DE1650352A1

DE1650352A1 - Ventilkombination fuer Hydraulikanlagen

Info

Publication number: DE1650352A1
Application number: DE19671650352
Authority: DE
Inventors: Baatrup Johs Vagn
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1967-10-17
Filing date: 1967-10-17
Publication date: 1970-09-17
Also published as: US3550611A; SE340224B; NL6814274A; AT288806B; FR1589551A; DE1650352B2; NL157690B; CH478347A; DK126870B; ES359167A1; GB1207027A

Description

Ventilkombination für Hydraulikanlagen

Die Erfindung bezieht !sieh auf eine Yentilkombination für Hydraulikanlagen, bei der in zwei Verbindungsleitungen die von jeder der beiden Anschlußleitungen eines Hydraulikmotors zur Rücklaufleitung des Steuergeräts führen, je ein Paar antiparallel geschalteter Rückschlagventile vorgesehen ist, von denen die vom Motor weg öffnenden Ventile bei Übersehreiten eines vorgegebenen Drueksicherheitswerts und die zum Motor hin öffnenden Ventile bei geringer Belastung öffnen.

Das eine Rückschlagventil eines jeden Paares gestattet es, daß Druckflüssigkeit aus dem Motor und den Anschlußleitungen zwischen Steuergerät Und Motor bei einen Sicherheitswert übersteigendem Überdruck in die Rücklaufleitung ablaufen kann, während das andere Ventil bei Unterdruck die Aufnahme von Druckflüssigkeit aus der Rücklaufleitung gestattet« Überdruck und Unterdruck kann beispielsweise durch Erwärmung oder Abkühlung der Druckflüssigkeit entstehen. Häufig erhält auch der bewegliche Teil des Motors von außen einen Stoß, beispielsweise wenn ein Hydraulikkolben zur Lenkung der gegen ein Hinder nis stoßenden Räder eines Fahrzeugs benutzt ist» Dann entsteht auf der einen Seite des Kolbens ein starker Überdruck und auf der anderen ein Unterdruck, der über die genannten Ventile ausgeglichen werden kann.

Steuergeräte bei Hydraulikanlagen besitzen in den meisten Fällen irgendein Steuerglied, z. B. einen Drehschieber, der in der Neutralstellung den Motor durch einen Kurzschlußpfad

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Unterlagen (*»*·' §ΐ '■««. * Nr, I Sate 3 desÄnderungesjea, v.4.

überbrückt. Das Steuerglied steht dann auf der einen Seite unter dem Einfluß des Drucks im Kurzschlußpfad und auf der anderen Seite unter dem Einfluß des Drucks in den Motoranschlußleitungen. Schon bei kleinerem Druckunterschied kann das Steuerglied klemmen oder zumindest in seiner Arbeit behindert werden·

Beispielsweise kann ein solcher Druckunterschied auftreten, wenn dem Steuergerät für den ersten Motor ein zweites Gerät, z.B. das Steuergerät für einen zweiten Motor, nachgeschaltet ist. Ist nämlich das erste Steuergerät in seiner Neutralstellung und wird das zweite Steuergerät aus seiner Neutralstellung in eine Schaltstellung gebracht, so steigt der Druck im Kurzschlußpfad des ersten Steuergeräts an und drückt auf das Steuerglied. Umgekehrt kann der Fall eintreten, daß im gesamten System ein hoher Druck herrscht, das erste Steuergerät sich in seiner Neutralstellung befindet und das zweite Steuergerät plötzlich in seine Neutralstellung gebracht wird«, _ Dann fällt der Druck im Kurzschlußpfad des ersten Steuergeräts rasch ab und der Systemdruck wirkt einseitig auf das Steuerglied.

Es ist auch generell bekannt, ein Überdruckventil zu verwenden, das öffnet, um einen in einer Leitung vorhandenen Überdruck abzubauen.

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, die bei Hydraulikanlagen der eingangs beschriebenen Art wegen der Druckunterschiede, insbesondere am Steuerglied des Steuergeräts, auftretenden Schwierigkeiten zu beheben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in beiden Verbindungsleitungen Ventile vorhanden sind, die ge- ■ öffnet werden, wenn in beiden Motoranschlußleitungen ein Druck herrscht, der den Druck in der Rücklauf leitung um einen vorbestimmten Wert übersteigt, aber kleiner als der Drucksicherheitswert ist.

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Bereits kleine Druckuntersehiede zwischen der Kurzschlußleitung des Steuergeräts und den Motoranschlußleitungen üben in der Neutralstellung des Steuergeräts störende Kräfte auf dessen Steuerglied, ζ. B. einen Drehschieber, aus. Diese Druckunterschiede, die weit unter der Sioherheitsgrenze liegen können, werden mit der erfindungsgemäßen Yenti!kombination bis auf einen unbeachtlichen Wert abgebaut. Herrscht in der. KurzSchlußleitung des Steuergeräts ein kleinerer oder größerer Oberdruck, so wird Über die beiden zum Motor hin öffnenden Ventile beider Paare ein Druckausgleich hergestellt. Herrscht dagegen in den Motoranschlußleitungen ein Überdruck, so öffnen die neu rorgesehenen ^ Ventile, da diese nicht erst bei dem vorgegebenen hohen Druck- " sicherheitswert ansprechen, wie die schon früher vorhandenen, vom Motor weg öffnenden Ventile, sondern bei einem geringeren Druck ansprechen können, sofern die Bedingung erfüllt ist, daß dieser Druck in beiden Motoranschlußleitungen herrscht.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn Ventile der beiden Paare mit Zusatzmitteln versehen sind, die unter dem Einfluß des Drucks einerseits in "beiden Motoranschlußleitungen und andererseits in der Rücklaufleitung die Ventile zwangsweise, also unabhängig von ihrer üblichen Betätigungsart, zu offnen gestatten« Auf diese Weise übernehmen die bereits vorhandenen Ventile die zusätzliche Funktion? es ist also kein zusätzliches | Ventil in den Verbindungsleitungen erforderlich*

Insbesondere können hierbei die Zusatzntlttel auf die zum Motor hin öffnenden Ventile der beiden Paare einwirken. Diese Ventile können die Zusatzfunktion um so eher übernehmen^ als ihnen nicht eine so starke Feder zugeordnet ist, wie es bei den beiden anderen Ventilen der Paare der Fall ist.

In konstruktiver Hinsicht empfiehlt sich ein Aufbau derart, daß in einer gemeinsamen, an ihren Enden abgeschlossenen Bohrung, an die nahe den Stirnseiten die Verbindung zu den Mötoran-Schlußleitungen und in der Mitte die Verbindung zur -Rücklauf-' leitung erfolgt, symmetrisch zu einem mittigen Anschlag zwei • GQ9833/0506 ..-.,..

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verschiebbare Kolben vorgesehen sind, die Je an ihrer Stirnseite einen Sitz für den ersten, hohl ausgebildeten, im Innern des Kolbens angeordneten Rückschlagventilkörper aufweisen, der seinerseits an seiner Stirnseite den Sitz für den zweiten Rückschlagventilkörper bildet, daß die beiden ersten RUckschlagventilkörper durch eine sich am zugehörigen Kolben abstützende und durch eine sich zwischen Ihnen erstrekkende gemeinsame Feder belastet sind, und daß sich eine Stange durch die beiden ersten Rückschlagventilkörper erstreckt, die eine solche Länge aufweist, daß bei Verschiebung beider Kolben bis zum mittigen Anschlag die beiden zweiten Rückschlagventilkörper von ihrem Sitz abgehoben werden, dagegen bei Verschiebung nur eines Kolbens bis zum Anschlag die zweiten Rückschlagventilkörper unbeeinflußt läßt. Hier werden auf engstem Raum vier Ventile mit sechs Ventilfunktionen zusammengefaßt.

Bei der beschriebenen Konstruktion können die Kolben axial außerhalb ihres Ventilsitzes einen mit DurchbrUchen versehenen Führungskanal für den zweiten RUckschlagventilkörper aufweisen, der insbesondere eine einfache Kugel sein kann. Man kann darin von der offenen Seite des Kolbens her den zweiten RUckschlagventilkörper, den ersten Rückschlagventil-" körper, dessen Feder und gegebenenfalls einen StUtzring einwerfen und alles durch einen Sprengring arretieren.

In weiterer Ausgestaltung kann die Stange nahe beider Enden eine Anschlagfläche aufweisen, die sich gegen eine Gegenfläche am ersten Rückschlagventilkörper ansulegen vermag« Hierdurch ergibt sich der Zwang, daß beide Ventile geöffnet werden, auch wenn der Druck in den beiden Motoranschlußleitungen nicht genau gleich ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Erfindungsgedankens ^Und 0 0 9 8 3 8/050 8_

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- 5 -Fig. 2 eine konstruktive Ausführung im Längsschnitt.

In Fig. 1 ist gezeigt, wie eine Pumpe 1 aus einem Ölbehälter 2 Drucköl über eine Leitung 5 einem Steuergerät 4 zuführt, in dessen RUcklaufleitung 5 ein weiteres Steuergerät 6 geschaltet ist, von dem das Öl über eine Leitung 7 in den Tank 2 zurückkehren kann. Das Steuergerät 4 hat eine Neutralstellung, in der das Öl über einen Kurzschlußpfad 8 direkt in die Rücklaufleitung 5 gespeist wird und zwei Arbeitsstellungen, in denen das Öl wahlweise über zwei Motoranschlußleitungen und 10 in die Kammern 11 und 12 zu beiden Seiten des Kolbens 13 eines Hydraulikzylinders 14 geleitet werden kann. Das Steuergerät 6 besitzt ebenfalls einen Kurzschlußpfad und wenigstens eine Arbeitsstellung, in der dieser Pfad gesperrt ist. Das Steuergerät 4 kann beispielsweise einen Motor zum Lenken der Räder einer ländwirtschaftlichen Maschine steuern, das Gerät 6 einen nicht veranschaulichten Motor zum Heben einer Last. Ferner sind zwei Verbindungsleitungen 15 und 16 vorgesehen, die von den Motoranschlußleitungen 9 und 10 über einen gemeinsamen Abschnitt 17 zur Rücklaufleitung 5 führen. Jede Verbindungsleitung besitzt ein Paar von Rückschlagventilen, nämlich erste Rückschlagventile 18, 19, die sich vom Motor weg öffnen, unter der Kraft einer starken Schließfeder stehen und im wesentlichen nur öffnen sollen, wenn der Druck in der zugehörigen Anschlußleitung einen Sicherheitswert übersteigt, und zweite Rückschlagventile 20, 21, die sich zum Motor hin öffnen, mit relativ kleiner Kraft öffnen lassen und bei einem zu geringem Druck in der Anschlußleitung Öl aus der Rücklaufleitung zutreten lassen.

In jeder Verbindungsleitung 15 und 16 ist ferner ein Ventil 22, 23 vorgesehen, das von einer zusätzlichen Betätigungsvorrichtung 24 gesteuert wird, die - wie es strichpunktiert angedeutet ist — vom Druck in den beiden Anschlußleitungen 9 und 10 sowie in der Rücklaufleitung 5 beeinfluß wird. Die Ventile öffnen, wenn in beiden Anschlußleitungen 9 und 10 der Druck

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einen vorbestimmten Wert über dem Druck in der Rücklaufleitung einnimmt.

Selbstverständlich ist die Anlage in der Praxis noch mit zahlreichen Sicherheitsventilen und Zubehör versehen, das hier der Übersichtlichkeit halber fortgelassen wurde.

Für die Betriebsweise interessieren im wesentlichen die drei folgenden Zustände:

1. Eine auf den Kolben 13 wirkende Kraft K ist zu groß, beispielsweise infolge Anstoßens gelenkter Räder gegen ein Hindernis. Dann entsteht in der Kammer 11 ein Überdruck und in der Kammer 12 ein Unterdruck. Drucköl gelangt über die Verbindungsleitung 15, das sich in diesem Fall Öffnende Rückschlagventil 18, das Rückschlagventil 21 und die Verbindungsleitung 16 aus der Kammer 11 in die Kammer 12.

2. Das Steuergerät 4 ist in der Neutralstellung, das Steuergerät 6 in der Arbeitsstellung. Es herrscht ein hoher Druck in der Rücklaufleitung 5. Dieser Druck kann wesentlich über dem Druck in den Motoranschlußleitungen 9 und 10 liegen. Das Steuerglied, z. B, der Drehschieber, im Steuergerät 4 wird von den Leitungen 3 und 5 her belastet. Dieser Überdruck gleicht sich rasch über die beiden Rückschlagventile 20 und 21 aus.

3. Im ganzen System herrscht ein hoher Druck. Das Steuergerät 4 ist in seiner Neutralstellung, das Steuergerät 6 wird in seine Neutralstellung gebracht. Dann sinkt der Druck inder Rücklauf leitung 5 erheblich unter den Druck in den Anschlußleitungen 9 und 10 ab. Das Steuerglied im Gerät 4 wird von den Anschlußleitungen her belastet. In diesem Fall bleiben die Ventile 18 und 19_f weil ihre Vorspannung zu groß ist, und die Ventile 20, 21, weil ihre Öffnungsrichtung nicht richtig ist, unbeeinflußt. Dagegen öffnen die Ventile 22 und 23, weil deren Betätigungsvorrichtung

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24 feststellt, daß der Druck in den beiden Anschlußleitungen 9, 10 einen vorbestimmten Wert über den der Rücklaufleitung 5 überschritten hat.

Bei der konstruktiven Ausführung nach Fig. 2 sind die Teile 18 - 24 mit den entsprechenden Anschlüssen an die Leitungen 15 - 17 zusammengefaßt. Eine Bohrung 25 ist an beiden Enden durch eine Kappe 26 abgeschlossen. Nahe der Enden münden die Leitungen 15 und 16, in der Mitte mündet die Leitung 17. In der Bohrung können sich zwei Kolben 27 und 28 aus der gezeichneten Ruhelage bis gegen einen Hittelanschlag 29 "verschieben. Jeder Kolben bildet an der Innenseite seiner Stirnfläche einen Ventilsitz 30, 31 für einen Ventilkörper 32, 33, des ersten Rückschlagventils, der unter dem Einfluß einer relativ starken Feder 34, 35 steht, welche sich an einem durch einen Sprengring 36, 37 gesicherten Stütering 38, 39 anlegt. Die Ventilkörper 32, 33 sind hohl und bilden an ihrer nach außen gerichteten Stirnfläche 40, 41 den Ventilsitz für einen als Ku_gel ausgebildeten Ventilkörper 42, 43 des zweiten Rückschlagventils, Die Kolben tragen außerhalb ihres Ventilsitzes einen mit Durchbrüchen 44» 45 versehenen Führungskanal 46, 47 für diese Kugel.

Zwischen den Ventilkörpern 32 und 33 erstreckt sich eine Feder 48_β Ferner 1st in der Mittelachse eine Stange 49 vorgesehen, die mit ihren beiden Enden 50, 51 die Venti!körper 42 und 43 von ihrem Sitz atsEiiheben vermag. Die Stange ist mit Nuten 52t 53 versehen und kann mit einer Anschlagfläche 54, 55 ara Ventilkörper 32, 33 zur Anlage koaoiier: <,

Betrachtet man nun nochmals die drei oben geschilderten Be- :. trieb szus tände, so ergibt sich folgend© Funktionsvf ei se:

1·. Bei: einem Überdruck in der Leitung 15-verschiebt sich .der Kolben 27 bis zum Anschlag 29, alsdann wird der Ventilkörper 32 gegen die Kraft der Federn 34 und 48 naehiF.echts verschoben, ^o daß Öl aus der-Leitung 15 in den Mittelraum 56 gelangt« Jan, 4^£rjkj&Rifc «s über die Leitung 17

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abfließen oder, wenn Unterdruck in der Leitung 16 herrscht, durch welchen sich der Ventilkörper 43 von seinem Sitz abhebt, über die Durchbrüche 45 dorthin gelangen»

2. Bei einem Überdruck in der Leitung 17 gegenüber den Leitungen 15 und 16 werden die beiden Ventilkörper 42 und 43 abgehoben, so daß sich der Überdruck ausgleichen kann«

3, Bei einem Überdruck in den Leitungen 15 und 16 gegenüber der Leitung 17 werden beide Zylinder 27 und 28 nach innen geschoben, bis sie am Anschlag 29 anliegen. Hierbei verkürzt sich der Abstand zwischen den beiden Ventilkörpern 42 und 43 derart, daß sie durch die Stange 49 von ihrem Sitz abgehoben werden und sich der Überdruck ausgleichen kann.

Aus dem Vergleich der Funktionen nach Ziffer 1 und Ziffer 3 ergibt sich, daß die Länge der Stange 49 mit Bezug auf die Verschiebewege der Kolben 27 und 28 so bemessen sein muß, daß die Stange beim Verschieben eines Kolbens noch nicht, beim Verschieben beider Kolben dagegen mit Sicherheit die Rückschlagventilkörper 42 und 43 abhebt.

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Claims

Patentansprüche

1. Ventilkombination für Hydraulikanlagen, bei der in zwei Verbindungsleitungen die von jeder der beiden Anschlußleitungen eines Hydraulikmotors zur Rücklaufleitung des Steuergeräts führen^ je ein"Paar antiparallel geschalteter Rückschlagventil Torgesehen ist, von denen die vom Motor weg öffnenden Ventile bei Überschreiten eines vorgegebenen Drucksicherheitswerts und die zum Motor hin öffnenden Ventile bei geringer Belastung öffnen_s dadurch gekennzeichnet, daß in beiden Verbindungsleitungen Ventile (22, 23) m vorhanden sind, die geöffnet werden, wenn in beiden Motor- ^v anschlußleitungen (9, 10) ein Druck herrscht, der den Druck in der Rücklaufleitung (17) um einen vorbestimmten Wert übersteigt, aber kleiner als der Drucksicherheitswert ist.

2. Ventilkombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ventile (30, 32$ 31, 33? 40, 42? 41, 43} der beiden Paare mit Zusatzmitteln (27, 28, 49) versehen sind, die unter dem Einfluß des Drucks einerseits in beiden Motoranschlußleitungen (9, 10) und andererseits in der Rücklauf leitung (17) die Ventile zwangsweise, also-unabhängig von ihrer üblichen Betätigungsart, zu öffnen gestatten.

3. Ventilkombination nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzmittel (27, 28, 49) auf die zum Motor hin öffnenden Ventile (40, 42; 41, 43) der beiden Paare einwirken,

4. Ventilkombinationnach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einer gemeinsamen, an~ihren Enden abgeschlossenen Bohrung (56), an die nahe den Stirnseiten die Verbindung zu den Motoranschlußleitungen (9, 10) und in der Mitte die Verbindung zur Rücklaufleitung (17) erfolgt, symmetrisch zu einem mittigen Anschlag (29) zwei verschiebbare Kolben (27, 28) vorgesehen sind, die je an ihrer Stirnseite einen Sitz (30, 31) für den ersten, hohl aus-

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gebildeten, im Innern des Kolbens angeordneten Rückschlagventilkörper (32* 33) aufweisen,, der seinerseits an seiner Stirnseite den Sitz (40, 41) für den zweiten RUckschlagventilkörper (42, 43) bildet, daß die beiden ersten Rückschlagventilkörper durch eine sich am !zugehörigen Kolben abstützende und durch eine sich zwischen ihnen erstreckende gemeinsame Feder (48) belastet sind, und daß sich eine Stange (49) durch die beiden ersten Rückschlagventilkörper erstreckt, die eine solche Länge aufweist, daß bei Verschiebung beider Kolben bis zum mittigen Anschlag die beiden zweiten Rückschlagventilkörper von ihrem Sitz abgehoben ™ werden, dagegen bei Verschiebung nur eines Kolbens bis zum Anschlag die zweiten Rückschlagventilkörper unbeeinflußt läßt. ·

5. Ventilkombination nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (27, 28) axial außerhalb ihres Ventilsitzes (30, 31) einen mit Durchbrüchen versehenen Führungskanal (46, 4?) für den zweiten Rückschlagventilkörper (42, 43) aufweisen.

6. Ventilkombination nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Rückschlagventilkörper (42, 43) eine Kugel

* ist.

7. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (49) nahe beider Enden eine Anschlagfläche (54, 55) aufweist, die sich gegen eine Gegenfläche am ersten Rückschlagventilkörper (32, 33) anzulegen vermag.

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