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Speicherladeventil Die Erfindung betrifft ein Speicherladeventil
für hydraulische Anlagen, mit einem ersten Anschluß für eine Speisepumpe, einem
zweiten Anschluß für einen Speicher und einem dritten Anschluß für einen Tank, mit
einem zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluß angeordneten Rückschlagventil
und mit einer eingebauten Hystereseeinrichtung.
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Zweck der Hystereseeinrichtung für ein Speicherladeventil ist es,
die Speisepumpe nach Erreichen eines bestimmten Maximaldruckes auf Leerlauf zu schalten
und nach Erreichen eines bestimmten Minimaldruches bei Entnahme des Drucknittels
für einen Verbraucher die Speisepumpe auf Ladevorgang wieder umzuschalten.
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Dabei wird zum Erzielen einer ausreichenden Hysterese, also eines
Unterschiedes zwischen der Einschaltschwelle und der Ausschaltschwelle ein Stufenkolben
in verschiedenen Ausführungsformen verwendet, die jedoch eine hohe Genauigkeit in
der Herstellung verlangen und die in besonderem Maße reibungsbehaftet ,sind, wodurch
ein exaktes Arbeiten des Speicherladeventils ausgeschlossen ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Speicherladeventil
mit Hystereseeinricbtung zu schaffen, das preisgilnstig herzustellen ist und gleichwohl
exakt arbeitet.
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Die Erfindung besteht darin, daß die Hystereseeinrichtung im Gehäuse
des Speicherladevontils aus einem Kolben mit kleinerem Querschnitt und einem koaxial
zu diesem in einer axialen Bohrung eines Steuerkolbens angeordneten Ventilkolben
mit grösserem Querschnitt besteht, und die derart angeordnet sind, daß der Kolben
unmittelbar und die an diesen anschließenden Stirnflächen des Ventilkolbens und
des Steuerkolbens über eine Drossel mit dem Speicher hydraulisch verbunden sind,
wobei der Steuerkolben mit einer stärkeren und der Ventilkolben mit einer schwächeren,
vorgespannten Feder in Anlage an einem Anschlag gehalten sind.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die axiale
Bohrung des Steuerkolbens über radiale Bohrungen mit dem dritten Anschluß verbunden
ist.
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Ferner weist in einer ersten Ausführungsform der Ventilkolben einen
Ventilkegel auf, der einem konischen Ventilsitz im Steuerkolben angepaßt ist, und
diesen mittels einer von einer
Scheibe gehaltenen Dichtung abdichtet.
Eine zweite Ausführungsform der Hystereseeinrichtung besteht darin, daß der Ventilkolben
zylinderförmig ausgebildet, ist und an der geschlossenen, der Feder abgerandten
Stirnseite eine Steuerkante aufweist, die über Bohrungen mit der Steuernut des Steuerkolbens
verbunden ist und mit einer am Kolben vorgesehenen Schaltkante korrespondiert, wobei
der an der Steuerkante während des Larievorganges gebildete Ringspalt kleiner ist,
als die Uberdeckung an der Schaltkante des Kolbens mit dem Gehäuse ausmacht. Schließlich
gehört es zur Erfindung, daß in einer anderen Ausführung die den Ventilkolben in
Anlage haltende Feder im Steuerkolben abgestützt ist.
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Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen darin, daß
durch die Hystereseeinrichtung der Einschaltdruck des Speicherladeventils um einen
genau definierten Betrag niedriger liegt als der Ausschaltdruck. Dadurch wird ein
Sprungverhalten erzielt, d. h. das Umschalten erfolgt augenblicklich, so daß nur
die beiden Schaltsustände ein und täusII möglich sind mit einem entsprechend großen
Druckintervall. Durch die Aufteilung eines bekannterweise für die Hystereseeinrichtung
erforderlichen Stufen- bzw. Ringkolbens in einen Kolben mit kleinerem Querschnitt
und in einen Ventilkolben mit größerem Querschnitt und deren erflndungsgemäße Anordnung
im Gehäuse eines SpeicrerladeventilB
wird ein exakt3s, von Reibungskräften
unabhängiges reiten ermöglicht und gleichzeitig werden dadurch die Herstellungskosten
herabgesetzt.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand einer Zeichnung näher erläuter:t-.
Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 ein Speicherladeventil mit Bystereseeinrichtung, Fig.
2 einen zylinderförmigen Ventilkolben mit Steuerkante, Fig. 3 eine andere Abstützung
für die Feder des Ventilkolbens.
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Ein Speicherladeventil 1 weist in einem Gehäuse 2 einen erbuten Anschluß
3 für eine Speisepumpe 4, einen zweiten Anschluß 5 für einen Speicher 6 und einen
dritten Anschluß 7 für einen Tank 8 auf. Der erste Anschluß 3 ist über einen Kanal
9 und ein Rückschlagventil 10 mit dem zweiten Anschluß 5 verbunden. In einer Bohrung
11 im Gehäuse 2 ist ein Kolben 12 mit einem kleineren Querschnitt und. in einer
koaxial zur Bohrung 11 sich erstreckenden weiteren Bohrung 13 ein Steuerkolben 14
mit größerem Querschnitt angeordnet, der von einer stärkeren Feder 15 in Anage an
einem Anschlag 16 gehalten ist. In einer axialen Bohrung 17 des Steuerkolbens 14
ist ein Ventilkolben 18 gelagert, der
von einer schwcheren Feder
19 ebenfalls in Anlage am Anschlag 16 gehalten ist, wobei zwischen dem Steuerkolben
14. und dem Ventilkolben 18 ein offener Durchlaß für das Drucknit,tel besteht. Dio
auf den Steuerkolben 14 wirkende Feder 15 und die auf den Ventilkolben 18 in gleicher
Richtung wirkende Feder 19 werden von ein die Bohrung 13 abschließenden Verschlußschraube
20 gehalten. Der kleinerc Querschnitt des Rolbens 1? und der größere Querschnitt
es Steuerkolbens 14 bzw. des Ventilkolbens 18 bestimmen mit der Kraft der vorgespannten
Federn 15 und 19 die Höhe der Hysterese Zwischen dem Anschluß 5 und der Bohrung
11 ist ein Kanal. 21 angeordnet, durch den die freie Stirnfläche des Kolbens 12
mit dem Speicherdruck beaufschlagt ist. Die andere Stirnfläche des Kolbens 12 ragt
in einen Raum 22, der von den beaufschlagbaren Stirnflächen des Steuerkolbens 14
und des Ventilkolbens 18 begrenzt wird. Zwischen dem Kanal 21 und dem Raum 22 ist
eine Drossel 23 angeordnet, über die bei offenstehendem Ventilkolben 18 ein Leckölatrom
fließt und bei geschlossenem Ventilkolben 18 der volle Speicherdruck übertragen
wird. Der Steuerkolben 14 weist eine Steuernut 24 auf, die über radiale Bohrungen
25 mit der axialen Bohrung 17 verbunden ist. In einer ersten AusSührungsform weist
der Ventilkolben 18 einen Ventilkegel 26 auf,
der in einem entsprechenden
Ven-tilsitz 27 des Steuerkolbens 14 durch eine von einer Scheibe 28 gesicherten
Dichtung 29 dicht gehalten wird.
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Die Wirkungsweise eines solchen Speicherladeventils 1 mit der erfindungsgemäßen
Hystereseeinrichtung ist nachstehend beschrieben: Bei einem niedrigen unter dem
Abschaltdruck des Speichers 4 liegenden Steuerdruck wird der Steuerkolben 14 von
der Feder 15, ebenso der Ventilkolben 18 von der Feder 19 in Anlage am Anschlag
16 gehalten, so daß zwischen dem Steuerkolben 14 und dem Ventilkolben 18, bzw. zwischen
dem Ventilkegel 26 und dem Ventilsitz 27 eine Öffnung besteht, durch die ein während
des Aufladens über die Drossel 23 fließender Leckölstrom zum Tank 8 zurückfließt.
In dem Maße wie der Aufladedruck im Anschluß 5 zunimmt, wachst auch der Druck in
der Bohrung 11, bis die auf den Kolben 12 wirkende Kraft ausreicht, um den Ventilkolben
18 gegen die Kraft der Feder 19 soweit nach rechts zu verschieben, daß der Ventilkegel
26 am Ventilsitz 27 dichtend anliegt. Dadurch wird der Leckölptrom gestoppt und
im Raum 22 baut sich der gleiche Druck auf wie in der Bohrung 11, so daß der Steuerkolben
14 gegen die Kraft der Feder 15 mitsamt dem Ventilkolben 18 gegen die Kraft der
Feder 19 bis zu einem Anschlag 30 der Verschlußschraube 20 verstellt wird. Dadurch
ist der erste Anschluß 3 über die Steuernut 24 mit dem dritten Anschluß
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verbunden, so daß die Speisepumpe 4 drucklos in den Tank 8 fördert, während das
Rückschla.yrentil 10 den Kanal 9 absperrt. Durch die R1tna.hme des Druckmittels
aus dem Speicher 6 für verschiedene Verbraucher sinkt der Druck im Speicher 6, im
Anschluß 5 und damit auch im Raum 22 laufend ab, bis er die Einschaltschwelle erreicht,
die dem Quotient aus der Kraft der Feder 19 und dem Querschnitt des Ventilkolbens
18 entspricht.
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Dann drückt die Feder 19 den Ventilkolben i aus dem Steuerkolben 14
heraus und bewirkt dessen hydraulische Entlastung. Dadurch wird der Steuerkolben
14 durch die Feder 15 an den linken Anschlag 16 gedrückt und die Steuernut 24 vom
Anschluß 3 getrennt.
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Danach fördert die Speisepumpe 4 über den Kanal 9 und das Rückschlagventil
10 solange zum Speicher 6 bis der maximale Speicherdruck wieder erreicht ist, und
die Umschaltung des Steuerkolbens 14 bis zur Anlage am rechten Anschlag 30 erfolgt.
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Als Beispiel für die Bestimmung der Ein schalt- und Ausschaltschwelle
eines Speicherladeventils sc.ien folgende Werte angegeben: Der Querschnitt des kolbens
12 betrage 0,28 cm2, die Vorspannkraft der Feder 19: 14,5 kp und deren Federkonstante:
1,75 kpimm, dann ist am Kolben 12 bzvr. in der Bohrung 11 ein Steuerdruck von 64
atü als Ausschaltschwelle erforderlich um den Ventilkolben 18 bis zum Anschlag am
Ventilsitz 27 gegen die Kraft der Feder 19, die bei einem Schaltweg von 2 mm 18
kp beträgt, en verstellen. Durch die erfolgte Abdichtung wird der
Ventilkegel
26 von beispielsweise 1,8 cm2 Querschnitt mit einem Schaltdruck von 64 atü beauischlagt
und mit einer Kraft von 114 kp in den Ventilsitz 27 gedrückt. Mit dem gleichen Schaltdruck
von 64 atü wird aber auch die gesamte Querschnittfläche des Steuerkolbens 14 von
beispielsweise 3,8 cm2 beaufschlagt und mit einer Kraft von 243 kp an den rechten
Anschlag 30 gedrückt, wodurch der erste Anschluß 3 über die Steuernut 24 mit dem
Tank 8 verbunden wird, so daß die Speisepumpe vom Speicher 6 abgeschaltet ist und
drucklos in den Tank 8 fördert. Wenn dann der Speicherdruck während der Druckmittelentnahme
von 64 atii auf 10 atü der Einschaltschwelle zurückgegangen ist, dann entsprechen
diese 10 atü der Haltekraft von 18 kp am Ventilkegel 26 des Ventilkolbens 18 mit
dem Querschnitt von 1,8 cm2. Sobald die Kraft der Feder 19 den Ventilkolben 18 gegen
den Speicherdruck von 10 atü abhebt, wird der Steuerkolben 14 hydraulisch entlastet
und durch die Kraft der Feder 15 an den linken Anschlag 16 gedrückt. Damit wird
der freie Durchlauf des Druckmittels durch das Speicherladeventil 1 unterbunden
und die Speisepumpe 4 auf Ladearbei geschaltet.
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Die in Fig. 1 dargestellte Hystereseeinrichtung des Speicherladeventils
1 mit der Drossel 2 bietet den Vorteil, daß bei geladenem Speicher 6 der Ventilkolben
18 durch die Dichtuillg 29
leckölfrei abgedichtet ist, ohne daß
eine besondere Fertigungspräzision für den Steuerkolben 14 und den Ventilkolben
18 notwendig ist. Soll jedoch der beim Ladevorgang an der Drossel 23 auftretende
geringe Leckölstrom vermieden werden, so tritt, wie in Fig. 2 gezeigt ist, an Stelle
des kegelförmigen Ventilkolbens 18 ein zylinderförmiger Ventilkolben 31 mit einer
Steuerkante 32, die mit einer Schaitkante/oines Kolbens 34 zusammenarbeitet, Um
ein Durchdrücken des Ventilkolbens 31 in dem Steuerkolben 35 zu verhindern ist der
Ventilkolben 31 mit einem Anschlag 36 ausgestattet. Die Steuerkante 32 ist über
radiale Bohrungen 37, eine axiale Bohrung 38 und weitere Durchlässe 39 mit dem dritten
Anschluß 7 verbunden. Beim Ansteuern, d. h. wenn der Druck in der Bohrung 11 zunimrrit,
bleibt diese solange vom Raum 22 getrennt, hiF; der Druck in der Bohrung 11 ausreicht
um den Kolben 34 und den Ventilkolben 31 gegen die Rraft der Feder 19 bis zum Anschlag
36 zu verstellen. Dabei wird zuerst die Steuerkante 32 zwischen dem Ventilkolben
31 und dem Steuerkolben 35 geschlossen, bevor die Schaltkante 33 am Kolben 34 öffnet.
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Sobald die Schaltkante 33 offensteht, wArirkt der in der Bohrung 11
vorhandene Druck auch im Raum 22 und beaufschlagt die gesamte Querschnittflache
des Ventilkolbens 31 und des Steuerkolbens 35, so daß dieser bis zum Anschlag 30
an der Verschlußschraube 20 verstellt wird. Durch die Anordnung der Steuerkante
32 am zylinderförmigen Ventilkolben 31 und der Schaltkante 33 am Kolben 34
bleibt,
bei Wegfall einer Drossel zwischen der Bohrung 11 und 22 dem Raums die Funktion
der Hystereseeinrichtung voll erhalten, ohne daß beim Ansteuern ein Leckölstrom
zwischen dem zweiten Anschluß 5 und dem dritten Anschluß 7 auftreten kann.
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In Fig. 3 wird eine andere Anordnung der Feder 19 für den Ventilkolben
18 bzw. 31 gezeigt. Danach weist das federseitige Ende eines Steuerkolbens 40 eine
topfförmige Halterung 41 für die Feder 19 des Ventilkolbens 18 bzw. 31 auf, so daß
sich diese am Steuerkolben 40 abstützt und nicht, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt wird,
an der Verschlußschraube 20.