DE3125143C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Druckminderventil entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einem bekannten Ventil der vorgenannten Art steht der vom Proportionalmagneten auf den Steuerschieber auf seiner von der Steuerseite abgewandten Seite ausgeübten Kraft die vom Steuerdruck auf die Steuerseite des Steuerschiebers ausgeübte Kraft entgegen. Zur Überwindung der von einem bestimmten Steuerdruck ausgeübten Kraft muß daher ein Proportionalmagnet gewählt werden, der eine höhere Gegenkraft ausüben kann. Der Steuerschieber muß mit genauer Unterdeckung seines die Verbindung zum Vorratsbehälter steuernden Schieberkolbens hergestellt werden, da durch die Unterdeckung der Strom der Steuerflüssigkeit bestimmt ist (DE-AS 17 76 190).

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Verstärkung zu schaffen, die im gleichen Sinne wie die vom Proportionalmagneten ausgeübte Kraft wirkt. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 erfindungsgemäß gelöst.

Zwischen den beiden Drosselstellen entsteht ein Zwischendruck, der höher als der Druck im Druckmittelbehälter und geringer als der Steuerdruck ist und entgegen dem Steuerdruck auf den Steuerschieber wirkt. Da hierdurch die in Richtung der Magnetkraft wirkende Kraft verstärkt wird, kann bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten Druckminderventil mit geringerer Magnetkraft als bei dem bekannten Ventil ausgekommen werden. Der Volumenstrom des zum Vorratsbehälter zurückfließenden Druckmittels hängt vom Steuerdruck und dem Querschnitt der Drosselstellen ab. Der Steuerschieber kann mit Überdeckung seines die Verbindung zum Vorratsbehälter steuernden Kolbenabschnitts ausgebildet sein, ohne daß sich der Steuerschieber zum Schalten hin und her bewegen muß, wie es bei einem üblichen, mit Überdeckung arbeitendem Steuerschieber der Fall ist. Dieser muß ständig um einen Betrag, der größer als die Überdeckung ist, hin und her bewegt werden, um einen bestimmten Druck zu regeln. Beim Anmeldungsgegenstand wirken die Drosselstellen nach Art einer Unterdeckung. Die Überdeckung des die Verbindung zum Vorratsbehälter steuernden Kolbenabschnitts braucht nicht besonders genau zu sein.

Bei einem Druckminderventil mit Vorsteuerung ist bekannt, in der den Steuerschieber längs durchsetzenden Bohrung eine Drosselstelle vorzusehen und dieser Drosselstelle ein Vorsteuerventil nachzuschalten, dessen vom Steuerschieber abgewandte Seite mit dem Vorratsbehälter oder einem Fernsteueranschluß verbunden ist. Durch das Vorsteuerventil wird ein Druck aufgebaut, der in gleicher Richtung auf den Steuerschieber wie die Kraft der diesem zugeordneten Feder wirkt. Eine Verstärkung für eine von außen auf den Steuerschieber wirkende Kraft, die der auf den Steuerschieber wirkenden Feder entgegensteht, wird hierdurch nicht erreicht (Dieter "Ölhydraulik-Fibel", Krausskopf Verlag, Wiesbaden, 1960, S. 183).

Die Merkmale des Anspruches 2 betreffen eine bevorzugte Weiterbildung des Gegenstandes der Erfindung.

Eine günstige Abstimmung der beiden Drosselstellen wird durch die Merkmale des Anspruches 3 erreicht.

Die bevorzugte Unterbringung der Drosselstellen im Steuerschieber ermöglichen die Merkmale des Anspruches 4. Wegen der Merkmale des Anspruches 4 fließt durch die den Stößel des Proportionalmagneten aufnehmende Ventilkammer kein Druckmittel hindurch, wodurch einer Verschmutzung dieser Kammer vorgebeugt wird.

Eine Vereinfachung der Bauform wird durch die Merkmale des Anspruches 5 erreicht.

Der Anspruch 6 ist auf die Anordnung einer die Bewegung des Steuerschiebers dämpfenden Drossel gerichtet.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. In den Fig. 1 und 2 sind zwei Druckminderventile als Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung jeweils im Längsschnitt schematisch dargestellt.

Ein im Querschnitt kreisförmiges, hohlzylindrisches Ventilgehäuse 1 hat eine Axialbohrung 2 und in gegenseitigem Abstand angeordnete Querbohrungen 3 und 4. Die Querbohrung 4 ist an eine Druckmittelquelle P, die Querbohrung 3 an einen Vorratsbehälter T und die in der Zeichnung untere Seite der Axialbohrung 2 an einen Verbraucher A angeschlossen.

In der Axialbohrung 2 ist ein Steuerschieber 5 axial verschiebbar gelagert, der im Abstand voneinander angeordnete Schieberkolben 6 und 7 in Form von Kolbenabschnitten aufweist. Der Schieberkolben 6 steuert die Querbohrung 3 und der Schieberkolben 7 die Querbohrung 4. In der in der Zeichnung dargestellten Regellage des Steuerschiebers 5 ist die Querbohrung 3 durch den zugeordneten Schieberkolben 6 geschlossen und die Querbohrung 4 so weit geöffnet wie dem Abfluß von Druckmittel durch die Drosselstelle in den Vorratsbehälter T entspricht.

Der Steuerschieber 5 hat eine Längsbohrung 8, welche dessen beiden Stirnseiten und über eine Querbohrung den zwischen den beiden Schieberkolben 6, 7 liegenden Bereich miteinander verbindet. Im Bereich des Schieberkolbens 6 ist eine erste Drosselstelle 9 vorgesehen, die sich in einem in den Steuerschieber einschraubbaren Drosselkörper 10 befindet. Eine zweite Drosselstelle 11 ist in einer in das Ventilgehäuse 1 eingebrachten Verbindungsbohrung 12 vorgesehen, welche die in der Zeichnung obere Stirnseite des Steuerschiebers 5 mit dem Vorratsbehälter T verbindet.

Auf die in der Zeichnung obere Stirnseite des Steuerschiebers 5 wirkt ein Stößel 13 eines Proportionalmagneten 14, und auf die gegenüberliegende, dem Verbraucher A zugewandte Steuerseite des Steuerschiebers 5 wirkt der im Verbraucher herrschende Steuerdruck und eine Feder 15, die zwischen dem Steuerschieber und einer in das Ventilgehäuse 1 eingeklemmten Scheibe 16 eingespannt ist und im wesentlichen zum Ausgleich des Gewichtes des Steuerschiebers 5 und des Stößels mit daran angebrachtem Anker des Proportionalmagneten 14 dient. Wenn der Proportionalmagnet 14 im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel unten angeordnet ist, so kann wegen des als Kraftspeicher wirkenden Eigengewichts des Steuerschiebers und der bewegbaren Teile des Proportionalmagneten 14 die Feder 15 entfallen.

Das Ventilgehäuse 1 ist zum Einsetzen in ein anderes Gehäuse und der Proportionalmagnet 14 zum Befestigen an diesem Gehäuse bestimmt. Das Ventilgehäuse 1 weist auf seiner Außenseite Ringnuten zur Aufnahme von Dichtringen auf.

Der Verbraucher A ist über die erste Drosselstelle 9 mit der von der Feder 15 abgewandten Stirnseite des Steuerschiebers 5 verbunden, die sich in einer als Steuerraum dienenden Ventilkammer 17 befindet. Diese ist über die zweite Drosselstelle 11 mit dem Vorratsbehälter verbunden, so daß sich während des Betriebes in der Ventilkammer 17 ein Druck ausbildet, der zwischen den Drücken im Verbraucher A und im Vorratsbehälter T liegt und entgegen dem im Verbraucher herrschenden Steuerdruck und der Feder 15 wirkt, das heißt in Richtung der vom Stößel 13 auf den Steuerschieber 5 aufgebrachten Kraft. In der in der Zeichnung dargestellten Regellage des Steuerschiebers 5 ist die Pumpe mit dem Verbraucher A derart verbunden, daß der über die Drosselstelle 9 zum Vorratsbehälter T fließende Druckmittelstrom ausgeglichen wird.

Wird der Steuerschieber 5 von dem Stößel 13 in Richtung zur Feder 15 verschoben, so wird eine Verbindung zwischen der Druckmittelquelle P und dem Verbraucher A über die Querbohrung 4, den der Feder 15 benachbarten Teil der Längsbohrung 8 des Steuerschiebers 5 sowie über den die Feder 15 aufnehmenden Teil der Axialbohrung 2 hergestellt. Wird dagegen der Steuerschieber 5 in Gegenrichtung verschoben, so ist über die Querbohrung 3, den der Feder 15 zugewandten Teil der Längsbohrung 8 und den die Feder 15 aufnehmenden Teil der Axialbohrung 2 der Verbraucher A mit dem Vorratsbehälter T verbunden. Der Druck in der Ventilkammer 17 hängt von dem am Verbraucher A herrschenden Druck ab.

Ein günstiger Druck in der Ventilkammer 17 wird durch gegenseitige Abstimmung der beiden Drosselstellen gemäß der Formel

d₂/d₁=(1/(1-F/p · A₁)-1)^0,25

erreicht, wobei eine Abweichung von plus/minus 10% noch als innerhalb zulässiger Grenzen liegend anzusehen ist.

In der vorstehend aufgeführten Formel bedeuten:

d₂= Durchmesser der zweiten Drosselstelle 11 d₁= Durchmesser der ersten Drosselstelle 9 F= Magnetkraft p= Druck am Verbraucher A₁=stirnseitige Wirkfläche des Steuerschiebers 5.

Die vorgenannte Formel ist vereinfacht, da darin die Federkonstanten des Proportionalmagneten 14 und der Feder 15 nicht enthalten sind. Die Schwankungsbreite von plus/minus 15% folgt aus den unterschiedlichen Durchflußfaktoren der Drosselstellen 9 und 11 sowie aus den Herstellungstoleranzen des Ausführungsbeispieles. Die Schwankungsbreite ist verhältnismäßig klein, wenn beide Drosselstellen 9 und 11 gleich und im Längsschnitt keilartig (Ringschneidenform) ausgebildet sind.

Die Drosselstelle 11 kann als spiralförmig oder längs verlaufende äußere Nut oder als Bohrung oder als Spiel zwischen dem Schieberkolben 6 und der diesen Schieberkolben aufnehmenden Bohrung im Ventilgehäuse 1 ausgebildet sein.

Bei beiden Ausführungsbeispielen sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Abwandlungen von Teilen sind durch die Beifügung von Kleinbuchstaben gekennzeichnet. Beim zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 hat der Schieberkolben 6 a eine Ringnut 18, welche die Kolbenteile 6 b und 6 c voneinander trennt. Der Kolbenteil 6 c steuert die Verbindung zwischen dem Verbraucher A und dem Vorratsbehälter T über die Querbohrung 3 und der Kolbenteil 6 b trennt den Vorratsbehälter T von der Ventilkammer 17. Die Ringnut 18 ist über eine Drosselstelle 11 a mit der Längsbohrung 8 des Steuerschiebers 5 a auf der vom Anschluß des Verbrauchers A abgewandten Seite der Drosselstelle 9 verbunden. Der der Drosselstelle 9 nachgeschaltete Teil der Längsbohrung 8 ist mit 19 bezeichnet. Der Bohrungsteil 19 ist über eine Drosselstelle 20 mit der Ventilkammer 17 verbunden. Dadurch bleibt diese Kammer von das Druckminderventil durchfließendem Druckmittel frei, wodurch einer Verschmutzung vorgebeugt wird. Beim zweiten Ausführungsbeispiel befinden sich alle Drosselstellen 9, 11 a und 20 in vorteilhafter Weise im Steuerschieber 5 a.

Die Regellage des Steuerschiebers 5 ändert sich abhängig vom Druck der Pumpe P und vom eingestellten Druck des Verbrauchers A. Der Steuerschieber 5 befindet sich z. B. außerhalb seiner Regellage, wenn der Druck im Verbraucher A durch Ändern der Spannung im Proportionalmagnet 14 verringert wird und dadurch vom Verbraucher A eine Druckmittelmenge mit verringertem Steuerdruck zum Vorratsbehälter T fließt, wozu der Steuerschieber 5 die mit der Pumpe P verbundene Querbohrung 4 sperrt und die mit dem Vorratsbehälter T verbundene Querbohrung öffnet, oder wenn der Druck im Verbraucher erhöht wird, wird vom Steuerschieber 5 die mit dem Vorratsbehälter T verbundene Querbohrung 3 gesperrt und die mit der Pumpe P verbundene Querbohrung 4 wird geöffnet, so daß zur Erhöhung des Steuerdruckes von der Pumpe P Druckmittel zum Verbraucher A fließen kann. Nach jedem Regelvorgang kehrt der Steuerschieber 5 in seine in der Zeichnung dargestellte Regellage zurück, in welcher der Zufluß von der Pumpe P gleich dem Abfluß in den Vorratsbehälter T ist.

Claims (6)

1. Druckminderventil mit einem in einem Ventilgehäuse (1) axial verschiebbaren Steuerschieber (5), der zwei mit je einer Steuerbohrung (3, 4) im Ventilgehäuse zusammenwirkende Kolbenabschnitte (6, 7) hat, wobei die eine Steuerbohrung (4) mit einer Druckmittelquelle (P) und die andere Steuerbohrung (3) mit einem Vorratsbehälter (T) verbunden ist, und der auf seiner einen einen Steuerraum (17) begrenzenden Stößelseite unter der Wirkung eines Stößels (13) eines Betätigungsmagneten (14) steht und der auf seiner anderen, ebenfalls einen Steuerraum begrenzenden Verbraucherseite vom Steuerdruck in einer über den Steuerschieber (5) mit der Druckmittelquelle (P) verbindbaren verbraucherseitigen Steuerleitung beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Drosselstelle (9) vorgesehen ist, welche die beiden die Steuerräume begrenzenden Seiten des Steuerschiebers (5) miteinander verbindet und daß der Steuerraum (17) an der Stößelseite des Steuerschiebers (5) über eine zweite Drosselstelle (11) mit dem Vorratsbehälter verbunden ist.

2. Druckminderventil nach Anspruch 1, bei dem eine Bohrung (8) im Steuerschieber (5) dessen Verbraucherseite mit seinem zwischen den Kolbenabschnitten (6, 7) liegenden Bereich verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (8) über den zweiten Kolbenabschnitt (6) hinaus verlängert ist und die erste Drosselstelle (9) aufnimmt.

3. Druckminderventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Verhältnis der Durchmesser der zweiten und der ersten Drosselstelle (9, 11) aus folgender Formel unter Berücksichtigung einer Schwankungsbreite von plus/minus 15% ergibt: d₂/d₁=(1/(1-F/p · A₁)-1)^0,25worin bedeutend₂= Durchmesser der zweiten Drosselstelle 11 d₁= Durchmesser der ersten Drosselstelle 9 F= Magnetkraft p= Steuerdruck bzw. Druck am Verbraucher A₁= stirnseitige Wirkfläche des Steuerschiebers.

4. Druckminderventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Drosselstelle (11 a) in dem stößelseitigen Kolbenabschnitt (6 a) vorgesehen ist und in eine mit dem Vorratsbehälter (7) verbundene Ringnut (18) in diesem Kolbenabschnitt mündet.

5. Druckminderventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung (20) zwischen dem über die beiden Drosselstellen (9, 11 a) zugänglichen Raum (19) im Steuerschieber (5) mit dem von der Stößelseite des Steuerschiebers (5) begrenzten Steuerraum (17) vorgesehen ist.

6. Druckminderventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung (20) eine Drosselstelle ist.