DE3237095C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein bekanntes Ventil dieser Art ist in DIN ISO 1219, August 1976, Seite 12, unter Nummer 7.4.5.1 dargestellt und beschrieben.

Aus der DE-OS 27 50 502 ist ein als vorgesteuertes Druck­ begrenzungsventil ausgebildetes Ventil bekannt, bei dem in einer Steuerbohrung ein Steuerkolben geführt und stirn­ seitig auf der einen Seite durch den Eingangsdruck eines Fluids und auf der anderen Seite durch einen federbe­ lasteten Druckkolben beaufschlagt ist. Der Druckkolben wird an einer Stirnseite über eine Druckausgleichsleitung mit dem Eingangsdruck des Fluids und auf der anderen Stirnseite durch den Druck eines Steuermediums beaufschlagt. Mit der Druckausgleichsleitung steht ein Druckbegrenzungsventil in leitender Verbindung. Ohne Druckbeaufschlagung der Steuerleitung wird ein Durchtritt von Fluid vom Einlaß zum Auslaß dieses Ventils aufgrund der über den feder­ belasteten Druckkolben auf den Steuerkolben ausgeübten Rückstellkraft verhindert, während nach Beaufschlagung der Steuerleitung der Druckkolben entgegen der Wirkung dessen Feder verschoben wird, so daß unter dem Einfluß des Eingangsdrucks des Fluids der Steuerkolben ver­ schoben wird, so daß ein Fluiddurchfluß vom Einlaß zum Auslaß gegeben ist. Es hängt bei diesem bekannten Ventil somit der Durchfluß vom Einlaß zum Auslaß einerseits von dem Eingangsdruck des Fluids und andererseits von der Stellung des federbelasteten, mit einem Steuermedium beaufschlagbaren Druckkolben ab. Ein Abbau eines auslaß­ seitig anstehenden Fluiddruckes ist bei diesem bekannten Ventil nicht möglich, da bei einlaßseitigem Druckabfall bzw. aussetzendem Steuerdruck die Verbindung vom Auslaß zum Einlaß sofort geschlossen würde und ansonsten keiner­ lei Maßnahmen zur Druckentlastung des Auslasses erkennbar sind.

Aus der DE-AS 11 62 654 ist eine selbsttätige druckab­ hängige Absperreinrichtung bekannt, bei welcher der Fluß eines Druckmediums durch die Stellung eines Steuerkolbens freigegeben oder unterbrochen ist. Die Stellung des Steuerkolbens ergibt sich aus der resultierenden Wirkung von zwei, dessen beide Stirnseiten beaufschlagenden Hilfs­ kolben, von denen der erste mit dem Eingangsdruck des Druckmediums beaufschlagt ist und der zweite mit dem konstanten Druck eines Steuermediums. Entscheidende Ein­ flußgröße ist bei diesem bekannten Ventil somit der Ein­ gangsdruck des Druckmediums. Es ist in dieser Druckschrift darüber hinaus eine weitere Ausführungsform einer Ab­ sperreinrichtung gezeigt, bei der mehrere Hilfskolben hintereinander angeordnet sind, die jeweils einzeln oder gleichzeitig mit einem konstanten Steuerdruck beaufschlagt werden, so daß demzufolge im Zusammenwirken mit dem ersten, durch den Eingangsdruck des Druckmediums beaufschlagten Hilfskolben unterschiedliche Kräfte auf den Steuerkolben ausgeübt werden. Die einzige variable Größe ist jedoch bei diesem bekannten Ventil ebenfalls nur der Eingangs­ druck des Druckmediums.

Schließlich ist aus der DE-AS 16 50 375 ein Strömungs­ regelkreis zur Regelung der Geschwindigkeit eines um­ steuerbaren Fluidmotors bekannt, welcher aus einem Stell­ motor, einer Pumpe, einem Strömungsregelschieber, einem Steuerschieber und einem Pendelschieber besteht. Hierbei dient der Strömungsregelschieber einer belastungsab­ hängigen Drosselung des Fluidstromes zu dem Steuer­ schieber, wobei ein Teil des von der Pumpe geförderten Fluidstromes über den Strömungsregelschieber in einen Rücklaufkreis eingespeist wird. Der Pendelschieber dient zur Erfassung der Belastung des Stellmotors und der Übertragung eines entsprechenden hydraulischen Signals zu dem Strömungsregelschieber. Bei letzterem ist ein Steuerkolben vorgesehen, der einen innerhalb desselben verlaufenden Kanal aufweist, über welchen eine Stirn­ seite des Steuerkolbens ständig mit dem Eingangsdruck des Strömungsregelschiebers beaufschlagt ist. Es wird jedoch die Stellung des Steuerkolbens keineswegs durch mehrere, voneinander unabhängige hydraulische Einfluß­ größen bestimmt.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Steuerventil nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs dahingehend auszugestalten, daß dieses sich zur Steuerung eines Fluidstromes eignet, der aus dessen Fluidauslaß sowohl aus- als auch in diesen einströmen kann und wobei die Steuerung durch mehrere, voneinander unabhängige Steuerdrücke bewirkt wird. Es geht somit um ein Steuerventil, dessen Ausgangsgröße durch die Summen­ wirkung mehrerer unabhängiger Eingangsgrößen bestimmt wird, welches beispielsweise im Rahmen einer Leistungs­ regelung Anwendung findet, bei welcher die Summe der Leistungen mehrerer hydraulischer Antriebe konstant ge­ halten werden muß, wobei jedoch die Leistung des einzelnen Antriebes schwanken kann.

Diese Aufgabe ist bei einem Steuerventil nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1 gelöst.

Wesentlich ist, daß auf die erste Stirnfläche des Steuerkolbens mehrere, unabhängig mit einem Steuerfluid beaufschlag­ bare Druckkolben einwirken, deren Steuerwirkung somit additiv übertragen wird. Es wird erfindungsgemäße die Gleichgewichtslage des Steuerkolbens in der Steuer­ bohrung durch ein Kräftegleichgewicht zwischen den einerseits von den Druckkolben auf die genannte erste Stirnfläche des Steuerkolbens ausgeübten Kräften und andererseits der auf die zweite Stirnfläche des Steuerkolbens auslaßseitig wirkenden Druckbeaufschlagung eingestellt. Dadurch, daß der Fluidauslaß in der zweiten Endstellung des Steuerkolbens über einen in dem Steuer­ kolben verlaufenden Kanal mit einem Rücklaufanschluß des Gehäuses verbindbar ist, ergibt sich die Eignung des Steuerventils für ein Zusammenwirken mit einem Leistungs­ regler, so daß in dieser Endstellung des Steuerkolbens ein vorher auslaßseitig aufgebauter Druck über diesen Kanal durch Rückströmung des Fluids abgebaut werden kann. Die Ausgangsgröße des Steuerventils, nämlich der ausgangs­ seitig anstehende Druck, kann somit bei unveränderter Eingangsgröße, nämlich des eingangsseitig anstehenden Druckes, alleine durch Veränderungen der Stellungen der Druckkolben beeinflußt werden.

Durch die Merkmale des Anspruchs 3 ist bei einfachem Auf­ bau eine hohe Funktionssicherheit des Steuerventils ge­ geben.

Durch die Merkmale des Anspruchs 4 ergibt sich bei ge­ ringem baulichen Aufwand die Verbindung zu einem Rück­ laufanschluß.

Das erfindungsgemäße Steuerventil ist insbesondere dazu geeignet, um eine installierte Summenleistung in allen Betriebszuständen eines hydraulischen Antriebssystems möglichst vollständig auszunutzen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in den Zeich­ nungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Steuerventil ent­ sprechend Linie 1-1 in Fig. 2;

Fig. 2 einen Querschnitt eines Steuerventils entsprechend Linie 2-2 der Fig. 1.

Fig. 1 zeigt ein Steuerventil 1 mit einem Gehäuse 2, das in einer Steuerbohrung 3 einen Steuerkolben 4 längsver­ schiebbar aufnimmt. Das Gehäuse 2 weist einen Fluidein­ laß 5 und einen Fluidauslaß 6 auf, die jeweils ständig mit der Steuerbohrung 3 verbunden und je nach axialer Stellung des Steuerkolbens 4 wahlweise miteinander ver­ bindbar sind. An einer ersten Stirnfläche 8 des Steuer­ kolbens 4 liegen drei Druckkolben 9, 10, 11 (vgl. Fig. 2) an, die jeweils in einer Druckbohrung 12, 13, 14 eines Gehäusekopfes 15 längsverschiebbar angeordnet sind. Die der ersten Stirnfläche 8 gegenüberliegende Stirnfläche 7 des Steuerkolbens 4 ist ständig mit dem Fluidauslaß 6 verbunden. Jede Druckbohrung 12 bis 14 ist oben mit einem Verschlußstopfen 16 mit einem Dichtungsring 17 fluid­ dicht verschlossen. Den oberen Abschluß des Gehäuse­ kopfes 15 bildet ein mit Schrauben 18 daran befestigter Deckel 19. Die Fluidabdichtung zwischen dem Gehäuse 2 und dem Gehäusekopf 15 übernimmt ein Dichtungsring 20. Es sind die Druckbohrungen 12 bis 14 jeweils mit einem Anschluß 21, 22, 23 des Gehäusekopfes 15 gemäß Fig. 2 verbunden.

In einer ersten, in Fig. 1 gezeichneten Endstellung des Steuerkolbens 4 liegt dieser mit seinem oberen Teller 24 an einer Schulterfläche 25 des Gehäuses 2 an. An die Schulterfläche 25 grenzt ein Rücklaufanschluß 26 des Gehäuses 2.

Der Fluideinlaß 5 des Gehäuses 2 ist mit einer eine erste Steuerkante 27 aufweisenden ersten Ringnut 28 in der Steuerbohrung 3 verbunden. Der Steuerkolben 4 weist eine zweite Ringnut 29 mit einer mit der ersten Steuer­ kante 27 zusammenwirkenden zweiten Steuerkante 30 auf. Die zweite Ringnut 29 ist über einen Kanal 31 in dem Steuerkolben 4 mit dessen erster Stirnfläche 7 und mit dem Fluidauslaß 6 verbunden.

Der Kanal 31 ist in Fig. 1 weiter oben mit einer eine dritte Steuerkante 32 aufweisenden dritten Ringnut 33 des Steuerkolbens 4 verbunden. Die dritte Steuerkante 32 wirkt mit einer vierten Steuerkante 34 einer vierten Ringnut 35 in der Steuerbohrung 3 zusammen, wobei die vierte Ringnut 35 dann mit dem Rücklaufanschluß 26 ver­ bunden ist, wenn der Teller 24 von der Schulterfläche 25 abgehoben ist.

Die Steuerbohrung 3 ist unterhalb des in seiner ersten Endstellung befindlichen Steuerkolbens 4 gemäß Fig. 1 erweitert und dort durch einen Verschlußfortsatz 36 mit einem Dichtungsring 37 fluiddicht verschlossen, der sich an einer mit Schrauben 38 an dem Gehäuse 2 befestigten Bodenplatte 29 befindet.

Überwiegt im Betrieb die auf den Steuerkolben 4 nach oben hin wirkende Kraft die Summe der durch die Druck­ kolben 9 bis 11 nach unten wirkenden Kräfte, bewegt sich der Steuerkolben 4 nach oben, und zwar im Grenzfall bis in seine zweite Endstellung, in der er mit seiner ersten Stirnfläche 8 an einer unteren Anschlagfläche 40 des Gehäusekopfes 15 anliegt. Während dieser Aufwärts­ bewegung des Steuerkolbens 4 wird der zunächst freie, zu­ mindest annähernd ungedrosselte Durchflußweg des Fluids von dem Fluideinlaß 5 vorbei an den Steuerkanten 27, 30, durch den Kanal 31 und aus dem Fluidauslaß 6 heraus zunehmend zwischen den Steuerkanten 27 und 30 gedrosselt und schließlich ganz gesperrt. Im Anschluß daran öffnet die dritte Steuerkante 32 einen neuen Strömungsweg in umgekehrter Richtung durch den Fluidauslaß 6, den Kanal 31, die dritte Ringnut 33, die vierte Ringnut 35 und den Rücklaufanschluß 26. Leckmengen aus den Druckbohrungen 12 bis 14 können ständig durch den Rücklaufanschluß 26 ab­ strömen, solange nicht die erste Stirnfläche 8 an der unteren Anschlagfläche 40 anliegt.

Claims (4)

1. Steuerventil, bestehend aus einem in einer Steuer­ bohrung (3) einen Steuerkolben (4) längsverschiebbar aufnehmenden Gehäuse (2) mit einem Fluideinlaß (5) und einem Fluidauslaß (6) und aus einer gegenüber dem Gehäuse (2) längsverschiebbaren und durch ein Steuerfluid beaufschlagbaren Druckkolbenanordnung, die auf die eine erste Stirnfläche (8) des Steuer­ kolbens (4) wirkt, während die andere zweite Stirn­ fläche (7) des Steuerkolbens (4) durch das zwischen dem Fluideinlaß (5) und dem Fluidauslaß (6) strömen­ de Fluid beaufschlagbar ist, wobei der Fluideinlaß (5) und der Fluidauslaß (6) über die Steuerbohrung (3) miteinander verbunden sind und durch den Steuer­ kolben (4) der Durchflußweg des Fluids vom Fluidein­ laß (5) zum Fluidauslaß (6) in einer ersten End­ stellung des Steuerkolbens (4) zumindest angenähert ungedrosselt, in einer zweiten Endstellung des Steuer­ kolbens (4) gesperrt und zwischen beiden Endstellungen mehr oder minder gedrosselt ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit der ersten Stirnfläche (8) mehrere nebenein­ ander angeordnete, unabhängig mit dem Steuerfluid be­ aufschlagbare Druckkolben (9, 10, 11) in Wirkverbindung stehen, daß die zweite Stirnfläche (7) des Steuer­ kolbens (4) ständig mit dem Fluidauslaß (6) verbunden ist und daß der Fluidauslaß (6) in der zweiten End­ stellung des Steuerkolbens (4) über einen in dem Steuerkolben (4) velaufenden Kanal (31) mit einem Rücklaufanschluß (26) des Gehäuses (2) verbindbar ist.

2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkolben (9, 10, 11) in einem austauschbaren Gehäusekopf (15) angeordnet sind.

3. Steuerventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Fluideinlaß (5) mit einer eine erste Steuerkante (27) aufweisenden ersten Ringnut (28) in der Steuerbohrung (3) verbunden ist, daß der Steuer­ kolben (4) eine zweite Ringnut (29) mit einer mit der ersten Steuerkante (27) zusammenwirkenden zweiten Steuerkante (30) aufweist und daß die zweite Ringnut (29) über den Kanal (31) in dem Steuerkolben (4) mit dessen zweiter Stirnfläche (7) verbunden ist.

4. Steuerventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (31) mit einer eine dritte Steuerkante (32) aufweisenden dritten Ringnut (33) des Steuer­ kolbens (4) verbunden ist, wobei die dritte Steuer­ kante (32) mit einer vierten Steuerkante (34) einer vierten Ringnut (35) in der Steuerbohrung (3) zusammen­ wirkt und wobei die vierte Ringnut (35) mit dem Rück­ laufanschluß (26) verbunden ist.