DE2541879C2 - Drucksteuerventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Drucksteuerventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs I.

Ein Drucksteuerventil dieser Gattung ist bekannt aus derUS-PS23 3O6IO.

Auch die US-Patentschriften 31 06 219 und 34 11 535 zeigen solche Drucksteuerventile.

In jeder der zuvor genannten Patentschriften ist ein Sitz dargestellt, welcher sowohl axial als auch radial bewegbar ist, und sich infolgedessen bezüglich eines Elementes selbständig ausrichtet bzw. zentriert, welches mit dem Sitz in Anlage verspannt ist. Strömt unter hohem Druck stehendes Fluid durch den Ventilsitz oder befindet es sich in einer Öffnung unterhalb des Sitzes, neigt das unterhalb des Sitzes befindliche Fluid dazu, den Sitz vom zugeordneten Ventilgehäuse abzuheben. Als Folge davon durchströmt dann unter hohem Druck stehendes Fluid den Sitz. Ebenso kann Fluid hohen Druckes, das auf die Außenseite des Ventilstößels und auf die Oberseite des selbstausrichtenden Sitzes wirkt, den Anspruchswert des Ventils verändern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil mit einem selbstausrichtenden Sitz zu schaffen, bei welchem der Ventilsitz unabhängig davon, ob sHi hoher oder geringer Druck oberhalb des Ventilshzes befindet, gegenüber der dem Ventilsitz zugewandten Fläche des Ventilgehäuses abgedichtet bleibt und nichi abhebt

Ausgehend von einem Drucksteuerventil gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 wird zur Lösung der

is genannten Aufgabe die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 herausgestellte Anordnung getroffen. Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus dem Anspruch 2.

Der Ventilsitz richtet sich selbständig aus und wird

ständig gegen die zugewandte Fläche des Ventilgehäuses gedrückt, so daß kein Fluid zwischen Sitz und zugewandte Flache des Ventiigehäuses strömen kann und somit auch keine Änderung des Ansprechwertes des Ventils vorkommt

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert

F i g. 1 ist eine schematische Darstellung eines Paares von Drucksteuerventilen gemäß der Erfindung inner halb einer hydraulischen Schaltungsanordnung.

Fig.2 ist eine vergrößerte Detaildarstellung des Stößels und eines selbstausrichtenden Ventilsitzes der in F i g. 1 wiedergegebenen Art F i g. 3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils des

Ventilstößels und des Ventilsitzes nach F i g. 2. F i g. 4 ist eine vergrößerte Aufsicht des Ventilsitzes. In F i g. 1 ist eine hydraulische Schaltung mit einer Pumpe 10 dargestellt, die durch einen Primärantrieb

(nicht dargestellt) angetrieben ist, welche einen Fluidmotor 11 bewegt Dieser jc tätigt ein nicht dargestelltes mechanisches Gerät Innerhalb der hydraulischen Schaltung befindet sich das Drucksteuerventil 20. Das Drucksteuerventil 20 weist ein Ventilgehäuse 21 auf, welches mit einem Ventilblock 22 befestigt ist. Eine Bohrung 23 im Ventilgehäuse 21 dient zur Aufnahme eines unter engem Sitz eingepaßten, zylindrischen Ventilstößels 24 und ist in Richtung einer zylindrischen Ausnehmung 25 zwischen dem Ventilgehäuse 21 und dem Block 22 geöffnet. In diese Ausnehmung ist ein frei bewegbarer, selbst fluchtender zylindrischer Sitz 26 eingesetzt. Die Ausnehmung bzw. Kammer 23 ist groß genug, um axiale und radiale Bewegungen des Sitzes 26 zuzulassen.

Gemäß F i g. 2 und 3 besitzt der Sitz 26 eine flache Unter- oder Bodenfläche 27. die auf einer ebenen Fläche 28 am Ventilblock 22 liegt. Dabei liegt der Ventilsitz über einer öffnung 29. die in der Fläche 28 mündet Eine kreisförmige Ablaßnut 20 ist in der unteren Fläche 27 des Sitzes 26 ausgebildet und durch eine innere Wand 31 begrenzt, welche einen Durchmesser a aufweist. Die Nut ist ferner durch eine äußere Wand 32 mit einem Durchmesser b begrenzt und gestattet, daß zwischen den Flächen 27 und 28 durchtretendes Fluid über eine

Leitung 33 in einen Behälter R abfließen kann.

Der Sitz 26 besitzt eine schräg zulaufende bzw. kegelstumpfförmige Bohrung 34 mit einem inneren Durchmesser c. Eine Feder 35 in einer Bohrung 36 des

Ventilstößels 24 wirk« ?'vischen der Unterseite 37 der Bohrung 36 und der Oberseite 38 der Bohrung 23, um den Ventilstößel 24 nach unten in Anlage an den Sitz 26 zu pressen. Falls der Sitz 26 nicht genau fluchtet, führt die Steuer- oder Nockenwirkung zwischen der Kante der Unterseite 41 des Ventilstößels und der schräg zulaufenden Fläche der Bohrung 34 dazu, daß sich der Sitz 26 so lange radial verschiebt, bis er bezüglich des Stößels 24 fluchtet bzw. mittig ausgerichtet ist. Gemäß Fig.2—4 liegt der Ventilstößel 24 am Sitz 26 entlang einer Kreislinie ei.ies Durchmessers d an, der zwischen den DuThfnessern a und ödes Ableitungskanals liegt.

Der Ventilstößel 24 und der Sitz 26 sind so ausgebildet, daß Druck eines Fluids den Sitz 26 an die Fläche 28 des Ventilblocks anpreßt, wenn hoher Druck in der Ausnehmung 25, in der Öffnung 29 oder in beiden Besteht. Gemäß Fig.3 und 4 ist die Ringfläche zwischen den Durchmessern c und a mit A\ benannt, während die Ringfläche zwischen dem Durchmesser b und dem Durchmesser e des Außenumfanges 42 des Sitzes 26 mit Ai benannt ist Die effektive Ringfläche, d.h.

zwischen den Durchmessern cund c/ist mit Ai benannt, während die wirksame Ringfläche, d h.

zwischen den Durchmessern c/und e mit Ai benannt ist. Wenn in der Öffnung 29 hoher Druck ansteht, dann sickert er zwischen den Flächen 27 und 28 durch. Die Fluidwirkung über der Fläche A ι der unteren Fläche 27 des Sitzes erzeugt eine Kraft, weiche die Neigung besitzt, den Sitz 26 anzuheben. Wenn diese Fluidleckage den Ablaßkanal 30 erreicht, dann fällt der Druck auf den Niederdruck des Fluids im Behälter /?ab. Diese Leckage kann infolge einer rauhen Oberflächenbehandlung oder infolge unvollständiger Glätte der angepaßten Teile vorliegen. Obwohl bei derartigen Fällen im allgemeinen ein Druckgradient bzw. Druckgeialle entlang der angepaßten Fläche besteht, sei zum Zwecke der Beschreibung der schiechteste Zustand angenommen, b") welchem der gesamte Druck über der gesamten Breite der zugewandten Flächen wirkt. Gleichzeitig wirkt der hohe Druck des Fluids auch über der Fläche

ίο A₃ und erzeugt eine Kraft, die die Neigung besitzt, den Sitz 26 nach unten gegen die Fläche 27 zu drücken. Da die Wirkfläche At größer is; .Us die Wirkfläche A\, übt der hohe Druck in der öffnung 29 auf den Sitz 26 eine nach unten gerichtete Differenzkraft aus.

Wenn der hohe Druck des Fluids in der Kammer 25 besteht, dann erzeugt das auf der Wirkfläche At wirkende Fluid eine Kraft, weiche die Neigung besitzt, den Sitz 26 nach unten gegen die Fläche 27 zu drücken. Unter hohem Druck stehendes Fluid iickert zwischen den einander zugewandten Flächen 27 und 28 durch und wirkt auf de^r Fläche A2, wobei eine Kraft entsteht, welche die Neigung besitzt, den Sitz ?' anzuheben. Es sei wiederum angenommen, daß der gesamte Druck über der Fläche A2 wirksam ist. Wenn diese Fluidleckage den Ablaßkanal 30 erreicht, dann sinkt der Druck auf den Niederdruck des Fluids im Behälter R ab. Da die Wirkfläch" A_A größer ist als die Fläche Ai, übt der hohe Druck des Fluids in der Kammer 25 auf den Sitz 26 eine nach unten gerichtete Differenzkraft aus. Unabhängig davon, auf welcher Seite des Ventils hoher Druck des Fluids ansteht, entsteht eine Differenzkraft, weiche den Sitz 26 auf die Fläche 28 aufdrückt.

Wenn hoher Druck des Fluids in der Öffnung 29 am Ventil 20 anliegt, dann strömt das Fluid um den Sitz 26.

Der gleiche Druck wirkt auf den Flächen A\, Ai, Ai und Aa- Da die Wirkflächen A₃ und Aa größer sind als die Flächen A\ und Ai, ist es offensichtlich, daß das Fluid auf den Sitz 26 eine nach unten gerichtete Kraft ausübt. Auf diese Weise wird ein Ventilklappern vermieden, welches Abnutzung hervorrufen könnte.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Drucksteuerventil mit einem eine Kammer aufweisenden Ventilgehäuse, einem innerhalb der Kammer verschiebbaren scheibenartigen Ventilsitzelement, welches von einer Bohrung durchsetzt ist und mit seiner Bodenfläche an einer zugewandten Fläche des Ventilgehäuses anliegt, derart, daß eine innerhalb der zugewandten Fläche des Ventilgehäuses vorgesehene öffnung mit der Bohrung des Ventilsitzelementes fluchtet, und mit einer an der entgegengesetzten Seite des Ventilsitzelementes im Ventilgehäuse angeordneten Bohrung, in welcher sich ein hin- und herbewegbarer, durch eine Federanordnung in Richtung des Ventilsitzelementes vorgespannter Ventilstößel befindet, dadurch gekennzeichnet, daß sich in einer der beiden einander zugewandten Flächen (27, 28) des Ventilsitzelementes (26) oder des Ventilgehäuses (22) eine Ablaßnut (10) befindet, welche mit einer Niederdruckquelle (R) in Verbindung steht, daß der Ventilstößel (24) am Ventilsitzelement (26) entlang einer die Ablaßnut (30) in der Projektion überdekkenden Dichtungslinie anliegt, und eine erste Wirkfläche (A 3) ausgebildet wird, die zwischen einem ersten, durch den Innendurchmesser (c) der Bohrung (34) des Ventilsitzelementes (26) gebildeten Kreis und einem zweiten Kreis (d) liegt, der durch die Dichtungslinie gebildet ist. entlang welcher der Ventilstößel (24) an der schräg nach außen sich erweiternde·. Bohrung (34) des Ventilsitzelementes (26) anliegt, während ?ine zv ;ite Wirkfläche (A 1) auf der Unterseite dps Ventilsitzelementes (26) zwischen dem ersten Kreis (c)u' d dem dritten Kreis (a ausgebildet wird, der durch den Innendurchmesser der Ablaßnut (30) gebildet ist. wobei die erste Wirkliche (A 3) größer ist als die zweite Wirkfläche (A 1), daß auf der dem Ventilgehäuse (22) zugewandten Fläche (27) des Ventilsitzelementes (26) zwischen dem Außendurchmesser (e) des Ventilsitzelementes (26) und dem Außendurchmesser (b) der Ablaßnut (30) eine dritte Wirkfläche (A 2) ausgebildet wirC, und daß auf der Oberseite des Ventilsitzelementes (26) zwischen dem Außendurchmesser (e) desselben und dem zweiten Kreis (d) eine vierte Wirkfläche (A4) ausgebildet wird, welche größer ist als die dritte Wirkfläche (A 2). dadurch, daß der Außendurchmesser (b) größer ist als der Durchmesser (d) des Ventilstößels(24).