DE1169746B

DE1169746B - Federbelastetes UEberdruckventil mit einem seine Ausloesung bewirkenden federbelasteten Hilfsventil

Info

Publication number: DE1169746B
Application number: DEP27153A
Authority: DE
Original assignee: Parker Hannifin Corp
Current assignee: Parker Hannifin Corp
Priority date: 1960-05-16
Filing date: 1961-05-15
Publication date: 1964-05-06
Also published as: GB923040A; US3023584A

Description

Federbelastetes überdruckventil mit einem seine Auslösung bewirkenden federbelasteten Hilfsventil Die Erfindung bezieht sich auf ein federbelastetes Überdruckventil mit einem seine Auslösung bewirkenden federbelasteten Hilfsventil für Druckmittelsysteme, denen über Steuerventile oder -schieber ein Druckmittel von jeweils bestimmtem höherem oder bestimmtem niederem Druck zugeführt wird. Sie befaßt sich insbesondere mit dem Problem, über ein einziges überdruckventil dieser Bauart mit unterschiedlichem Druck arbeitende Druckmittelsysteme zu versorgen, wie beispielsweise ein Drucksystem mit niederem Druck und hoher Strömungskapazität und eines mit hohem Druck und niederer Strömungskapazität. Derartige Drucksysteme sind normalerweise miteinander unverträglich. Wenn beide, in Reihe geschaltet, von derselben Pumpe gespeist werden und jedes mit einem eigenen überdruckventil versehen ist, so muß, in Strömungsrichtung des Druckmittels gesehen, das Hochdrucksystem vor dem Niederdrucksystem angeordnet werden, d. h., es muß das Druckmittel erst die kleinen Durchlässe des Hochdrucksystems passieren, um in das Niederdrucksystem zu gelangen. Dies führt aber zu unerwünschten Druckverlusten. Besser wäre es daher, die Anordnung genau umgekehrt zu treffen.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein überdruckventil eingangs genannter Gattung zu schaffen, das eine derartig umgekehrte Anordnung der Druckmittelsysteme erlaubt und so gestaltet ist, daß es allein als einziges Überdruckventil für beide Druckmittelsysteme genügt.
Ein bekannter Mehrwegeschieber zur Versorgung mehrerer mit unterschiedlichem Druck arbeitenden Druckmittelsysteme ist mit einem auf unterschiedliche Drücke ansprechenden federbelasteten Sicherheitsventil ausgestattet. Dieser Schieber wird von Hand betätigt, wobei sich der Ansprechdruck des Sicherheitsventils entsprechend der Einstellung des Schiebers ändert. Das Sicherheitsventil besteht aus einem mit dem Schieberkolben verbundenen und von dem weiterzuleitenden Druckmittel beaufschlagbaren Kolben, der unter der Wirkung des Druckmittels gegen die Spannung einer Feder verschiebbar und so ausgestaltet ist, daß er in Abhängigkeit von der Federstauchung Entlastungsöffnungen freigibt. Zum Beispiel sind zwei hintereinanderliegende Entlastungsöffnungen vorgesehen, von denen die dem Schieberkolben am nächsten liegende in einer Stellung des Schieberkolbens von dessen Gehäuse verdeckt ist, so daß zur Freigabe der folgenden Entlastungsöffnung eine größere Federstauchung erforderlich ist, mit der Folge, daß sich ein hoher Druck aufbauen kann. Diese Ausführung ist durch die erforderliche Betätigung von Hand sehr umständlich und im übrigen nicht anpassungsfähig, da die Ansprechwerte des Sicherheitsventils durch den Abstand der beiden Entlastungsöffnungen ein für allemal festgelegt sind.
Demgegenüber schlägt nun die Erfindung vor, daß sich der Ansprechdruck des Überdruckventils dem jeweils herrschenden höheren oder tieferen Betriebsdruck selbsttätig dadurch anpaßt, daß die Feder des Hilfsventils mit ihrem anderen Ende auf einem in einer Büchse verschiebbaren Kolben aufliegt und daß die Büchse über eine Leitung an eine das Nieder- und das Hochdrucksystem verbindende Leitung angeschlossen ist, so daß sich der in der Leitung herrschende Druck auf die der Feder abgekehrten Seite des Kolbens auswirkt, diesen bei höherem Druck verschiebt und die Feder vorspannt, um so den Ansprechdruck des Hilfsventils zu erhöhen.
Eine Feder druckabhängig zu steuern, ist bei einer Drucksteuereinrichtung zur Beaufschlagung von Servomotoren bekannt. Dort ist in die Druckmittelleitung ein Überdruckventil eingeschaltet, welches aus einem einzigen Ventilkolben und einem gegen den Ventilkolben abgefederten Steuerkolben besteht, dessen Druckraum durch eine Verbindungsleitung mit der Druckmittelleitung verbunden ist. Dabei sind die Federung und die Druckmesser von Ventilkolben und Steuerkolben so bemessen, daß nach Herstellung des Gleichgewichts zwischen Federung und Öldruck am Ventilkolben auf den Steuerkolben eine aus Federkraft und Öldruck resultierende Steuerkraft wirkt.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung dient der weiteren Erläuterung der Erfindung. Die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung nicht auf dieses beschränken. Es zeigt F i g. 1 ein Druckmittelsystem mit Steuerschiebern, diese im Querschnitt entlang der Linie 1-1 der F i g. 2, F i g. 2 eine Draufsicht auf die Steuerschieber, F i g. 3 einen Querschnitt entlang der Linie 3-3 der F i g. 2, F i g. 4 eine vergrößerte Einzelansicht aus F i g. 3. Wie aus F i g. 1 hervorgeht, besteht ein Druckmittelsystem aus einer Pumpe 1, deren Ansaugöffnung über eine Leitung 2 mit einem Druckmittelbehälter 3 verbunden ist. Die Auslaßöffnung der Pumpe ist über eine Leitung 4 mit dem Druckeinlaß 5 einer Gruppe 6 von Niederdrucksteuerschiebern verbunden. Die Gruppe 6 besitzt einen Rücklaufanschluß 7, welcher über eine Rück-Leitung 8 mit dem Behälter 3 verbunden ist. Eine Leitung 9 führt von der Gruppe 6 zu einer Einlaßöffnung 10 an einer Gruppe 11 von Hochdrucksteuerschiebern. Ein Rücklaufanschluß 12 der Gruppe 11 ist mit dem Behälter 3 über die Rückleitung 8 rückverbunden.
Als Teil der Gruppe 6 ist ein Überdruckventil 13 vorgesehen mit einer Leitung 14, welche von einem Anschluß 15 zu der Leitung 9 führt.
Jede Gruppe 6 und 11 besteht aus zwei Steuerschiebern 16, 17 und. 18, 19, welche jeweils die Arbeitsrichtung der Kolben zweier Flüssigkeitsmotoren 20, 21 und 22, 23 steuern. Leitungen 24 und 25 verbinden die Motoren 20, 21 mit den Verbraucheranschlüssen 26 und 27 der Gruppe 6; Leitungen 28 und 29 verbinden die Motoren 22, 23, mit den Verbraucheranschlüssen 30 und 31 der Gruppe 11. Es ist klar, daß jede Gruppe 6 und 11 auch nur einen einzigen Schieber oder eine beliebig größere Anzahl von solchen umfassen kann.
Die Steuerschieber 16, 17 und 18, 19 sind hier beispielsweise als vierwegfederzentrierte Schieber dargestellt, welche in parallelen Bohrungen in Gehäusen 32 und 33 axial beweglich sind. Im folgenden werden die Einzelheiten der Gruppe 6 beschrieben; Die Gruppe 11 kann von ähnlicher Konstruktion sein. Der Einlaß 5 führt zunächst in eine Einlaßkammer 34, welche sich in die Kanäle 35 und 36 verzweigt. Jeder dieser Kanäle ist mit einem Sperrventil 37 bzw. 38 versehen, welche oberhalb der Steuerschieber 16 und 17 liegen, so daß ein Strömen von Druckmittel verhindert wird, wenn beide Ventile gleichzeitig betätigt werden. Weiterhin führt die Einlaßkammer 34 über die Steuerschieber 16 und 17 in einen Durchtrittskanal 39, welcher normalerweise eine Verbindung mit dem Rücklaufanschluß 7 herstellt. Im vorliegenden Fall fließt jedoch die durch den Durchtrittskanal 39 strömende Flüssigkeit (wenn beide Schieber 16 und 17, wie dargestellt, in ihrer neutralen Stellung sind) durch einen Auslaß 40 und durch die Leitung 9 zu der Einlaßöffnung 10 der Hochdruckgruppe 11. Bei der Gruppe 11 steht die entsprechende Abzweigung in direkter Verbindung mit dem Rücklaufanschluß 12, wobei, wenn alle Schieber 16, 17, 18 und 19 in neutraler Stellung sind, die von der Pumpe angelieferte Flüssigkeit frei über die Leitung 9 und die Rückleitung 8 in den Behälter 3 strömt.
Die Kanäle 35 und 36, welche hinter den entsprechenden Sperrventilen 37 und 38 liegen, durchschneiden die entsprechenden Schieberbohrungen zwischen den entsprechenden Paaren von Verbraucheranschlüssen 26, 26 und 27, 27. Weiterhin sind in den Rücklaufanschluß 7 leitende Rückleitungskanäle 41 vorgesehen, welche ebenfalls die Schieberbohrungen kreuzen und mit den Verbrauchsanschlüssen in Verbindung stehen. Die steuerschieber 16 und 17 besitzen Bunde und Ringnuten, durch die in bekannter Weise die Verbraucheranschlüsse entweder mit der Pumpe oder der Rückleitung verbunden werden.
Dasselbe gilt für die Gruppe 11.
Das Überdruckventil 13 besteht aus einem Hauptverschlußstück 50, welches durch eine Feder 51 an einem Ventilsitz 52 gehalten wird, so daß die Verbindung zwischen der Einlaßkammer 34 und einem Zweig 53 des Rückleitungskanals 41 abgesperrt ist. Die Feder 51 stützt sich an einem Einsatz 54 ab, welcher in das Ventilgehäuse 32 eingeschraubt ist. Der Einsatz 54 hat ein Auflager 56, gegen welches ein Hilfsventil 57 mittels einer Feder 58 gepreßt wird, um so eine Verbindung zwischen einer rückwärtigen Kammer 59 und einem Auslaß 60 abzusperren. Die Feder 58 stützt sich auf einen Kolben 61 ab, der von einer Hülse 62 und einer Büchse 63 gehalten ist. Die Büchse 63 ist in das Gehäuse 32 eingeschraubt und durch eine Mutter 64 und eine Kappe 65 mit dazwischenliegenden Dichtungsringen 67 festgestellt.
Wenn der eine oder andere der Steuerschieber 16 oder 17 aus seiner Neutralstellung verschoben wird, entsteht in der Einlaßkammer 34 ein Druck, welcher wahlweise die Motoren 20 oder 21 betätigt. Wenn dieser Druck in der Einlaßkammer 34 und in der Kammer 59 (über eine Öffnung 68) den Auflagerdruck der Feder 58 an dem Hilfsventil 57 übersteigt, wird das letztere von seinem Sitz 56 abgehoben, so daß die Kammer 59 durch den Auslaß 60 entleert wird, und zwar schneller, als das Druckmittel durch die Öffnung 68 nachgefüllt werden kann. Dabei fällt der Druck in der Kammer 59 im Verhältnis zum Druck in der Einlaßkammer 34 in einem Ausmaß ab, welches genügt, um das Hauptverschlußstück 50 entgegen der Wirkung der Feder 51 abzuheben, wodurch der überschüssige Druck in der Einlaßkammer 34 in den Zweig 53 freigesetzt wird.
Der Anschluß 15 steht mit der Leitung 9 durch die Leitung 14 in Verbindung. Wenn nun einer der Steuerschieber 18 oder 19 aus seiner Neutralstellung verschoben wird (wobei die Schieber 16 und 17 in ihrer Neutralstellung bleiben), wird in der Einlaßkammer 34, im Durchtrittskanal 39, in der Leitung 9 und in der Einlaßkammer der Einlaßöfffnung 10 ein Druck aufgebaut, um wahlweise die Motoren 22 oder 23 zu betätigen. Wenn sich der Druck in den Leitungen 9 und 14 aufbaut, wirkt er auf das Ende des Kolbens 61 und zwingt diesen gegen eine Schulter 69 der Büchse 63. Dadurch wird die Feder 58 weiter zusammengedrückt, so daß ein wesentlich höherer Druck in der Einlaßkammer 34 und in der Kammer 59 erforderlich ist, um das Hilfsventil 57 abzuheben. Die Fläche des Kolbens 61 und die Stärke der Feder 58 sind so ausgewählt, daß ein relativ geringer Druck in den Leitungen 9 und 14 ausreicht, um den Kolben 61 fest gegen die Schulter 69 zu pressen, so daß die Feder 58 um einen bestimmten Betrag zusammengepreßt wird, und zwar erheblich vor dem Zeitpunkt, an welchem der höhere Überdruck in der Einlaßkammer 34, Kammer 59, Durchtrittskanal 39, Leitungen 9 und 14 erreicht wird. Auf diese Weise ist mit zusätzlicher vorbestimmter Kompression auf die Feder 58 nun ein höherer Druck in den Kammern 34 und 59 erforderlich, um das Hilfsventil 57 abzuheben mit anschließender Abhebung des Hauptventiles 50.
Wenn ein Standard-Zweispulengehäuse 33 für die Bank 11 benutzt wird, werden die üblichen öffnungen von der Einlaßkammer 70 zu den Rückleitungen 71 und 72 durch einen Stopfen 73 verschlossen.

Claims

Patentansprüche: 1. Federbelastetes Überdruckventil mit einem seine Auslösung bewirkenden federbelasteten Hilfsventil für Druckmittelsysteme, denen über Steuerventile oder -schieber ein Druckmittel von jeweils bestimmtem höherem oder bestimmtem niederem Druck zugeführt wird, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß sich der Ansprechdruck des Überdruckventils (13) dem jeweils herrschenden höheren oder tieferen Betriebsdruck selbsttätig dadurch anpaßt, daß die Feder (58) des Hilfsventils (57) mit ihrem anderen Ende auf einem in einer Büchse (63) verschieblichen Kolben (61) aufliegt, und daß die Büchse über eine Leitung (14) an eine das Nieder- und das Hochdrucksystem verbindende Leitung (9) angeschlossen ist, so daß sich der in der Leitung (9) herrschende Druck auf die der Feder abgekehrte Seite des Kolbens auswirkt, diesen bei höherem Druck verschiebt und die Feder vorspannt, um so den Ansprechdruck des Hilfsventils zu erhöhen.
2. Überdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das federbelastete Verschlußstück (50) des Überdruckventils (13) eine COffnung (68) besitzt, welche den Druck des abzulassenden Druckmittels in eine rückwärtige Kammer (59) leitet, deren Auslaß (60) von dem Hilfsventil (57) beherrscht ist.
3. Überdruckventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse (63) in das Gehäuse des Überdruckventils (13) einschraubbar und verstellbar ist, so daß die Vorspannung der Feder (58) regulierbar und verschiedenen Drücken in der Leitung (14, 9) anpaßbar ist.
4. Überdruckventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der höhere Druck in der Leitung (14) den Kolben (61) gegen einen Anschlag (69) preßt.
5. Überdruckventil nach einem oder mehreren der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sein Einlaß (34) mit der Einlaßöffnung eines oder mehrerer Steuerventile oder -schieber (16, 17) und sein Auslaß (53) mit einer Rückleitung (41, 8) der Steuerventile oder -schieber verbunden ist und daß die Leitung (9) einen Durchtrittskanal (39) und einen Auslaß (40) der Steuerventile oder -schieber (16, 17) mit einer Einlaßöffnung (10) und einem Durchtrittskanal (39) eines oder mehrerer Steuerventile oder -schieber (18, 19) verbindet, wobei die ersteren Steuerventile oder -schieber (16, 17) Verbraucher (20, 21) mit niederem Betriebsdruck und die letzteren Steuerventile oder -schieber (18, 19) Verbraucher (22, 23) mit höherem Betriebsdruck steuern, und das Druckmittel nur dann den Hochdrucksteuerventilen oder -schiebern (18, 19) zufließt, wenn die Niederdrucksteuerventile oder -schieber (16, 17) in ihrer Neutralstellung liegen.
6. Überdruckventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es zusammen mit den Niederdrucksteuerventilen oder -schiebern (16, 17) in einem gemeinsamen Gehäuse (32) untergebracht ist.
7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventile oder -schieber (16, 17, 18, 19) jeweils Vierwegventile steuern. B.
Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederdrucksteuerventile oder -schieber (16, 17) und die Hochdrucksteuerventile oder -schieber (18, 19) in Gehäusen (32 bzw. 33) zusammengefaßt und einzeln bzw. gleichzeitig zu betätigen sind.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet durch Sperrventile (37, 38), welche ein Rück- und Zwischenströmen des Druckmittels verhindern, wenn zwei oder mehr Steueiventile oder -schieber gleichzeitig betätigt sind.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchtrittskanal (39) durch die Steuerventile oder -schieber (16, 17) verschlossen ist, wenn diese den Einlaß (34) oder die Rückleitung (8) mit den Verbraucheranschlüssen (26, 27) verbinden, und geöffnet ist, wenn diese Verbindungen abgesperrt sind, so daß in diesem Fall das Druckmittel aus dem Einlaß (34) im Niederdruckgehäuse (32) durch den Durchtrittskanal (39) und die Leitung (9) in den Einlaß (70) des Hochdruckgehäuses (33) strömen kann, dessen Durchlaß (39, 41) den Eimaß (70) direkt mit der Rückleitung (8) verbindet. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1016 523, 1024 363; französische Patentschriften Nr. 873 178, 1159 231; britische Patentschrift Nr. 576167; USA.-Patentschriften Nr. 2 264 375, 2 501328, 2 651324, 2 856 960, 2 911006.