch in axialer Richtung verlau
fen.
Über eine Verbohrung 62 der Ventilpatrone 58 ist Ankerraum 66 des Pilotventils
50 mit einem sich zwischen der Stirnseite der Ventilpatrone 58 und dem Boden
der Aufnahmebohrung 53 der Verschlußschraube 25 befindlichen Freiraum 63
verbunden. Dieser wiederum ist über eine in der Achse des Ventils verlaufende
Bohrung 64 in der Verschlußschraube 25 mit einer zum Steuerraum 35 offenen,
kreiszylindrischen Ausnehmung 65 der Verschlußschraube 25 verbunden. Das
Verbindungsrohr 40 ist mit einem ersten Rohrabschnitt 71 größeren Durchmes
sers dicht in die Ausnehmung 65 der Verschlußschraube 25 eingesetzt. Es quert
mit einem zweiten Rohrabschnitt 72 kleineren Durchmessers den Steuerraum 35
und ragt in eine entsprechende Bohrung 73 des Hauptventilkolbens 17 dichtend
hinein. An der Unterschiedsfläche zwischen den Querschnitten der Rohrabschnitte
71 und 72 wird das Verbindungsrohr 40 von dem im Steuerraum 35 herrschenden
Druck in Richtung auf die Verschlußschraube 25 zu beaufschlagt. Auch die
Druckfeder 36 wirkt in dieser Richtung auf das Verbindungsrohr, so daß dieses
trotz eines gewissen Spiels in der Ausnehmung 65 sicher an der Verschluß
schraube 25 verbleibt und sich nur der Hauptventilkolben 17 und das Verbin
dungsrohr 40 relativ zueinander bewegen. Durch das Verbindungsrohr 40 kann
von der Bohrung 64 der Verschlußschraube 25 Steueröl in den Hauptventilkolben
17 übertreten.
Vom Boden der Bohrung 73 des Hauptventilkolbens 17 geht eine gestufte Axial
bohrung 74 aus, die in die Stirnseite 33 des Hauptventilkolbens 17 mündet. Im
größeren Abschnitt dieser Bohrung befindet sich mit relativ großem radialen Spiel
als Rückschlagventilelement eine Kugel 75, die durch eine Spannhülse 76 in der
Bohrung gehalten wird und die dicht auf der Stufe zwischen den beiden Boh
rungsabschnitten aufsitzen kann. Das Rückschlagventilelement 75 öffnet also zum
ersten Ventilanschluß 19 hin. Vor der Stufe trifft auf die Axialbohrung 74 eine ge
stufte Radialbohrung 77, in deren äußerem Abschnitt mit größerem Durchmesser
sich als weiteres Rückschlagventilelement eine Kugel 78 befindet, die ebenfalls
verhältnismäßig großes radiales Spiel hat und die dicht auf der Stufe zwischen
den beiden Abschnitten der Bohrung 77 aufsitzen kann. Die Radialbohrung 77
mündet außen in jeder Position des Hauptventilkolbens 17 axial außerhalb der
Bohrungen 21, so daß die Kugel 78 nicht verlorengehen kann. Eine Längsnut im
Hauptventilkolben verbindet die Mündung der Bohrung 77 mit dem zweiten Ven
tilanschluß 21. Die Kugel 78 öffnet zu diesem hin.
Soweit bisher beschrieben stimmen die drei gezeigten Ausführungsbeispiele mit
einander überein. Unterschiedlich sind sie lediglich darin, wie der Steuerraum 35
über einen ersten Durchflußpfad mit den beiden Ventilanschlüssen 19 und 21 ver
bindbar ist. Dabei sind die für diesen ersten Durchflußpfad im Hauptventilkolben
17 vorhandenen Bohrungen ebenfalls bei allen drei Ausführungsbeispielen gleich.
Und zwar geht von der dem ersten Ventilanschluß 19 zugewandten Stirnfläche 33
exzentrisch eine Sackbohrung 78 aus, die bis in die durch die Achse der Radial
bohrung 77 und senkrecht auf der Längsachse des Hauptventilkolbens 17 stehen
de Ebene reicht. In dieser Ebene liegt parallel zur Bohrung 77 eine weitere Quer
bohrung 79, die auf die Bohrung 78 trifft. Kurz vor dem Auftreffen auf die Axialboh
rung 78 befindet sich in der Bohrung 79 eine Stufe 80, die als Sitz für ein Rück
schlagventilelement dienen kann. Im Abstand zu dieser Stufe wird die Querboh
rung 79 von einer Axialbohrung 81 angeschnitten, die von einer Eindrehung an der
dem Steuerraum 35 zugewandten Stirnseite 34 des Hauptventilkolbens 17 aus
geht, also zum Steuerraum 35 hin offen ist. Natürlich besteht keine Verbindung
innerhalb des Hauptkolbens 17 zwischen den Bohrungen 73 und 81. In die Boh
rung 81 ist ein Drosselkörper 82 mit einer Drosselbohrung 83 eingeschraubt, der
mit einem als Anschlag dienenden Zapfen 84 in die Querbohrung 79 hineinragt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 4 sind in die Querbohrung 79
zwei als Rückschlagventilelemente dienende Kugeln 89 und 90 und ein Kugelsitz
91 eingesetzt. Die Kugel 89 befindet sich zwischen dem Zapfen 84 des Düsenkör
pers 82 und der Stufe 80. Die Kugel 90 befindet sich zwischen dem Zapfen 84 und
dem Kugelsitz 91. Auf Höhe der beiden Querbohrungen 77 und 79 läuft um den
Hauptventilkolben 17 eine Ringnut 85 herum, die einerseits eine einseitige Druck
belastung des Hauptventilkolbens 17 vermeidet und andererseits es erlaubt, die
beiden Querbohrungen über eine einzige Längskerbe in der Außenfläche des
Hauptventilkolbens 17 mit dem zweiten Ventilanschluß 21 zu verbinden. Die bei
den Kugeln 89 und 90 befinden sich mit einem relativ kleinen radialen Spiel in der
Querbohrung 79. An sich kann bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1
bis 4 das radiale Spiel an den Kugeln 89 und 90 relativ groß sein. Das kleine ra
diale Spiel ergibt sich jedoch dadurch, daß bei allen Varianten gleiche Kugeln
verwendet werden sollen und bei den beiden anderen Varianten ein relativ kleines
Spiel notwendig ist.
Bei den gezeigten vorgesteuerten 2/2-Wege-Sitzventilen kann man vier Betriebs
zustände unterscheiden. In einem ersten Betriebszustand ist das Pilotventil ge
schlossen und der Druck am ersten Ventilanschluß 19 ist größer als am zweiten
Ventilanschluß 21. Im zweiten Betriebszustand ist das Pilotventil ebenfalls ge
schlossen und der Druck am zweiten Ventilanschluß 21 ist größer als am ersten
Ventilanschluß 19. Im dritten Betriebszustand ist das Pilotventil offen und der
Druck am ersten Ventilanschluß 19 ist größer als am zweiten Ventilanschluß 21.
Im vierten Betriebszustand schließlich ist das Pilotventil ebenfalls offen und der
Druck am zweiten Ventilanschluß 21 ist höher als am ersten Ventilanschluß 19.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 5 steht im ersten Betriebszu
stand im Steuerraum 35 derselbe Druck wie im ersten Ventilanschluß 19 an, da
der Druck im ersten Ventilanschluß 19 die Kugel 89 in der Querbohrung 79 von
der Stufe 80 abhebt und die Kugel 90 gegen den Kugelsitz 91 drückt. Es besteht
somit eine fluidische Verbindung zwischen dem ersten Ventilanschluß 19 und dem
Steuerraum 35. Zum zweiten Ventilanschluß 21 ist der Steuerraum 35 durch die
Kugel 90 und durch das Pilotventil 50 abgesperrt. Da in der Bohrung 73 des
Hauptventilkolbens 17 ein Druck zumindest in der Höhe des Druckes am zweiten
Ventilanschluß 21 herrscht und da zusätzlich zu dem Druck im Steuerraum 35
auch die Druckfeder 36 in Schließrichtung auf den Hauptventilkolben 17 wirkt, wird
dieser sicher auf der Sitzkante 20 gehalten. Das Ventil ist geschlossen.
Ist der Druck im zweiten Ventilanschluß 21 höher als im ersten Ventilanschluß 19,
so ist die Kugel 90 vom Kugelsitz 91 abgehoben und die Kugel 89 auf die Stufe 80
gedrückt. Im Steuerraum 35 steht nun der im zweiten Ventilanschluß 21 herr
schende Druck an. Das Ventil ist wiederum geschlossen.
Ausgehend von dem eben geschilderten Betriebszustand werde nun das Pilotven
til 50 geöffnet. Steueröl aus dem Steuerraum 35 kann nun über die Bohrungen 61
und 59, über den Durchflußquerschnitt zwischen Kolben 54 und Sitz 56 des Pilot
ventils, über die Verbohrung 62 der Ventilpatrone 58, über die Bohrung 64, über
das Verbindungsrohr 40 und über die Bohrungen 73 und 74 und das Rückschlag
ventilelement 75 im Hauptventilkolben 17 zum ersten Ventilanschluß 19 abfließen.
Wegen der Drosselbohrung 83, über die aus dem zweiten Ventilanschluß 21
Steueröl in den Steuerraum 35 nur gedrosselt nachfließen kann, kann der Druck
im Steuerraum 35 bis auf den Druck im ersten Ventilanschluß 19 abgesenkt wer
den, wenn man einmal von den geringen Druckverlusten in dem zweiten Durch
flußpfad vom Steuerraum 35 bis zum ersten Ventilanschluß 19 absieht. Der Druck,
der im zweiten Ventilanschluß 21 herrscht und an der weiter oben erwähnten
Ringfläche am Hauptventilkolben 17 angreift, vermag diesen nun von der Sitz
kante 20 abzuheben. Das Ventil öffnet.
Steht im vierten Betriebszustand am ersten Ventilanschluß 19 der höhere Druck
an, so fließt Steueröl vom ersten Ventilanschluß 19 über die Axialbohrung 78, die
Kugel 89 und die Drossel 83 dem Steuerraum 35 zu. Die Kugel 90 wird gegen den
Kugelsitz 91 gedrückt. Vom Steuerraum 35 fließt Steueröl über das Pilotventil 50,
das Verbindungsrohr 40 und die Querbohrung 77 mit der Kugel 78 zum zweiten
Ventilanschluß 21 ab. Das Ventil öffnet ebenfalls.
Somit ist durch das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 4 das in Fig. 5
dargestellte Schaltbild realisiert. Bei geschlossenem Pilotventil 50 ist weder vom
ersten Ventilanschluß 19 zum zweiten Ventilanschluß 21 noch in umgekehrter
Richtung ein Durchfluß möglich. Bei offenem Pilotventil 50 dagegen kann Druck
mittel in beiden Richtungen fließen.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel befindet sich in der Querbohrung 79 des
Hauptventilkolbens 17, wie aus Fig. 6 ersichtlich, nur die Kugel 89 zwischen dem
Zapfen 84 des Düsenkörpers 82 und der Stufe 80 der Querbohrung. Um die Kugel
herum besteht ein schmaler Ringspalt, der als Drossel wirkt. Es steht bei ge
schlossenem Pilotventil im Steuerraum 35 der Druck an, der im zweiten Ventilan
schluß 21 herrscht. Dies ist unabhängig davon, wie hoch der Druck im ersten
Ventilanschluß 19 ist. Ist er dort niedriger als im zweiten Ventilanschluß, so wird
die Kugel 89 gegen ihren Sitz 80 gedrückt, so daß die Gleichheit der Drücke im
Steuerraum 35 und im zweiten Ventilanschluß 21 ohne weiteres einzusehen ist.
Steigt der Druck im ersten Ventilanschluß 19 auf einen über dem Druck im zweiten
Ventilanschluß liegenden Druck an, so wird die Kugel 89 vom Sitz 80 abgehoben
und an den Anschlag 84 bewegt. Es fließt nun ein Ölstrom vom ersten Ventilan
schluß 19 über die Bohrung 78, den Drosselspalt an der Kugel 89 und die Boh
rung 79 zum zweiten Ventilanschluß 21. Aufgrund der Drosselung an der Kugel 89
verbleibt der Druck stromab der Kugel und damit auch im Steuerraum 35 auf dem
Niveau des Drucks im zweiten Ventilanschluß 35. Der Druck im ersten Ventilan
schluß 19 steigt so weit an, daß er den Hauptventilkegel 17 gegen den im Steuer
raum 35 herrschenden Druck von der Sitzkante 20 abheben und das Ventil öffnen
kann. Bei geschlossenem Pilotventil funktioniert also das zweite Ausführungsbei
spiel wie ein Rückschlagventil, das vom zweiten Ventilanschluß 21 zum ersten
Ventilanschluß 19 sperrt.
Es ist ohne weiteres einzusehen, daß bei dem zweiten Ausführungsbeispiel auch
bei offenem Pilotventil ein Durchfluß vom ersten Ventilanschluß 19 zum zweiten
Ventilanschluß 21 möglich ist. Bei offenem Pilotventil kann jedoch Druckmittel
auch vom zweiten Ventilanschluß 21 zum ersten Ventilanschluß 19 fließen. In die
sem Fall fließt Steueröl über den Drosselkörper 82 dem Steuerraum 35 nur ge
drosselt vom zweiten Ventilanschluß 21 zu, so daß der Druck im Steuerraum 35
durch Abfluß von Steueröl über das Pilotventil 50, das Verbindungsrohr 40 und die
Kugel 75 zum ersten Ventilanschluß 19 abgesenkt werden kann. Der an der Ring
fläche des Hauptventilkolbens 17 angreifende Druck in Höhe des Drucks im zwei
ten Ventilanschluß 21 vermag deshalb den Hauptventilkolben 17 von der Sitzkante
20 abzuheben und das Ventil zu öffnen. Insgesamt gehorcht also das zweite
Ausführungsbeispiel einem Schaltbild, wie es in Fig. 7 dargestellt ist.
Beim dritten Ausführungsbeispiel befinden sich in der Querbohrung 79 nur der
Kugelsitz 91 und die Kugel 90. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist bei geschlos
senem Pilotventil keine Durchströmung des Hauptventils vom ersten Ventilan
schluß 19 zum zweiten Ventilanschluß 21 möglich. Der höhere Druck im Ventilan
schluß 19 vor der Stirnfläche 33 des Hauptventilkolbens 17 drückt die Kugel 90
auf den Ventilsitz 91, so daß über die Bohrungen 78 und 79 kein Durchfluß zwi
schen den beiden Ventilanschlüssen möglich ist. Der Druck vor der Stirnfläche 33
steht über die Bohrungen 78, 79 und 81 auch im Steuerraum 35 an. Der Haupt
ventilkolben 17 verbleibt deshalb auf der Sitzkante 20. Ist umgekehrt der Druck im
zweiten Ventilanschluß 21 höher als im ersten Ventilanschluß 19, so vermag der
höhere Druck durch Angriff an der Ringfläche des Hauptventilkolbens 17 diesen
von der Sitzkante 20 abzuheben und das Ventil zu öffnen. Im Steuerraum 35 steht
auch jetzt der Druck an, der im ersten Ventilanschluß 19 herrscht. Bezüglich der
Stirnfläche 33 ist der Hauptventilkolben somit druckausgeglichen.
Bei offenem Pilotventil ist auch ein Durchfluß vom ersten Ventilanschluß zum
zweiten Ventilanschluß möglich. Dann fließt zwar dem Steuerraum 35 vom ersten
Ventilanschluß 19 aus Steueröl zu. Da dieser Zufluß jedoch wegen des Einsatz
körpers 82 nur gedrosselt erfolgt, kann der Druck im Steuerraum über das Pilot
ventil 50 und Abfluß von Steueröl zum zweiten Ventilanschluß 21 abgesenkt wer
den, so daß der Druck im ersten Ventilanschluß 19 den Hauptkolben von der Sitz
kante 20 abzuheben vermag. Mit dem dritten Ausführungsbeispiel ist somit das
Schaltbild nach Fig. 9 realisiert.
Claims (12)
1. Vorgesteuertes 2/2 Wege-Sitzventil, insbesondere in Patronenbauweise,
mit einem Ventilgehäuse (14),
mit einem in einer Aufnahmebohrung (16) des Ventilgehäuses (14) axial bewegli chen Hauptventilkolben (17), von dem ein Durchflußquerschnitt zwischen einem sich axial in die Aufnahmebohrung (16) öffnenden ersten Ventilanschluß (19) und einem sich radial in die Aufnahmebohrung (16) öffnenden zweiten Ventilanschluß (21) auf und zu steuerbar ist und der in Öffnungsrichtung von dem Druck im ersten Ventilanschluß (19) beaufschlagbar ist,
mit einem rückwärtigen Steuerraum (35), der dem Hauptventilkolben (17) gegen über axial durch eine Gehäusequerwand (25) begrenzt ist und über einen durch den Hauptventilkolben (17) führenden ersten Durchflußpfad 78, 79, 81) gedrosselt
mit dem einen Ventilanschluß (19, 21) verbindbar ist,
mit einem Pilotventil (50), das zwischen einer Offenstellung, in der ein zweiter, von dem Steuerraum (35) zum anderen Ventilanschluß (21, 19) führender und mit ei nem Pfadabschnitt durch den Hauptventilkolben (17) gehender Durchflußpfad ge öffnet ist, und einer Schließstellung, in der der zweite Durchflußpfad geschlossen ist, umschaltbar ist,
gekennzeichnet
durch ein sich zwischen der Gehäusequerwand (25) und dem Hauptventilkolben (17) erstreckendes, den rückwärtigen Steuerraum (35) querendes und im zweiten Durchflußpfad liegendes Verbindungsrohr (40).
mit einem Ventilgehäuse (14),
mit einem in einer Aufnahmebohrung (16) des Ventilgehäuses (14) axial bewegli chen Hauptventilkolben (17), von dem ein Durchflußquerschnitt zwischen einem sich axial in die Aufnahmebohrung (16) öffnenden ersten Ventilanschluß (19) und einem sich radial in die Aufnahmebohrung (16) öffnenden zweiten Ventilanschluß (21) auf und zu steuerbar ist und der in Öffnungsrichtung von dem Druck im ersten Ventilanschluß (19) beaufschlagbar ist,
mit einem rückwärtigen Steuerraum (35), der dem Hauptventilkolben (17) gegen über axial durch eine Gehäusequerwand (25) begrenzt ist und über einen durch den Hauptventilkolben (17) führenden ersten Durchflußpfad 78, 79, 81) gedrosselt
mit dem einen Ventilanschluß (19, 21) verbindbar ist,
mit einem Pilotventil (50), das zwischen einer Offenstellung, in der ein zweiter, von dem Steuerraum (35) zum anderen Ventilanschluß (21, 19) führender und mit ei nem Pfadabschnitt durch den Hauptventilkolben (17) gehender Durchflußpfad ge öffnet ist, und einer Schließstellung, in der der zweite Durchflußpfad geschlossen ist, umschaltbar ist,
gekennzeichnet
durch ein sich zwischen der Gehäusequerwand (25) und dem Hauptventilkolben (17) erstreckendes, den rückwärtigen Steuerraum (35) querendes und im zweiten Durchflußpfad liegendes Verbindungsrohr (40).
2. Vorgesteuertes 2/2 Wege-Sitzventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Achse des Verbindungsrohrs (40) mit der Achse des Hauptven
tilkolbens (17) zusammenfällt.
3. Vorgesteuertes 2/2 Wege-Sitzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Verbindungsrohr (40) mit einem ersten Rohrabschnitt
(71) in der Gehäusequerwand (25) und mit einem zweiten Rohrabschnitt (72) im
Hauptventilkolben (17) steckt und daß der Außendurchmesser des ersten Rohrab
schnitts (71) größer als der Außendurchmesser des zweiten Rohrabschnitts (72)
ist.
4. Vorgesteuertes 2/2 Wege-Sitzventil nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß sich in dem Steuerraum (35) eine Druckfeder (36) befindet, die sich
einerseits an dem Hauptventilkolben (17), diesen in Schließrichtung beaufschla
gend, und andererseits über das Verbindungsrohr (40), dieses in Richtung Ge
häusequerwand (25) beaufschlagend, am Ventilgehäuse (14) abstützt.
5. Vorgesteuertes 2/2 Wege-Sitzventil nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Druckfeder (36) das Verbindungsrohr (40) an einer Schulter zwi
schen den beiden Rohrabschnitten (71, 72) beaufschlagt.
6. Vorgesteuertes 2/2 Wege-Sitzventil nach einem vorhergehenden An
spruch, dadurch gekennzeichnet, daß sich der zweite Durchflußpfad innerhalb des
Hauptventilkolbens (17) nach dem Verbindungsrohr (40) in einen zum ersten Ven
tilanschluß (19) führenden Pfadzweig (74) und in einen zum zweiten Ventilan
schluß (21) führenden Pfadzweig (77) aufteilt und daß in jedem Pfadzweig (74, 77)
ein zum jeweiligen Ventilanschluß (19, 21) hin öffnendes Rückschlagventilelement
(75, 78) angeordnet ist.
7. Vorgesteuertes 2/2 Wege-Sitzventil nach einem vorhergehenden An
spruch, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Durchflußpfad eine erste axiale
Sackbohrung (78), die von der dem ersten Ventilanschluß (19) zugewandten
Stirnseite (33) des Hauptventilkolbens (17) ausgeht, und eine zweite, zur ersten
Sackbohrung (78) versetzte axiale Sackbohrung (81) aufweist, die von der dem
Steuerraum (35) zugewandten Stirnseite ((34) des Hauptventilkolbens (17) aus
geht, daß die beiden axialen Sackbohrungen (78, 81) durch eine zum zweiten
Ventilanschluß (21) hin offene, quer verlaufende, dritte Sackbohrung (79) mitein
ander verbunden sind und daß sich zwischen der zweiten Sackbohrung (81) und
wenigstens dem einen Ventilanschluß (19, 21) ein zu diesem hin sperrendes
Rückschlagventilelement (89, 90) befindet.
8. Vorgesteuertes 2/2 Wege-Sitzventil nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß sich in der dritten Sackbohrung (79) wenigstens ein Rückschlagven
tilelement (89, 90) befindet, und daß in die dritte Sackbohrung (79) ein Anschlag
(84) hineinragt, der das Rückschlagventilelement (89, 90) auf der einen Seite der
zweiten Sackbohrung (81) hält.
9. Vorgesteuertes 2/2 Wege-Sitzventil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, daß sich in der zweiten Sackbohrung (81) eine Drossel (83) be
findet.
10. Vorgesteuertes 2/2 Wege-Sitzventil nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Drossel als Einsatzkörper (82) ausgebildet ist, der mit einem
Zapfen (84) in die dritte Sackbohrung (79) hineinragt, der als Anschlag für das
wenigstens eine Rückschlagventilelement (89, 90) dient.
11. Vorgesteuertes 2/2 Wege-Sitzventil nach Anspruch 9 oder 10, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen dem Ventilanschluß (19, 21), zu dem hin die
zweite Sackbohrung (81) durch ein Rückschlagventilelement (89, 90) absperrbar
ist, und der zweiten Sackbohrung (81) eine Drossel vorhanden ist.
12. Vorgesteuertes 2/2 Wege-Sitzventil nach Anspruch 11, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Drossel durch einen Spalt zwischen dem Rückschlagventil
element (89, 90) und der Sackbohrung (79), in der sich das Rückschlagventilele
ment (89, 90) befindet, gebildet ist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE10106892A DE10106892A1 (de) | 2001-02-16 | 2001-02-16 | Vorgesteuertes 2/2-Wege-Sitzventil |
PCT/EP2002/000681 WO2002066873A1 (de) | 2001-02-16 | 2002-01-24 | Vorgesteuertes 2/2 wege-sitzventil |
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DE10106892A DE10106892A1 (de) | 2001-02-16 | 2001-02-16 | Vorgesteuertes 2/2-Wege-Sitzventil |
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DE10106892A Withdrawn DE10106892A1 (de) | 2001-02-16 | 2001-02-16 | Vorgesteuertes 2/2-Wege-Sitzventil |
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- 2001-02-16 DE DE10106892A patent/DE10106892A1/de not_active Withdrawn
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |