DE19515628A1 - Magnetbetätigtes 2/2-Wege-Sitzventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein magnetbetätigtes 2/2-Wegeventil nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Werden solche Ventile als Druckentlastungsventile für vorgesteu­ erte Druckbegrenzungsventile eingesetzt, ist zur Vermeidung von Druckspitzen und akkustischen Entlastungsschlägen in der Rück­ laufleitung eine Schaltzeitverzögerungseinrichtung zwischen Vor­ steuerventil und Druckentlastungsventil vorzusehen. Diese Schaltzeitverzögerungseinrichtung besteht aus einem federbela­ steten vom Vorsteuerdruck in Schließrichtung also gegen die Fe­ derkraft beaufschlagten Schaltkolben sowie einer den Dämpfungs­ grad bestimmenden mit dem Druckentlastungsventil verbundenen Düse.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das als Druckentla­ stungsventil eingesetzte Wegeventil derart auszubilden, daß auf eine Schaltzeitverzögerungseinrichtung als separates Gerät ver­ zichtet werden kann.

Nach der Erfindung wird dies mit den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1, 2 oder 3 erzielt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfol­ genden Beschreibung von drei Ausführungsbeispielen der Erfin­ dung.

Es zeigen

Fig. 1 und 2 einen Schnitt durch ein vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil mit aufgebautem als magnetbetätigtes 2-Wegeventil ausgebildetes Druckentlastungsventil und

Fig. 3 eine weitere Variante des Wegeventils im Schnitt.

Nach Fig. 1 besteht das vorgesteuerte Druckbegrenzungsventil aus dem Hauptventil 1 und dem als Druckbegrenzungsventil ausge­ bildeten Vorsteuerventil 2. Das Vorsteuerventilgehäuse 12 nimmt gleichzeitig das als 2/2-Wege-Sitzventil ausgebildete Druckent­ lastungsventil 3 auf. Der als Kolben 4 ausgebildete Schließkör­ per des Hauptventils 1 verbindet den Einlaß 5 mit dem Auslaß 6 sobald der am Vorsteuerventil 2 eingestellte Druck am Eingang 5 des Hauptventils überschritten wird. Die Steuerflüssigkeit zur Betätigung des Hauptkolbens 4 wird über die Drossel 7 der Ar­ beitsflüssigkeit am Ventileingang entnommen und über Bohrungen 8, 9, 10; 72, 69 und 14 im Hauptventilgehäuse 11, im Vorsteuer­ ventilgehäuse 12 sowie im Vorsteuerventilsitzeinsatz 13 dem Steuerraum 16 des Hauptventilkolbens 4 zugeführt. Der Führungs­ durchmesser des Hauptkolbens 4 in der Führungsbüchse 17 ent­ spricht dessen Sitzdurchmesser an der Sitzkante 18, so daß die­ ser bei geschlossenem Vorsteuerventil und geschlossenem Druck­ entlastungsventil vom Arbeitsdruck, der am Ventileingang 5 herrscht, druckausgeglichen ist. Die Schließkraft erfolgt durch die den Hauptsteuerkolben 4 in Schließrichtung beaufschlagende Steuerfeder 20. Der Arbeitsdruck beaufschlagt über die Verbin­ dungsbohrungen zum Steuerraum 16 gleichzeitig auch den Schließ­ körper 21 des Vorsteuerventils 2. Der Schließkörper 21 wird durch die einstellbare Druckfeder 22 auf den Ventilsitz 23 ge­ drückt. Sobald der Arbeitsdruck den Schließkörper 21 gegen die Kraft der einstellbaren Druckfeder 22 vom Ventilsitz 23 abhebt, strömt die über die Drossel 7 begrenzte Steuerflüssigkeit zwi­ schen Schließkörper 21 und Ventilsitzfläche 23 über die Bohrun­ gen 24 und 25 in den Ventilauslaß 6. Damit wird der im Steuer­ raum 16 wirkende Steuerdruck auf den am Vorsteuerventil 2 einge­ stellten Druck begrenzt. Steigt der Arbeitsdruck am Einlaß 5 weiter an, entsteht am Hauptventilkolben 4 ein Druckungleichge­ wicht, das diesen gegen die Kraft der Regelfeder 20 in Öffnungs­ richtung verschiebt und damit die Verbindung zwischen Ein- und Auslaß 5, 6 freigibt. Sobald der Arbeitsdruck wieder unter dem am Vorsteuerventil 2 eingestellten Wert absinkt und das Vorsteu­ erventil seine Schließstellung einnimmt, stellt sich am Haupt­ ventilkolben 4 wieder Druckgleichgewicht ein, so daß dieser durch die Steuerfeder 20 in seine Schließstellung zurückverscho­ ben wird. Soll nun unabhängig von der Einstellung des Vorsteuer­ ventils 2 der Hauptventilkegel 4 in seine Offenstellung verscho­ ben werden, wird durch Öffnen des Druckentlastungsventils 3 der Steuerraum 16 unmittelbar mit dem Ventilauslaß 6 durch entspre­ chende Verbindungskanäle entlastet.

Das als 2-Wege-Sitzventil ausgebildete Druckentlastungsventil 3 besteht aus einem hülsenförmigen als Drehteil ausgebildeten Ge­ häuse 30, welches an dem einen Ende 31 eine Ausnehmung 32 mit Innengewinde 33 aufweist, in die ein ein Außengewinde 35 aufwei­ sendes Gehäuseteil 34 eingeschraubt ist. Eine Sackbohrung 37 im Gehäuseteil 34 dient zur Führung eines Führungsteiles 38 für eine als Kugel ausgebildeten Sitzkörper 39. Der Sitzkörper wirkt mit einer als Sitzfläche ausgebildeten Bohrung 41 im Boden 36 der in diesem Bereich einen Ventilgehäuseraum bildenden Sackboh­ rung 37 zusammen. Vom Boden 36 der Sackbohrung 37 führen Radial­ bohrungen 40 nach außen und münden in einen Ringraum 64, der von der Aufnahmebohrung 65 im Gehäuse 12 des Vorsteuerventils 2 für das Gehäuse 30 des Druckentlastungsventils gebildet ist. Die Aufnahmebohrung 65 weist ein Innengewinde 65a auf, in das das mit einem Außengewinde 30a versehene eine Ende 31 des Gehäuses 30 des Druckentlastungsventils eingeschraubt ist. Eine hülsen­ förmige Verlängerung 34b des Gehäuseteils 34 ragt in den Endab­ schnitt 65b der Aufnahmebohrung 65, wobei ein in eine umlaufende Nut 34c in der hülsenförmigen Verlängerung 34b eingelegte Dich­ tungsring 70 den von der hülsenförmigen Verlängerung 34b be­ grenzten Raum 71 von dem Ringraum 64 der Aufnahmebohrung abdich­ tet. Der Ringraum 64 steht über eine Gehäusebohrung 67 mit einem Ringraum 68 in Verbindung und letzterer über Radialbohrungen 69 im Sitzgehäuseteil 13 mit der zum Sitz 21 des Vorsteuerventils führenden Längsbohrung 72. Der Raum 71 ist über eine Verbindungs­ bohrung 73 mit dem dem Sitzkörper 23 des Vorsteuerventils auf­ nehmenden und mit dem Abschluß 6 des Hauptventils in Verbindung stehenden Raum 75 verbunden. Damit wird bei dem gezeigten geöff­ neten Sitzkörper 39 der Steuerraum 16 des Hauptventilkolbens un­ ter Umgehung des Vorsteuerventils 2 unmittelbar zum Ausgang 6 des Hauptventils entlastet, so daß die Arbeitsflüssigkeit den Hauptventilraum 4 lediglich gegen die geringe Kraft der Feder 20 in Offenstellung verschieben muß, um zum Auslaß 6 des Hauptven­ tils zu gelangen. Der Druck der Arbeitsflüssigkeit im Einlaß 5 des Hauptventils wird somit von der geringen Kraft der den Hauptventilkolben in Schließrichtung belasteten Feder 20 festge­ legt. Am anderen Ende 44 des Gehäuses 30 ist ein den Magnetanker 48 aufnehmendes topfförmiges Gehäuseteil 45 mittels eines gleichzeitig eine magnetische Trennung bildenden Lotringes 46 befestigt. Am Außenumfangs 50 des Gehäuseendes 44 und des Gehäu­ seteiles 45 ist die Magnetspule 51 angeordnet, deren eine Stirn­ seite 51a an einem Bund 52 des Gehäuses 30 aufliegt und deren andere Stirnseite 51b an der Stirnfläche 53a einer auf das Ge­ häuse 30 aufgeschraubten Überwurfmutter unter Zwischenschaltung eines Dichtringes 55 anliegt, so daß die Magentspule fest mit dem Gehäuseteil verbunden ist. Im Gehäuseteil 45 ist der Magne­ tanker 48 geführt. An der dem Gehäuse 30 zugekehrten Stirnfläche 48a des Magnetankers ist ein Betätigungsstift 58 befestigt, der durch eine Längsbohrung 59 des Gehäuses 30 hindurchgeführt ist und mit der Stirnfläche 38a eines Bundes 38b des Führungsteils 38 für den Sitzkörper 39 zusammenwirkt. Am Bund 38b des Füh­ rungsteils stützt sich eine Druckfeder 54 ab, deren anderes Ende am Gehäuseteil 34 aufliegt und den Sitzkörper bei stromlosem Be­ tätigungsmagneten in der gezeigten Offenstellung hält. Wird die Magnetspule 51 unter Strom gesetzt, verschiebt sich der Anker in Richtung des Gehäuses 30, so daß der mit dem Anker verbundene Betätigungsstift 58 den Sitzkörper 39 über dessen Führungsteil 38 von der Durchgangsbohrung 41 im Gehäuseteil 34 gebildete Sitzfläche drückt und damit die Verbindung zwischen Ringraum 64 und Raum 71 und damit zum Tank unterbricht, so daß sich im Steu­ erraum 16 des Hauptsteuerkolbens 4 derselbe Druck aufbauen kann wie im Eingang 5 des Hauptventils 1. Durch diesen Druckausgleich auf beiden Seiten des Hauptsteuerkolbens verschiebt die Druckfe­ der 20 den Hauptsteuerkolben in die gezeigte Schließstellung. Wird die elektrische Stromzuführung zum Betätigungsmagneten un­ terbrochen, verschiebt die Druckfeder 60 den Sitzkörper 39 ge­ meinsam mit dem Betätigungsstift 58 und Magnetanker 48 wieder zurück in die Offenstellung. Das in der Ausnehmung 32 befindli­ che Öl muß hierbei um den Betrag des sich in diese Ausnehmung hineinschiebenden Führungsteils 38 des Sitzkörpers 39 über das Führungsspiel des Führungsteils in der Sackbohrung 37 des Gehäu­ seteils 34 aus der Ausnehmung 32 in den vom Sitzkörper 39 be­ grenzten den Ventilgehäuseraum bildenden Raum 37a ausströmen. Die Ausströmgeschwindigkeit des Öls, die ein Maß für die Öff­ nungsgeschwindigkeit des Sitzkörpers ist, wird somit vom Füh­ rungsspiel des Führungsteils in der Ausnehmung des Gehäuseteils festgelegt. Damit läßt sich bei entsprechend kleinem Führungs­ spiel die Öffnungsgeschwindigkeit so weit verzögern und damit auch der Druckabbau im Steuerraum 16 des Hauptventilkolbens, das letzterer eine verzögerte, Schaltschläge ausschließende, Öff­ nungsbewegung ausführt. Bei der Verschiebung des Sitzkörpers 39 mit Führungsteil 38 in Schließstellung also in Richtung der Boh­ rung 41 vergrößert sich das Volumen der vom Gehäuseteil 34 be­ grenzten Ausnehmung 32 im Gehäuse 30, so daß während des Schließvorganges des Sitzkörpers 39 über das Führungsspiel zwi­ schen dem Führungsteil und der Sackbohrung 37 Steueröl aus dem mit den Radialbohrungen verbundenen Raum 37a in die Ausnehmung 32 nachgesaugt werden muß, um den Schließvorgang des Sitzkörpers sicherzustellen. Andernfalls würde die Magnetkraft nicht ausrei­ chen, den durch die Volumenvergrößerung der Ausnehmung 32 sich einstellenden Unterdruck in letzterer sowie im Ankerraum zu überwinden, um den Sitzkörper gegen die Kraft der in Öffnungs­ richtung wirkenden Feder 54 in Schließrichtung zu bewegen. Die Schließgeschwindigkeit ist also von der Nachsaugegeschwindigkeit abhängig. Da letztere ebenfalls vom Führungsspiel zwischen dem Führungsteil und der Sackbohrung festgelegt ist, ist schließlich die Größe dem Führungsspiels auch ein Maß für die Schließge­ schwindigkeit des Druckentlastungsventils. Damit die Schließge­ schwindigkeit unabhängig von der Öffnungsgeschwindigkeit ist, ist eine parallele Verbindungsbohrung 80 zwischen der Ausnehmung 32 und dem den Sitzkörper aufnehmenden Ventilraum 37a im Gehäu­ seteil 34 vorgesehen, die nur in Richtung vom Ventilraum zur Ausnehmung durchströmbar ist und in Gegenrichtung durch ein Rückschlagventil 81 geschlossen ist.

Fig. 2 enthält eine weitere Variante zur verzögerten Aufsteue­ rung des Entlastungsventils, und zwar wird anstelle des Füh­ rungsteils 38 der Betätigungsstift 58 als Verdrängerkörper ver­ wendet. Hierzu weist der in der Längsbohrung 59 des Gehäuses 30 geführte Betätigungsstift 58 eine Axialbohrung 58a auf, die an­ kerseitig zur Bildung einer Sitzfläche 58b für eine die Längs­ bohrung in Öffnungsrichtung des Schließkörpers verschließende Kugel 60 erweitert ist. Die Längsbohrung 59 endet ventilseitig in eine Querbohrung 58c, die wiederum in einen Absatz 58e gerin­ geren Durchmessers des Betätigungsstiftes 58 mündet. Während der Bewegung des Ankers 48 in Schließrichtung des Sitzkörpers 39 kann über das sich öffnende von der Kugel 60 und der Sitzfläche 58b gebildete Rückschlagventil infolge des sich vergrößernden Volumens des Ankerraumes 70 von der über die parallele Verbin­ dungsbohrung 80 im Sitzgehäuseteil 34 mit dem Ventilraum 37a in Verbindung stehenden Ausnehmung 32 ungehindert Steueröl in den Ankerraum 70 nachströmen. Während des Öffnungsvorganges des Druckentlastungsventils, bei dem der Betätigungsstift bei strom­ losem Magneten über den Bund 38b des Führungsteiles von der Fe­ der 54 in Richtung des Ankerraumes 70 verschoben wird und demge­ mäß das Volumen des Ankerraumes um den Betrag des in den Anker­ raum eindringenden Volumens des Betätigungsstiftes 58 ver­ kleinert wird, muß ein entsprechend großer Betrag von Steuer­ flüssigkeit aus dem Ankerraum verdrängt werden. Da sich bei die­ ser Bewegung des Betätigungsstiftes das Rückschlagventil 58b, 60 in der Axialbohrung des Betätigungsstiftes schließt, wird die im Ankerraum 70 zu verdrängende Steuerflüssigkeit über das Füh­ rungsspiel des Betätigungsstiftes in der Längsbohrung 59 des Ge­ häuses 30 in die Ausnehmung 32 verdrängt. Bei diesem Ausfüh­ rungsbeispiel bestimmt also die Größe des Führungsspieles des Betätigungsstiftes im Gehäuse als Drossel die Öffnungsgeschwin­ digkeit des Schließkörpers des Druckentlastungsventils.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 des Druckentlastungs­ ventils 3 ist der Bund 38b des Führungsteiles 38 des Schließkör­ pers 39 unmittelbar mit dem Anker 48 formschlüssig verbunden, wobei im Gegensatz zu den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 2 der Schließkörper nicht von der Magnetkraft, sondern von der den Anker beaufschlagenden Feder 71 in der Schließstellung gehalten wird und in Öffnungsrichtung von der Magnetkraft. Das ventilseitige Ende des Ankers ragt bei diesem Ausführungsbei­ spiel unmittelbar in die Ausnehmung 32 des Gehäuses 3, so daß die Geschwindigkeit der Öffnungsbewegung des Ventils von dem der Schließfeder 71 zugewandten Raumbereich 70a des Ankerraumes 70 als Verdrängungsraum dient. Dieser Raumbereich 70a ist über eine Längsbohrung 48a im Anker 48 sowie über eine Verbindungsnut 48c und die zur seitlichen Aufnahme des Bundes 38b des Führungstei­ les im Anker vorgesehene Aussparung 48b mit der Ausnehmung 32 verbunden, wobei durch eine Erweiterung 48d in der Längsbohrung 48a eine Sitzfläche 48e für eine den Schließkörper bildenden Ku­ gel 60 als Rückschlagventil vorgesehen ist. Während der Schließ­ bewegung des Ankers kann über die Längsbohrung und des sich öff­ nenden von der Kugel 60 und der Sitzfläche 48e gebildeten Rück­ schlagventils ungehindert Steueröl in den Ankerraumbereich 70a nachströmen, während in Öffnungsrichtung des Ankers eine ent­ sprechende Ölmenge über das als Drossel wirkende Führungsspiel des Ankers 48 in der Führungsbohrung 73 im Gehäuse 30 aus dem Raumbereich 70a in die Ausnehmung 32 verdrängt werden muß. Die Größe dieses Führungsspieles legt somit die Öffnungsgeschwindig­ keit des Sitzkörpers fest.

Claims (4)

1. Magnetbetätigtes 2/2-Wege-Sitzventil, insbesondere zur Verwendung als Druckentlastungsventil für ein vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil, dessen Betätigungsmagnet einen Ankerraum aufweist, der mit dem zuströmseitigen Ventilgehäuseraum in Ver­ bindung steht und dessen Sitzkörper ein Führungsteil aufweist, das in einem zwischen Ankerraum und zuströmseitigen Ventilgehäu­ seraum angeordneten Gehäuseteil geführt ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuseteil (34) den Ankerraum (32, 70) von dem Ventilgehäuseraum (37a, 40, 64) trennt und eine Verbindung dieser beiden Räume über das Führungsspiel des im Gehäuseteil (34) geführten Führungsteiles (38) des Sitzkörpers (39) erfolgt und das Führungsspiel als Drossel zur Dämpfung der Bewegung des Sitzkörpers (39) wirksam ist.

2. Magnetbetätigtes 2/2-Wege-Sitzventil, insbesondere zur Verwendung als Druckentlastungsventil für ein vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zur Führungsbohrung (37) des Führungsteiles (38) paral­ lele Verbindungsbohrung (80) zwischen der Ausnehmung (32) und dem Ventilraum (37a) im Gehäuseteil (34) vorgesehen ist, die in Richtung des Ventilraumes (37a) durch ein Rückschlagventil (81) verschließbar ist.

3. Magnetbetätigtes 2/2-Wege-Sitzventil, insbesondere zur Verwendung als Druckentlastungsventil für ein vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil, dessen Betätigungsmagnet einen Ankerraum aufweist, der mit dem zuströmseitigen Ventilgehäuseraum in Ver­ bindung steht und dessen Sitzkörper ein Führungsteil aufweist, das in einem zwischen Ankerraum und zuströmseitigen Ventilge­ häuse angeordneten Gehäuseteil geführt ist und der Anker des Be­ tätigungsmagneten mit dem Führungsteil des Sitzkörpers in Form­ schluß steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (48) eine axiale Bohrung (48a) mit einem Rückschlagventil (48e, 60) auf­ weist, die die beiden von den Stirnseiten des Ankers begrenzten Räume (70a, 32) miteinander verbindet und das Rückschlagventil in Öffnungsbewegung des Sitzkörpers die Bohrung (48a) schließt, wobei die Verbindung der beiden Räume (70a, 32) in Öffnungsrich­ tung des Schließkörpers durch das Führungsspiel des Ankers in der Führungsbohrung (73) des Aufnahmegehäuses (30) erfolgt und das Führungsspiel als Drossel zur Dämpfung der Öffnungsbewegung des Sitzkörpers (39) wirksam ist.

4. Magnetbetätigtes 2/2-Wege-Sitzventil, insbesondere zur Verwendung als Druckentlastungsventil für ein vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil, dessen Betätigungsmagnet einen Ankerraum aufweist, der mit dem zuströmseitigen Ventilgehäuseraum in Ver­ bindung steht und dessen Sitzkörper ein Führungsteil aufweist, das in einem zwischen Ankerraum und zuströmseitigen Ventilgehäu­ seraum angeordneten Gehäuseteil geführt ist und der Sitzkörper über einen Ankerstößel mit dem Anker des Betätigungsmagneten in Kraftschluß steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerstößel (58) in einem dem Ankerraum (70) in Richtung des Ventils ab­ schließenden Gehäuseteils (30) geführt ist und eine Axialbohrung (58a) mit einem Rückschlagventil (58b, 60) aufweist, die den An­ kerraum (70) mit dem angrenzenden Ventilraum (32) verbindet und das Rückschlagventil in Öffnungsrichtung des Sitzkörpers die Axialbohrung schließt, wobei die Verbindung der beiden Räume in Öffnungsbewegung des Sitzkörpers durch das Führungsspiel des An­ kerstößels im Gehäuseteil erfolgt und das Führungsspiel als Drossel zur Dämpfung der Bewegung des Sitzkörpers (39) wirksam ist.