DE4134575A1 - Druckausgleichsventil, insbesondere vorgesteuertes druckausgleichs-folgeventil (logisches ventil) - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckausgleichsventil, insbeson­ dere vorgesteuertes Druckausgleichs-Folgeventil (logisches Ventil) zur Steuerung des Durchflusses bzw. der Durchfluß­ leistung eines hydraulischen Drucksteuerventiles, wie es beispielsweise in Baumaschinen zum Einsatz kommt.

Es sind die unterschiedlichsten Ventile der eingangs ge­ nannten Art bekannt. Zu diesen gehört das Ventil der ja­ panischen Patentanmeldung 1 63 503/1990 und der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung 89 878/1989. Diese bekannten Ventile sind zum Ausgleich der Wirkungen des Lastdruckes bei der Hubsteuerung geeignet.

Das Ventil, das Gegenstand der japanischen Gebrauchsmuster­ anmeldung 89 878/1989 ist, wird im folgenden unter Bezug auf die Fig. 2 näher beschrieben.

Die Hublänge des Ventiltellers 44, dem eine Gruppe von Durchflußleistungssteueröffnungen 74 zugeordnet ist, wird bestimmt durch den Ausgleich zwischen dem Vorspann- oder Lastdruck P_IN an einer Vorspann- oder Lastdruckeinlaßöff­ nung 96, dem Druck in der Ventiltellerfederkammer 55, die einander gegenüberliegenden Druckaufnahmebereiche (beide Abschnitte haben identische Druckaufnahmebereiche) und der Federkraft einer Ventiltellerfeder 56. Es ist möglich, den Unterschied zwischen dem Vorspann- oder Lastdruck P_IN an der Einlaßöffnung 96 und dem Druck in der Ventiltellerfeder­ kammer 55 linear zu steuern, wodurch der vorstehend be­ stimmte Ausgleich bestimmt wird und zwar durch Einsatz eines von außen wirksam werdenden Steuer- oder Vorsteuerdruckes P_i und entsprechender Mittel wie es die Spulenabschnitte 46 und 47 sind.

Genauer gesagt, ist der Vorspanndruck P_IN an der Vorspann­ druckeinlaßöffnung 96 in die Druckkammern 63 und 64 durch die Öffnungen 77 bzw. 83 gerichtet (der Druck P₆₄ in der Druckkammer 64 ist tatsächlich identisch dem Vorspanndruck P_IN) und er wird zum Gleichgewicht gebracht durch die Kräfte, die auf die Druckaufnahmebereiche A₆₃ und A₄₇ (A₆₃ = A₄₇) an den Enden der Spulenabschnitte 46 und 47 wirken. Die Enden der Spulenabschnitte 46 bzw. 47, die auf die Druck­ kammern 63 und 64 gerichtet sind, haben gleiche Durchmesser.

Der von außen wirksam werdende Vorsteuerdruck P_i, der über eine Vorsteuerdruckeinlaßöffnung 97 wirksam wird, ist in eine abgestufte Druckkammer 66 (deren Druckaufnahmebereich A₆₆ wiedergegeben wird) des Spulenabschnittes 46 gerichtet Wie in der folgenden Gleichung wiedergegeben, kann der Druck P₆₃ in der Druckkammer 63 der gleich dem Druck P₅₅ in der Ventiltellerfederkammer 55 ist, durch Einsatz des Druckes gesteuert werden, der vorstehend beschrieben wurde und durch eine Federkraft F₇₀ einer Spulenfeder 70.

P₆₄ · A₄₇ + F₇₀ = P_i · A₆₆ + P₆₃ · A₆₃

Hieraus folgt

P_IN · A₆₃ + F₇₀ = P_i · A₆₆ + P₅₅ · A₆₃

Hieraus wiederum ergibt sich, daß der Druckunterschied ΔP zwischen dem Vorspanndruck P_IN an der Vorspanndruckeinlaß­ öffnung 96 und dem Druck P₅₅ in der Ventiltellerfederkammer 55, der den vorher beschriebenen Ausgleich bestimmt, wie folgt wiedergegeben werden kann:

ΔP = P_IN-P₅₅ = (P_i · A₆₆-F₇₀)/A₆₃

Dieses stellt eine lineare Funktion des äußeren Vorsteuer­ druckes P_i dar und ist deshalb nicht beeinflußt von dem Vorspann- oder Lastdruck P_IN.

Wie vorstehend beschrieben, ist das bekannte Ventil, soweit es die Hubsteuerung betrifft, nicht beeinflußt durch den Vorspann- oder Lastdruck P_IN. Die Strömung von der Vorspann- oder Lastdruckeinlaßöffnung 96 durch die Gruppe der Durch­ flußleistungssteueröffnungen 74, die Durchflußleistungs­ steuerkammer 54 und den Ventilsitz 52 in die Abflußkammer 53 wird nur durch das Maß der Öffnung der Gruppe der Durchfluß­ leistungssteueröffnungen 74 gesteuert. In anderen Worten, das Ventil nach Fig. 2 weist keine Einrichtung auf, um einen Differenzdruck zwischen der Vorderseite und der Hinterseite der Gruppe der Öffnungen 74 aufrechtzuerhalten, d. h. der Druckunterschied zwischen der Vorspann- oder Lastdruckein­ laßöffnung 96 und der Durchflußleistungssteuerkammer 54. Hieraus folgt, daß wenn eine große Strömungsmittelmenge gesteuert wird, das bekannte Ventil nur wie ein herkömm­ liches Drosselventil arbeitet.

Wie weiterhin mit Hinweis auf Fig. 3 gezeigt wird, ist es möglich, eine Durchflußleistungssteuereinrichtung zu schaf­ fen, die frei von dem Einfluß des Vorspann- oder Last­ druckes ist und zwar durch Einbau eines Steuerventiles 95 zwischen dem Ventilteller 44 und der Vorspann- oder Last­ druckeinlaßöffnung 96 eines Folgeventiles (logisches Ven­ til), das sonst so aufgebaut ist, wie dasjenige in Fig. 2 dargestellte. Ein derartiger Aufbau bringt aber das Problem mit sich, daß praktisch zwei Ventile vorhanden sind, wodurch die Masse des Ventils zunimmt und Leckverluste Q₃ und Q₄ an dem Strömungssteuerventil 95 zusätzlich zu den Leckverlusten Q₁ und Q₂ auftreten, die bereits bei dem Folgeventil der Fig. 2 vorhanden sind.

Es ist ein Ziel der Erfindung, ein Ventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das die vorstehend geschilderten Nachteile des bekannten Ventils vermeidet.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Ventil der eingangs genannten Art zu schaffen, welches geeignet ist, die Wirkung des Vorspanndruckes auf die Hubsteuerung des Ventiltellers dadurch auszugleichen, daß ein Durchfluß­ steuermechanismus hinzugefügt wird, der nicht durch den Vorspann- oder Lastdruck beeinflußt wird, wobei gleichzeitig sichergestellt wird, daß das Ventil nach wie vor kompakt ist, und keine zusätzlichen Leckverluste durch Einbau eines Durchflußsteuerventils in das Folgeventil auftreten.

Kurz gesagt, schafft die Erfindung ein strömungsmittel­ betätigtes Ventil, das ein Steuerventil enthält, das durch eine Quelle eines Steuerdrucks betätigt wird, um eine Steuerströmung des Strömungsmittels von einer Vorspann- oder Lastdruckeinlaßöffnung zu einer Abflußleitung zu steuern. Der Steuerstrom geht durch eine Drossel, die den Strömungs­ mitteldruck, der in eine Richtung wirkt, reduziert, wodurch eine Hubkompensation der Betätigung des Ventiltellers er­ reicht wird. Ein Differentialdruckausgleichsventil wird bewegt, um die Strömungsmittelströmung zu einer Gruppe von Durchflußleistungssteueröffnungen in Abhängigkeit von einem Druckunterschied an zwei Seiten der Gruppe der Durchfluß­ leistungssteueröffnungen teilweise zu blockieren und so die Betätigung des Ventiltellers zu steuern, wodurch der Diffe­ rentialdruck ausgeglichen wird.

Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert: Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform eines Ventiles nach der Erfindung;

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein bekanntes Folge­ ventil; und

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform eines herkömmlichen Folge­ ventiles.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 wird eine Ausführungsform der Erfindung im folgenden beschrieben.

Ein erstes Gehäuse 41 des Ventils weist einen Ventilteller 44 auf, der in diesem verschiebbar angeordnet ist. Der Ventilteller 44 enthält eine Hülse 44a, die mit Hilfe eines Klemmringes 45 an diesem befestigt ist und so ein Teil des Ventiltellers 44 bildet. Eine Steuerspule 46 und eine Druck­ übertragungspule 47 sind in der Hülse 44a bzw. in dem Ven­ tilteller 44 verschiebbar angeordnet.

Ein Gehäuse 42 ist dicht an dem Ende des Gehäuses 41 be­ festigt. Eine Federaufnahme 44b verläuft an dem rechten Ende des Ventiltellers in das Gehäuse 42 hinein. Eine Ventilfeder 56, die später beschrieben wird, ist in der Federaufnahme 44b angeordnet.

Eine Vorspann- oder Lastdruckeinlaßöffnung 96 erlaubt die Übertragung des Lastdruckes P_IN in das Gehäuse 41. Eine Durchflußleistungssteuerhülse 48 ist in einem Hohlraum des Gehäuses 41 befestigt. Sie liegt der Öffnung 96 gegenüber. Ein Deckel 49 verschließt das Ende des Gehäuses 41 und hält die Hülse 48 in der gewünschten Stellung.

In herkömmlicher Weise wird der Vorspann- oder Lastdruck PIN durch einen Antrieb eines hydraulischen Zylinders oder einer entsprechenden Einrichtung zur Verbindung mit der Einlaßöffnung 96 erzeugt, um die Strömung durch diese zu erlauben.

Eine ringförmige Eintrittskammer 50 in der Hülse 48 ist mit der Einlaßöffnung 96 verbunden. Der Vorspann- oder Lastein­ laßdruck gelangt von der ringförmigen Eintrittskammer 50 durch eine Durchflußleistungssteuerkammer 54 zu dem ring­ förmigen Ventilsitz 52, der einem kegelfömigen Abschnitt 51 des Ventiltellers 44 gegenüberliegt. Die Durchflußleistungs­ steuerkammer 54 ist ringförmig und von der Abflußkammer 53 durch den Ventilsitz 52 getrennt. Die Abflußkammer 53 ist über eine Abflußöffnung 98 mit einem außen angeordneten Tank verbunden.

Das Gehäuse 42 enthält eine Ventiltellerfederkammer 55, in der die Ventilfeder 56 angeordnet ist. Die Ventilfeder 56 drückt die Federaufnahme 44b unter Berücksichtigung der zeichnerischen Darstellung nach links, um den kegelförmigen Abschnitt 51 des Ventiltellers 44 gegen den Ventilsitz 52 zu drücken.

Die Federaufnahme 44b enthält einen Durchgangskanal 61, der durch diese hindurchgebohrt ist. Eine Gewindebohrung 62 ist in die Hülse 44a in dem Ventilteller gebohrt. Diese dient dem Auseinanderbauen. Die Ventilfederkammer 55 ist mit einer Druckkammer 63 verbunden, die an die Steuerspule 46 an­ grenzt.

Die Einlaßöffnung 96 ist durch die ringförmige Eintritts­ kammer 50 und einen Kanal 65 mit einer Last- oder Vorspann­ druckkammer 64 verbunden. Diese Kammer 64 liegt an dem Ende der Druckübertragungsspule 47 gegenüber der Ventilfeder­ kammer 55, wobei der Ventilteller 44 dazwischenliegt. Der Querschnitt der Last- oder Vorspanndruckkammer 64 ist gleich dem entsprechenden Querschnitt der Ventilfederkammer 55.

Die Steuerspule 46 weist Druckaufnahmeflächen 67 und 68 auf, die entsprechend der Druckkammer 63 oder der abgestuften Druckkammer 66 gegenüberliegen. Wie weiter unten beschrie­ ben, wird die Druckaufnahmefläche 67 durch eine Spulenfeder 70 in einer Spulenfederkammer 69 daran gehindert, gegen den Spulensitz 71 gestoßen zu werden.

Der Ventilteller 44 weist einen zylindrischen Abschnitt 72 auf, der verschiebbar in die Durchflußleistungssteuerhülse 48 an dem Abschnitt des Ventiltellers 44 paßt, der an die Einlaßöffnung 96 angrenzt. Eine Öffnung 73 und eine Gruppe von Öffnungen 74 sind in dem zylindrischen Abschnitt 72 gebohrt. Die Öffnung 73 sorgt für den Ausgleich der Druck­ differenz und die Öffnungen 74 steuern die Durchflußmenge durch das Ventil.

Die Einlaßöffnung 96 ist mit der Ventilfederkammer 55 durch einen Kanal 75, der in das Gehäuse 41 gebohrt ist, einen Kanal 76, der in das Gehäuse 42 gebohrt ist, und eine Öff­ nung 77 in dem Kanal 76 verbunden.

Die abgestufte Kammer 66, die um die Steuerspule 46 herum angeordnet ist, ist mit einer äußeren Steuerdruckeinlaß­ öffnung 97 durch eine Öffnung 78 gebohrt in die Ventiltel­ lerhülse 44a, eine umlaufende Nut 79, eine Öffnung 80 in dem Ventilteller 44, eine umlaufende Nut 81 und eine Öffnung 82 in dem Gehäuse 41 verbunden. In herkömmlicher Weise erhält die Einlaßöffnung 97 Steuerdruck von einem manuell ge­ steuerten Ventil (nicht gezeigt), das eine hydraulische Druckquelle steuert die außerhalb des Systems angeordnet und in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Die umlaufende Nut 81 in dem Weg zur Zuführung von Steuerdruck hat eine Breite in axialer Richtung, um den Bereich der axialen Bewegung der Öffnung 80 des Ventiltellers 44 während der Arbeit des Ventils in Übereinstimmung zu bringen.

Bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau wird der Last- oder Vorspanndruck an der Einlaßöffnung 96 durch den Kanal 65 in die Last- oder Vorspanndruckkammer 64 und durch die Öffnung 77 in die Federkammer 55 geleitet. Der Druck in der Feder­ kammer 55 wird durch den Kanal 61 in die Druckkammer 63 übertragen, die der Steuerspule 46 gegenüberliegt. Von außen zugeführter Steuerdruck wird von der Einlaßöffnung 97 in die abgestufte Druckkammer 66 eingeführt, um Druck auf die ringförmige Druckaufnahmekammer 68 der Steuerspule 46 zu übertragen. Unter normalen Bedingungen, in Abwesenheit eines von außen übertragenen Steuerdrucks, wird die Steuerspule 46 gegen den Spulensitz 71 durch die Spulenfeder 70 gedrückt. Unter diesen Bedingungen wird die Druckförderspule 47 gegen die Steuerspule 46 durch den Druck gedrückt, der auf das Ende wirkt, das an die Vorspann- oder Lastdruckkammer 64 angrenzt.

Als nächstes wird der Aufbau des Durchflußleistungssteuer­ ventiles beschrieben, das die Wirkung des Vorspann- oder Lastdrucks eliminiert. Ein Differentialdruckausgleichsventil 101 ist verschiebbar radial zwischen der Druckübertragungs­ spule 47 und dem zylindrischen Abschnitt 72 des Ventiltel­ lers 44 angeordnet, so daß es sich in bezug auf die Druck­ übertragungsspule 47 und den zylindrischen Abschnitt 72 bewegen kann. Das Differentialdruckausgleichsventil 101 wird, wie in Fig. 1 dargestellt, durch eine Feder 102 nach links gedrückt. Die nach links gerichtete Bewegung des Ventiles wird beendet durch die Berührung mit einem Anschlag 104, der an der Innenseite des zylindrischen Abschnittes 72 vorgesehen ist. Der Befestigung dient ein Sprengring 103.

Eine Druckkammer 106 mit einem größeren Durchmesser in dem zylindrischen Abschnitt 72 grenzt an eine Druckkammer 105 mit größerem Durchmesser des Differentialdruckausgleichs­ ventils 101 an. Eine Kammer 108 mit kleinerem Durchmesser in dem zylindrischen Abschnitt 72 überträgt Druck auf einen Abschnitt 107 mit kleinerem Durchmesser des Differential­ druckausgleichsventils 101. Eine Ventilfederkammer 109 ist in dem zylindrischen Abschnitt 72 zwischen der Kammer 105 mit größerem Durchmesser und dem Abschnitt 107 mit kleinerem Durchmesser angeordnet. Die Ventilfederkammer 109 verbindet die Differentialdruckausgleichsöffnung 73 mit der Gruppe der Durchflußleistungssteueröffnungen 74. Eine Öffnung 111 die in die Kammer 105 mit größerem Durchmesser gebohrt ist, verbindet die Kammer 106 mit größerem Durchmesser mit der Ventilfederkammer 109. Eine Öffnung 112, die in den Ventil­ teller 44 gebohrt ist, verbindet die Kammer 108 kleineren Durchmessers mit der Durchflußleistungssteuerkammer 54.

Als nächstes wird die Funktion des Ventiles nach der Erfindung beschrieben.

Wenn von außen wirksam werdender Steuerdruck P_i an der Steuerdruckeinlaßöffnung 97 nicht ansteht, d. h. in anderen Worten, wenn der Druck in der abgestuften Kammer 66 gleich dem Tankdruck ist, wird der Druck an der Vorspann- oder Lastdruckeinlaßöffnung 96 auf die Steuerspule 46 auf dem Weg durch die Kanäle 75 und 76, die Öffnung 77, die Ventilfeder­ kammer 55, den Kanal 61 und die Druckkammer 63 übertragen. Der Druck an der Vorspann- oder Lastdruckeinlaßöffnung 96 wird außerdem auf die Druckübertragungsspule 47 auf dem Weg durch die Eintrittskammer 50, den Kanal 65 und die Vorspann- oder Lastdruckkammer 64 übertragen. Die Spule 46 verbleibt in ausgeglichener Stellung, d. h. durch die Spulenfeder 70 gegen den Spulensitz 71 gedrückt, da der Druckaufnahmebe­ reich der Steuerspule 46, der dem Druck von der Druckkammer 63 ausgesetzt ist, gleich dem Druckaufnahmebereich der Druckübertragungspule 47 ist, die dem Druck von der Vor­ spann- oder Lastdruckkammer 64 ausgesetzt ist.

Wenn von außen wirksam werdender Steuerdruck P_i auf die Vorsteuerdruckeinlaßöffnung 97 übertragen wird, wird eine Kraft, die gleich dem Produkt des von außen wirksam werden­ den Steuerdrucks P_i und dem Druckaufnahmebereich der ring­ förmigen Druckaufnahmefläche 68 ist, die Spule 46 nach links drücken. Anfänglich wird sich die Spule 46 nicht bewegen, bis die Kraft gleich der Vorspannung durch die Spulenfeder 70 ist. Wenn der von außen wirksam werdende Vorsteuerdruck P_i auf einen Wert zunimmt, der eine Kraft erzeugt, die geringfügig größer ist als die eingestelle Kraft der Spulen­ feder 70, bewegt sich die Steuerspule 46 aus ihrer Anlage mit dem Spulensitz 71 heraus, wodurch das in der Ventil­ federkammer 55 und unter Druck stehende Strömungsmittel auf seinen Weg durch die Kanal 61, die Druckkammer 63, den Spulensitz 71 und in die Entleerungskammer 89 strömen kann, von der eine Abflußleitung 99 ausgeht. Zu diesem Zeitpunkt strömt unter Druck stehendes Strömungsmittel von der Vor­ spann- oder Lastdruckeinlaßöffnung 96 durch die Öffnung 77 in die Ventilfederkammer 55, aber bedingt durch den Dros­ selwiderstand der Öffnung 77 bleibt der Druck in der Feder­ kammer 55 geringer als der Druck in der Vorspann- oder Lastdruckkammer 64, wodurch die Steuerspule 46 in einer Stellung ausgeglichen wird, in der sie gerade über dem Spulensitz 71 schwebt. Normalerweise ist der Abstand äußerst kurz, da die Durchflußmenge oder -leistung durch die Öffnung 77 gesteuert wird.

Wenn der von außen anstehende Steuerdruck P_i weiter zunimmt, wodurch der Druck auf die ringförmige Druckaufnahmeoberfläche 68 der Steuerspule 46 zunimmt, bewegt sich die Steuerspule 46 weiter von ihrem Spulensitz 71 weg. Als Ergebnis findet eine Zunahme der Druckdifferenz ΔP in der Vorspann- oder Lastdruckkammer 64 und der Ventilfederkammer 55 statt.

Wenn der von außen anstehende Steuerdruck Pi weiterzunimmt, um die Steuerspule 46 noch weiter von ihrem Spulensitz 71 wegzubewegen, wird die Kraft, die durch das Produkt des Druckaufnahmeabschnittes A eines der Enden Ventiltellers 44 (die Aufnahmeabschnitte der beiden Enden des Ventiltellers sind identisch, da die Enden den gleichen Durchmesser haben) und des Differenzdruckes ΔP zwischen der Vorspann- oder Lastdruckkammer 64 und der Federkammer 55 auf einen Wert gebracht, der gleich der im voraus eingestellten Kraft der Ventilfeder 56 ist. Wenn dann der von außen wirksam werdende Vorsteuerdruck noch weiter zunimmt, nimmt der Differenzdruck ΔP weiter zu um eine Kraft A ΔP zu erzeugen, die die eingestellte Kraft der Ventilfeder 56 übersteigt. Hierdurch wird der Ventilteller 44 nach rechts bewegt, wodurch der kegelförmige Abschnitt 51 von dem Ventilsitz 52 entfernt wird.

Wenn der von außen wirksam werdende Steuer- oder Vorsteuer­ druck P_i weiter zunimmt, bedingt durch eine weitere Zunahme des Differenzdruckes ΔP an dem Ventilteller 44, bewegt sich der kegelförmige Abschnitt 51 weiter von dem Ventilsitz 52 weg. Öffnungen der Gruppe der Durchflußleistungssteueröff­ nungen 74 in dem zylindrischen Abschnitt 72 beginnen sich zu der Durchflußleistungssteuerkammer 54 zu öffnen. Wenn der von außen wirksam werdende Steuerdruck P_i weiter zunimmt, wobei der Differenzdruck ΔP an dem Ventilteller 44 propor­ tional zunimmt, bewegt sich der Ventilteller 44 ebenfalls proportional, um die Belastung oder Kraft auf die Ventil­ feder 56 zu erhöhen. Dadurch nimmt der Öffnungsbereich der Gruppe der Durchflußleistungssteueröffnungen 74 entsprechend allmählich zu.

Die Wirkung der Durchflußleistungssteuerung zur Eliminierung der Wirkung des Lastdruckes während der linearen Steuerung des Hubes, wie sie vorstehend beschrieben wurde, wird im folgenden erklärt.

1. Wenn von außen Vorsteuerdruck P_i nicht übertragen wird:
Der Lastdruck P_IN an der Lastdruckeinlaßöffnung 96 wird durch den Kanal 65 zu der Lastdruckkammer 64 an dem Ende des Ventiltellers 44 und auch durch die Öffnung 77 zu der Ven­ tilfederkammer 55 weitergeleitet. Da beide Enden des Ven­ tiltellers 44 entsprechend den beiden Kammern zugekehrt sind, die einen identischen Durchmesser aufweisen, und da die Druckaufnahmebereiche gleich sind, hebt sich der hy­ draulische Druck auf die beiden Enden des Ventiltellers 44 auf. Hieraus folgt, daß sich der Ventilteller 44 nicht bewegt und durch die Federkraft der Ventilfeder 56 gegen den Ventilsitz 52 gedrückt wird. Leckverluste in dem Ventil sind minimal - nur Q₁ und Q₂ - wie sie auch im Falle des Standes der Technik nach Fig. 2 auftreten.

2. Wenn der von außen wirksam werdende Vorsteuerdruck P_i übertragen wird:
Wie im einzelnen in Verbindung mit dem Stand der Technik eingangs beschrieben, ist es, bedingt durch die Wirkung der Linearhub-Steuerspule 46 und der Druckübertragungsspule 47, möglich, die Hübe des Ventiltellers 44 zu steuern und die Öffnung der Gruppe der Durchflußleistungssteueröffnungen 74 einzustellen, ohne daß diese Wirkungen durch den Lastdruck in dem Differenzdruck P_IN beeinfluß werden. Das Differenzdruck­ ausgleichsventil 101 bewegt sich zwischen der Druckübertra­ gungsspule 47 und dem zylindrischen Abschnitt 72 des Ven­ tiltellers 44, und es wird normalerweise gegen den Anschlag 104 durch die Federkraft F₁₀₂ der Ventilfeder 102 gedrückt. Wenn jedoch der Ventilteller 44 seinen Hub beginnt, öffnet der Ventilsitz 52 und der Druck P₅₄ wird in der Durchflußlei­ stungssteuerkammer 54 wirksam, deren Druck bisher so gering war, wie der Druck in der Abflußkammer 53, um durch die Öffnung 112 in die Kammer 108 kleineren Durchmessers zu gelangen, wobei der Differenzdruck zwischen dem Druck P₁₀₉, der von der Ventilfederkammer 109 durch die Öffnung 111 zu der Druckkammer 106 größeren Durchmessers gefördert wurde, und dem Druck P₁₀₈ (=P₅₄) in der Druckkammer 108 kleineren Durchmessers bewirkt, daß das Differenzdruckausgleichsventil 101 in eine Richtung bewegt wird, in der der Federkraft F₁₀₂ der Ventilfeder 102 entgegengewirkt wird, und die Diffe­ renzdruckausgleichsöffnung 73 schließt. Bedingt durch die Strömung von der Eintrittskammer 50 in die Ablußkammer 53 auf dem Weg durch die Öffnung 73 , die Ventilfederkammer 109, die Gruppe der Öffnungen 74 und Durchflußleistungs­ steueröffnungen 54, erzeugt die Drosselwirkung der Druck­ kammer 105 größeren Durchmessers des Differenzdruckaus­ gleichsventils 101 an der Differenzdruckausgleichsöffnung 73 gleichzeitig einen Differenzdruck zwischen der Eintritts­ kammer 50 und der Ventilfederkammer 109, wodurch der Druck P₁₀₉ in der Ventilfederkammer 109 in Übereinstimmung mit der Druckabnahme in der Durchflußleistungssteuerkammer 54 ab­ nimmt.

Wenn der Druckaufnahmebereich an einem Ende des Abschnittes 107 kleineren Durchmessers "a" ist, dann ist die Kraft, die auf das Differenzdruckausgleichsventil 101 wirkt, wie folgt zu definieren:

P₁₀₉·a = P₁₀₈·a+F₁₀₂.

Aus diesem Grund ist der Druck P₁₀₉ in der Federkammer 109 durch folgende Gleichung auszudrücken:

P₁₀₉ = P₅₄+F₁₀₂/a.

Hieraus folgt, daß der Differenzdruck, der zwischen der Ventilfederkammer 109 und der Durchflußleistungssteuerkammer 54, mit der Gruppe der Durchflußleistungssteueröffnungen 74 dazwischen, erzeugt wird, konstant ist, wie sich aus der folgenden Gleichung ergibt.

P₁₀₉-P₅₄ = F₁₀₂/a.

Hieraus folgt, daß es möglich ist, eine lineare Steuerung der Öffnungseinstellung der Gruppe der Durchflußleistungs­ steueröffnungen 74 durchzuführen.

Wie vorstehend beschrieben, ist das Ventil nach der Erfin­ dung geeignet, den Lastdruck für sowohl die Hubsteuerung als auch die Durchflußleistungssteuerung auszugleichen.

Nach der Erfindung ist es möglich, eine Durchflußleistungs­ steuerung mit einem Lastdruckausgleich zu erreichen, wobei die gewünschten Charakteristiken des bereits entwickelten Folgeventils aufrechterhalten werden. Diese sind die lineare Hubsteuerung mit Lastdruckkompensation, kompakte Bauweise und niedrige Leckcharakteristik.

Obwohl die Erfindung vorstehend anhand eines Ausführungs­ beispieles und mit Hinweis auf die Zeichnung beschrieben wurde, ist es verständlich, daß die Erfindung nicht auf diese eine Ausführungsform beschränkt ist, sondern daß Änderungen und Abwandlungen für den Fachmann innerhalb des allgemeinen Erfindungsgedankens möglich sind, so wie es in den Ansprüchen definiert wird.

Claims (3)

1. Druckausgleichsventil, insbesondere vorgespanntes Druckausgleichsfolgeventil (logisches Ventil) mit folgenden Merkmalen
ein Gehäuse (41, 42);
ein Ventilteller (44), der verschiebbar in dem Gehäuse angeordnet ist;
eine Gruppe von Durchflußleistungssteueröffnungen (74) in einem zylindrischen Abschnitt (72) der mit dem Ventilteller bewegbar ist;
eine Last- oder Vorspanndruckkammer (64), die dem Ende des Ventiltellers gegenüberliegt, an dem der zylindrische Abschnitt angeordnet ist;
eine Lastdruckeinlaßöffnung (96), die mit der Last- oder Vorspanndruckkammer verbunden;
eine Ventilfederkammer (55), die an dem gegenüberliegenden Ende des Ventiltellers ausgebildet ist;
eine Öffnung (75), die die Lastdruckeinlaßöffnung mit der Ventilfederkammer verbindet;
eine Ventilfeder (56) in der Ventilfederkammer (55);
die Ventilfeder ist vorgespannt, um den Ventilteller gegen einen Ventilsitz (52) zu drücken;
eine Durchflußleistungssteuerkammer (54) innerhalb der Gruppe der Durchflußleistungssteueröffnungen (74);
eine Abflußkammer (53) auf der Seite des Ventilsitzes, die der Durchflußleistungssteuerkammer gegenüberliegt;
eine Steuerspule (46);
einen Spulensitz (71) in dem Ventilteller;
eine Spulenfeder (70), die wirksam wird, um die Steuerspule (46) dicht auf den Spulensitz zu drücken;
Mittel zur Steuerung einer Kraft auf die Steuerspule in Abhängigkeit von einem von außen wirksam werdenden Steuerdruck;
die Steuerspule (46) ist dem Druck in der Ventilfederkammer (109) ausgesetzt;
eine Druckübertragungsspule (47) in dem Ventilteller (44) zur Aufnahme einer Kraft, die durch den Druck von der Last- oder Vorspanndruckkammer auf die Steuerspule (46) erzeugt wird;
eine Differentialdruckausgleichsöffnung (73) in dem Ventilteller (44) an einem Punkt, der der Lastdruckeinlaßöffnung (96) näherliegt als der Gruppe der Durchflußleistungssteueröffnungen (74);
eine Ventilfederkammer (109), die die Differentialdruckausgleichsöffnung (73) mit der Gruppe der Durchflußleistungssteueröffnungen (74) verbindet;
ein Differentialdruckausgleichsventil (101), das radial zwischen der Druckübertragungsspule (47) und der Gruppe der Durchflußleistungssteueröffnungen (74) angeordnet ist;
eine Ventilfeder (102) in der Ventilfederkammer (109);
das Differentialdruckausgleichsventil (101) ist in axialer Richtung hin- und herbewegbar, und es wird durch die Ven­ tilfeder in eine Richtung gedrückt, um die Differential­ druckausgleichsöffnung (73) zu öffnen, wodurch das Maß der Öffnung der Differentialdruckausgleichsöffnung gesteuert wird;
eine Druckkammer (106) größeren Durchmessers angrenzend an das Ende des Differentialdruckausgleichsventiles (101), das in eine Richtung weist, in der es auf die Ventilfeder (102) drückt;
Mittel zum Verbinden der Druckkammer (106) größeren Durch­ messers mit der Ventilfederkammer; und
eine Kammer (108) kleineren Durchmessers, die an das andere Ende des Differentialdruckausgleichsventiles (101) angrenzt und mit der Durchflußleistungssteuerkammer (54) durch eine Öffnung (112) verbunden ist.

2. Vorgespanntes oder lastbeaufschlagtes Druckaus­ gleichsventil mit folgenden Merkmalen:
ein Mittel zur Zuführung des Lastdruckes zu dem Ventil;
eine Steuerspule (46);
Mittel zur Übertragung gleicher Kräfte mit entgegengesetzter Richtung auf die Steuerspule in Abwesenheit einer Strömung durch das Ventil;
diese Mittel zur Übertragung gleicher Kräfte weisen ein unmittelbar wirksam werdendes Mittel in eine erste Richtung und eine Drosseleinrichtung auf, die in eine zweite Richtung wirkt;
einen Spulensitz (71);
Federmittel zum Drücken der Steuerspule in dichte Berührung mit dem Spulensitz;
einen Abfluß hinter dem Spulensitz;
Mittel, die auf einen äußeren Steuerdruck ansprechen, um die Spule aus der Berührung mit dem Spulensitz herauszudrücken, wodurch ein Strömungsmittel von diesem Mittel zur Zuführung eines Lastdruckes zu dem Abfluß strömen kann;
die Drosseleinrichtung vermindert den Druck in eine zweite Richtung, wodurch das Mittel, das in eine bestimmte Richtung wirksam wird, dazu neigt, die Steuerspule in eine Richtung zu drücken, die der Wirkung des von außen anstehenden Steuerdrucks entgegenwirkt;
ein Ventilteller (44) der axial in dem Ventil bewegbar ist; ein Ventilsitz (52), an dem der Ventilteller (44) dicht zur Anlage gelangt;
eine Durchflußleistungssteuerkammer (54) auf einer ersten Seite des Ventilsitzes;
einer Abflußöffnung (53) auf einer zweiten Seite des Ventilsitzes;
einer Ventilfeder (56), die wirksam wird, um den Ventilteller (44) auf den Ventilsitz (52) zu drücken;
einer Gruppe von Durchflußsteueröffnungen (74) in einem zylindrischen Abschnitt (72) des Ventiltellers;
einem Differentialdruckausgleichsventil (101) in dem zylindrischen Abschnitt;
eine Ventilfederkammer (109) in dem zylindrischen Abschnitt, der einen Abschnitt des Differentialdruckausgleichsventiles (101) umgibt;
die Gruppe der Durchflußleistungssteueröffnungen (74) wird wirksam, wenn sich der Ventilteller axial bewegt, um eine Strömung von der Ventilfederkammer (109) zu der Durchfluß­ leistungssteuerkammer (54) zuzulassen;
einen Abschnitt größeren Durchmessers in einer Kammer (106) größeren Durchmessers an einem ersten Ende des Differential­ druckausgleichsventiles;
einen Abschnitt kleineren Durchmessers in einer Kammer (108) kleineren Durchmessers an einem zweiten Ende des Differen­ tialdruckausgleichsventiles;
die Ventilfederkammer (109) ist zwischen den beiden Kammern (106, 108) größeren und kleineren Durchmessers angeordnet;
Mittel zum Absperren der Gruppe der Durchflußsteueröffnungen (74) wenn der Ventilteller (44) dicht auf seinem Ventilsitz (55) anliegt;
erste und zweite Bereiche auf dem Ventilteller;
die ersten und zweiten Bereiche sind im wesentlichen gleich;
Mittel zum Aussetzen des ersten Bereichs unter dem Last­ druck;
Mittel zum Aussetzen des zweiten Bereichs unter die Wirkung der Drosseleinrichtung, wodurch das Ventil in Abwesentheit einer Strömung hinter der Steuerspule (64) ausgeglichen bleibt und diesen Ausgleich in Abhängigkeit einer Strömung hinter der Steuerspule verliert;
einer Öffnung (96), die den Lastdruck mit der Federkammer (109) verbindet; und
Mittel, die in Gegenwart einer Druckdifferenz in der Federkammer und der Durchflußleistungssteuerkammer (54) das Druckausgleichventil (101) in eine Richtung bewegen, damit der Abschnitt größeren Durchmessers die Öffnung verschließt, wodurch die Strömung in die Federkammer vermindert und der Differentialdruck ausgeglichen wird.

3. Vorgespanntes oder unter Lastdruck stehendes Druckausgleichsventil mit folgenden Merkmalen:
Mittel zum Hubausgleich des Ventiles;
die Mittel zum Hubausgleich weisen eine Einrichtung auf, die auf einen Vorsteuerdruck anspricht, um eine Strömung von Strömungsmittel von einer Lastdruckeinlaßöffnung (96) zu einem Abfluß (99) zu steuern;
Mittel, die auf die Strömung ansprechen, um einen Strömungs­ mitteldruck zu drosseln, der in eine erste Richtung wirkt, während der Lastdruck im wesentlichen voll in eine zweite Richtung wirksam wird;
Mittel zum Differentialdruckausgleich des Ventiles;
diese Mittel zum Differentialdruckausgleich weisen eine Leitung von der Lastdruckeinlaßöffnung (96) über eine Gruppe von Durchflußleistungssteueröffnungen (74), eine Durchflußleistungskammer (54) und einen Ventilteller (44) zu einem Abfluß (98) auf;
ein Differentialdruckausgleichsventil (101), das bei einer Druckdifferenz zwischen der Lastdruckeinlaßöffnung und der Durchflußleistungssteuerkammer bewegbar ist; und
das Differentialdruckausgleichsventil (101) enthält eine Einrichtung, die, wenn sie zumindest zu einem teilweisen Absperren der Öffnung bewegt wird, die Strömung des Strö­ mungsmittels entsprechend kontrolliert und den Differen­ tialdruck ausgleicht.