DE8633621U1 - Pilot operated pressure relief valve - Google Patents
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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 inThe invention relates to a pilot-operated pressure relief valve with integrated check valve function according to the preamble of claim 1. This type of valve has two connections through which flow can take place in both directions. Opening in one flow direction takes place
only after exceeding an adjustable pressure value (pressure limiting function), whereas the flow in the opposite direction occurs with a low pressure resistance (check valve function). Such valves are often found 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.^!hydraulic systems and are used, among other things, for pressure protection and supply in closed systems, or as load holding or preload valves in hydraulic motors or cylinders when these are operated in both directions.
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.Such a pilot-operated pressure relief valve with a check valve function is known from DE-PS 26 16 251 C2. In this solution, a normal pilot-operated check valve is supplemented by a separate control piston, one end face of which is connected to the low-pressure side via bores. In both flow directions, the oil flows through the control edge of the main piston. Since the high-pressure side oil must be fed into the space between the main piston and the control piston, this solution cannot achieve a favorable axial inflow - in terms of flow capacity - and the valve is relatively large.
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 funktionswichtigenAnother solution is described in DE-PS 28 48 208. In this valve, the main piston is arranged coaxially in an annular piston, which achieves an axial inflow and thus a small construction volume. The requirements regarding machining accuracy of the functionally important
Teile, vor allem der Koaxialität von Ventilsitz» Ringkolben und Hauptkolben und damit die Herstellungskosten sind aber relativ gross.Parts, especially the coaxiality of the valve seat, ring piston and main piston and thus the manufacturing costs are relatively high.
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.The object of the present invention is therefore to create a pressure relief valve with an integrated check valve function, but without the disadvantages of the known designs. The inventive solution to this problem is determined by the features of claim 1.
Ausgestaltungen der Erfindung sind bestimmt durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche.Embodiments of the invention are determined by the features of the dependent claims.
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.The invention is based on the finding that the main piston of a pilot-operated pressure relief valve can be split into two parts, namely a check valve piston and an annular piston, in such a way that the two pistons are pressed against each other by the high pressure, but separated from each other by the low pressure.
Zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind anhand der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigt:Two embodiments of the subject matter of the invention are described using the drawing. Herein:
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integrierter RUckschlagventilfunktion in Schieberbauweise undintegrated check valve function in slide design and
Fig. 2 einen Axialschnitt eines ähnlichen Ventils, jedoch in Sitzbauweise.Fig. 2 shows an axial section of a similar valve, but in seat design.
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-In Fig. 1, 1 designates a control block with a high-pressure side 2 and a low-pressure side 3. A valve body 4 is inserted in the control block 1, which has a continuous bore 23 of diameter D. In the bore 23 there is a check valve piston 5 with a nozzle bore 7 and an annular piston 8 with radial openings 9, which are sealed from a low-pressure side opening 19 of the valve body 4 by a sealing gap 25. One end face 10 of the annular piston 8 is connected to the high-pressure side 2, the other end face 11 to the low-pressure side 3 via openings 19. The low-pressure side end face 11 of the annular piston 8 divides the end face of the check valve piston 5 facing it by a circularly closed seat edge into a low-pressure side circular ring surface 12 and a high-pressure side circular surface 13. A compression spring 6 presses the check valve piston 5 and the ring piston 8 with a slight preload.
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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.force against a stop ring 14. The valve body 4 also contains a pilot cone 15, a pressure setting spring 16, a pressure setting spindle 17 and a drain hole 18. A seal 20 seals the high pressure side 2 and the low pressure side 3 against each other, seals 21 and 22 prevent oil from escaping into the atmosphere.
Die Wrkungsweise des Druckbegrenzungventils mit integrierter Rückschlagventilfuntkion in Schieberbauweise nach Fig. 1 ist wie folgt:The mode of operation of the pressure relief valve with integrated check valve function in slide design according to Fig. 1 is as follows:
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 AbflussbohrungWhen the oil pressure on the high pressure side 2 rises below the opening pressure of the pilot cone 15, the same pressure prevails in the space 24 via the nozzle bore 7 as on the high pressure side 2. The check valve piston 5 and the ring piston 8 are pressed against each other with a pressure force corresponding to the high pressure side projection of the annular surfaces 11 and . The compression spring 6 ensures that the closed state shown is maintained. When the opening pressure set on the pressure setting spring 16 is exceeded, the pilot cone 15 opens and a flow of fluid begins from the high pressure side 2 via the nozzle bore 7, pilot cone 15 and drain bore.
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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.18 in the direction of the low pressure side 3. This fluid flow generates a pressure drop in the can bore 7, by the value of which the pressure in the intermediate space 24 is reduced compared to the high pressure side 2. If the pressure force generated by this pressure drop on the high pressure side face 10 of the ring piston 8 and on the circular surface 13 of the check valve piston 5 exceeds the preload force of the pressure spring 6, the check valve piston 5 and the ring piston 8 move against the pressure spring 6 until the sealing gap 25 is passed over and a connection is created between the high pressure side 2 and the low pressure side 3 via the openings 9 and 19, via which the excess oil quantity from the high pressure side is drained and a further pressure increase is avoided.
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.When the oil pressure on the high pressure side 2 drops, the pilot cone 15 closes, the pressures in the chambers 2 and 24 equalize again via the nozzle bore 7 and the compression spring 6 pushes the check valve piston 5 and the ring piston 8 back to the starting position shown.
Wird jedoch das Ventil von der Niederdruckseite 3 angeströmt (Rückschlagventilfunktion), d.h. der Druck an derHowever, if the valve is supplied with flow from the low pressure side 3 (check valve function), i.e. the pressure at the
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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.Low pressure side 3 is higher than on the high pressure side 2, an axial pressure force is created on the face surface 11 of the annular piston 8 in the direction of the stop ring 14 and an opposing pressure force of the same magnitude on the annular surface 12 of the check valve piston 5, which acts against the preload force of the compression spring 6. If the pressure force on the annular surface 12 exceeds the preload force of the compression spring 6, the check valve piston 5 moves against the compression spring 6, it separates from the annular piston 8 and clears the way for the flow from the low pressure side S into the high pressure side 2 with little pressure resistance. When the pressure on the low pressure side 3 drops, the compression spring 6 pushes the check valve piston 5 back into its closed position. In the second embodiment according to Fig. 2, parts corresponding to the first embodiment are provided with the same reference numerals, with modified parts being identified by the addition of the letter a.
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 RingkolbenThe valve body is split here, it consists of a cartridge head 4a and a seat bushing 29a, which has a seat surface 27a, additional drain openings 19a and a seal 26a to prevent leakage between the high pressure side 2 and the low pressure side 3. The ring piston
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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.8a has a seat edge 28a, which is pressed against the seat surface 27a by the compression spring 6. The diameter of the seat edge 28a is approximately equal to the diameter of the check valve piston 5. All other parts largely correspond to the first embodiment in terms of form and function.
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.The mode of operation of the second embodiment is also similar to the first. When the pressure on the high-pressure side 2 rises above the setting value of the pilot cone 15, the latter opens, the resulting oil flow causes a pressure drop in the intermediate space 24 via the nozzle bore 7 and a pressure force directed against the compression spring 6 on the front surface 10 and on the circular surface 13. exceeds this. If the pressure force exceeds the preload force of the compression spring 6, the ring piston 8a and the check valve piston 5 move together against the compression spring 6, the seat edge 28a lifts off the seat surface 27a and the excess oil can be drained from the high-pressure side 2 via drain openings 19a to the low-pressure side 3.
Beim Durchströmen von der Niederdruckseite 3 ist die Funktion gleich wie beim ersten Ausführungsbeispiel.When flowing through from the low pressure side 3, the function is the same as in the first embodiment.
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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.An advantage over the first embodiment is that the annular piston 8a in the second embodiment opens the path from the high pressure side 2 towards the low pressure side 3 immediately after the pilot cone 15 opens, i.e. without the time delay required to travel the length of the sealing gap 25. A further advantage is the reduced leakage between the two valve connections due to the seat seal between the seat surface 27a and seat edge 28a. However, the advantages listed are offset by a somewhat greater manufacturing effort. The respective application decides which design is selected.
Claims (4)
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