DE19803751A1 - Pressure-dependent closing valve for hydraulic tools used in dredging - Google Patents
Pressure-dependent closing valve for hydraulic tools used in dredgingInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein druckabhängiges Schließventil für einen hydrauli schen Verbraucher nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a pressure-dependent closing valve for a hydrauli rule consumers according to the preamble of claim 1.
Manche hydraulischen Verbraucher, wie zum Beispiel Hydraulikhämmer, die zum Beispiel an einem Bagger lösbar anbringbar sind, werden oszillierend betrieben. Dem entsprechend ist der Druck in der Zuleitung zum Verbraucher pulsierend.Some hydraulic consumers, such as hydraulic hammers, which are used for Example, can be detachably attached to an excavator, are operated oscillating. The the pressure in the supply line to the consumer is correspondingly pulsating.
Naturgemäß ist der Arbeitsdruck des Verbrauchers zu begrenzen auf einen zulässigen Höchstwert. Dieser Höchstwert ist niedriger als die Spitzenwerte des pulsierenden Drucks. Es ist daher nicht möglich, ein übliches druckabhängiges Schließventil zu verwenden, wie es etwa aus der Firmenschrift "Druckabhängiges Schließventil Typ DSV . . ." von HAW Heilmeyer & Weinlein, Oktober 1991 bekanntgeworden ist. Ein kugelförmiges Ventilglied wird von einer Feder in Richtung Schließstellung gedrückt. In dieser wird ein Durchgang zum hydraulischen Verbraucher gesperrt. Die Ventil kugel ist mit einem Schließkolben verbunden, der seinerseits von einer entgegenge setzt gerichteten Feder vorgespannt ist und normalerweise das Ventilglied in Öff nungsstellung hält. Überschreitet der Druck in dem Durchgang einen vorgegebenen Wert, wird das Ventil geschlossen. Würde ein derartiges Ventil bei einer oszillieren den Last eingesetzt, würde der Schließkolben synchron mit dem pulsierenden Druck mitbewegt werden und das Ventil bei den Spitzenwerten schließen, die, wie erwähnt, stets oberhalb des zulässigen Arbeitsdrucks liegen.Naturally, the working pressure of the consumer is to be limited to a permissible one Maximum value. This maximum is lower than the peak values of the pulsating Pressure. It is therefore not possible to close a conventional pressure-dependent closing valve use, as it is from the company publication "Pressure-dependent closing valve type DSV. . . "by HAW Heilmeyer & Weinlein, October 1991 spherical valve member is pressed by a spring towards the closed position. A passage to the hydraulic consumer is blocked in this. The valve ball is connected to a locking piston, which in turn is opposed by a sets directional spring is biased and normally the valve member in opening position. If the pressure in the passage exceeds a predetermined one Value, the valve is closed. Would such a valve oscillate at one load, the locking piston would be in sync with the pulsating pressure be moved and close the valve at the peak values, which, as mentioned, are always above the permissible working pressure.
Es wäre zwar denkbar, ein übliches Überdruckventil zu verwenden. Hierbei besteht jedoch die Gefahr einer Fehlinstallation. Hydraulische Hämmer zum Beispiel müssen in jedem Fall vor einem unzulässigen Druck bewahrt werden, da diese sonst in kurzer Zeit zerstört werden.It would be conceivable to use a conventional pressure relief valve. Here there is however, the risk of incorrect installation. For example, hydraulic hammers in any case be protected from inadmissible pressure, as this would otherwise occur in a short time Time will be destroyed.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein druckabhängiges Schließventil für einen hydraulischen Verbraucher zu schaffen, der in der Zuleitung einen pulsie renden Druck verursacht.The invention is therefore based on the object of a pressure-dependent closing valve for a hydraulic consumer to create a pulsie in the supply line pressure.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. This object is achieved by the features of patent claim 1.
Bei dem erfindungsgemäßen Schließventil ist eine Dämpfungs- oder Kompensations vorrichtung für den Schließkolben vorgesehen, welche ein Oszillieren des Schließkol bens aufgrund einer Druckpulsation dämpft oder zu Null macht. Bei dem erfindungs gemäßen Schließventil muß verhindert werden, daß die periodisch auftretenden Spitzenwerte nicht zu einem Schließen des Schließventils führen, andererseits jedoch ein Druckanstieg des Mittelwertes dann ein Schließen bewirkt, wenn ein vorgegebener Höchstwert erreicht wird. Bei dem erfindungsgemäßen Schließventil wird der Schließkolben nur noch geringfügig, d. h. mit kleinerer Amplitude, oder gar nicht im Takt der Pulsation bewegt, andererseits ist er dem Druck des Durchgangs ständig aus gesetzt, so daß ein Anstieg des mittleren Arbeitsdruckes den Schließkolben verstellt, bis er schließlich ein Schließen des Ventils ermöglicht, wenn der vorgegebene Druck erreicht ist.In the closing valve according to the invention there is damping or compensation Device provided for the closing piston, which oscillates the closing piston bens dampens due to a pressure pulsation or makes it zero. In the invention according to the closing valve must be prevented that the periodically occurring Peak values do not lead to the closing valve closing, on the other hand, however a pressure increase in the mean value causes a closing if a predetermined one Maximum value is reached. In the closing valve according to the invention Locking piston only slightly, d. H. with a smaller amplitude, or not at all Clock of pulsation moves, on the other hand it is constantly out of the pressure of the passage set so that an increase in the average working pressure adjusts the closing piston, until it finally allows the valve to close when the given pressure is reached.
Zur Verwirklichung der im Anspruch 1 angegebenen Lösung sind verschiedene kon struktive Möglichkeiten denkbar. Eine besteht erfindungsgemäß darin, daß eine der ersten Wirkfläche entgegengesetzt gerichtete zweite Wirkfläche am Schließkolben ei ner Kammer zugekehrt ist, die über eine gedrosselte Verbindung und ein Rück schlagventil mit dem Durchgang verbunden ist. Das Rückschlagventil öffnet, wenn der Druck in der Kammer kleiner ist als im Durchgang. Bei der Pulsation des Druckes am Schließkolben versucht dieser, bei einem Druckanstieg sich vom Ventil fortzu bewegen. Diese Bewegung wird jedoch durch die gedrosselte Verbindung gedämpft, so daß der Schließkolben dem Druckanstieg nur langsam und verzögert zu folgen vermag. Bei dem Druckabfall bewegt sich der Kolben in die entgegengesetzte Rich tung und kann dies auch ungehindert tun, da das Rückschlagventil für ein Wiederauf füllen der Kammer sorgt. Diese Art der Dämpfung des Schließkolbens führt jedoch dazu, daß dieser seine mittlere Position, d. h. die Lage, um die er im Takt des pulsie renden Druckes oszilliert, verschiebt je nach Höhe des Druckes in dem Durchgang. Steigt der mittlere Druck im Durchgang an, verschiebt sich auch die mittlere Position des Schließkolbens, bis er schließlich so weit verstellt wird, daß das Ventil schließt und damit den Durchgang sperrt.To achieve the solution specified in claim 1, various con structural possibilities conceivable. One according to the invention is that one of the first active surface opposite second active surface on the closing piston egg ner chamber is facing, via a throttled connection and a back check valve is connected to the passage. The check valve opens when the pressure in the chamber is lower than in the passage. At pressure pulsation on the closing piston, this tries to move away from the valve when the pressure rises move. However, this movement is dampened by the throttled connection, so that the closing piston follows the pressure increase only slowly and with delay can When the pressure drops, the piston moves in the opposite direction tion and can also do so unhindered, since the check valve for a re-opening filling the chamber. However, this type of damping of the closing piston leads to make this its middle position, i.e. H. the situation around which he is in rhythm with the pulsie pressure fluctuates depending on the pressure in the passage. If the mean pressure increases in the passage, the middle position also shifts of the closing piston until it is finally adjusted so far that the valve closes and thus blocks the passage.
Die Drossel kann von einem separaten Element gebildet werden, das außerhalb oder innerhalb des Ventilgehäuses angeordnet ist. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird sie von einem Strömungsspalt gebildet, der zwischen einem Kolbenabschnitt und einer Bohrung vorgesehen ist, in der der Kolbenabschnitt gleitet und in der die Kam mer angeordnet ist.The choke can be formed by a separate element that is outside or is arranged within the valve housing. According to an embodiment of the invention it is formed by a flow gap between a piston section and a bore is provided in which the piston section slides and in which the cam mer is arranged.
Eine andere alternative Ausgestaltung sieht vor, daß der Schließkolben eine der ersten Wirkfläche entgegengesetzt gerichtete zweite Wirkfläche aufweist, die einer Kammer zugekehrt ist, die über eine Drossel und ein Rückschlagventil mit dem Durchgang verbunden ist, wobei das Rückschlagventil öffnet, wenn der Druck in der Kammer kleiner als in dem Durchgang ist, der Schließkolben eine dritte Wirkfläche aufweist, die mit der ersten Wirkfläche gleichgerichtet ist und die einer zweiten Kammer zuge kehrt ist, die über eine gedrosselte Verbindung mit dem Durchgang verbunden ist. Das Ventilglied weist einen Kolbenabschnitt auf, der einer dritten Kammer zugekehrt ist, die mit der ersten Kammer verbunden ist und die dritte Wirkfläche entspricht in ihrer Größe annähernd der der ersten Wirkfläche. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung sind die Wirkflächen am Schließkolben und Ventilglied so ausgeführt, daß ein pulsie render Druck im Durchgang nicht zu einer oszillierenden Bewegung des Schließkol bens führt; vielmehr bleibt dieser in seiner Position aufgrund des Druckausgleichs stehen. Nur wenn der mittlere Druck in dem Durchgang sich ändert, verändert sich auch die Lage des Schließkolbens. Die Drossel kann im übrigen wiederum von einem Spalt gebildet sein, der die zweite Kammer mit dem Durchgang verbindet.Another alternative embodiment provides that the locking piston is one of the first Active surface has an oppositely directed second active surface, that of a chamber is turned over a throttle and a check valve with the passage is connected, the check valve opens when the pressure in the chamber is smaller than in the passage, the closing piston has a third effective area, which is aligned with the first effective area and which is fed to a second chamber returns, which is connected to the passage via a throttled connection. The Valve element has a piston section which faces a third chamber, which is connected to the first chamber and the third effective area corresponds in its Size approximately that of the first effective area. In this embodiment of the invention the effective surfaces on the closing piston and valve member are designed so that a pulsie render pressure in the passage does not cause an oscillating movement of the closing piston bens leads; rather, it remains in its position due to the pressure equalization stand. Only when the mean pressure in the passage changes does it change also the position of the locking piston. The throttle can in turn by one Be formed gap that connects the second chamber with the passage.
Bei der Erfindung wird das bekannte Schließventil in einfacher Weise mit einfachen Mitteln so umgestaltet, daß es auch bei pulsierenden Druckbelastungen wirksam schließt, wenn ein vorgegebener Höchstdruckwert erreicht ist, der unter dem Spitzen wert des Druckes liegt.In the invention, the known closing valve is simple with simple Means redesigned so that it is effective even with pulsating pressure loads closes when a predetermined maximum pressure value is reached, which is below the peak worth the pressure.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Schließventils nach der Erfindung. Fig. 1 shows a first embodiment of a closing valve according to the invention.
Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Schließventils nach der Erfindung. Fig. 2 shows a second embodiment of a closing valve according to the invention.
In Fig. 1 ist ein Ventilgehäuse 10 aus zwei Gehäuseabschnitten 12, 14 gebildet, die dichtend gegeneinander gesetzt sind. Im Gehäuseabschnitt 12 befinden sich zwei Fe dern 16, 18, die zwischen zwei Widerlagern 20, 22 angeordnet sind. Mit Hilfe eines Schraubenbolzens 24 kann die Vorspannung geändert werden.In Fig. 1, a valve housing 10 is formed from two housing sections 12 , 14 which are sealingly set against each other. In the housing section 12 there are two feet 16 , 18 , which are arranged between two abutments 20 , 22 . With a screw bolt 24 , the bias can be changed.
Im Gehäuseabschnitt 14 sind zwei innere Räume 26, 28 angeordnet, die über einen Durchgang 30 miteinander verbunden sind. Im Durchgang ist durch eine entspre chende Kante ein Ventilsitz gebildet, der mit einem Ventilglied 32 zusammenwirkt, und zwar mit dessen Kegelfläche 34. Das Ventilglied 32 weist eine Führungsstange 36 auf, die in einer Bohrung 38 eines Schraubeinsatzes 40 geformt ist, der am rechten Ende in den Gehäuseabschnitt 14 eingeschraubt ist. Eine Feder 40 spannt das Ventil glied 32 in Richtung Ventilsitz vor, wobei sich die Feder 40 am anderen Ende am Ein satz 40 abstützt.In the housing section 14 , two inner spaces 26 , 28 are arranged, which are connected to one another via a passage 30 . In the passage, a valve seat is formed by a corre sponding edge, which cooperates with a valve member 32 , with its conical surface 34th The valve member 32 has a guide rod 36 which is formed in a bore 38 of a screw insert 40 which is screwed into the housing section 14 at the right end. A spring 40 biases the valve member 32 in the direction of the valve seat, the spring 40 being supported at the other end on a set 40 .
Wie durch 44 angedeutet, ist der Raum 28 mit einer Zuleitung für Hydraulikmedium unter Druck verbunden. Eine gestrichelt angedeutete Bohrung 46 im Gehäuseabschnitt 14 ist mit dem Raum 26 verbunden und mit einem hydraulischen Verbraucher 48, der zum Beispiel eine Hydraulikkammer ist.As indicated by 44 , the space 28 is connected to a supply line for hydraulic medium under pressure. A dashed bore 46 in the housing section 14 is connected to the space 26 and to a hydraulic consumer 48 , which is a hydraulic chamber, for example.
Eine Querbohrung 50 und eine axiale Bohrung 52 in der Stange 36 sind mit einer Kammer 54 im Einsatz 40 verbunden, so daß das Ventilglied 32 sich frei bewegen kann. A transverse bore 50 and an axial bore 52 in the rod 36 are connected to a chamber 54 in the insert 40 so that the valve member 32 can move freely.
Im Gehäuseabschnitt 14 ist ferner ein Schließkolben 56 angeordnet. Er weist einen er sten Kolbenabschnitt 58 auf, der in einer entsprechenden Bohrung des Gehäuseab schnitts 24 gleitend und dichtend geführt ist, wobei sein linkes Ende an dem Widerla ger 22 anliegt. Ein mittlerer im Durchmesser größerer Kolbenabschnitt 60 ist gleitend in einer im Durchmesser größeren Bohrung 62 geführt, wobei eine Kammer 64 gebil det ist. Auf der rechten Seite des Kolbenabschnitts 60 ist ein Kolbenabschnitt 66 an geordnet, der den gleichen Durchmesser hat wie der Kolbenabschnitt 58 und der ge gen das Ventilglied 32 anliegt. Die Federn 42 bzw. 16, 18 sind so ausgelegt, daß bei einem normalen Druck der Schließkolben 56 das Ventil in der geöffneten Stellung hält. Steigt jedoch der Druck im Raum 26 an, entsteht durch die Wirkflächen, die dem Raum 26 zugeordnet sind, eine ansteigende Kraft, die der Kraft der Federn 16, 18 ent gegengerichtet ist. Sobald der Druck einen bestimmten Wert erreicht, kann das Ventil 32 in Schließstellung gehen.A locking piston 56 is also arranged in the housing section 14 . It has a most piston portion 58 , which is guided in a corresponding bore of the housing section 24 in a sliding and sealing manner, its left end abutting against the abutment 22 . A medium-sized piston section 60 is slidably guided in a larger-diameter bore 62 , a chamber 64 being formed. On the right side of the piston portion 60 , a piston portion 66 is arranged, which has the same diameter as the piston portion 58 and the ge against the valve member 32 . The springs 42 and 16 , 18 are designed so that the closing piston 56 holds the valve in the open position at a normal pressure. However, if the pressure in the space 26 rises, the active surfaces associated with the space 26 create an increasing force which is counter to the force of the springs 16 , 18 . As soon as the pressure reaches a certain value, the valve 32 can go into the closed position.
Der Verbraucher, etwa der hydraulische Hammer 48, ist jedoch nicht gleichmäßig mit Druck beaufschlagt, sondern bewirkt einen pulsierenden Druck in der Zuleitung und damit im Raum 26. Ein solcher pulsierender Druck würde dazu führen, daß der Kol ben 56 im Takt der Pulsation hin und her bewegt wird und daher das Ventil 32 schon schließen könnte, wenn der Spitzenwert für den pulsierenden Druck eine bestimmte Höhe überschreitet, die jedoch in keiner Weise kritisch ist. Daher ist die Kammer 64 über ein Rückschlagventil 68 und eine Drossel 70 mit dem Raum 26 verbunden. Dies bedeutet, daß der Schließkolben 56 bei einem Druckanstieg diesem nicht unmittelbar folgt, sondern stark verzögert je nach Bemessung der Drossel 70. Bei einem Druck abfall beginnt der Schließkolben 56 seine Richtung umzukehren. Er kann dies ohne Widerstände, weil das Rückschlagventil 68 dafür sorgt, daß die Kammer 64 mit Me dium aufgefüllt wird. Erst wenn der Druck in dem Raum 26 einen bestimmten Wert überschreitet, wird der Schließkolben 56 so weit verstellt, daß das Ventil 32 seiner seits in die Schließstellung geht. Ist die Schließstellung erreicht, wird die Schließkraft des Ventils 32 schlagartig erhöht, wodurch sich das Ventil 32 selbst hält, bis der Druck im Raum 28 deutlich unter den vorgegebenen Höchstwert fällt.However, the consumer, such as the hydraulic hammer 48 , is not evenly pressurized, but instead causes a pulsating pressure in the feed line and thus in the space 26 . Such a pulsating pressure would result in the piston 56 being reciprocated in time with the pulsation and could therefore close the valve 32 when the peak value for the pulsating pressure exceeds a certain level, which is in no way critical . The chamber 64 is therefore connected to the space 26 via a check valve 68 and a throttle 70 . This means that the closing piston 56 does not follow this immediately in the event of a pressure increase, but rather decelerates depending on the dimensioning of the throttle 70 . At a pressure drop of the closing piston 56 begins to reverse its direction. He can do this without resistance, because the check valve 68 ensures that the chamber 64 is filled with medium. Only when the pressure in the space 26 exceeds a certain value is the closing piston 56 adjusted so far that the valve 32 in turn goes into the closed position. When the closed position is reached, the closing force of the valve 32 is suddenly increased, as a result of which the valve 32 holds itself until the pressure in the space 28 drops significantly below the predetermined maximum value.
Die Drossel 70 ist nur symbolisch eingezeichnet. Sie kann zum Beispiel von dem Spalt gebildet sein, der zwischen dem Kolbenabschnitt 60 und der Bohrung 62 ge formt ist, etwa durch ein gewisses Toleranzmaß.The throttle 70 is only shown symbolically. It can be formed, for example, by the gap which is formed between the piston section 60 and the bore 62 , for example by a certain tolerance measure.
Die Teile der Ausführungsform nach Fig. 2, die den Teilen der Ausführungsform nach Fig. 1 gleichen, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es werden daher auch nur diejenigen Teile beschrieben, die von der Ausführung nach Fig. 1 abweichen.The parts of the embodiment according to FIG. 2, which are the same as the parts of the embodiment according to FIG. 1, are provided with the same reference numerals. Therefore, only those parts are described which differ from the embodiment according to FIG. 1.
In Fig. 2 ist zu erkennen, daß der Schließkolben 56a einen Kolbenabschnitt 60a auf weist, der mit einer Dichtung 72 versehen ist, um die Kammer 64 dichtend von einer weiteren Kammer 74 zu trennen, die im Gehäuseabschnitt 14a vorgesehen ist und durch die hindurch sich der dritte Kolbenabschnitt 66 erstreckt, und zwar durch eine Bohrungsabschnitt 76. Wie ferner zu erkennen, ist die Kammer 64 über eine Leitung 78 mit der Kammer 54 verbunden. Das Ventilglied 34a weist einen Kolbenabschnitt 80 auf, der in der Bohrung 38 geführt ist. Dadurch herrscht in den Kammern 64, 54 stets der gleiche Druck. Außerdem ist die Fläche des Kolbenabschnitts 80 gleich der Ringfläche, die aus Kolbenabschnitt 66 und 60a gebildet ist, wodurch Druckänderun gen im Raum 26a, die durch Druckpulse verursacht werden, nicht zu einer Bewegung des Schließkolbens 56a führen. Die Kammer 64 ist mit dem Raum 26a wiederum durch eine Drossel 70 und ein Rückschlagventil 68 verbunden, wobei die Drossel 70 von dem Ringspalt 84 zwischen dem Bohrungsabschnitt zwischen Kammer 74 und Raum 26a und dem Kolbenabschnitt 66 gebildet sein kann. Die der Kammer 74 zuge kehrte Wirkfläche des Kolbenabschnitts 60a wird daher mit einem Druck beauf schlagt, der von dem Durchgang 26a verzögert über die Drossel in diese gelangt. Da durch erfolgt bei steigendem Druck in dem Raum 26a eine Verschiebung des Schließ kolbens 56a nach links und damit eine Verstellung des Ventils 32a in Richtung Schließstellung. Hat dieser Druck einen vorgegebenen Wert erreicht, geht das Ventil 32a in die Schließstellung. Dort wird es dann, wie bereits beschrieben, durch die dem Raum 28 zugekehrte größere Wirkfläche selbst gehalten.In Fig. 2 it can be seen that the closing piston 56 a has a piston section 60 a, which is provided with a seal 72 to seal the chamber 64 from another chamber 74 , which is provided in the housing section 14 a and through through which the third piston section 66 extends, namely through a bore section 76 . As can also be seen, the chamber 64 is connected to the chamber 54 via a line 78 . The valve member 34 a has a piston portion 80 which is guided in the bore 38 . As a result, the same pressure always prevails in the chambers 64 , 54 . In addition, the area of the piston portion 80 is equal to the annular surface, which is formed from piston portions 66 and 60 a, whereby pressure changes in the space 26 a, which are caused by pressure pulses, do not lead to a movement of the closing piston 56 a. The chamber 64 is in turn connected to the chamber 26 a by a throttle 70 and a check valve 68 , wherein the throttle 70 can be formed by the annular gap 84 between the bore section between the chamber 74 and chamber 26 a and the piston section 66 . The chamber 74 facing active surface of the piston portion 60 a will therefore come with a pressure beauf beat, the delay of the passage 26 a via the throttle in this. Since there is a shift in the closing piston 56 a to the left and thus an adjustment of the valve 32 a in the direction of the closed position with increasing pressure in the space 26 a. If this pressure has reached a predetermined value, the valve 32 a goes into the closed position. As already described, it is then held there itself by the larger active surface facing the space 28 .
Claims (6)
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DE1998103751 DE19803751C2 (en) | 1998-01-30 | 1998-01-30 | Pressure-dependent closing valve for a hydraulic consumer |
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DE1998103751 DE19803751C2 (en) | 1998-01-30 | 1998-01-30 | Pressure-dependent closing valve for a hydraulic consumer |
Publications (2)
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