DE8633621U1 - Vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil - Google Patents
Vorgesteuertes DruckbegrenzungsventilInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
- F16K17/02—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side
- F16K17/04—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded
- F16K17/10—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded with auxiliary valve for fluid operation of the main valve
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Description
Die Erfindung betrifft ein vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil mit integrierter Rückschlagventilfunktion gemäss dem
Oberbegriff des Anspruchs 1. Diese Art von Ventilen besitzt zwei Anschlüsse, die in beiden Richtungen durchströmt werden
können. Das Öffnen in der einen Durchflussrichtung erfolgt
erst nach dem überschreiten eines einstellbaren Druckwertes (Druckbegrenzungsfuntkion), wogegen die Durchströmung in der Gegenrichtung mit einem niedrigen Druckwiderstand geschieht (Rückschlagventilfunktion). Solche Ventile finden häufig in
erst nach dem überschreiten eines einstellbaren Druckwertes (Druckbegrenzungsfuntkion), wogegen die Durchströmung in der Gegenrichtung mit einem niedrigen Druckwiderstand geschieht (Rückschlagventilfunktion). Solche Ventile finden häufig in
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^!hydraulischen Anlagen Anwendung und dienen u.a. zur Druckebsicherung
und Einspeisung in geschlossenen Systemen, oder als Lasthalte- bzw. Vorspannventile bei Hydromotoren oder
Zylindern, wenn diese in beiden Bewegungsrichtungen gefahren werden.
Ein solches vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil mit Rückschlagventilfunktion ist aus der DE-PS 26 16 251 C2
bekannt. Bei dieser Lösung ist ein gewöhnliches vorgesteuertes Rückschlagventil durch einen gesonderten Aufsteuerkolben
ergänzt, dessen eine Stirnfläche über Bohrungen mit der Niederdruckseite verbunden ist. In beiden Durchflussrichtungen
durchströmt das Öl die Steuerkante des Hauptkolbens. Da das hochdruckseitige Öl in den Raum zwischen
Hauptkolben und Aufsteuerkolben zugeführt werden muss, kann mit dieser Lösung eine - hinsichtlich Durchflussleistung
- günstige axiale Zuströmung nicht realisiert werden und das Ventil baut relativ gross.
Eine andere Lösung beschreibt die DE-PS 28 48 208. Bei diesem Ventil ist der Hauptkolben in einem Ringkolben
koaxial angeordnet, wodurch eine axiale Zuströmung und damit ein kleines Bauvolumen erreicht wird. Die Anforderungen
hinsichtlich Bearbeitungsgenauigkeit der funktionswichtigen
Teile, vor allem der Koaxialität von Ventilsitz» Ringkolben
und Hauptkolben und damit die Herstellungskosten sind aber relativ gross.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Druckbegrenzungsventil
mit integrierter RUckschlagventilfunktion,
jedoch ohne die Nachteile der bekannten Konstruktionen zu schaffen. Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe ist
bestimmt durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Ausgestaltungen der Erfindung sind bestimmt durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der Hauptkolben eines vorgesteuerten Druckbegrenzungsventil in zwei
Teile,, nämlich in einen Rückschlagventilkolben und einen
Ringkolben so aufgetrennt werden kann, dass die beiden Kolben vom Hochdruck gegeneinander gepresst, jedoch vom
Niederdruck voneinander getrennt werden.
Zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind
anhand der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigt:
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integrierter RUckschlagventilfunktion in Schieberbauweise und
Fig. 2 einen Axialschnitt eines ähnlichen Ventils, jedoch in Sitzbauweise.
In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Steuerblock mit einer Hochdruckseite 2 und einer Niederdruckseite 3. Im Steuerblock 1
ist ein VentiJ.körper 4 eingesetzt, der eine durchgehende
Bohrung 23 vom Durchmesser D aufweist. In der Bohrung 23 befinden sich ein Rückschlagventilkolben 5 mit einer Düsenbohrung
7 sowie ein Ringkolben 8 mit radialen Öffnungen 9, welche von einer niederdruckseitigen Öffnung 19 des Ventilkörpers
4 durch einen Dichtspalt 25 abgedichtet sind. Die eine Stirnfläche 10 des Ringkolbens 8 ist mit der Hochdruckseite
2, die andere Stirnfläche 11 mit der Niederdruckseite 3 über Öffnungen 19 verbunden. Die niederdruckseitige
Stirnfläche 11 des Ringkolbens 8 teilt die ihr zugewandte Stirnfläche des Rückschlagventilkolbens 5 durch
eine kreisförmig geschlossene Sitzkante in eine niederdruckseitige Kreisringfläche 12 und eine hochdruckseitige Kreisfläche
13 auf. Eine Druckfeder 6 drückt den Rückschlagventilkolben 5 und den Ringkolben 8 mit geringer Vorspann-
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kraft gegen einen Anschlagring 14. Im Ventilkörper 4 befinden sich weiterhin ein Vorsteuerkegel 15, eine Druckeinstellfeder
16, eine Druckeinstellspindel 17 sowie eine Ablaufbohrung 18. Eine Dichtung 20 dichtet die Hochdruckseite
2 und die Niederdruckseite 3 gegeneinander ab, Dichtungen 21 und 22 vermeiden einen ölaustritt in die
Atmosphäre.
Die Wrkungsweise des Druckbegrenzungventils mit integrierter Rückschlagventilfuntkion in Schieberbauweise nach Fig. 1 ist
wie folgt:
Beim Ansteigen des Öldrucks auf der Hochdruckseite 2 bis unter den öffnungsdruck des Vorsteuerkegels 15 herrscht über
Düsenbohrung 7 im Zwischenraum 24 der gleiche Druck wie auf der Hochdruckseite 2. RUckschlagventilkolben 5 und
Ringkolben 8 werden mit einer Druckkraft, entsprechend der hochdruckseitigen Projektion der Kreisringflächen 11 und
gegeneinander gedrückt. Die Druckfeder 6 sorgt für die Aufrechterhaltung des dargestellten geschlossenen Zustandes.
Beim überschreiten des an der Druckeinstellfeder 16 eingestellten Öffnungsdruckes öffnet der Vorsteuerkegel 15, und
es beginnt eine Flüssigkeitsströmung von der Hochdruckseite 2 über DUsenbohrung 7, Vorsteuerkegel 15 und Abflussbohrung
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18 in Richtung Niederdruckseite 3. Diese Flüssigkeitsströmung
erzeugt in der DOsenbohrung 7 einen Druckabfall, um dessen Wert sich der Druck im Zwischenraum 24 gegenüber der
Hochdruckseite 2 vermindert. Übersteigt die durch diesen Druckabfall auf der hochdruckseitigen Stirnfläche 10 des
Ringkolbens 8 und auf der Kreisfläche 13 des Rückschlagventilkolbens 5 erzeugte Druckkraft die Vorspannkraft der
Druckfeder 6, so bewegen sich Rückschlagventilkolben 5 und Ringkolben 8 gegen die Druckfeder 6 so weit, bis der Dichtspalt
25 überfahren wird und über die Öffnungen 9 und 19 eine Verbindung zwischen der Hochdruckseite 2 und der
Niederdruckseite 3 entsteht, über welche die überschüssige ölmenge von der Hochdruckseite abgeführt und ein weiterer
Druckanstieg vermieden wird.
Beim Absinken des Öldrucks auf der Hochdruckseite 2 schliesst der Vorsteuerkegel 15, die Drücke in den RUumen 2
und 24 gleichen sich über die Düsenbohrung 7 wieder aus und die Druckfeder 6 schiebt den Rückschlagventilkolben 5 und
den Ringkolben 8 wieder in die dargestellt Ausgangsposition zurück.
Wird jedoch das Ventil von der Niederdruckseite 3 angeströmt (Rückschlagventilfunktion), d.h. der Druck an der
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Niederdruckseite 3 ist höher als an der Hochdruckseite 2, so entsteht eine axiale Druckkraft auf der Strinfläche 11 des
Ringkolbens 8 in Richtung Anschlagring 14 und eine gegengerichtete gleich grosse Druckkraft auf der
Kreisringfläche 12 des Rückschlagventilkolbens 5, welche gegen die Vorspannkraft der Druckfeder 6 wirkt. Wenn die
Druckkraft auf der Kreisringfläche 12 die Vorspannkraft der Druckfeder 6 übersteigt, bewegt sich der Rückschlagventilkolben
5 gegen die Druckfeder 6, er trennt sich vom Ringkolben 8 und macht dfcn Weg für die Strömung von der Niederdruckseite
S in dichtung Hochdruckseite 2 mit geringem Druckwiderstand irei. Beim Absinken des Druckes auf der
Niederdruckseite 3 schiebt die Druckfeder 6 den Rückschlagventilkolben 5 in seine geschlossene Stellung zurück. Beim
zwiten Ausführungsbeispiel entsprechend Fig. 2 sind dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechende Teile mit den
gleichen Bezugszeichen vershen, wobei abgewandelte Teile durch Hinzufügen des Buchstabens a gekennzeichnet sind.
Der Ventilkörper ist hier geteilt ausgeführt, er besteht aus einem Patronenkopf 4a und einer Sitzbüchse 29a, welche eine
Sitzfläche 27a, zusätzliche Abflussöffnungen 19a und eine
Dichtung 26a zur Verhinderung einer Leckage zwischen Hochdrtickseite
2 und Niederdruckseite 3 aufweist. Der Ringkolben
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8a weist eine Sitzkante 28a auf, die von der Druckfeder 6 dichtend gegen die Sitzfläche 27a gedrückt wird. Der Durchmesser
der Sitzkante 28a ist annähernd gleich dem Durchmesser des Rückschlagventilkolbens 5. Alle anderen Teile
stimmen mit dem ersten Ausführungsbeispiel in Form und Funktion weitgehend überein.
Die Wirkungsweise des zweiten Ausführungsbeispiels ist ebenfalls ähnlich dem ersten. Beim Ansteigen des Druckes auf der
Hochdruckseite 2 über den Einstellwert des Vorsteuerkegels 15 öffnet sich dieser, der entstehende Ölstrom bewirkt über
die Düsenbohrung 7 einen Druckabfall im Zwischenraum 24 und eine der Druckfeder 6 entgegengerichtete Druckkraft an der
Stirnfläche 10 und an der Kreisfläche 13. übersteigt diese.
Druckkraft die Vorspannkraft der Druckfeder 6, so bewegen sich Ringkolben 8a und Rückschlagventilkolben 5 zusammen
gegen die Druckfeder 6, die Sitzkante 28a hebt sich von der Sitzfläche 27a ab und das überflüssige öl kann von der
Hochdruckseite 2 über Abflussöffnungen 19a zur Niederdruckssite
3 abgeführt werden.
Beim Durchströmen von der Niederdruckseite 3 ist die Funktion gleich wie beim ersten Ausführungsbeispiel.
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Ein Vorteil gegenüber dem ersten AusfUhrungsbeispiel besteht
darin, dass der Ringkolben 8a im zweiten AusfUhungsbeispiel den Weg von der Hochdruckseite 2 in Richtung zur Niederdruckseite
3 unmittelbar nach dem öffnen des Vorsteuerkegels 15 freigibt, d.h. ohne die zum Durchfahren der Länge des
Dichtspaltes 25 erforderliche Zeitverzögerung. Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch die infolge der Sitzdichtung
zwischen Sitzfläche 27a und Sitzkante 28a verminderte Leckage zwischen den beiden VentilanschlUssen. Den aufgezählten
Vorteilen steht allerdings ein etwas grösserer Fertigungsaufwand gegenüber. Der jeweilige Anwendungsfall
entcheidet, welche Bauform gewählt wird.
Claims (4)
1. Vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil mit integrierter
Rückschlagventilfunktion mit einem federbelastetem Rückschlagventilkolben und einem Ringkolben vorzugsweise gleichen
Durchmessers, der bei Ansprechen der Druckbegrenzung einen Durchlass zur Niederdruckseite öffnet,
dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkolben (8) eine dem Rückschlagventilkolben (5) zugewandte Stirnfläche (11)
aufweist, die im Niederdruckraum (3) liegt und so ausgebildet ist, dass sie die dem Ringkolben (8) zugewandte
Stirnfläche des RUckschlagventilkolbens (5) in eine niederdruckseitige Kreisringfläche (12) und eine hochdruckseitige
Kreisfläche (13) aufteilt, und dass die andere Stirnfläche (10) des Ringkolbens (8) im Hochdruckrfiium
(2) liegt.
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2. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1, dadurch I
f gekennzeichnet, dass die dem Rückschlagventilkolben (5)
I · zugewandte Stirnfläche (11) des Ringkolbens (8) zur Auf-
I teilung der ihr zugewandten Stirnfläche des Rückschlag-
r ventilkolbens (5) mit einer Sitzkante versehen ist.
3. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der bei Ansprechen der Druck-
' begrenzung von dem Ringkolben (8) zu öffnende Durchlass
i zur Niederdruckseite durch mindestens eine radiale Aus-
■ nehmung des Ringkolbens gebildet ist.
4. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkolben (8a) hochdruckseitig
eine Sitzkante (28a) aufweist, welche durch die Druckfeder (6) an die Sitzfläche (27a) der Sitzhülse (29a)
angedrückt ist.
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