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Zuschaltventil
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Die Erfindung bezieht sich auf ein federbelastetes, als Sitzventil
ausgebildetes Zuschaltventil gemäß Gattungsbegriff des Patentanspruches.
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In Steuerkreisen in der Eoch- und Mitteldruckhydraulik wird in den
meisten Fällen absolute Dichtheit gefordert. Das bedeutet f@r die in derartigen
Kreisen angeordneten Zuschaltventile, daß zvischen dem Ventilraum und dem Raum der
Steuerfeder, nachfolgend kurz Federraum genannt, keine Leckage existieren soll,
denn jede Leckage führt; zu einem Druckverlust und damit LelstunS'sverlust in dem
hydraulischen System, in dem das Ventil eingefügt ist.
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Um diese Leckage zu vermeiden, ist es bekannt, die Federtellerkolben
mit Gummidichtel menten verschiedener Art abzudichten.
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Hierdurch wird zwar eine hinreichende Abdichtun erzielt, jedoch ist
diese Methode sehr nachteilig, Und zwar wird durch derartige Dichtelemente die Hysterese
eines solchen Ventils wesentlich und undefinierbar erhöht. Dies liegt darin begrüdetf
daß zwischen dem Federtellerkolben und dem umgebenden Dichtelement entweder eine
Haftreibung oder eine Gleitreibung
nil ihren unterschiedlichen Werten
existieren kann. ar etwa das Ventil längere Zeit geöffnet, so wird eine bedeutenc.e
Haftreibung wirksam, welche den Schließdruck des Ventils erheblich nach niedrigen
Werten zu verschiebt.
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Bleibt hingegen das Ventil nur sehr kurze Zeit, z.B. Sekundenbruchteile
geöffnet, so ist an der Dichtungsstelle praktisch nur die Gleitreibung zu überwinden,
welche uesentlich niedriger liegt als die Haftreibung. Dadurch wird der Schließdruck
in wesentlich geringerem IIaße als vorher zu niedr@gen Werten verschoben. Aus alledem
ergibt sich, daß durch derartige Gummidichtelemente um den Federtellerkolben ein
undefinierbarer, streuender Schließdruck bewirkt wird, @elcher nur mit erheblichem
Kostenaufwand an anderer Stelle kompensiert werden kann.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden erfindung, ein Zuschaltventil der
eingangs genannten Art anzugeben, welches sowohl eine kleine und definierte Hysterese
als auch praktisch völlige Freiheit von Leckage aufweist.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch Ilittel, wie sie im Fennzeichen
des Patentanspruches angegeben sind.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten
Ausführungsbeispieles erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Zuschaltventil mit einer Kugel
als Schließglied, Fig. 2 den Ventilraum aus Fig. 1 mit einem Doppelkegel als Schließglied.
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Gemäß Fig. 1 befindet sich oben im Ventilgehäuse 1 der Federraum 2
mit der Steuerf eder 3. Letztere liegt an dem Federteller 4 an, welcher in den Kolben
5 übergeht.
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Der Kolben 5 wird geführt von einer Buchse 6. Zwischen beiden Teilen
besteht ein relativ enger Passungspalt. Dichtungßelemente irgendwelcher Art zwischen
beiden Teilen sind nicht vorhanden.
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Der Kolben 5 steht in kraftsohlüssiger Verbindung mit der Ventilkugel
7. Dieser gegenüber angeordnet besitzt die Buchse 6 einen eingefasten Ventilsitz
8. Letzterer ist bezüglich Form und Dsterial an die Ventilkugel 7 angepaßt.
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Nach unten zu grenzt an die Buchse 6 eine Hülse 9. An diese grenzt
eine weitere Hülse 10. Letztere enthält einen konischen Raum 11.
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In diesem befindet sich der obere Teil des Dämpfungskolbens 12 von
an sich bekannter Art, welcher unter dem Druck der Feder 13 steht Der Dämpfungskolben
12 ist in einem eingeschraubten Abschlußdeokel 14 gelagert und besitzt einen Querstift
15. Letzterer dient nach oben hin als Wegbegrenzung infolge Anstossens an die Wandung
des konischen Raumes 11.
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Das Ventil besitzt den Zuführungsanschluß 16, den Anschluß 17 für
den Abfluß des Hydrauliköles und einen Anschluß 18, welcher zur Verbindung des Federraumes
2 mit einem nicht gezeichneten drucklosen Ölvorratsbehälter bestimmt ist. Mit 19
ist der Öffnungsweg der Ventilkugel 7 bezeichnet. 20 bezeichnet den Ventilsitz für
die Kugel 7 im Schließzustand des Ven-tils.
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Das in Fig. 1 gezeigte Ventil arbeitet wie folgt: Wenn der Druck
des über den Anschluß 16 zugeführten IIydrauliköles eine bestimmte Höhe erreicht,
übersteigt die von ihm auf die Kugel 7 ausgeübte Kraft die Gegenkraft der Steuerfeder
3, welche über dem Kolben 5 wirksam ist. Demzufolge wird die Kugel 7 von ihrem Sitz
20 abgehoben. Das Hydrauliköl kann nun vom Raum 16 über den Raum 11 um die Kugel
7 herumströmen und über den Raum 17 in das IIydrauliksystem gelangen, in dem das
Ventil 1 eingefügt ist. Das Hydrauliköl gelangt daboi auch vor die Stirnfläche des
Federtellerkolbens 5 und der Öffnungsdruck wirkt auf ihn ein. Nun ist der wirksame
Querschnitt des Kolbens 5 so gewählt, daß die an ihm durch den Öffnungsdruck des
Hydraulikbiles bewirkte Kraft größer ist als der Eraftanstieg der Steuerfeder 3
im Öffnungsweg 19. Dadurch wird die Ventilkugel 7 sicher in ihren Ventil sitz 8
in der Buchso 6 gedrückt. Demzufolge wird der Ventilraum um die Kugel 7, mithin
also auch das IIydrauliksystem, in dem das Ventil 1 eingefügt ist, e-=akt gegen
den Federraum 2 und den rull Anschluß 18 angeschlossenen Vorratsbehtilter abgedichtet.
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Sinkt der Öldruck um die Kugel 7 herum wieder ab, so kann von einem
gewissen Wert ab, der niedriger liegt als der Öffnungsdruck, hier Schließdruck genannt,
die Kraft der Feder 3 die durch das Hydrauliköl auf den Kolben 5 ausgeübte Kraft
übersteigen und bringt demzufolge die Ventilkugel 7 wieder in Dichtschluß mit ihrem
Ventilsitz 20.
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Weil zwischen dem Kolben 5 und der umgebenden Buchse 6 kein Dichtelement
vorgesehen ist, sondern nur ein relativ enger Passungsepalt existiert, kann durch
letzteren eine kleine Leckölmenge in den Federraum 2 gelangen. Dies aber nur für
die außerordentlich kurze Zeit, während der sich die Ventilkugel 7 vom Ventil sitz
20 in den gegenüberliegenden Ventilsitz 8 bewegt. Weil sie dort infolge der weiter
oben genannten Bemessungavorschrift des Kolbens 5 in ihren Sitz gepreßt wird, findet
keine weitere Leckage statt. Diese Schaltleokage ist jedoch in der Praxis vollkommen
zu vernachlässigen und könnte obendrein, weil sie ein für allemal vorgegeben ist,
in der sonstigen Auslegung des Systems berücksichtigt werden. Weil um den Kolben
5 keinerlei Abdichtungselemente vorhanden sind, kann auch die undefinierte Schalthysterese,
mit der die bekannten Ventile mit abgedichteten Federtellerkolben behaftet sind,
bei der Erfindung von vornherein nicht auftreten. Vielmehr ist nur eine unvermeidbare
geringe und ein für allemal
vorgegebene Hysterese vorhanden, die
demzufolge in der sonstigen Auslegung des Hydrauliksystems berücksichtigt werden
kann, in die das erfindungsgemäße Ventil eingefügt ist.
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Das Schließglied des Ventils muß nicht unbedingt als Kugel ausgebildet
sein. Wie Sig. 2 zeigt, kann an ihrer Stelle auch ein Doppelkegel 21 vorgesehen
sein. Dieser bildet mit dem Kolben 5 eine bauliche Einheit. Das Schließglied kann
schließlich auch als plattenförmiger Körper ausgebildet sein, der mit dem Kolben
5 eine bauliche Einheit bildet und dem ebene Ventilsitze an den Teilen 6 und 10
zugeordnet sind. Ebenso braucht der Ventil sitz nicht mit einer Fase versehen zu
sein, sondern kann, wie bei 8' gezeigt, aus einer Bohrungskante bestehen. Die Ausbildung
derartiger Ventilsitze als solche ist an sich bekannt und gehört nicht zur vorliegenden
Erfindung.
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