DE2553736A1

DE2553736A1 - Kombiniertes leerlauf-, auslass und lastkompensationsventil fuer hydraulische antriebe

Info

Publication number: DE2553736A1
Application number: DE19752553736
Authority: DE
Inventors: Dennis James Mcavoy
Original assignee: Sperry Rand Corp
Current assignee: Vickers Inc
Priority date: 1975-02-10
Filing date: 1975-11-29
Publication date: 1976-08-19
Also published as: GB1528938A; DE2553736C2; CA1035243A; US3980095A; JPS6018369U; JPS621508Y2; JPS51104630A

Description

BLUMBACH - WESEFV ■ BERGEN . KRAMER ZWiRNER - HIRSCH

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Postatfresse München: Paientconsult 8 München 60 Radeckestraße 43 Telefon (089) 883603/B83604 Telex 05-212313 Postadresse Wiesbaden: Patentconsuit 62 Wiesbaden Somieriberger Straße 43 Telefon (06121)562943/561998 Telex 04-1G6237

Sperry Rand Corporation
Crooks and Maple Roads
Troy, Michigan 48084
U.S.A.

Kombiniertes Leerlauf-, Auslaß- und Lastkompensationsventil für hydraulische Antriebe

Bei hydraulischen Antrieben, insbesondere solchen mit Verwendung von Richtungssteuerventilen mit einer geschlossenen mittleren Stellung wird gewöhnlich ein Leerlaufventil zur Rückleitung der geförderten Betriebsflüssigkeit in eine Rückführleitung bei geringem Druckabfall verwendet, wenn alle Richtungssteuerventile in ihrer mittleren Lage sind. Ein Auslaßventil wird parallel zu dem Entlastungsventil verwendet, um den maximalen Betriebsmitteldruck zu begrenzen, wenn die Betriebsflüssigkeit zu einem oder mehreren Hydraulikmotoren geliefert wird. Es ist auch üblich, ein Lastkompensationsventil zu verwenden, welches den Druck beim Hydraulikmotor abtastet und einen konstanten Druckabfall an dem Richtungssteuerventil aufrechterhält. Dieses Ventil wird manchesmal in einem Gehäuse mit dem Auslaßventil gebaut.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einheitliches, kombiniertes Ventil zu schaffen, welches alle drei beschriebenen Funktionen ausführen kann, so daß der Aufbau von hydraulischen Antrieben der beschriebenen Art vereinfacht und die Herstellungskosten verringert werden können, und insbesondere soll eine Ventilkonstruktion mit Hohlventilkörpern geschaffen werden.

Die gestellte Aufgabe wird aufgrund der Maßnahmen fes Hauptanspruches gelöst. Das neue kombinierte Ventil weist einen durchgehenden Einlaßdurchgang auf, von dem ein Auslaßdurchgang abzweigt, der je nach der Stellung zweier ineinandergeschachtelter Ventilkörper eine Druckentlastung des Betriebsmittels ermöglicht, und diese Druckentlastung des geförderten Betriebsmittels hängt von dem Betriebszustand des hydraulischen Antriebs ab, der über einen Steuereinlaß abgetastet wird. Im unbelasteten Zustand des Hydromotors, wenn dieser mit seiner Auslaßleitung verbunden ist, führt der geringe Steuerdruck dazu, daß das eine Ventil leicht anspricht und dem geförderten Betriebsmittel eine bequeme Entspannung bietet, so daß keine unnütz große Leistung der Förderpumpe des Antriebs heraufbeschworen wird, während bei einer Teilbeaufschlagung des Hydromotors, wenn das Richtungssteuerventil als Drosselventil wirkt, ein Teil des

geförderten Betriebsmittels über das zweite Ventil abfließen kann, was dadurch erreicht wird, daß an diesem zweiten Ventil ein entsprechender, steuernder Differenzdruck anliegt. Dem Hydromotor wird deshalb die Betriebsraittelflüssigkeitsmenge zugeführt, welche von dem Richtungssteuerventil vorgegeben ist, während die restliche Menge über das neue kombinierte Ventil abfließen kann. Für den hydraulischen Antrieb wird deshalb keine Pumpe mit einstellbarer Fördermenge benötigt, obwohl der Antrieb für unterschiedliche Vorschubgeschwindigkeiten und Widerstandskräfte flexibel einstellbar ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Die einzige Zeichnung zeigt eine schematisierte Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung, und zwar teilweise einen Querschnitt und teilweise eine hydraulische Schaltung eines Ventil- und Leistungssystems.

Das dargestellte hydraulische Leistungssystem umfasst einen Behälter 10 für Druckflüssigkeit, eine Hydraulikpumpe 12 mit fester Fördermenge, ein sogenanntes Kombinationsventil ; 14 für Entlastung, Auslaß und Lastkompensation, ein Richtungssteuerventil 16 und einen Hydromotor 18, der hier als Kolbenzylindereinheit dargestellt ist. Eine Förderleitung 20 verbindet die Pumpe 12 mit dem Kombinationsventil 14 und eine Fortsetzung 22 der Förderleitung stellt die Verbindung zwischen dem Kombinationsventil 14 und dem Richtungs-

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Steuerventil 16 her. RUckführungs- oder Auslaßleitungen 24, 26, 28 dienen zur Rückführung der Betriebsflüssigkeit in den Behälter 1.0. Mo tor leitungen 30 und 32 verbinden das RichtungsSteuerventil 16 mit dem Hydromotor 18 und weisen Abzweigungen 34 und 36 auf, die zu einem Pendel- oder Wechselventil 38 führen, an dessen Ausgang eine Leitung 40 den Betriebsmitteldruck des Hydromotors 18 führt, der somit abgetastet werden kann. Ein Pilotauslaßventil 42 liegt zwischen der Leitung 40 und der Rückkehrleitung 28 und ist vorzugsweise von Hand einstellbar.

Das Kombinätionsventil 14 besitzt einen Einlaßdurchgang 44 und einen Auslaßdurchgang 46, zwischen denen ein konischer Sitz 48 angeordnet ist^undie durch ein Rohrventilkörper 50 verschlossen werden können. Der Rohrventilkörper 50 besitzt· ein kolbenartiges Teilstück 52, welches in einer Zylinderbohrung 54 geführt ist und mittels einer Feder 56 gegen den Ventilsitz 48 mit einer bestimmten Vorspannung gedrängt wird. Die Vörspattnungsfeder 56 sitzt in einer Kammer 58, welche praktisch die Fortsetzung der Bohrung 54 ist. Der Durchmesser des Kolbens 52 und der Kammer 58 ist etwas größer als der mittlere Durchmesser des Sitzes 48, so daß eine kleine Differenzfläche entsteht, aufgrund welcher der Druck im Einlaßdurchgang 44 das Rohrventil 50 gegen die Kraft der Feder 56 öffnet, wertn der Druck in der Kammer 58 auf einem

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- 5 sehr geringen Wert ist.

Das kolbenartige Teilstück 52 ist hohl ausgebildet und weist eine Einlaßöffnung 60 und eine Auslaßöffnung 62 auf, zwischen denen ebenfalls ein konischer Sitz 64 angeordnet ist, der durch einen weiteren Rohrventilkörper·66 normalerweise geschlossen ist. Auch dieserbesitzt ein kolbenartiges Teilstück 68, welches in einer Bohrung 70 geführt ist und mittels einer Feder 72 in der geschlossenen Stellung vorgespannt ist. Das in der Zeichnung rechts dargestellte Ende der Bohrung 70 ist durch eine Kappe 74 verschlossen, die einen dünnwandigen rohrförmigen Fortsatz 76 besitzt, der an seinem äußeren (linken) Ende einen Kolben 78 aufweist. Der Kolben 78 ist in einer Bohrung 80 des kolbenartigen Teilstückes 68 geführt und weist Abdichtungsringe 82 auf, Eine Querbohrung 84 verbindet die Kammern 58 und 70 miteinander. Die Kammer 58 v/eist einen Steuereinlaß 86 auf, der mit der Leitung 40 zum Zwecke der Abtastung der Last verbunden ist. Eine Drossel 88 liegt in der Lastabtastleitung 40 an einer Stelle zwischen dem Wechselventil 38 und dem Pilotauslaßventil 42.

Die Einzelteile sind in einer Lage dargestellt, welche sie bei Nichtlauf der Pumpe 12 einnehmen. Wenn die Pumpe bei der dargestellten mittleren geschlossenen Lage des RichtungsSteuerventils 16 anläuft, baut sich in dem Einlaß-

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durchgang 44 unmittelbar der Druck auf und verschiebt das Rohrventil 50 infolge der Differenzdruckfläche zwischen dem Sitz 48 und der Bohrung 54 gegen die leichte Kraft der Feder 56 nach rechts, so daß die gesamte Fördermenge der Pumpe über die Leitungen 24 und 28 zurück zu dem Behälter 10 entlassen wird. Diese Betriebsweise stellt sich deshalb ein, weil der Steuereinlaß 86 mit dem Behälter 10 über die Abtastleitung 40, das Wechselventil 38 und einer der Motorleitungen 32 verbunden ist. Auf diese Weise wirkt der hülsenförmige Rohrventilkörper 50, 52 als ein Entlastungs- oder Leerlaufventil.

Wenn das Richtungssteuerventil 16 in die eine oder andere Betriebslage des Motors verschoben wird, beispielsweise nach rechts, wird das geförderte Betriebsmittel über den ringförmig ausgebildeten Einlaßdurchgang 44 und der Leitung -22 zu der Leitung 30 durchgeschaltet, und im Maße, wie sich der Widerstand gegen die Bewegung des Hydromotors 18. zeigt, steigt der Druck in dieser Leitung 30, wodurch das Wechselventil 38 in die rechte Lage verschoben wird und den Betriebsmitteldruck des Hydromotors in die Lastabtastleitung 40 und die Kammer 58 gelangen läßt. Sofern nicht die Feder 58 bereits die Verschiebung der hülsenartigen Rohrventilkörper 50, 52 vorgenommen hat, geschieht dies ,jedenfalls aufgrund des aufgebauten Druckes der Kammer 58, so daß bei geschlossenem

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Sitz 48 die gesamte gelieferte Betriebsflüssigkeit in die Leitung 22 und von dort zum Hydromotor 18 gelangt. Wenn das Richtungssteuerventil 16 nach rechts um einen Betrag verschoben wird, der etwas geringer ist, als der volle mögliche Hub, findet ein Drosseleffekt in dem Ventil 16 statt, der die Geschwindigkeit des Eintritts des Betriebsmittels in die Leitung 30 beschränkt. In diesem Betriebszustand wird der Motorbetriebsdruck in der Kammer 70 über die Leitungen 30, 34, 40, 86, 58 und die Querbohrung 84 abgetastet. Dies führt dazu, daß das Rohrventil 66 mit seinem kolbenartigen Teilstück 68 als ein Kompensationsventil wirkt, welches den nicht benötigten Teil der geförderten Betriebsflüssigkeit über den Ventilsitz 64 abfließen läßt, damit ein konstanter Druckabfall in der als Drossel wirkenden Öffnung des Ventils 16 aufrechterhalten wird. Das Rohrventil 66 wirkt also als Lastkompensationsventil. Wenn während der Verschiebung des Richtungssteuerventils 16 in eine teilweise oder gänzlich geöffnete Stellung die Last des Hydromotors 18 zu groß wird, tastet das Pilotauslaßveittil den sich ergebenden Druckanstieg xmä öffnet einen Riickströ»- weg_r so daß Betriebsmittel aus der Abtastleitung 40 und der Drossel 88 zurück zu dem Behälter TO fließt. Dadurch sinkt der Druck in der Kammer 70 unter den EinlaiJdrBck in der Einlaßöffnung 60, so daß das Rohrventil 66 nach rechts verschoben-wird und die gesamte gelieferte Betriebsflüssigkeit über den Sitz 64 zurück zu dem Behälter 1Ό gelangt.

Claims

BLUMBACH · WESER ♦ BERGEN · KRAMER ZWIRNER - HIRSCH

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Postadresse München: Patentconsult 8 München 60 Radeckestraße 43 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212315 Postadresse Wiesbaden: Patentconsult 62 Wiesbaden Sonnenberger Straße 43 Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237

Patentansprüche

Kombiniertes Leerlauf-, Auslaß- und Lastkompensationsventil ,

gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

ein Gehäuse (14) weist einen Einlaßdurchgang (44), einen Auslaßdurchgang (46) sowie einen zwischen diesen Durchgängen angeordneten Ventilsitz (48), ferner eine zylindrische Kammer (58) auf, die einen etwas größeren Durchmesser als der Ventilsitz aufweist und diesem gegenüberliegt;

ein hülsenartiger Kolben (52) ist in der Kammer (58) geführt und weist einen Ventilkörper (50) auf, der zum Abdichten am Sitz verschieblich ist und vermittels des hülsenartigen Kolbens (52) unter dem Vorspanndruck einer Feder (56) steht, die in der Kammer (58) untergebracht ist;

innerhalb des hülsenartigen Kolbens (52) ist eine zweite Einlaßöffnung (60) und eine zweite Auslaßöffnung (62)

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mit einem verbindenden Ventilsitz (64) und, diesem gegenüberstehend, eine zweite zylindrische Kammer (70) angeordnet, deren Durchmesser etwas größer ist als der des zweiten Ventilsitzes (64);

ein zweites Rohrventil (66) ist in der zweiten Kammer (70) zur Abdichtung an dem zweiten Ventilsitz (64) geführt und wird durch eine zweite Feder (72) in die geschlossene Ventilstellung gedrängt; die zweite Kammer (70) weist eine Einrichtung (76, 78) zur Begrenzung der dem Druck ausgesetzten Fläche des zweiten Rohrventils (66) auf und ein Drosseldurchgang (84) verbindet die erste (58) mit der zweiten Kammer (70); die erste Kammer (58) weist einen Steuerdurchgang (86) auf;

die Teile des kombinierten Ventils sind so aufeinander abgestimmt und bemessen, daß, wenn der Steuerdurchgang (86) mit einem Auslaß (28) in Verbindung steht» der hülsenartige Kolben (52) sich im Sinne der Öffnung des ersten Sitzes (48) verschiebt, wenn der Steuerdurchlaß (86) mit einer Lastabtastöffnung verbunden ist, das zweite Rohrventil (66) einen bestimmten Druckunterschied zwischen dem ersten Einlaßdurchgang (44) und der Lastabtastöffnung aufrechterhält, und wenn der Steuerdurchgang (86) mit einem Pilotauslaßventil verbunden ist, beschränkt das zureite Rohrventil (66) den

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- ίο -

• maximalen Druck an dem ersten Einlaßdurchgang (44) auf eine Wert, der von der Einstellung des Pilotauslaßventils bestimmt wird.
2. Kombiniertes Ventil nach Anspruch 1,

d a du rch gekennzeichn et , daß die Einrichtung zur Begrenzung der Fläche des zweiten Rohrventils eine innerhalb des zweiten Rohrventils angeordnete Bohrung (80) und einen Kolben (78) aufweist, auf vrelchem die Bohrung (80) in Gleitführung gehalten ist und der an dem hülsenartigen Kolben (52) befestigt ist.
3. Kombiniertes Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (80) in dem Rohrventil (66) im wesentlichen konzentrisch zu der zweiten zylindrischen Kammer (70) angeordnet ist und der Kolben (78) auf einer relativ dünnwandigen Rohrstange (76) sitzt, welche kleine seitliche Bewegungen des Kolbens infolge leichter herstellungsbedingter Abweichungen von der genauen Konzentrizität ermöglicht.
4. Kombiniertes Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

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daß die Kraft der ersten Feder (56) im Vergleich zur Kraft der zweiten Feder (72) klein ist.

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