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Überdruckschieber, insbesondere für flüssige Medien Die Erfindung
betrifft einen hilfsgesteuerten überdruckschieber, welcher insbesondere für flüssige
Medien bestimmt ist, in manchen Fällen jedoch auch für gasförmige oder dampfförmige
Medien Verwendung finden kann. Derartige hilfsgesteuerte--Merdruckschieber sind
meist in der Weise ausgebildet, daß ihre als Stufen- oder Differentialkolben ausgebildeten
Absperrkörper mit sowohl im Schließsinne als auch im Öffnungssinne vom Druck des
Druckmittels belasteten Kolbenflächen versehen und außerdem durch eine Federkraft
im Schließsinne belastet sind. Hierbei ist die in Öffnungsrichtung wirkende Kolbenfläche
jeweils kleiner als die im Schließsinne vom Druckmitteldruck belastete Kolbenfläche
bemessen, so daß der Absperrkörper zusätzlich zu der Federkraft auch durch den Druckmitteldruck
in Schließstellung gehalten wird. Die im Schließsinne wirksame Kolbenfläche des
Absperrkörpers ist in einer mit der Druckleitung über Drosselbohrungen ständig in
Verbindung stehenden Steuerkammer angeordnet, welche außerdem über ein Steuerventil
mit dem Abfluß verbunden ist. Sobald der sich in der Steuerkammer aufbauende, dem
in der Druckleitung herrschenden Druck entsprechende Druckmitteldruck den Ansprechdruck
des Steuerventils. übersteigt, wird die im Schließsinne wirksame Kolbenfläche des
Stufen- oder Differentialkolbens druckentlastet, so daß dieses durch den ihn im
öffnungssinnne belastenden Druckmitteldruck gegen die Rückstellkraft der Feder in
Öffnungsstellung bewegt werden kann und die Druckleitung unmittelbar mit dem Abfluß
verbindet. Erst wenn sich der Druckmitteldruck innerhalb der Steuerkammer wieder
aufgebaut hat - was infolge der engen Strömungsquerschnitte der Drosselleitungen
eine gewisse Zeit in Anspruch nimmt -, wird der Absperrkörper wieder durch den ihn
im Schließsinne belastenden Druckmitteldruck in Schließstellung bewegt.
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Diese hilfsgesteuerten Überdruckschieber haben den Nachteil, daß sie
gegen Viskositätsschwankungen des zu steuernden Mediums sehr empfindlich sind, was
sich insbesondere darin äußert, daß die Zeitspanne zwischen dem Auftreten eines,
Überdruckes in der Druckleitung und dem Öffnen des Schiebers, die Zeitdauer einer
Öffnung sowie das Intervall zwischen dem nachfolgenden Schließen und dem erneuten
Öffnen des Schiebers in starkem Maße von der jeweiligen Viskosität des zu steuernden
Druckmittels abhängt. Ein weiterer Nachteil dieser überdruckschieber besteht darin,
daß sie nur ein sehr kurzzeitiges Öffnen ermöglichen, so daß bei plötzlichen und
anhaltenden Drucksteigerungen keine Gewähr für eine ausreichend schnelle Druckentlastung
der Druckleitung gegeben ist. Außerdem ermöglichen sie durchweg nur ein geringes
Abheben des Absperrkörpers, so daß nur relativ kleine öffnungsquerschnitte für das
Abfließen des Druckmittels zur Verfügung stehen; die bei plötzlichen und anhaltenden
Drucksteigerungen vielfach nicht ausreichen sowie außerdem unerwünscht hohe Strömungsgeschwindigkeiten
und einen entsprechend starken Verschleiß des Schiebers zur Folge haben.
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Während bei diesen bekannten Überdruckschiebern das meist als Differential-
oder Stufenkolben ausgebildete Verschlußstück vor dem Ansprechen des Schiebers vom
Zuflußdruck sowohl im Schließ- als auch im Öffnungssinne belastet ist, ist bei einem
anderen zum Stande der Technik gehörenden hilfsgesteuerten Überdruckschieber das
vom Zuflußdruck radial angeströmte Differentialkolben-Verschlußstück vor dem Ansprechen
des Hilfsventils ausschließlich im Schließsinne belastet. Hierzu ist der Differentialkolben
mit einer Ringkolbenfläche versehen, welche zwischen einem in einem Steuerzylinder
längsverschieblich und dichtend geführten Kolbenabschnitt größeren Querschnittes
und einem vor dem Ansprechen des Hilfsventils den Abfluß verschließenden Kolbenabschnitt
kleineren Querschnittes vorgesehen und ständig von dem in der Druckleitung herrschenden
Druckmitteldruck belastet ist, derart, daß der Differentialkolben ausschließlich
hierdurch, d. h. ohne Verwendung einer Federkraft, in Schließstellung gehalten wird.
Sobald das als federbelastete Membran ausgebildete Hilfsventil anspricht, wird eine
demgegenüber größere Kolbenfläche des Differentialkolbens vom Druckmitteldruck im
Öffnungssinne beaufschlagt, so daß dieser bis zur Verbindung von
Druckleitung
und Abfluß in axialer Richtung, und zwar in Strömungsrichtung des abfließenden Mediums,
verschoben wird. Die Verbindung von Druckleitung und Abfluß erfolgt hierbei durch
mehrere relativ enge radiale Bohrungen und eine größere axiale Bohrung des Differentialkolbenverschlußstückes,
die eine mehrfache Umlenkung des abfließenden Mediums sowie eine mehrfache Änderung
seiner Strömungsgeschwindigkeit erforderlich machen.
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Dieser bekannte hilfsgesteuerte Überdruckschieber hat zunächst den
Nachteil, daß er nur bei Vorhandensein eines ausreichenden Druckmitteldruckes in
der Druckleitung in Schließstellung gehalten wird, während bei stärkeren Druckentlastungen
gegebenenfalls ein unbeabsichtigtes Öffnen dieses überdruckschiebers bzw. ein Abfließen
des im wesentlichen drucklosen Mediums eintreten kann. Da das Differentialkolben-Verschlußstück
ständig von dem innerhalb der Druckleitung herrschenden Druckmitteldruck im Schließsinne
belastet ist, ist für seine Öffnung eine verhältnismäßig große, in entgegengesetzter
Richtung wirkende Öffnungskraft, d. h. eine entsprechend groß bemessene, im Öffnungssinne
wirksame Kolbenfläche erforderlich, was entsprechend große Abmessungen des gesamten
Schiebers zur Folge hat. Da das dem Hauptschieber zugeordnete Hilfsventil als federbelastetes
Membranventil ausgebildet ist, dessen nach dem Ansprechen druckbeaufschlagte Fläche
um ein Mehrfaches größer ist als die vor dem Ansprechen druckbelastete Fläche, wird
dieses Ventil in Offenstellung gehalten, bis der Druck innerhalb der Druckleitung
um ein wesentliches Maß unter den Ansprechdruck abgesunken ist. Außerdem wirkt der
in öffnungsrichtung des Verschlußstückes wirksame Strömungsdruck des abfließenden
Mediums im Sinne einer Offenhaltung des Schiebers, so daß bei jedem Öffnen desselben
der Druck innerhalb der Druckleitung um ein wesentliches Maß unter den Ansprechdruck
des Hilfsventils absinken muß, bevor das Differentialkolben-Verschlußstück wieder
in Schließstellung bewegt wird. Eine feinfühlige Druckregelung innerhalb der Druckleitung
ist somit mit diesem bekannten Überdruckschieber nicht zu erreichen. Ein weiterer
Nachteil dieser bekannten Schieberbauart besteht darin, daß durch die mehrfache
Umlenkung und die mehrmals wechselnden Strömungsquerschnitte des abfließenden Mediums
eine starke Wirbelbildung bzw. erhebliche Strömungsverluste auftreten. Aus dem gleichen
Grunde ist dieser Überdruckschieber in seiner Arbeitsweise in starkem Maße von der
Viskosität des zu steuernden Mediums abhängig.
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Die Nachteile dieses bekannten hilfsgesteuerten Überdruckschiebers
mit einem vom Zuflußdruck radial angeströmten Differentialkolben-Verschlußstück
werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß der federbelastete Differentialkolben
vor dem Ansprechen vom Zuflußdruck völlig entlastet ist. Während bei den vorstehend
behandelten bekannten Überdruckschiebern deren Differentialkolben-Verschlußstück
vor dem Ansprechen des Hilfsventils entweder nur im Schließsinne oder aber sowohl
im Schließ- als auch im Öffnungssinne durch den innerhalb der Druckleitung herrschenden
Druckmitteldruck belastet ist, erfährt bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Überdruckschieber
dessen Differentialkolben bis zur Erreichung des Ansprechdruckes weder im Öffnungssinne
noch im Schließsinne irgendeine Druckmittelbelastung. Vielmehr ist das Differentialkolben-Verschlußstück
bis zum Ansprechen des Hilfsventils ausschließlich durch die Kraft der Schließfeder
belastet, die - da sie keinerlei im öffnungssinne wirkende Druckmittelkraft zu überwinden
braucht - eine entsprechend leichte und kleine Ausbildung erhalten kann. Diese geringe
Federkraft der Schließfeder hat andererseits zur Folge, daß die am Differentialkolben
vorgesehene Kolbenfläche, die nach dem Ansprechen des Hilfsventils vom Druckmitteldruck
im Öffnungssinne belastet wird, nur eine geringe Größe zu erhalten braucht, so daß
sich der Schieber mit entsprechend geringen Abmessungen herstellen läßt. Da das
Differentialkolben-Verschlußstück bis zum Ansprechen des Hilfsventils vom Zuflußdruck
völlig entlastet ist, wird dieses bis zur Erreichung des Ansprechdruckes durch die
Schließfeder mit einer ständig gleich großen Kraft in Schließstellung gehalten,
und zwar sowohl bei einem nur wenig unterhalb des Ansprechdruckes liegenden Druckmitteldruck
als auch bei einer etwaigen stärkeren oder völligen Druckentlastung der Druckleitung.
Infolge der geringen erforderlichen Kraft der Schließfeder übersteigt auch bei verhältnismäßig
kleiner Bemessung der im Öffnungssinne wirksamen Ringkolbenfläche nach dem Ansprechen
des Hilfsventils die im Öffnungssinne wirkende Kraft in solchem Maße die entgegengerichtete
Schließkraft der Feder, daß das Differentialkolben-Verschlußstück schlagartig in
seine durch die Konstruktion bedingte größtmögliche Offenstellung bewegt und bis
zum erneuten Schließen des Hilfsventils zuverlässig in dieser Stellung gehalten
wird. Im Gegensatz zu den vorstehend behandelten bekannten Bauarten steht somit
bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Überdruckschieber ein ausreichend großer
Strömungsquerschnitt für das abfließende Medium zur Verfügung, so daß keinerlei
nennenswerte Strömungsverluste sowie nur relativ geringe Strömungsgeschwindigkeiten
auftreten und auch stärkere und anhaltende Drucksteigerungen innerhalb der Druckleitung
ohne weiteres ausgeglichen werden können.
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Viskositätsschwankungen des zu steuernden Mediums können sich hierbei
im Gegensatz zu den vorstehend behandelten, zum Stande der Technik gehörenden Schiebern
weder auf das Öffnen des Schiebers noch auf das Abfließen des Mediums in nennenswertem
Maße auswirken, so daß dieser auch für Druckflüssigkeiten mit größerer oder aber
stärker schwankender Viskosität verwendet werden kann. Das Hilfsventil läßt sich
hierbei ohne weiteres so ausbilden, daß es bereits bei einer geringfügigen Unterschreitung
des Ansprechdruckes erneut schließt und eine Druckentlastung der bislang im öffnungssinne
druckmittelbeaufschlagten Kolbenfläche des Differentialkolbens bewirkt, so daß dieser
durch die ihn im Schließsinne belastende Feder wieder in seine Schließstellung bewegt
wird. Auch hierauf vermag eine unterschiedliche oder schwankende Viskosität des
zu steuernden Mediums sich praktisch kaum auszuwirken. Es hat sich vielmehr gezeigt,
daß der erfindungsgemäß vorgeschlagene Überdruckschieber auch bei Medien mit größerer
und stärker wechselnder Viskosität eine außerordentlich zuverlässige und sehr feinfühlige
Regelung des innerhalb der Druckleitung herrschenden Druckmitteldruckes ermöglicht.
Insbesondere läßt sich mittels des Überdruckschiebers nach der Erfindung der bei
jedem Öffnen des Schiebers auftretende Druckabfall unter den Ansprechdruck
des
Hilfsventils so gering halten, daß dieser praktisch nicht ins Gewicht fällt und
mit einfachen Druckmeßgeräten kaum feststellbar ist.
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Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Überdruckschiebers wird die Ringkolbenfläche des Differentialkolbens beim Ansprechen
vom Zuflußdruck beaufschlagt, der über das ständig vom Zuflußdruck direkt beaufschlagte
Verschlußstück des Steuerventils zugeleitet wird. Ferner empfiehlt es sich, die
vom Zuflußdruck beaufschlagbare Ringkolbenfläche über einen Kanal kleinen Querschnittes
ständig an die Abströmleitung anzuschließen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil,
daß kleinere sowie kurzzeitige Druckstöße innerhalb der Druckleitung lediglich ein
Öffnen des Hilfsventils bewirken, ohne daß sie unnötigerweise den Hauptschieber
in Offenstellung bewegen. Außerdem ermöglicht dieser Verbindungskanal nach dem Schließen
des Hilfsventils ein Abfließen des Druckmittels, das zuvor die. Ringkolbenfläche
beaufschlagt hat, zum Abfluß hin.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen veranschaulicht.
Es zeigt F i g. 1 einen mit einem Steuerventil ausgerüsteten Überdruckschieber im
Längsschnitt, F i g. 2 einen mit Steuer- und Rückströmventil ausgerüsteten überdruckschieber,
gleichfalls im Längsschnitt, F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie 111-11I der F
i g. 2, F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der F i g. 2.
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Der überdruckschieber besteht bei beiden in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsformen aus einem Gehäuse 1, in welchem ein als Absperrkörper dienender
Differentialkolben 2 gegen die Wirkung einer Druckfeder 7 in Richtung x-xl axial
verschieblich und dichtend geführt ist. In das Gehäuse 1 mündet eine rechtwinklig
zur Längsachse des Differentialkolbens 2 angeordnete Druckleitung 3 sowie eine koaxial
zum Differentialkolben 2 angeordnete Abströnfleitung 4. Zwischen Druckleitung 3
und Abströmleitung 4 ist eine Kammer 5 vorgesehen, welche ständig unter dem in der
Druckleitung 3 herrschenden Druck steht. Der Differentialkolben 2 weist einen als
Kolbenschieber ausgebildeten, schaftförmigen Fortsatz 2a von zylindrischer Grundform
auf, welcher durch die diesen ringraumartig umgebende Kammer 5 hindurchgeführt ist
und mit seinem freien Ende in die in die Kammer 5 mündende öffnung der Abströmleitung
4 schließend eingreift. Am freien Ende des kolbenschieberartigen Fortsatzes 2 a
sind mehrere dreieckförmige Ausschnitte 2 b vorgesehen, welche sich zur Stirnseite
des Fortsatzes 2 a hin erweitern.
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An den kolbenschieberartigen Fortsatz 2 a schließt sich ein durch
eine Ringkolbenfläche 2d abgesetzter Steuerkolben 2 c größeren Querschnittes an,
welcher in einem Steuerzylinder 8 des Gehäuses l axial verschieblich und dichtend
geführt ist. Der als Kolbenschieber ausgebildete Fortsatz 2a des Differentialkolbens
2 ist an seinem dem Steuerkolben 2 c zugekehrten Ende im Gehäuse 1 dichtend geführt
und in solcher Weise durch die ständig an die Druckleitung 3 angeschlossene Kammer
5 hindurchgeführt, daß er in Schließstellung mit seinem freien Ende in die in die
Kammer 5 mündende Öffnung der Abströmleitung 4 schließend eingreift und in Offenstellung
diese öffnung freigibt. Die Ringkolbenfläche 2 d zwischen dem kolbenschieberartigen
Fortsatz 2a und dem sich hieran anschließenden Steuerkolben 2 c dient hierbei als
in Öffnungsrichtung wirksame Kolbenfläche des Differentialkolbens 2.
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Die den Differentialkolben 2 im Schließsinne belastende Druckfeder
7 ist mit ihrem vorderen Ende in einer Ausnehmung 2 e des Differentialkolbens 2
gelagert, welche 'sich über einen wesentlichen Teil der Länge des Steuerkolbens
2 c erstreckt. Das andere Ende der Druckfeder 7 ist in einer entsprechend geformten
Ausnehmung des Gehäusedeckels 12 gelagert, welcher mittels einer Senkschraube 13
auf dem Gehäuse 1 befestigt ist. An die Ausnehmung 2 e des Steuerkolbens 2 c schließt
sich eine den Differentialkolben in axialer Richtung durchsetzende Bohrung 11 an,
die im Bereich des kolbenschieberartigen Fortsatzes 2 a zu einer zu dessen freiem
Ende hin offenen Zylinderkammer erweitert ist. Am äußeren Ende des Steuerkolbens
2 c ist eine Ringnut vorgesehen, in welche ein als Tragring wirkender Federring
9 eingesetzt ist. Bei in Schließstellung befindlichem Differentialkolben 2 stützt
sich der Federring 9 unter der Wirkung der Druckfeder 7 gegen eine in dem Steuerzylinder
8 vorgesehene Ringschulter 10 ab. Die Abmessungen des Steuerkolbens 2c und des Steuerzylinders
8 sind so aufeinander abgestimmt, daß bei in Schließstellung befindlichem Differentialkolben
zwischen der Ringkolbenfläche 2 d und der vorderen Stirnseite des Steuerzylinders
8 ein Ringraum 8 a verbleibt. Dieser Ringraum 8 a kann über ein im seitlichen Abstand
vom Differentialkolben 2 im Gehäuse 1 angeordnetes Steuerventil 6 an die Kammer
5 des Gehäuses 1 angeschlossen. bzw. gegenüber dieser dichtend verschlossen werden.
Der Ringraum 8a des Steuerzylinders 8 ist hierzu bei der Ausführungsform gemäß F
i g. 1 mit der Kammer 5 des Gehäuses 1 über einen Steuerkanal 14 verbunden, in welchen
der als Ventilnadel ausgebildete Absperrkörper 6a des Steuerventils 6 mit seinem
zugespitzten freien Ende schließend eingreift. Die Ventilnadel 6a ist durch eine
Druckfeder 16 im Schließsinne, d. h. in Richtung y, belastet und stützt sich mit
einem Ringbund 6 b gegen die als Ringschulter ausgebildete vordere Stirnseite der
Federkammer 18 ab. Das hintere Ende der Druckfeder 16 ist gegen eine Stellschraube
17 abgestützt, die in eine Gewindebohrung der Federkammer 18 eingeschraubt ist.
Durch Verstellung der Stellschraube 17 kann die Vorspannung der Druckfeder 16 und
somit der Öffnungsdruck des Steuerventils 6 verändert werden.
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Die Federkammer 18 des Steuerventils 6 ist über eine Bohrung 20 mit
der Federkammer 19 des überdruckschiebers leitend verbunden, während die Federkammer
19 ihrerseits über die Ausnehmung 2e und die Längsbohrung 11 des Differentialkolbens
ständig mit der Abströmleitung 4 in Verbindung steht. Der kolbenschieberartige Fortsatz
2 a des Differentialkolbens 2 ist - wie die Zeichnung erkennen läßt - als zur Abströmleitung
4 hin offener Hohlzylinder geringer Wandstärke ausgebildet, welcher über einen überströmkana121
kleinen Querschnittes mit dem durch das Steuerventil 6 beaufschlagbaren Steuerzylinder
8a des Gehäuses 1 verbunden ist. Der überströmkanal 21 ist in geringem Abstand von
der Ringkolbenfläche 2d des Differentialkolbens 2 angeordnet und hat einen gegenüber
dem Strömungs< querschnitt des Steuerkanals 14 wesentlich geringeren Querschnitt.
Bei
dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Steuerventil
6 mit seiner Längsachse unter einem spitzen Winkel zur Längsachse des Differentialkolbens
2 geneigt angeordnet. Die zylindrische Ventilnadel 6 a ist durch eine an
die Zylinderkammer 8a angeschlossene, kammerartige Erweiterung 14a
der Steuerleitung
hindurchgeführt und greift mit ihrem zugespitzten, dem Flüssigkeitsdruck ausgesetzten
Ende in den zur Kammer 5 führenden Teil der Steuerleitung 14 schließend ein.
Die kammerartige Erweiterung 14a ist durch einen Gewindebolzen 15
noch außen
verschlossen.
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übersteigt der Druck in der Druckleitung 3 bzw. der Kammer
5 den durch die Vorspannung der Druckfeder 16 eingestellten Öffnungsdruck des Steuerventils
6, so wird die Ventilnadel 6 a gegen die Wirkung der Druckfeder 16 in Richtung
y, bewegt, derart, daß ihr zugespitztes freies Ende allmählich den Durchtritt des
Druckmediums von dem zur Kammer 5 führenden Teil der Steuerleitung
14 in die kammerartige Erweiterung 14a und damit zur unteren Zylinderkammer
8a des Steuerzylinders 8 freigibt. Bei einem kurzzeitigen Öffnen des
Steuerventils 6, d. h. bei geringen in die Zylinderkammer 8 a übergetretenen
Druckmittelmengen, fließt das Druckmittel über den überströmkana121 und die Längsbohrung
11 des Differentialkolbens 2 zur Abströmleitung 4 hin ab. Der
Differentialkolben 2 bleibt somit in der in F i g. 1 dargestellten Schließstellung,
bei welcher er mit der vollen Kraft der Feder 7 im Schließsinne, d. h. in Richtung
x belastet ist. Obwohl der gegenüber den Wandungen der Kammer 5 abgedichtete, schaftförmige
Fortsatz 2a des Differentialkolbens 2 allseitig von dem in der Druckleitung 3 herrschenden
Druck belastet ist, werden bei geschlossenem Steuerventil 6 bzw. einem nur kurzzeitigen
Öffnen desselben von dem Druckmedium auf den Differentialkolben 2 keine im
Öffnungssinne x1 wirkenden Kräfte übertragen. Infolgedessen kann die Schließkraft
der Feder 7 verhältnismäßig gering gehalten werden.
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Sofern der Druck in der Druckleitung 3 bzw. der Kammer 5 nicht
nach einem kurzzeitigen öffnen des Steuerventils 6 wieder unter den durch die Vorspannung
der Feder 16 eingestellten Druck absinkt, kann infolge des kleinen Querschnittes
des überströmkanals 21 nur ein kleiner Teil des über das geöffnete Steuerventil
6 in die untere Zylinderkammer 8 a eintretenden Druckmediums zur Abströmleitung
4 abfließen. Infolgedessen erfährt die Ringkolbenfläche . 2 d eine
Beaufschlagung durch den Druck des aus der Kammer 5 nachströmenden Druckmittels,
derart, daß der Differentialkolben 2 gegen die Wirkung der Druckfeder 7 in
Richtung x1 bewegt wird. Hierbei wird der Hohlschaft 2a des Differentialkolbens
2 in zunehmendem Maße aus der in die Kammer 5 mündenden Öffnung der Abströmleitung
4 herausgehoben, so daß das unter Druck stehende Medium zunächst durch die
dem Schaftende abgekehrten Spitzen der dreieckförmigen Ausschnitte 2 b und
schließlich durch den gesamten, von den dreieckförmigen Ausschnitten 2 b
freigegebenen Strömungsquerschnitt aus der Kammer 5 in die Abströmleitung
4 abfließen kann.
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Sinkt der Druck in der Druckleitung 3 und der Kammer 5 unter den jeweils
eingestellten Druckmitteldnick, wird das Steuerventil 6 geschlossen und die
Druckmittelbeaufschlagung der Ringkolbenfläche 2 d des Differentialkolbens
2 beendet. Der Differentialkolben 2 wird durch die Druckfeder 7 wieder
in Richtung x in die in F i g. 1 dargestellte Schließstellung bewegt, wobei die
noch innerhalb der unteren Zylinderkammer 8 a des Steuerzylinders
8 befindliche Druckmittehnenge über den überströmkanal 21
und die Längsbohrung
11 des Differentialkolbens in die Abströmleitung 4 gedrückt wird.
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Bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Zeitspanne,
innerhalb welcher der Differentialkolben 2 nach Schließung des Steuerventils
6 in seine Schließstellung zurückbewegt wird, abgesehen von der Federkraft der Druckfeder
7 und dem Querschnitt des überströmkanals 21 abhängig von der jeweiligen
Viskosität des Druckmediums. Bei dem in den F i g. 2 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel
ist dieser Einfluß der Viskosität des Druckmediums auf die Schließbewegung des Differentialkolbens
2 weitgehend ausgeschaltet.
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Wie aus F i g. 2 ersichtlich, bildet die Federkammer 18 bei
dieser Ausführungsform einen Teil einer achsparallel zum Differentialkolben 2 angeordneten
Gehäusebohrung 22, deren sich an die Federkammer 1.8 anschließender Teil
im Durchmesser erweitert ist und zur Aufnahme einer Führungshülse 23 dient, die
durch einen Gewindedeckel 24 gegen eine im Ventilgehäuse 1 vorgesehene
Ringschulter fest angepreßt ist. In der Führungshülse 23 ist ein als Zylinderschieber
25 ausgebildetes Rückströmventil axial verschieblich und dichtend geführt.
Der Zylinderschieber 25 hat eine diesen auf ganzer Länge durchsetzende, koaxiale
Längsbohrung 27 von gleichbleibendem Querschnitt. Von der Längsbohrung 27
zweigen im Bereich der Zylinderkammer 8a und der Kammer 5 Querbohrungen
28 bzw. 29 ab, welche den Zylinderschieber 25 radial durchsetzen.
Den Querbohrungen 28, 29 sind in der Führungshülse 23
vorgesehene,
radiale Bohrungen 31, 32 (F i g. 3 und 4) zugeordnet, welche ständig mit
der Zylinderkammer 8 a bzw. der Kammer 5 des Gehäuses 1 verbunden
sind. Die Bohrungen 31, 32 münden in in der Innenwandung der Führungshülse
23 angeordnete, den Zylinderschieber 25 auf ganzer Umfangslänge umschließende
Ringräume 31 a bzw. 32 a. Die in axialer Richtung gemessene Breite der Ringräume
31 a, 32 a ist der Längsverschieblichkeit des Zylinderschiebers 25 in Richtung
z, z1 entsprechend gewählt, derart, daß die Querbohrungen 28, 29 des Zylinderschiebers
25 bei jeder Stellung des Zylinderschiebers an die Bohrungen 31, 32 der Führungshülse
23 angeschlossen sind.
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Der Zylinderschieber 25 hat an seinem unteren Ende eine halsartige
Einschnürung 25e, an welche sich ein kolbenartig verstärkter Kopf
25b anschließt. Gegen die Stirnseite des kolbenartigen Kopfes 25b
ist
eine Druckfeder 26 abgestützt, welche den Zylinderschieber 25 in Richtung
z1 zu verschieben versucht.
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In die mittlere Längsbohrung 27 des Zylinderschiebers 25 greifen
von oben die Ventilnadel 6a des Steuerventils 6 und von unten ein lose eingesetzter
Paßstift 30 längsverschieblich und dichtend ein. Bei der in F i g. 2 dargestellten
Schließstellung des Steuerventils 6 wird durch die Druckfeder 16, welche eine größere
Federkraft hat als die den Zylinderschieber 25 in entgegengesetzter Richtung
belastende Feder 26, ein an der Ventilnadel 6a vorgesehener Ringbund
6b gegen die äußere Stirnseite der Führungshülse
23 angepreßt.
Der Zylinderschieber 25 wird hierbei durch die Druckfeder 26 mit einem am oberen
Ende vorgesehenen schaftförmigen Fortsatz 25a gegen einen kolbenartig verstärkten
Längenabschnitt 6c der Ventilnadel angedrückt. Bei dieser Stellung des Steuerventils
greift das zugespitzte freie Ende der Ventilnadel 6a in den die Querbohrungen 28
und 29 verbindenden mittleren Längenabschnitt der Längsbohrung 27 schließend ein,
so daß die Zylinderkammer 8 a des Steuerzylinders 8 gegenüber der Kammer 5 des Gehäuses
1 dichtend verschlossen ist.
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Wie aus den F i g. 2 und 3 ersichtlich, sind die beiden Abschnitte
der Querbohrung 28 an ihrem inneren Ende zu einem die Ventilnadel 6a umschließenden
Ringraum 28 a erweitert. über diesen Ringraum 28a und den Ringraum 31a ist die zur
Zylinderkammer 8 a führende Verbindungsleitung 31 auch bei geschlossenem Steuerventil
6 an eine diametral gegenüberliegende Querbohrung 31 b der Führungshülse 23 angeschlossen.
Die Bohrung 31 b steht über eine in die Außenwandung der Führungshülse 23 eingeschnittene
Längsnut 33 und eine Durchlaßöffnung 34 mit dem zwischen der halsartigen Einschnürung
25 c. des Zylinderschiebers und der Innenwandung der Führungshülse 23 verbleibenden
Ringraum in Verbindung. Unterhalb der Durchlaßöffnung 34 hat die Führungshülse 23
eine Ringschulter 23 a, welche als Sitzfläche für den kolbenartigen Absperrkörper
25 b des Rückströmventils dient. Wie aus F i g. 2 ersichtlich, ist bei geschlossenem
Steuerventil 6 das Rückströmventil 25 geöffnet, so daß die Zylinderkammer 8 a über
den überströmkanal 31b, 33, 34 mit der Federkammer 26 a verbunden ist, die ihrerseits
über einen Verbindungskanal 35 an die Abströmleitung 4 angeschlossen ist.
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Solange der Druck in der Druckleitung 3 bzw. der Kammer 5 den durch
die Differenz der Federkräfte der Federn 16 und 26 bestimmten Druck nicht übersteigt,
werden durch den Druckmitteldruck auf den Differentialkolben 2 weder im öffnungs-
noch im Schließsinne wirkende Kräfte übertragen. Der in der Längsbohrung 27 des
Zylinderschiebers 25 längsverschieblich geführte Paßstift 30 wird durch den sich
über die Bohrung 32 fortpflanzenden Druckmitteldruck in Richtung p gegen das ihm
zugeordnete Widerlager des Gewindedeckels 24 angedrückt. Die Länge des Paßstiftes
30 ist geringer bemessen als der Abstand zwischen der Querbohrung 29 und der Stirnseite
des Absperrkörpers 25b des Rückströmventils. Da die druckmittelbeaufschlagten
Flächen des Zylinderschiebers 25, welche in entgegengesetzten Bewegungsrichtungen
z, z1 wirksam sind, gleich groß bemessen sind, wirkt sich der Druckrnitteldruck
auf die Bewegung des Zylinderschiebers 25 nicht unmittelbar aus.
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Mit steigendem Druckmitteldruck in der Kammer 5 wird die Ventilnadel
6a des Steuerventils gegen die Rückstellkraft der Feder 16 in Richtung y1 bewegt.
Der unter der Wirkung der Druckfeder 26 stehende Zylinderschieber 25 folgt hierbei
der Bewegung der Ventilnadel 6a in Richtung z1, bis der kolbenartige Absperrkörper
25b des Zylinderschiebers an der Dichtfläche 23a der Führungshülse 23 zur
Anlage kommt, derart, daß das Rückströmventil geschlossen, i d. h. die Verbindung
zwischen der Zylinderkammer 8 a und Abströmleitung 4 unterbrochen wird. Die den
kolbenartig verstärkten Teil 6 c der Ventilnadel 6a umschließende Ringkammer
der Führungshülse 23 ist über eine Entlüftungsbohrung 36 mit der Federkammer 18
des Steuerventils verbunden, welche ihrerseits, ebenso wie bei der in F i g. 1 dargestellten
Ausführungsform, über die Federkammer 19 und die Längsbohrung 11 des Differentialkolbens
2 an die Abströmleitung 4 angeschlossen ist. Bei weiterem Ansteigen des Druckmitteldruckes
wird die Ventilnadel 6 a weiter in Richtung y1 bewegt, derart, daß sie allmählich
die Verbindung zwischen dem mittleren Längenabschnitt der Längsbohrung 27 und der
Ringkammer 28a des Zylinderschiebers und damit den Durchtritt des Druckmediums von
der Kammer 5 zur unteren Zylinderkammer 8 a des Steuerzylinders 8 freigibt. Durch
die hierdurch bewirkte Beaufschlagung der Ringkolbenfläche 2 d wird der Differentialkolben
2 gegen die Wirkung der Druckfeder 7 in Richtung x1 bewegt, wobei er in ähnlicher
Weise, wie bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, allmählich den
Durchtritt des Druckmittels aus der Kammer 5 zur Abströmleitung 4 freigibt.
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Nach Öffnung des Steuerventils 6 pflanzt sich der Druckmitteldruck
über den überströmkanal 31 b, 33, 34 auch bis zu der die halsartige Einschnürung
25 c des Zylinderschiebers 25 umgebenden Ringkammer fort. Da die beiderseitigen
Stirnflächen dieser Ringkammer gleich groß bemessen sind, ist die vom Druckmitteldruck
auf den Zylinderschieber 25 im Öffnungs- und Schließsinne übertragene Kraft gleich
groß. Die Druckfeder 26 hat lediglich die Aufgabe, bei der Bewegung der Ventilnadel
6a in Richtung y1 ein Nachlaufen des Zylinderschiebers 25 in dieser Richtung zu
gewährleisten.
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Sinkt der Druck in der Kammer 5 bzw. der Druckleitung 3 unter den
für die Öffnung des Steuerventils 6 erforderlichen Druck, so wird die Verbindung
zwischen dem mittleren Längenabschnitt der Längsbohrung 27 und der Ringkammer 28
a des Zylinderschiebers 25 durch die in Richtung y bewegte Ventilnadel 6 unterbrochen,
wobei die Ventilnadel 6a bei weiterer Bewegung in Richtung y über den kolbenartigen
Ansatz 6c und den schaftförmigen Fortsatz 25a den Zylinderschieber 25 in
Richtung z mitnimmt. Durch diese kraftschlüssige Kupplung zwischen Ventilnadel 6a
und Zylinderschieber 25 wird nach erfolgter Schließung des Steuerventils 6 der Absperrkörper
25 b des Rückströmventils von seinem Sitz 23 a abgehoben, so daß nunmehr
die Zylinderkammer 8 a über die Überströmkanäle 31 b, 33, 34, die Federkammer
26a und den Verbindungskanal 35 mit der Abströmleitung 4 leitend verbunden
ist. Die nach Öffnung des Steuerventils 6 in die Zylinderkammer 8 a gelangte Druckmittelmenge
wird durch den von der Druckfeder 7 in Schließrichtung x bewegten Differentialkolben
2 über das geöffnete Rückströmventil in die Abströmleitung 4 gedrückt. Die Strömungsquerschnitte
der zwischen Zylinderkammer 8 a und Abströmleitung 4 vorgesehenen, durch das Rückströmventil25
verschließbaren Rückströmleitungen sind hierbei so groß gewählt, daß sich Änderungen
in der Viskosität des vorzugsweise aus Öl bestehenden Druckmittels auf die Schließgeschwindigkeit
des überdruckschiebers praktisch nicht auswirken.
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Durch die bei der in F i g. 2 bis 4 dargestellten Ausführungsform
vorgesehene, kraftschlüssige Kupplung zwischen Ventilnadel 6a und Zylinderschieber
25 erreicht man, daß das Steuerventil 6 erst geöffnet wird,
nachdem
das Rückströmventil 25 geschlossen ist, und daß, umgekehrt, erst nach erneutem Schließen
des Steuerventils 6 eine Öffnung des Rückströmventils 25 erfolgt. Die kraftschlüssige
Kupplung zwischen Rückströmventil 25 und Steuerventil 6 ist somit derart, daß beim
Öffnen des einen Ventils das andere geschlossen ist.