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Die Erfindung betrifft eine Ventilbaugruppe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Aus der
US 4 779 836 A1 ist eine Ventilbaugruppe bekannt. Die Ventilbaugruppe umfasst ein Gehäuse, in dem ein erster Ventilkörper beweglich aufgenommen ist, so dass ein erster Ventilsitz am Gehäuse mit einer ersten Dichtfläche am ersten Ventilkörper verschließbar ist. Weiter hat das Gehäuse einen ersten und einen zweiten Arbeitsraum, die über den ersten Ventilsitz verbunden sind. Durch Verschiebung des ersten Ventilkörpers kann der Durchflusswiderstand eingestellt werden, der dem vom ersten zum zweiten Arbeitsraum strömenden Druckfluid entgegenwirkt.
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Zur Einstellung der Lage des ersten Ventilkörpers ist ein erster Steuerraum vorgesehen, der vom ersten Ventilkörper und vom Gehäuse derart begrenzt wird, dass sich sein Volumen stetig verkleinert, wenn sich der erste Ventilkörper vom ersten Ventilsitz weg verschiebt. Weiter ist eine erste Drossel vorgesehen, welche vom ersten Ventilkörper und vom Gehäuse begrenzt wird und deren freie Querschnittsfläche sich stetig vergrößert, wenn sich der erste Ventilkörper vom ersten Ventilsitz weg verschiebt. Der zweite Arbeitsraum ist über die erste Drossel mit einem zweiten Steuerraum verbunden, der bei der
US 4 779 836 A1 mit dem ersten Steuerraum zusammenfällt. Weiter kann mittels eines Hilfsventils ein Steuervolumenstrom aus dem ersten Steuerraum abgeleitet werden. Die Lage des ersten Ventilkörpers stellt sich so ein, dass der vom ersten zum zweiten Arbeitsraum fließende Hauptvolumenstrom in etwa proportional zum Steuervolumenstrom ist. Mit dem vergleichsweise kleinen Steuervolumenstrom kann also ein großer Hauptvolumenstrom gesteuert werden. Der Hauptvolumenstrom ist außer von der Einstellung des Hilfsventils auch von den Drücken im ersten und im zweiten Arbeitsraum abhängig.
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Mit der Ventilbaugrupe gemäß der
US 4 779 836 A1 kann sowohl ein Volumenstrom gesteuert werden, der vom ersten zum zweiten Arbeitsraum fließt, als auch ein Volumenstrom, der in entgegengesetzter Richtung fließt.
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Der Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass nur bezüglich einer Durchströmung vom ersten zum zweiten Arbeitsraum eine Steuerung des Volumenstroms erfolgen kann, wobei die Ventilbaugruppe einen in entgegengesetzte Richtung fließenden Fluidstrom selbsttätig, leckagefrei absperrt. Die erfindungsgemäße Ventilbaugruppe übernimmt damit die Funktion eines Lasthalteventils, ohne dass sich der Bauaufwand gegenüber der bekannten Ventilbaugruppe nennenswert vergrößert.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass ein vom ersten verschiedener zweiter Ventilkörper in dem Gehäuse verschiebbar aufgenommen ist, so dass ein zweiter Ventilsitz am Gehäuse mit einer zweiten Dichtfläche am zweiten Ventilkörper verschließbar ist, wobei der zweite Arbeitsraum über den zweiten Ventilsitz mit dem zweiten Steuerraum derart verbunden ist, dass ein vom zweiten Arbeitsraum her wirkender Druck den zweiten Ventilkörper vom zweiten Ventilsitz weg drückt, wobei ein vom zweiten Steuerraum her wirkender Druck den zweiten Ventilkörper zum zweiten Ventilsitz hin drückt, wobei der zweite Arbeitsraum über ein Vorsteuerventil und unter Umgehung des zweiten Ventilsitzes mit dem zweiten Steuerraum verbunden ist. Das Vorsteuerventil ist vorzugsweise so eingerichtet, dass es die Verbindung vom zweiten Arbeitsraum zum zweiten Steuerraum wahlweise absperren oder freigeben kann.
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Bei einer Durchströmung der Ventilbaugruppe vom ersten Arbeitsraum zum zweiten Arbeitsraum ist der Druck im ersten Arbeitsraum größer als im zweiten Arbeitsraum. Damit ist auch der Druck im ersten bzw. zweiten Steuerraum größer als im zweiten Arbeitsraum. Der zweite Ventilkörper verschließt dementsprechend den zweiten Ventilsitz, solange das Vorsteuerventil geschlossen ist. Sobald das Vorsteuerventil geöffnet wird, fließt Druckfluid aus dem ersten bzw. zweiten Steuerraum zum zweiten Arbeitsraum hin ab. Hierdurch sinkt der Druck im ersten bzw. zweiten Steuerraum ab, so dass der zweite Ventilsitz geöffnet wird. Dementsprechend fließt der bereits angesprochene Vorsteuervolumenstrom vom ersten bzw. zweiten Steuerraum zum zweiten Arbeitsraum und die oben beschriebene Steuerung des Hauptvolumenstroms findet statt.
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Steigt nun der Druck im zweiten Arbeitsraum über den Druck im ersten Arbeitsraum an, so wird der zweite Ventilkörper unabhängig von der Stellung des Vorsteuerventils vom zweiten Ventilsitz abgehoben. Es fließt Druckfluid vom zweiten Arbeitsraum in den ersten Steuerraum. Hierdurch vergrößert sich das Volumen des ersten Steuerraums, wodurch die erste Dichtfläche des ersten Ventilkörpers gegen den ersten Ventilsitz gedrückt wird. Damit ist die Verbindung vom ersten zum zweiten Arbeitsraum dicht verschlossen. Es ist mithin ausgeschlossen, dass Druckfluid vom zweiten zum ersten Arbeitsraum fließt.
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Mit dem ersten und/oder dem zweiten Arbeitsraum kann ein Kanal im Gehäuse angesprochen sein, der eine Mündungsöffnung an der Außenoberfläche des Gehäuses hat, so dass andere gesonderte Baueinheiten daran angeschlossen werden können. Es kann sich aber auch um einen internen Verbindungskanal in einer integrierten Ventileinheit handeln, die neben der erfindungsgemäßen Ventilbaugruppe weitere hydraulische Funktionseinheiten aufweist. Die Ventilbaugruppe wird vorzugsweise in Verbindung mit einem inkompressiblen Druckfluid, insbesondere Hydrauliköl verwendet.
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In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben.
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Das Vorsteuerventil kann als Sitzventil ausgebildet sein. Damit ist ausgeschlossen, dass der erste Ventilsitz allein aufgrund unerwünschter Leckagen am Vorsteuerventil geöffnet wird. Der entsprechende Ventilkörper ist vorzugsweise als langgestreckter Kreiszylinder ausgebildet, der eine kreiskegelförmige Endfläche aufweist, welche als Dichtfläche dient.
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Der erste Arbeitsraum kann über ein Rückschlagventil mit der ersten Drossel verbunden sein, welches ausschließlich einen Fluidstrom vom ersten Arbeitsraum zur ersten Drossel hin zulässt, wobei das Rückschlagventil in Form eines Sitzventils ausgebildet ist. Hierdurch ist auch bei schwankenden Drücken im ersten Arbeitsraum sichergestellt, dass das Druckfluid ausschließlich über den zweiten Ventilkörper aus dem ersten bzw. zweiten Steuerraum abfließen kann, so dass allein die Einstellung des Vorsteuerventils für den Hauptvolumenstrom maßgeblich ist. Die Ausgestaltung als Sitzventil bewirkt darüber hinaus, dass im Sperrbetriebszustand der Ventilbaugruppe keine unerwünschten Leckagen auftreten.
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Das Vorsteuerventil kann eine Magnetspule und einen Magnetanker umfassen, wobei das Vorsteuerventil durch den Magnetanker betätigbar ist, wobei die Magnetspule und der Magnetanker so aufeinander abgestimmt sind, dass sich die Stellung des Magnetankers bei einer Veränderung des Stroms in der Magnetspule stetig ändert. Dadurch ist es möglich, den Vorsteuervolumenstrom und mithin den Hauptvolumenstrom stetig zu verstellen. Hierbei ist anzumerken, dass die weitaus meisten bekannten Magnetbetätigungen vom schaltenden Typ sind, d. h. der Magnetanker kann nur in einer der beiden Endstellungen bewegt werden. Die genannte Abstimmung erfolgt vorzugsweise durch eine geeignete räumliche Anordnung eines nichtmagnetischen Flussunterbrechungsbereichs in dem den Anker umgebenden Polrohr.
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Der Magnetanker kann mit einer Feder in die gesperrte Stellung des Vorsteuerventils vorgespannt sein. Hierdurch wird sichergestellt, dass bei einem Ausfall der vorstehenden Magnetansteuerung keine unerwünschten Bewegungen an einem an den Arbeitsräumen angeschlossenen Aktuator auftreten. Die Verbindung vom ersten zum zweiten Arbeitsraum ist in diesem Fall sicher gesperrt.
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Der erste Steuerraum kann vom zweiten Steuerraum gesondert ausgebildet sein, wobei der zweite Steuerraum eine erste Ringnut im Gehäuse umfasst, welche den ersten Ventilkörper umgibt. Hierdurch wird sichergestellt, dass die erste Drossel unabhängig von der Drehstellung des ersten Ventilkörpers im Gehäuse immer in die erste Ringnut einmündet. Die erste Drossel umfasst vorzugsweise wenigstens eine Kerbe in einer Umfangsfläche des ersten Ventilkörpers.
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Der erste Ventilkörper kann zwischen der ersten Ringnut und dem ersten Steuerraum am Gehäuse anliegen. Hierdurch wird verhindert, dass sich der erste Ventilkörper im Gehäuse verkantet, so dass er nicht mehr bewegt werden kann. Hierbei ist anzumerken, dass es für die Neigung zum Verkanten vor allem auf das Verhältnis zwischen dem Durchmesser und der gleitgeführten Länge des ersten Ventilkörpers ankommt. Weiter wird die zweite Drossel, insbesondere deren Steuerkante, vor Beschädigungen bei der Montage des ersten Ventilkörpers im Gehäuse geschützt.
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Der erste und der zweite Steuerraum können ausschließlich über eine zweite Drossel miteinander verbunden sein. Bei einer Bewegung des ersten Ventilkörpers wird Druckfluid zwischen dem ersten dem zweiten Steuerraum ausgetauscht. Dieser Fluidstrom strömt über die zweite Drossel, so dass die Bewegung des ersten Ventilkörpers gedämpft wird. In der Folge sinkt die Gefahr, dass der erste Ventilkörper zu einer schwingenden Bewegung angeregt wird. Die zweite Drossel kann von einem geschlossenen Kanal, insbesondere einer Bohrung, im ersten Ventilkörper oder von einem offenen Kanal, insbesondere einem Schlitz, an der Außenumfangsfläche des ersten Ventilkörpers gebildet werden. Es kann aber auch ein geschlossener Kanal im Gehäuse vorgesehen sein.
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Die freie Querschnittsfläche am ersten Ventilsitz kann sich gemäß einer nichtlinearen ersten Kennlinie mit der Verschiebung des ersten Ventilkörpers stetig ändern. Die erste Kennlinie kann parabolisch verlaufen.
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Eine der ersten Dichtfläche benachbarte Stirnseite des ersten Ventilkörpers kann zumindest benachbart zur ersten Dichtfläche konvex gekrümmt ausgebildet sein. Hierdurch kann die erste Kennlinie eingestellt werden.
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Der erste Ventilkörper kann mehrere bezüglich seiner Bewegungsrichtung radial verlaufende erste Bohrungen aufweisen, die abhängig von der Stellung des ersten Ventilkörpers vom Gehäuse überdeckt werden oder nicht, wobei die ersten Bohrungen in Reihe mit dem ersten Ventilsitz geschaltet sind. Durch Auswahl einer geeigneten Anordnung und geeigneter Durchmesser der ersten Bohrungen kann die erste Kennlinie eingestellt werden.
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Die erste Drossel kann eine von Null verschiedene freie Querschnittsfläche aufweisen, wenn der erste Ventilsitz vom ersten Ventilkörper verschlossen ist. Hierdurch verbessert sich die Feinsteuerbarkeit der Ventilbaugruppe. Insbesondere kann zur Einstellung sehr kleiner Hauptvolumenströme allein das Vorsteuerventil genutzt werden. Der erste Ventilsitz bleibt in diesem Betriebszustand ganz verschlossen, d.h. das Druckfluid fließt vom ersten Arbeitsraum über die erste Drossel in den zweiten Steuerraum und von dort weiter allein über das Vorsteuerventil in den zweiten Arbeitsraum.
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Die freie Querschnittsfläche der ersten Drossel kann sich gemäß einer nichtlinearen zweiten Kennlinie mit der Verschiebung des ersten Ventilkörpers stetig ändern. Es kann auch eine lineare zweite Kennlinie Verwendung finden.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es stellt dar:
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1 eine Schnittansicht einer Ventilbaugruppe gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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2 ein Detail der Ansicht nach 1 im Bereich des Rückschlagventils;
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3 ein Detail der Ansicht nach 1 im Bereich des zweiten Ventilkörpers;
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4 eine Teilschnittansicht einer Ventilbaugruppe gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung im Bereich des ersten Ventilsitzes; und
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5 eine Teilschnittansicht einer Ventilbaugruppe gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung im Bereich der ersten Drossel.
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1 zeigt eine Schnittansicht einer Ventilbaugruppe 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Ventilbaugruppe 10 umfasst ein Gehäuse 20, welches aus einem ersten, einem zweiten und einem dritten Gehäuseteil 23; 24; 25 und einer ersten und einer zweiten Verschlussschraube 31; 32 zusammengesetzt sein kann, wobei die genannten Teile fest miteinander verbunden sind. Im ersten Gehäuseteil 23 ist ein erster Ventilkörper 40 bezüglich einer in 1 waagerechten Bewegungsrichtung 15 beweglich aufgenommen. Die Umfangsfläche des ersten Ventilkörpers 40 weist einen ersten und einen konzentrischen zweiten kreiszylindrischen Bereich 41; 42 auf, wobei der Durchmesser des zweiten kreiszylindrischen Bereichs 42 kleiner als der des ersten kreiszylindrischen Bereichs 41 ist. Zwischen dem ersten und dem zweiten kreiszylindrischen Bereich 41; 42 ist eine erste Dichtfläche (Nr. 44 in 2) angeordnet, welche kreiskegelförmig ausgebildet ist. Der ersten Dichtfläche 44 ist ein erster Ventilsitz (Nr. 43 in 2) zugeordnet, welcher von der ersten Dichtfläche 44 in der gezeigten Stellung leckagefrei dicht verschlossen ist. Der erste Ventilsitz 43 berührt die erste Dichtfläche 44 entlang einer Linie, die kreisringförmig um den ersten Ventilkörper 40 herum verläuft.
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Die erste und die zweite kreiszylindrische Bohrung 29; 30 im Gehäuse sind mit sehr geringem Spiel an den zugeordneten ersten und zweiten kreiszylindrischen Bereich 41; 42 des ersten Ventilkörpers 40 angepasst, so dass der erste Ventilkörper 40 noch leicht beweglich ist, wobei nahezu kein Druckfluid durch den entsprechenden Spalt hindurchtreten kann. Weiter weist das Gehäuse eine erste und eine zweite Ringnut 26; 27 auf, welche den ersten Ventilkörper 40 ringförmig umgeben. Eine dritte Ringnut 28 ist in 1 links neben dem ersten Ventilkörper 40 angeordnet.
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Die dritte Ringnut 28 bildet zusammen mit einem daran angeschlossenen Kanal den ersten Arbeitsraum 21, der vorzugsweise zumindest mittelbar an eine Druckfluidquelle, insbesondere eine Hydraulikpumpe, angeschlossen ist. Die zweite Ringnut 27 bildet zusammen mit einem daran angeschlossenen Kanal den zweiten Arbeitsraum 22, der vorzugsweise zumindest mittelbar mit einem Aktuator, beispielsweise einem Hydraulikzylinder verbunden ist. Die erste Ringnut 26 ist Bestandteil des zweiten Steuerraums 12, der überdies einen Kanal umfasst, welcher zum zweiten Ventilkörper 70 führt.
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Der erste Steuerraum 11 wird von Gehäuse 20 und von einer Stirnfläche des ersten Ventilkörpers 40 begrenzt. Die erste Verschlussschraube 31, welche in das erste Gehäuseteil 23 eingeschraubt ist, wird dabei als Bestandteil des Gehäuses 20 angesehen. In die Stirnfläche des ersten Ventilkörpers 40 ist eine dritte Verschlussschraube 65 eingeschraubt, so dass der zweite Ventilkörper 40 dort fluiddicht verschlossen ist. Die einzige Verbindung des ersten Steuerraums 11 nach außen verläuft über die zweite Drossel 14 zum zweiten Steuerraum 12. Hierbei ist anzumerken, dass der zweite Ventilkörper 40 zwischen dem ersten und dem zweiten Steuerraum 11; 12 über seinen gesamten Umfang an der ersten kreiszylindrischen Bohrung 29 anliegt.
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In dem ersten Steuerraum 11 ist eine Feder 48, die vorzugsweise als Schraubenfeder ausgebildet ist, unter Vorspannung aufgenommen, so dass der erste Ventilkörper 40 mit seiner ersten Dichtfläche gegen den ersten Ventilsitz gedrückt wird. Sobald der erste Ventilkörper 40 durch Druckbeaufschlagung vom ersten Arbeitsraum 21 her vom ersten Ventilsitz abgehoben wird, verkleinert sich das Volumen des ersten Steuerraums 11, wobei das entsprechende inkompressible Druckfluid durch die zweite Drossel 14 zum zweiten Steuerraum 12 abfließt. Von dort kann es nicht über die erste Drossel 13 abfließen, weil die entsprechende Verbindung durch das Rückschlagventil 60 gesperrt ist. Weitere diesbezügliche Details werden mit Bezug auf 2 erläutert.
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Im dritten Gehäuseteil 25, das fest in das zweite Gehäuseteil 24 eingebaut ist, ist der zweite Ventilsitz (Nr. 71 in 3) angeordnet, über den der zweite Arbeitsraum 22 mit dem zweiten Steuerraum 12 verbunden ist. Dem zweiten Ventilsitz ist ein zweiter Ventilkörper 70 zugeordnet, dessen Details mit Bezug auf 3 näher beschrieben werden. Mit dem zweiten Ventilkörper 70 kann der zweite Ventilsitz leckagefrei verschlossen werden.
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Weiter ist ein Vorsteuerventil 80 vorgesehen, welches die Verbindung zwischen dem zweiten Arbeitsraum 22 und dem zweiten Steuerraum 12 unter Umgehung des zweiten Ventilsitzes freigeben kann. Das Vorsteuerventil 80 umfasst einen vierten Ventilkörper 81 in Form einer Ventilnadel, welcher Bestandteil eines Sitzventils ist. Der vierte Ventilkörper 81 ist mit einem Magnetanker 84 bewegungsgekoppelt, der in einem fluiddicht abgeschlossenen Polrohr 87 in Bewegungsrichtung 15 verschiebbar aufgenommen ist. Das Polrohr 87 besteht weitgehend aus einem magnetisierbaren Material wie beispielsweise Stahl. Einzig im Flussunterbrechungsbereich 88 besteht das Polrohr 87 aus nichtmagnetisierbarem Material wie beispielsweise Kupfer. Alternativ kann im Flussunterbrechungsbereich 88 auch magnetisierbares Material mit einer im Vergleich zum übrigen Polrohr sehr viel geringeren Wandstärke vorgesehen sein. Die Länge und die Anordnung des Flussunterbrechungsbereichs 88 wird so gewählt, dass sich der Anker mit zunehmender Stromstärke in der Magnetspule 85 stetig verschiebt, wobei idealerweise ein linearer Zusammenhang zwischen Stromstärke und Verschiebung des Magnetankers 84 angestrebt wird. Der Magnetanker 84 wird von einer vorgespannten Feder 86 in Richtung des zweiten Ventilsitzes 71 gedrückt, so dass die Federkraft von den Magnetkräften überwunden werden muss.
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Weiter ist in das erste Gehäuseteil 23 eine zweite Verschlussschraube 32 eingeschraubt, die ebenfalls als Bestandteil des Gehäuses 20 angesehen wird. Die zweite Verschlussschraube 32 dichtet den ersten Arbeitsraum 21 ab. Das dritte Gehäuseteil 25 ist fest mit dem Polrohr 87 verbunden, insbesondere verschraubt. Das Polrohr 87 ist wiederum fest mit dem zweiten Gehäuseteil 24 verbunden, insbesondere verschraubt, wobei das dritte Gehäuseteil 25, das Polrohr 87 und die Magnetspule 85 eine gesonderte Baueinheit bilden, die auch als Einschraubventil bezeichnet wird.
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2 zeigt ein Detail der Ansicht nach 1 im Bereich des Rückschlagventils 60. Der erste Ventilkörper 40 wird über seine gesamte Länge von einer Längsbohrung 45 durchsetzt, welche mehrere Abstufungen aufweist. Auf der in 2 rechten Seite ist die Längsbohrung 45 durch die dritte Verschlussschraube (Nr. 65 in 1) dicht verschlossen. Die Längsbohrung 45 umfasst einen dritten Ventilsitz 63, in dem sich eine Kreiszylinderfläche und eine Kreiskegelfläche schneiden. In dem ersten Ventilkörper 40 ist ein dritter Ventilkörper 61 bezüglich der Bewegungsrichtung 15 verschiebbar aufgenommen. Der dritte Ventilkörper 61 ist Bestandteil eines als Sitzventil ausgebildeten Rückschlagventils 60. Er weist eine kreiskegelförmige dritte Dichtfläche 64 auf, welche in der gezeigten Stellung entlang einer kreisringförmigen Linie an dem dritten Ventilsitz 63 anliegt. Zwischen den dritten Ventilkörper 61 und der dritten Verschlussschraube 65 ist eine Feder 66, insbesondere eine Schraubenfeder, unter Vorspannung eingebaut, so dass der dritte Ventilkörper 61 gegen den dritten Ventilsitz 63 gedrückt wird. Der entsprechende Hohlraum ist über die Querbohrung 62 mit der ersten Drossel 13 verbunden, so dass der von der ersten Drossel 13 über die zweiten radialen Bohrungen 47 her wirkende Druck das Rückschlagventil 60 in die geschlossene Stellung drückt. Druck, der vom ersten Arbeitsraum (Nr. 21 in 1) her auf den dritten Ventilkörper 61 einwirkt, hebt letztgenannten vom dritten Ventilsitz 63 ab, so dass das Rückschlagventil 60 einen Fluidstrom vom ersten Arbeitsraum zur ersten Drossel 13 und mithin zum zweiten Steuerraum zulässt, nicht aber einen Fluidstrom in die entgegengesetzte Richtung.
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Hinzuweisen ist an dieser Stelle auf den mit Nr. 67 gekennzeichnetem Spalt zwischen dem ersten kreiszylindrischen Bereich 41 des ersten Ventilkörpers 40 und der ersten kreiszylindrischen Bohrung 29 im Gehäuse 20, der zwischen der zweiten Ringnut 27 und den zweiten radialen Bohrungen 47 gelegen ist. Durch diesen Spalt 67 können unvermeidbare Leckageströme fließen. Dieser Leckagestrom wird aber vom Rückschlagventil 60 dicht abgesperrt, soweit er vom zweiten zum ersten Arbeitsraum gerichtet ist. Ein Leckagestrom in umgekehrter Richtung wird dagegen nicht abgedichtet, wobei er in der Regel nicht stört, da parallel ein sehr viel größerer Fluidstrom über den ersten Ventilsitz 43 vom ersten zum zweiten Arbeitsraum fließt.
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An der in 2 linken Seite des ersten Ventilkörpers 40 sind eine Vielzahl von in radialer Richtung verlaufenden ersten Bohrungen 46; 46a vorgesehen, wobei einige Bohrungen 46a einen größeren Durchmesser aufweisen als die übrigen Bohrungen 46. In der gezeigten Stellung sind alle ersten Bohrungen 46; 46a vom Gehäuse 20 überdeckt. Wenn der erste Ventilkörper 40 vom ersten Ventilsitz 43 weg bewegt wird, kommen die ersten Bohrungen 46; 46a in den Bereich der Steuerkante 34, wobei ein mehr oder weniger großer Teil ihrer Querschnittsfläche frei gegeben wird. Durch die Anordnung der ersten Bohrungen 46; 46a kann eingestellt werden, wie sich die freie Querschnittsfläche am ersten Ventilsitz 43 mit dem Bewegungsweg des ersten Ventilkörpers 40 ändert. Vorzugsweise wird diesbezüglich eine nichtlineare erste Kennlinie angestrebt. Um vom ersten Arbeitsraum 21 zum zweiten Arbeitsraum 22 zu gelangen, muss das Druckfluid zuerst über die ersten radialen Bohrungen 46; 46a und dann durch den ersten Ventilsitz 43 fließen. Es liegt diesbezüglich also eine Reihenschaltung vor.
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3 zeigt ein Detail der Ansicht nach 1 im Bereich des zweiten Ventilkörpers 70. Der zweite Ventilkörper 70 weist einen dritten kreiszylindrischen Bereich 74 auf, mit dem er in einer angepassten Bohrung im dritten Gehäuseteil 25 in Bewegungsrichtung 15 gleitbeweglich geführt ist. Im dritten kreiszylindrischen Bereich 74 ist der zweite Ventilkörper 70 mit mehreren umlaufenden Rillen 76 versehen, die verhindern, dass der zweite Ventilkörper 70 aufgrund von Adhäsionskräften fest am dritten Gehäuseteil 25 anhaftet. Der vierte kreiszylindrische Bereich 75 liegt an einer angepassten Bohrung im dritten Gehäuseteil 25 an, welche an einer Steuerkante 77 endet. Im vierten kreiszylindrischen Bereich 75 sind mehrere Feinsteuerkerben 78 vorgesehen, die zusammen mit der Steuerkante 77 jeweils Blenden begrenzen, deren freie Querschnittsfläche sich mit einer Verschiebung des zweiten Ventilkörpers ändern. Die vorstehend genannten Blenden sind mit einem zweiten Ventilsitz 71 in Reihe geschaltet, dessen zugeordnete zweite Dichtfläche 72 zwischen dem dritten und dem vierten kreiszylindrischen Bereich 74; 75 am zweiten Ventilkörper 70 angeordnet ist. Die zweite Dichtfläche 72 ist kreiskegelförmig ausgebildet, wobei sie der zweite Ventilsitz 71 in der gezeigten Stellung entlang einer kreisringförmig verlaufenden Linie berührt. Weiter ist auf die Querbohrungen 33 im dritten Gehäuseteil 25 hinzuweisen, die eine Verbindung zwischen der ersten Ringnut (Nr. 26 in 1) und dem zweiten Ventilsitz 71 herstellen. An der dem vierten kreiszylindrischen Bereich 75 zugeordneten Stirnseite des zweiten Ventilkörpers liegt der Druck im zweiten Arbeitsraum 22 an, so dass dieser Druck den zweiten Ventilkörper 70 vom zweiten Ventilsitz 71 abheben kann.
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Im Inneren des zweiten Ventilkörpers 70 ist ein vierter Ventilsitz 82 vorgesehen, der von einer dünnen Bohrung im zweiten Ventilkörper 70 gebildet wird. In der gezeigten Stellung liegt eine vierte Dichtfläche 83 eines vierten Ventilkörpers 81 an dem vierten Ventilsitz 82 an. Der vierte Ventilsitz 82 und der vierte Ventilkörper 81 sind Bestandteil des bereits angesprochenen Vorsteuerventils 80. Der vierte Ventilkörper 81 ist in der Art einer Ventilnadel ausgebildet, d. h. er hat die Form eines langgestreckten Kreiszylinders, wobei die vierte Dichtfläche 83 in Form eines spitz zulaufenden Kreiskegels ausgebildet ist. Hinzuweisen ist noch auf die Querbohrung 73 im zweiten Ventilkörper 70, welche über die Querbohrung 33 eine Verbindung zwischen dem zweiten Steuerraum 12 und dem vierten Ventilsitz 82 herstellt.
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Anzumerken ist noch, dass das Vorsteuerventil 80 allein aus Gründen der Bauraumeinsparung innerhalb des zweiten Ventilkörpers 70 untergebracht ist. Es könnte genauso gut an einer anderen Stelle im Gehäuse 20 angeordnet werden. Allein entscheidend ist, dass das Vorsteuerventil 80 parallel zum zweiten Ventilsitz 71 eine Verbindung zwischen dem zweiten Steuerraum 12 und dem zweiten Arbeitsraum 22 herstellen oder verschließen kann.
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4 zeigt eine Teilschnittansicht einer Ventilbaugruppe 10b gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung im Bereich des ersten Ventilsitzes 43. Die zweite Ausführungsform stimmt bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede mit der ersten Ausführungsform gemäß den 1 bis 3 überein, so dass diesbezüglich auf die obigen Ausführungen verwiesen wird. In 4 sind sich entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet.
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4 zeigt den ersten Ventilkörper 40 in einer Stellung, in der dessen erste Dichtfläche 44 vom ersten Ventilsitz 43 abgehoben ist.
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Anstelle der ersten radialen Bohrungen (Nr. 46; 46a in 2) ist benachbart zur ersten Dichtfläche 44 ein konvex gekrümmter Bereich 50 an der Stirnfläche 49 des ersten Ventilkörpers 40 vorgesehen. Die freie Querschnittsfläche im Bereich des ersten Ventilsitzes 43 wird durch den Abstand zwischen der Steuerkante 34 und dem konvex gekrümmten Bereich 50 bestimmt. Dieser Abstand ändert sich vorzugsweise gemäß einer ersten Kennlinie, welche nichtlinear und beispielsweise parabolisch verläuft.
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5 zeigt eine Teilschnittansicht einer Ventilbaugruppe 10c gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung im Bereich der ersten Drossel 13. Die dritte Ausführungsform stimmt bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede mit der ersten Ausführungsform gemäß den 1 bis 3 überein, so dass diesbezüglich auf die obigen Ausführungen verwiesen wird. In 5 sind sich entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet.
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Die erste Drossel 13 ist wie in 2 in Form vom Kerben im ersten Ventilkörper 40 ausgeführt. Deren Tiefe ändert sich jedoch nicht mehr linear, sondern nichtlinear über die Länge des ersten Ventilkörpers 40. Dabei ist ein progressiver Verlauf der freien Querschnittsfläche der ersten Drossel 13 über dem Verschiebeweg des ersten Ventilkörpers 40 vorgesehen.
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5 zeigt den ersten Ventilkörper 40 in einer Stellung, in der der erste Ventilsitz verschlossen ist. Zu erkennen ist, dass die erste Drossel 13 bereits in dieser Stellung eine freie Querschnittsfläche aufweist. Dies ist bei der ersten Ausführungsform nach 2 ebenso der Fall.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Ventilbaugruppe (erste Ausführungsform)
- 10a
- Ventilbaugruppe (zweite Ausführungsform)
- 10b
- Ventilbaugruppe (dritte Ausführungsform)
- 11
- erster Steuerraum
- 12
- zweiter Steuerraum
- 13
- erste Drossel
- 14
- zweite Drossel
- 15
- Bewegungsrichtung
- 20
- Gehäuse
- 21
- erster Arbeitsraum
- 22
- zweiter Arbeitsraum
- 23
- erstes Gehäuseteil
- 24
- zweites Gehäuseteil
- 25
- drittes Gehäuseteil
- 26
- erste Ringnut
- 27
- zweite Ringnut
- 28
- dritte Ringnut
- 29
- erste kreiszylindrische Bohrung
- 30
- zweite kreiszylindrische Bohrung
- 31
- erste Verschlussschraube
- 32
- zweite Verschlussschraube
- 33
- Querbohrung
- 34
- Steuerkante
- 40
- erster Ventilkörper
- 41
- erster kreiszylindrischer Bereich
- 42
- zweiter kreiszylindrischer Bereich
- 43
- erster Ventilsitz
- 44
- erste Dichtfläche
- 45
- Längsbohrung
- 46, 46a
- erste radiale Bohrung
- 47
- zweite radiale Bohrung
- 48
- Feder
- 49
- Stirnfläche
- 50
- konvex gekrümmter Bereich
- 60
- Rückschlagventil
- 61
- dritter Ventilkörper
- 62
- Querbohrung im Ventilkörper
- 63
- dritter Ventilsitz
- 64
- dritte Dichtfläche
- 65
- dritte Verschlussschraube
- 66
- Feder
- 67
- Spalt mit Leckage
- 70
- zweiter Ventilkörper
- 71
- zweiter Ventilsitz
- 72
- zweite Dichtfläche
- 73
- Querbohrung
- 74
- dritter kreiszylindrischer Bereich
- 75
- vierter kreiszylindrischer Bereich
- 76
- umlaufende Rille
- 77
- Steuerkante
- 78
- Feinsteuerkerbe
- 80
- Vorsteuerventil
- 81
- vierter Ventilkörper
- 82
- vierter Ventilsitz
- 83
- vierte Dichtfläche
- 84
- Magnetanker
- 85
- Magnetspule
- 86
- Feder
- 87
- Polrohr
- 88
- Flussunterbrechungsbereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 4779836 A1 [0002, 0003, 0004]
