DE3243182A1

DE3243182A1 - Vorrichtung zum ueberwachen einer verbindung zwischen einer druckmittelquelle und einem vorratsbehaelter

Info

Publication number: DE3243182A1
Application number: DE19823243182
Authority: DE
Inventors: Norbert Dipl.-Ing. 8771 Rechtenbach Mucheyer; Hubertus 8770 Lohr Schmidt
Original assignee: Mannesmann Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1982-03-12
Filing date: 1982-11-23
Publication date: 1983-09-15
Also published as: IT1158821B; DE3243182C2; US4506859A; IT8367248A0

Description

DIPL-ING. H. FINK PATENTANWALT · HINDENBURGSTRASSE '44 "D'YSÖO ESSLINGEN BEI STUTTGART Patentanwalt FINK ■ Po*ttad> 527 - D 7300 Ewllnpen (Nx*»r)

19- Oktober 1982 Sc

P 6814

121.387F

Mannesmann Rexroth GmbH, Jahnstraße 3-5, 8770 Lohr/Main

"Vorrichtung zum Überwachen einer Verbindung zwischen einer Druckmittelquelle und einem Vorratsbehälter"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einer Vorrichtung der vorgenannten Art, die als direkt gesteuertes Druckbegrenzungsventil ausgebildet ist, ist der Kolben auf der dem Sitzteil zugewandten Seite des Ventilgliedes angeordnet und wird von dem zu begrenzenden Druck stirnseitig beaufschlagt. Zwischen dem Ventilglied und dem Ventilkörper ist auf der vom Kolben abgewandten Seite eine das Ventilglied auf seinem Sitz zu halten suchende Feder eingespannt (Dieter "Öl-Hydraulik Fibel", Krausskopf Verlag, Wiesbaden, 1960, S. 179).

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe der Schaffung einer selbsttätig sicher schaltenden Vorrichtung zugrunde, deren Ventilglied jeweils eine von zwei Steuerendlagen einnimmt. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 erfindungsgemäß gelöst. Das Ventilglied befindet sich abhängig von dem auf seiner vom Sitzteil abgewandten Seite herrschenden Druck entweder in seiner Schließlage oder in seiner ganz geöffneten Lage. Das Ventilglied nimmt keine dazwischen liegende Steuerstellung ein, das heißt, die Verbindung zwischen der Druckmittelquelle und dem Vorratsbehälter ist durch die

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erfindungsgemäße Vorrichtung entweder ganz geschlossen oder ganz offen, wobei zwischen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und der Druckmittelquelle oder dem Vorratsbehälter ein sonstiges Organ, z.B. eine Druckwaage oder dgl., eingeschaltet sein kann. Dadurch werden eindeutige Druckverhältnisse in der von dei erfindungsgemäßen Vorrichtung überwachten Leitung geschaffen. Das Ventilglied führt beim jeweiligen Umsteuern eine rasche Schaltbewegung durch und wirkt dadurch wie eine bistabile Kippstufe. Die Schaltdruckdifferenz ist durch entsprechende Wahl der Durchmesser des Ventilsitzes und des Kolbens nach Belieben frei wählbar.

Die Merkmale des Anspruches 2 ermöglichen ein schlagartiges öffnen des Ventilgliedes, da durch den Ventilsitz hindurch fließendes Druckmittel anfangs durch die Trosselstelle gestaut \"ird.

Durch die Merkmale des Anspruches 5 wird der Aufbau eines Druckes im Ventilkörper in dem Raum zwischen-dem Sitzteil des Ventilgliedes und dessen Kolbenteil vermieden.

Die Merkmale des Anspruches 6 betreffen bevorzugte Anschlüsse der Vorrichtung.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung. In dieser sind drei Vorrichtungen zum Überwachen einer Verbindung zwischen einer Druckmittelquelle und einem Vorratsbehälter als Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das erste Ausführungsbeispiel, Fig. 2 einen die Vorrichtung nach Fig. 1 aufweisenden Schaltplan,

Fig. 3 und 6 je einen Längsschnitt durch das zweite und dritte Ausführungsbeispiel,

Fig. 4 und 8 je ein Schaltbild des zweiten und dritten Ausführungsbeispieles,

Fig. 5 einen die erfindungsgemäße Vorrichtung aufweisenden abgewandelten Schaltplan,

Fig. 7 einen Längsschnitt durch einen in Fig. 6 dargestellten Teil in größerem Maßstab.

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Ein als Ventilgehäuse dienender Ventilkörper 1 hat ein Sackloch 2, in dem ein Ventilglied 3 mit seinem Kolben 4 axial verschiebbar gelagert ist= Der Kolben 4 hat auf seiner in der Zeichnung rechten Seite einen axialen Vorsprung 5 vtnd an seiner'davon abgewandten Seite einen Drossel abschnitt 6, der einen etwas geringeren Durchmesser als der Kolben 4 hat, sowie an einem Vorsprung 7 wesentlich kleineren Durchmessers einen kegeistumpfförmigen Sitzteil 8, dessen Kegelspitze von dem Kolben 4 abgewandt ist= Der Sitzteil 8 wirkt mit einem Ventilsitz 9 im Ventilkörper 1 zusammen, der am Ende einer koaxial zum Sackloch 2 angeordneten Axialbohrung 10 angebracht ist_s die mit einer aus dem Ventilkörper 1 herausgeführten Querbohrung 11 zusammenwirkt, welche auf einer Seite durch eine Verschlußschraube 12 abgeschlossen ist. Der Ventilkörper 1 hat eine mit einem Vorratsbehälter 13 verbundene Anschlußbohrung 14, die gegenüber dem Kolben 4 so angeordnet ist, daß bei auf seinem Ventilsitz 9 aufsitzendem Sitzteil 8 des Ventilgliedes 3 ein drosselartiger Durchgang zwischen der den Drosselabschnitt 6 benachbarten Steuerkante des Kolbens 4 und der Wand der Anschlußbohrung 14 vorhanden ist, damit sich in dem den Vorsprung 7 aufnehmenden Raum kein Dmck ausbilden kann,,

Der Ventilkörper 1 hat im Bereich des Vorsprunges 5 eine Anschlußbohrung 15. Das Sackloch 2 ist auf Seiten der Anschlußbohrung 15 durch eine Schraube 16 abgeschlossen. Das in Fig. 1 dargestellte Ventil ist in Fig. 2 mit 17 bezeichnet. Seine Anschlußbohrung 14 ist über eine Leitung 18 mit dem Vorratsbehälter 13 verbunden. Die Anschlußbohrung 15 ist eine Steuerbohrung und ist über eine Leitung 19 mit einem Anschluß B eines 6/3-Proportionalwegeventils 20 verbunden, dessen Anschluß Pl über eine Leitung 21 mit einer ersten Pumpe 22, dessen Anschluß P2 über eine Leitung 23 mit einer zweiten Pumpe 24 und dessen Anschluß T über eine Leitung 25 mit dem Vorratsbehälter 13 verbunden ist. Der Anschluß C ist über eine Leitung 41 mit einem steuerbaren Rückschlagventil 26 verbunden, an das ein Arbeitszylinder 27 angeschlossen ist. Das Rückschlagventil 26 öffnet in Richtung zum Arbeitszylinder 27. Eine Steuerleitung 28 dient zum Steuern des Rückschlagventiles 26 und ist über einen Anschluß A mit dem Proportional wegeventil 20 verbunden. Die Steuerleitung 28 ist über eine Leitung 29, m der sich eine Drosselstelle 30 befindet, mit dem Vorratsbehälter 13 verbunden.

An die Leitung 21 ist eine Druckwaage 31 angeschlossen, die über eine

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Leitung 32 mit dem Vorratsbehälter 13 und über eine Leitung 33 mit der Querbohrung 11 der Vorrichtung nach Fig. 1 verbunden ist, die zugleich eine Steuereinrichtung 34 und einen Anschluß 35 am Ventil 17 verbindet. Ein in Richtung zur Leitung 41 öffnendes Rückschlagventil 36 ist zwischen der Leitung 33 und dem Anschluß C des Proportionalwegeventils 20 angeordnet. Dessen Steuerorgane sind an Steuerleitungen 37 und 38 angeschlossen, die zum Betätigen des Proportionalwegeventils 20 mittels einer nicht dargestellten Steuereinrichtung dienen. An die Leitungen 21 und 23 der Pumpen 22 bzw. ist jeweils ein Druckbegrenzungsventil 39 bzw. 40 angeschlossen.

In der in Fig. 2 dargestellten Steuerlage des Proportionalwegeventils 20 sind nur die Anschlüsse B und T miteinander verbunden, das heißt die Anschlußbohrung 15 ist mit dem Vorratsbehälter 13 verbunden. Die Pumpe 22 fördert über die Druckwaage 31 und die Leitung 32 in den Vorratsbehälter 13. Über die in der Druckwaage 31 befindliche Drossel und die Leitung 33 fließt von der Pumpe 22 gefördertes Druckmittel zu der Steuereinrichtung 34, das heißt über die Bohrungen 11 und 10 (Fig. 1) zur Stirnseite des Ventilgliedes 3 und hält dieses in seiner in der Zeichnung rechten Endlage, in welcher die mit dem Vorratsbehälter über die Leitung 18 verbundene Anschlußbohrung 14 voll aufgesteuert ist.

Wird das Steuerglied des Proportionalwegeventils 20 von rechts nach links verschoben, so werden die Anschlüsse B und C mit dem Anschluß Pl am Proportionalwegeventil 20 und damit der Arbeitszylinder 27 und die Anschlußbohrung 15 des Ventils 17 zugleich mit der Pumpe 22 verbunden. Dadurch bewegt sich das Ventilglied 3 in Fig. 1 gesehen nach links und nimmt seine dargestellte Schließlage ein. Die Druckwaage 31 schließt ihre Verbindung zu der zum Vorratsbehälter 13 führenden Leitung 32. Der Pumpendruck pflanzt sich zur Steuereinrichtung 34 und zum Anschluß 35 bzw. zur Querbohrung 11 der Vorrichtung nach Fig. 1 fort. Da die Axialbohrung 10 einen wesentlich geringeren Durchmesser als der Kolben 4 hat, bleibt der Sitzteil 8 auf seinem Ventilsitz 9 und die Verbindung der Leitung 33 mit der Leitung 18 ist gesperrt. Bei auf dem Ventilsitz 9 befindlichen Sitzteil 8 hindurch leckendes Druckmittel kann über die von dem Kolben 4 und der Anschlußbohrung 14 gebildete Drosselöffnung abfließen.

Das Ventil 17 öffnet, wenn der Druck in der Steuereinrichtung 15 stark

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gesunken ist, das heißt, wenn das Ventilgleid des Proportionalwegeventils 20 in der Zeichnung gesehen nach rechts verschoben wird und die Anschlüsse B und C mit dem Anschluß T verbunden sind. Sobald das Ventilglied 3 mit seinem Sitzteil 8 vom Ventilsitz 9 des Ventilkörpers 1 abhebt, entsteht wegen der schlagartigen Vergrößerung des beaufschlagten Querschnitts auf der dem Sitzteil 8 zugewandten Seite des Kolbens 4 eine solche Kraft, daß das Ventilglied 3 schlagartig öffnet und bis zu seiner in der Zeichnung rechten Endlage verschoben wird. Die Wirkung wird dadurch verstärkt, daß der D rosse !abschnitt 6 anfangs noch die Anschlußbohrung 14 abdeckt. Das Ventilglied 3 nimmt nur zwei stabile Endlagen ein. Die Pumpe 22 fördert über die Druckwaage 31 und die Leitung 32 wieder in den Vorratsbehälter 13 und in der Leitung 33 herrscht ein Druck, der das Ventilglied 3 in seiner von seinem Sitz abgehobenen Endlage hält.

Das Ventil 17 dient zur Vorsteuerung der Druckwaage 31. Es hat die Aufgabe, Undefinierte Druckzustände der Pumpe 22 zu vermeiden, z.B. wenn in Mittelstellung des Steuergliedes des Proportionalwegeventils 20 der Pumpendruck einen Wert annimmt, der zwischen dem im Arbeitszylinder 27 wirkenden Lastdruck und dem Umlaufdruck der Pumpe 22 liegt.

Wenn die Anschlüsse T, B und C am Proportionalwegeventil 20 miteinander verbunden sind, besteht auch eine Verbindung zwischen den Anschlüssen. A und P2. Hierdurch besteht lediglich während des Senkens des Arbeitskolbens im Arbeitszylinder 26 eine Verbindung zur Steuerpumpe 24. Nur während des Senkens des Kolbens des Arbeitszylinders 27 tritt also über die Drosselstelle ein Druckmittelverlust ein. Bei der vorbeschriebenen Vorrichtung kann als Druckmittel Flüssigkeit oder Gas verwendet werden.

Bei den abgewandelten Ausführungsbeispielen sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Abgewandelte Teilen ist jeweils ein Kleinbuchstabe beigefügt.

Wie Fig. 3 zeigt kann zwischen dem Grund des Sackloches 2 und der Stirnseite des Drosselabschnittes 6 des Ventilgliedes 3 eine dieses zu öffnen suchende Feder 42 eingesetzt sein, wodurch das Ventilglied 3 sicher in seiner geöffneten Endlage gehalten wird. Fig. 4 zeigt einen Schaltplan des abgewandelten Ventils

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Das Proportionalwegeventil 20a in Fig. 5 verbindet, wenn sein Steuerglied von rechts nach links aus seiner Mittellage verschoben ist, nur den Anschluß C mit dem Anschluß Pl, wodurch dieses Steuerglied wesentlich einfacher ausgebildet sein kann, als das Steuerglied des Proportionalwegeventils 20. Eine eine Drosselstelle 43 aufweisende Leitung 44 verbindet die Leitungen 21 und 19 miteinander. Wenn die Anschlußbohrung 15 über die Leitung 19 mit dem Vorratsbehälter 13 verbunden ist, wird das durch die Drosselstelle 43 hindurchfließende Druckmittel in dieser auf den im Vorratsbehälter 13 herrschenden Druck entspannt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 6 und 7 ist der Drosselabschnitt 6 durch einen im Abstand vom Kolben 4b angeordneten Bund 6b, der den gleichen Durchmesser wie der Kolben 4b hat, und durch eine Drosselbohrung. 45 in diesem Bund ersetzt. Der Kolben 4b weist auf seiner vom Sitzteil 8 abgewandten Seite eine Gewindebohrung 46 zum Entfernen des Ventilgliedes 3b aus dem Ventilkörper 1 nach dem Öffnen der Schraube 16 auf.

In Schließlage des Ventilgliedes 3b sitzt dessen Schließteil 8 auf dem Ventilsitz auf und die Verbindung zwischen der Querbohrung 11 und der mit dem Vorratsbehälter 13 verbundenen Anschlußbohrung 14 ist geschlossen. Wenn das Ventilglied 3b die Axialbohrung 10 zu öffnen beginnt, wird der einen größeren Durchmesser als der Ventilsitz 9 aufweisende Bund 6b beaufschlagt und über die Drosselstelle 45 fließt nur wenig Druckmittel über die Anschlußbohrung 14 in den Vorratsbehälter 13 ab, so daß das Ventilglied 3b schlagartig so weit öffnet, bis der Bund 6b die Anschlußbohrung 14 genügend weit aufgesteuert hat. Durch entsprechende Wahl des Flächenverhältnisses zwischen den Drosselstellen in der Druckwaage 31 und im Bund 6b kann das Schaltverhalten des Ventilgliedes 3b den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden.

Gegenüber dem Ventilglied 3 nach den Fig. 1 und 3 hat das Ventilglied 3b den Vorteil, daß bei dessen Herstellung ein Schleifvorgang eingespart wird, da der Kolben 4b und der den gleichen Durchmesser aufweisende Bund 6b in einem Schleifvorgang bearbeitet werden können, wogegen zur Bearbeitung des Kolbens 4 und des Drosselabschnittes 6 zwei Schleifvorgänge notwendig sind. Die Drosselbohrung 45 kann mit geringem Aufwand in den Bund 6b genau eingebracht werden. Die Anbringung der Drosselstelle in dem Bund 6b mit geringen Toleranzen ist wichtig, da Durchmesseränderungen der Drosselstelle 45 und des Drosselabschnittes 6 sich sehr stark auf das Schaltverhalten der Vorrichtung auswirken.

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Claims

DIPL.-ING. H. FINK PATENTANWALT - HINDENBURGSTRASSE 44 - D 7300 ESSLINGEN BEI STUTTGART

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Mannesmann Rexroth GmbH, Jahnstraße 3-5, 8770 Lohr/Main

Ansprüche

Vorrichtung zum Überwachen einer Verbindung zwischen einer Druckmittelquelle (22) und einem Vorratsbehälter (13) mit einem mit einem Ventilsitz (9) versehenen Ventilkörper (1), in dem ein einen Sitzteil (8) und einen Kolben (4) aufweisendes Ventilglied (3) axial bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben auf der vom Sitzteil abgewandten Seite des Ventilgliedes angeordnet ist und einen größeren Durchmesser als der Ventilsitz aufweist, daß die dem Sitzteil zugewandte Seite des-Kolbens einen mit dem Vorratsbehälter verbundenen Auslaß (14) steuert und daß das Ventilglied auf seiner vom Sitzteil abgewandten Seite nach Belieben beaufschlagbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Sitzteil (8) zugewandten Seite des Kolbens (4) des Ventilgliedes (3) eine Drosselstelle (6, 45) vorjesehsii ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle durch einen zylindrischen Drosselabschnitt (6) kleineren Durchmessers als der Kolben (4) und den diesem Orosselabschnitt benachbarten Wandteil des Ventilkörpers (1) gebildet ist.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (45) sich in einem im Abstand vom Kolben (4b) angeordneten und den gleichen Durchmesser wie dieser aufweisenden Bund (6b) befindet.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei auf dem Ventilsitz (9) aufsitzendem Sitzteil (8) des Ventilgliedes (3) der Kolben (4) an dem von diesem gesteuerten Auslaß (14) einen Durchfluß nach Art einer Drosselstelle begrenzt.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Sitzteil (8) abgewandte Stirnseite des Ventilgliedes (3) nach Belieben mit der Druckmittelquelle (22) oder mit dem Vorratsbehälter (13) verbindbar ist und daß die an den Sitzteil angrenzende Stirnseite des Ventilgliedes (3) an eine der Druckmittelquelle nachgeschaltete Druckwaage (31) angeschlossen ist.
_η Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ventilsitz (9) und dem Kolben (4) des Ventilgliedes (3) eine Feder (42) eingespannt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (3) auf seiner vom Sitzteil (8) abgewandten Seite über eine Drosselstelle (43) mit der Druckmittelquelle (22) ständig verbunden ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der vom Sitzteil (8) abgewandten Seite des Ventilgliedes (3) eine Gewindebohrung (46) vorgesehen ist.