DE2631922A1

DE2631922A1 - Kombiniertes druckbegrenzungsventil und rueckschlagventil

Info

Publication number: DE2631922A1
Application number: DE19762631922
Authority: DE
Inventors: Alfred Ing Grad Krusche
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1976-07-15
Filing date: 1976-07-15
Publication date: 1978-01-19
Also published as: PL198838A1; FR2358604B1; IT1085842B; YU141477A; GB1569854A; BR7703340A; PL118171B1; JPS5310133A; FR2358604A1

Description

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TP-St/le I6.6.I976

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Kombiniertes Druckbegrenzungsventil und Rückschlagventil. ·

Die Erfindung betrifft ein Ventil der im Oberbegriff angegebenen Gattung. Ein sogenanntes vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil, bei dem der Raum hinter dem federbelasteten Hauptschieberkörper über eine Drosselstelle mit dem den möglicherweise zu begrenzenden Druck führenden Anschluß verbunden ist und an diesen Raum ein Druckbegrenzungsventil angeschlossen ist, ist aus "ölhydraulik und Pneumatik" 1957 Heft 1 Seite Abbildung 55 bekannt. Durch offenkundige Vorbenutzung ist darüber hinaus bekannt, diesen Hauptschieberkörper mit der genannten Differenzfläche zu versehen, die die Folge hat, daß dann, wenn in dem seitlichen Anschluß ein höherer Druck herrscht, über die Differenzfläche der Hauptschieberkörper gegen die Kraft der Feder zurückgedrückt wird. Ein solches

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Ventil kann dann beispielsweise verwendet werden bei einem hydrostatischen Getriebe mit geschlossenen Kreislauf einerseits als Druckbegrenzungsventil, wobei der zu begrenzende Druck in dem axial zu dem Hauptschieberkörper führenden Anschluß ansteht, und andererseits als Einspeiseventil, wobei der Speisedruck in dem seitlichen Anschluß ansteht. Führt also in dem geschlossenen Kreislauf die Leitung, die mit dem axial zum Hauptschieberkörper führenden Anschluß verbunden ist, den Hochdruck, so wirkt das Ventil als vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil und sichert damit diese Leitung gegen unzulässigen Überdruck ab. Wenn andererseits diese genannte Leitung die Niederdruckseite ist und an den seitlichen Anschluß die Speisepumpe angeschlossen ist, dann kann der Druck der Speisepumpe über die Differenzfläche den Hauptschieberkörper zurückdrüeken, so daß die von der Speisepumpe geförderte Flüssigkeit über den axial zum HauptschieberköEper führenden Anschluß des Ventils in die Niederdruckleitung des Kreislaufes fließt . Ist bei diesem Ventil der axial zum Hauptschieberkörper führende Anschluß mit hohem Druck beaufschlagt, so steht über die Drosselstelle im Hauptschieberkörper dieser Druck auch in dem Raum hinter dem Hauptschieberkörper an mit der Folge, daß durch den Spalt am Umfang des Hauptschieberkörpers Flüssigkeit in Richtung zu dem seitlichen Anschluß hin durchleckt. Diese durchleckende Flüssigkeit be-

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deutet einen dauernden Energieverlust,ergibt aber auch die Gefahr, daß sich raitgeschwemmte Teilchen in diesem Spalt verklemmen bzw. der Spalt kann sich zusetzen. Auch die Düsen sind schmutzempfindlich. Vor allem aber ist zu berücksichtigen, daß der Hauptschieberkörper erst dann vom Sitz abhebt, wenn der Druck hinter dem Hauptschieberkörper um so viel abgesenkt ist, daß die auf die kleine Stirnfläche am Sitz wirkende Kraft größer ist als die Summe der auf die große Rückseite des Hauptschieberkörpers wirkenden Druckkraft zuzüglich der Federkraft. Das bedingt, daß durch das an diesem Raum hinter dem Hauptschieberkörper angeschlossene ■Vorsteuerventil so viel Flüssigkeit abströmt, daß die Druckdifferenz in der Drosselstelle eine hinreichende Druckabsenkung bewirkt. Das bedingt aber weiterhin, daß dieses Vorsteuerventil bei langsam steigendem Druck vor der Stirnfläche des Hauptschieberkörpers schon sehr viel früher öffnet als der Hauptschieberkörper von seinem Sitz abhebt. Da hydrostatische Getriebe über einen großen Teil der Betriebszeit in einem um ein bestimmtes Maß unter dem höchstzulässigen Druck liegenden Druckbereich gefahren werden und da in diesem Druckbereich bereits das Vorsteuerventil geöffnet hat, ohne den Druck hinter dem Hauptschieberkörper so weit abzusenken, daß dieser öffnet, bedeutet das, daß während eines großen Teiles der Betriebszeit des hydrostatischen Getriebes über

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das "Vorsteuerventil Hochdruckflüssigkeit abgelassen wird. Das bedeutet nicht nur einen beachtlichen Energieverlust sondern bedingt auch eine nicht tragbare Erhitzung des Öles insbesondere dann, wenn die Pumpe auf kleine Förderströme eingestellt ist.

Bei 'einem anderen bekannten für zwei Betriebsrichtungen vorgesehenen Ventil sind zwei Schieberkörper vorgesehen, die jeweils eine Drosselstelle aufweisen, wobei die beiden Schieberkörper koaxial hintereinander geschaltet sind und durch Öffnen des federbelasteten Hauptschieberkörpers die Verbindung zwischen den beiden Kanälen hergestellt wird. Bei Beaufschlagung in der einen Richtung wird nur die Stirnfläche des Hauptschieberkörpers beaufschlagt bei Beaufschlagung in der anderen Richtung wird der zweite Schieberkörper verschoben und übt auf den Hauptschieberkörper eine Kraft aus, die zu dessen öffnen führt. Auch in diesem Fall ist hinter dem Hauptschieberkörper ein Vorsteuerventil angeordnet (US-PS J5 090 398). Auch bei diesem Ventil leckt bei J&ruckbeaufschlagung dauernd Leckflüssigkeit am Umfang des HauptSchieberkörpers durch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil zu schaffen, bei dem Energieverluste und Erhitzung des Öles bei

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geschlossenem Ventil vermieden sind und da sein sicheres schnelles Ansprechen sichert«

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst»

Eine besonders zweckmäßige Weiterausgestaltung ist im Anspruch 2 angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

In der Zeichnung sind zwei Ventile gemäß der Erfindung dargestellt und zwar eins im geöffneten Zustand und eins im geschlossenen Zustand, wobei die beiden Ventile in einer Schaltung eines hydrostatischen Getriebes mit geschlossenem Kreislauf angeordnet sind. Die Pumpe 1 ist über die beiden Leitungen 2 und 3 mit dem Hydromotor H- in geschlossenen Kreislauf verbunden. Auf der Welle der Pumpe 1 ist die Speisepumpe 5 angeordnet, die in eine Leitung 6 fördert, die über ein Niederdruckbegrenzungsventil 7 abgesichert ist. Die Leitung 6 ist mit der Leitung 8 verbunden, die über das Ventil 9 mit der Leitung 10 und über das Ventil 11 mit der Leitung 12 verbunden ist.

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Die Aufgabe der Ventile 9 und 11 ist folgende: Ist die Leitung 2 die Förderleitung und die Leitung 3 die Rücklaufleitung des Getriebes, so soll das Ventil 11 die Leitung 2 gegen unzulässigen Druck absichern. Der von der Speisepumpe 5 geförderte Strom soll über das in diesem Pail als Rückschlagventil wirkende Ventil 9 über die Leitung 10 in die Niederdruckleitung 3 eingespeist wsrden. Da in dieser Richtung das Ventil 9 als Rückschlagventil wirkt und bei Öffnen des Ventils 11 infolge zu hohem Druckes in der Leitung 2 das über das Ventil 11 abströmende öl ebenfalls in die Leitung 8 fließt, wird dieses öl über das Ventil 9 in die Niederdruckleitung 3 abgeführt.

Ist umgekehrt die Leitung 3 die den Hochdruck führende und die Leitung 2 die Rücklaufleitung_f so wirkt das^ Ventil 11 als Rückschlagventil, über das das von der Speisepumpe 5 geförderte öl in. die Niederdruckleitung 2 gespeist wird und ggfs. auch das über das Ventil 9 abfließende öl in die Leitung 2 gespeist wird, wobei das Ventil 9 als Druckbegrenzungsventil an die Leitung 3 geschaltet ist, welches die Leitung 3 gegen unzulässigen Überdruck absichert.

Die strinhpunktierte Konfcurlinie 13 deutet an, daß die Ventile 9 und 11 ebenso wie die Speisepumpe 5 in* Gehäuse

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der Pumpe 1 angeordnet sind. Jedes der beiden Ventile 9 und 11 ist als Patrone l4 ausgestaltet, die in eine Bohrung in einem Gehäuseteil 15 eingesetzt ist. Aus Montagegründen ist in die Patrone l4 ein innerer Einsatz 16 eingesetzt, der in seinem unteren Bereich mit der Sitzkantenfläche 17 versehen ist. gegen die die Sitzfläche des HauptSchieberkörpers l8 anliegen kann. Die zentrale Bohrung 19 in dem inneren Einsatz ΐβ kommuniziert mit der Bohrung 20, an die die Leitung 8 angeschlossen ist.

Innerhalb des inneren Einsatzes ΐβ ist der Hauptschieberkörper l8 gegen die Kraft einer Feder 21 verschiebbar. An seinem Umfang ist der HauptSchieberkörper l8 mit Entlastungsrillen 22 versehen. Der Durchmesser des Hauptschieberkörpers in seinem zylindrischen Bereich, mit dem er im inneren Einsatz l6 gleitet, ist größer als der Durchmesser der Sitzkantenfläche 17, so daß dadurch an dem Hauptschieberkörper l8 eine Differenzfläche gebildet ist. Diese Differenzfläche kann durch die Bohrung 2J> in dem inneren Einsatz 16 und die Bohrung 24 in dem Gehäuseteil 15 mit Druck beaufschlagt werden. An die Bohrung des Ventils 9 ist die Leitung 10 angeschlossen und an die Bohrung 24 des Ventils 11 ist die Leitung 12 angeschlossen. In dem Hauptschieberkörper l8 ist eine Querbohrung 25 angeordnet, die einerseits am Umfang des Hauptschieberkörpers l8 in einem Bereich mündet, der immer mit der Bohrung 2j5 in Verbindung

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steht. Andererseits mündet die Bohrung 25 in eine zentrale Bohrung 26, durch die die Bohrung 25 mit dem Raum 27 hinter dem Hauptschieberkörper l8 verbunden ist, der durch eine Absehlußplatte 28 abgeschlossen ist. Der innere Einsatz l6 ist so fest gegen die Absehlußplatte 28 geschraubt, die sich ihrerseits mit einer Schulter gegen die Patrone lH- abstützt, daß diese Teile dicht miteinander verbunden sind. In der Absehlußplatte 28 ist eine Bohrung 29 angeordnet, die durch einer Vorsteuerventilkorper 3° abschließbar ist. Der Vorsteuerventilkorper 30 stützt sich gegen einen Federteller 31 ab, gegen den die Feder 32 abgestützt ist, die gegen einen weiteren Federteller 33 abgestützt ist, dessen Lage über das Gewinde 3^ und die Kontermutter 35 einstellbar ist. Der Ventilkörper 30 ist mit einem Fortsatz 36 versehen, der in die zentrale Bohrung 26 hineinragt.

In der Zeichnung ist das Ventil 9 iⁿ der als Rückschlagventil geöffneten lage dargestellt, das heißt in der Lage, in der der Schieberkörper l8 gegen die Kraft der Feder 21 zurückgeschoben ist, während das Ventil 11 in geschlossener Lage dargestellt ist, das heißt in der Lage, in der der Hauptschieberkörper l8 fest gegen die Sitzkantenfläehe 17 anliegt.

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Die Wirkungsweise ist folgende; Steht in der Bohrung 19 ein höherer Druck an als in der Bohrung 24, so wirkt dieser Druck auf die Stirnfläche des Hauptschieberkörpers,l8 innerhalb von der Sitzkantenfläche 17. Da auf der Rückseite des Hauptschieberkörpers l8 über die Bohrungen 25, 26 der gleiche Druck ansteht wie in der Bohrung 24, wird der Hauptschieberkolben l8 unter der Wirkung des Drucks in der Bohrung 19 gegen die Kraft der Feder 21 zurückgeschoben und gibt somit die Verbindung zwischen der Bohrung 19 und der Bohrung 24 freie Steigt nunmehr der Druck in der Bohrung 24 über den Druck in der Bohrung 19 an, so schiebt die Feder 21 den Hauptschieberkolben l8 in die Schließlage.

Steht in der Bohrung 24 ein hoher Druck an, der unterhalb des höchstzulässigen Druckes liegt, so teilt sich dieser Druck über die Bohrungen 25 und 2β dem Raum 27 hinter dem Hauptschieberkolben l8 mit. An beiden Enden des Spaltes am Umfang des Hauptschieberkolbens 18 steht somit der gleiche Druck an. Es treten also in diesem Spalt keine Leckverluste auf. Erreicht der Druck in der Bohrung 24 den höchstzulässigen Grenzwert, so teilt sich dieser Druck auf die Stirnfläche des Ventilkörpers J50 und insbesondere dessen Fortsatzes J>6 mit, so daß der Ventilkörper 30 öffnet. Damit kann Druck aus dem Raum 27 hinter dem Hauptschieberkolben 18 durch die Bohrung 29

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und die Bohrung 37 zu dem Ablaufkanal 38 und damit zu dem drucklosen Vorratsbehälter 39 fließen. Zwischen der Innenwand der Bohrung 26 und dem Umfang des Portsatzes 36 ist eine Drosselstelle gebildet, die bewirkt, daß bei Abfließen von Flüssigkeit an dem Vorsteuerventilkörper 30 vorbei der Druck in dem Raum 27 sehr rasch absinkt , weil durch die genannte Drosselstelle am Umfang des Fortsatzes 36 nur weniger Flüssigkeit nachströmen kann als an dem Vorsteuerventilkörper 30 vorbei abfließt. Somit erfolgt ein sehr schnelles Absenken des Druckes in dem Raum 27, so daß infolge der Differenzfläche der Hauptschieberkörper l8 gegen die Kraft der Feder 31 verschoben wird und somit wiederum die Verbindung zwischen der Bohrung 24 uruder Bohrung 19 freigibt, sjio daß aus deifeohrung 24 das öl abströmen kann.

Obwohl das Vorsteuerventil 29, 30 an den Raum 27 hinter dem Hauptschieberkörper l8 angeschlossen ist, ist für das öffnen des VorsteuerventiIs 29* 30 unmittelbar der in der Bohrung 25 vor der Drosselstelle am Umfang des Fortsatzes J>6 herrschende Druck maßgeblich, da dieser Druck auf die Stirnfläche des Fortsatzes J>6 einwirkt.

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Wenn man den erhöhten Herstellungsaufwand auf sich nehmen will, kann man sogar die Bohrung 26 konisch sich zum Raum verengend ausgestalten und den Portsatz 36 konisch sich vom Ventilkörper 30 fort erweiternd ausgestalten mit der Folge, daß dann, wenn der VorSteuerventilkörper 30 gegen die Kraft der Feder 32 öffnet zunächst sogar die Drosselstelle am Umfang des Fortsatzes 36 noch verengt wird, bis der Hauptschieberkörper l8 sich seinerseits hinreichend verschoben hat.

Bei diesem Ventil treten somit keine Verlustströme auf. Das Vorsteuerventil 30 öffnet sehr schnell, da es von dem Druck vor der Drosselstelle am Umfang des Fortsatzes 36 beaufschlagt wird und darüber hinaus besteht es aus relativ wenigen einfachen Bauteilen. Die Einstellung der Vorspannkraft der Feder 32 und damit des Ansprechpunktes des Vorsteuerventils 29, 30 kann sehr einfach eingestellt werden. Die Drosselstelle am Umfang des Fortsatzes 36 ist leichter herzustellen und frei zu halten als eine feine Bohrung.

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Claims

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Patentansprüche:

Ventil zwischen zwei Anschlüssen, das in der einen Richtung als Druckbegrenzungsventil in der anderen Richtung als Rückschlagventil wirkt, mit einem federbelasteten Hauptschieberkörper, der mit einer Dichtfläche unter der Wirkung der Kraft einer Feder gegen den Sitz an einef axial zum Hauptschieberkolben führenden Zulaufleitung anlegbar ist und der eine von einem seitlichen Anschluß her beaufschlagbare Differenzfläche aufweist, deren Außendurchmesser größer ist als der Durchmesser des Sitzes, wobei das Ventil mit einem federbelasteten Vorsteuerventil an dem Raum hinter dem Hauptschieberkörper versehen ist, der über eine Drosselstelle mit dem den zu begrenzenden Druck führenden Anschluß in Verbindungsteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß (23* 24) in dem der zu begrenzende Druck geführt ist, der seitlich zum Hauptsteuerkörper (l8) angeordnete Anschluß ist und daß der HauptSchieberkörper (l8) mindestens eine Bohrung (25) aufweist, die in jeder Lage des Hauptschieberkörpers (18) den seitlichen Anschluß (23, 24) mit dem Raum (27) hinter dem Hauptschieberkörper (l8) verbindet₍ und daß der Druck in Bezug auf den das Ventil

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als Rückschlagventil wirken soll, durch den axial zum Hauptschieberkörper (18) führenden Anschluß (19, 20) zugeführt ist.
2.) Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (j50) des Vorsteuerventils (29, J>0) einen Fortsatz (j56) aufweist, der durch eine Bohrung (26) des Hauptschieberkörpers (18) reicht und an seinem Umfang mit diesem die Drosselstelle bildet und an seiner Stirnfläche mit dem in dem seitlichen Anschluß (23s 24) herrschenden Druck beaufschlagt ist.

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