DE8704186U1 - Wegeventil - Google Patents

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Wegeventil, insbesondere ein direkt gesteuertes Proportional-Wegeventil für flüssige und gasförmige Medien, mit einem Gehäuse, einer darin eingebauten Ventilbüchse und einem in dieser axial verschiebbar angeordneten Ventilkolben» der durch Magneten in die jeweilige Schaltstellung steuerbar ist, ferner mit einem Druckanschluß, beispielsweise zwei Verbraucheranschlüssen und einem Tankanschluß, vsobei zwischen jedem der beiden Verbraucheranschlüsse und dem Tankanschluß eine Drosselstelle ausgebildet ist, zur Erzeugung eines die jeweilige .Stirnfläche des Ventilkolbens in Betatisungsrichtung beaufschlagenden Staudruckes, der die Kraft des jeweils betätigten Magneten unterstützt.

Beim Aussteuern des Ventilkolbens eines Wegeventils der vorgenannten Art wirken auf den Kolben axiale Strömungskräfte, die der Krcft der Magneten entgegengerichtet sind und deren Größe abhängig vom Durchflußstrom und vom Druckgefälle am Ventil ist.

Die hydraulische Leistung eines solchen Wegeventils, d.h. der maximale Durchflußstrom bei dem jeweiligen Druckgefälle ist begrenzt durch die maximal zulässige Betätigungskraft der Magneten. Da diese Strömungskräfte mit zunehmendem Durchflußstrom schnell ansteigen, erreichen sie schon bei relativ kleineren Durchflußströmen die Größe der Magnetkraft, was zur Folge hat, daß der Ventil kolben nicht mehr weiter betätigt bzw. das Ventil nicht w.ehr weiter geöffnet werden kann.

Es wurde bereits vorgeschlagen, zwischen jedem der beiden Verbraucheranschlüsse und dem Tankanschluß eine Drosselsteile auszubilden, um einen Staudruck zu erzeugen, der die Kraft des jeweils betätigten Magneten unte*-3ützt.

Dieser Staudruck kann aber sehr schnell ansteigen, was dazu führt, daß die hydraulische Kraft, welche die Kraft des Magneten unterstützt, größer wird als die Strömungskräft und ggf. eine zusätzliche Federkraft. Hierdurch würde der Ventil kolben gegen die Strömungskraft und gegen die Federkraft auf Endanschlag gedrückt \\(&aacgr; ließe sich nicht mehr steuern bz,w. in neutrale Mittelstellung bringen.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrundej ein Ventil der eingangs genannten Art so Weiterzubilden» daß die durch den Staudruck entstehende hydraulische Kraft begrenzt wird. |

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht₄ daß der Räum Vor der

einen Stirnseite des Ventilkolbens mit dem Raum vor der anderen I

Stirnseite des Ventilkolbens über jeweils eine Leitung verbunden ist.

Zweckmäßigerweise ist in jeder der beiden Leitungen ein Druckbegrenzungsventil eingebaut.

Vorteil hafterweise sind die Drossel stell en zwischen den Verbraucheranschlössen und dem Tankanschluß jeweils über einen Ringkanal zwischen Gehäuse und Ventilbüchse sowie eine axiale Bohrung in der Ventilbüchse mit dem Raum (Federraum) zwischen Magnet ynd Ventilkolben verbunden.

In der Bohrung ist vorzugsweise eine Drossel ausgebildet.

Vorteilhafterweise sind die Drossel stell en zwischen den VerbraucheranschTüssen und dem Tankanschluß durch den Strömungswiderstand der zum Tankanschluß führenden Leitungen oder durch eine Verengung in diesen Leitungen gebildet.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der einzigen Figur der Zeichnung erläutert, die im Schnitt ein Wegeventil nach der Erfindung zeigt.

Das dargestellte Wegeventil 1ß ist ein direkt gesteuertes Proportional-Wegeventil für flüssige Medien, z.B. öl.

Das Ventil hat ein Gehäuse 12 mit einer durchgehenden Mittel bohrung, in welcher eine Ventil büchse 14 fest angeordnet, z.B. eingepreßt oder anderweitig befestigt ist. In der Ventilbüchse 14 ist ein Ventil kolben 16 axial verschiebbar angeordnet, der durch Magnete 18 bzw. 20 in der einen oder anderen Richtung über einen Stößel 22 betätigbar und steuerbar ist.

Zwischen dem Gehäuse 12 und dem Magneten 18 ist eine Federkammer 38 und zwischen dem Gehäuse 12 und dem Magneten 20 ist eine Federkammer 40 ausgebildet, wobei die beiden Federkammern in der dargestellten Aus= führUngsform teilweise in den Magneten und teilweise in das Gehäuse hineinreichen.

In der Federkammer 38 ist eine Druckfeder 24 und in der Federkammer 40 ist eine Druckfeder 26 angeordnet, die über nicht naher bezeichnete Federten er den Ventil kolben 16 in der in der Figur dargestellten Schließstellung halten.

Das Gehäuse 12 ist ferner mit einem Zulaufanschluß 30, zwei Verbraucheranschlüssen 32, 34 und einem Tankanschluß 36 versehen. Zwischen dem Gehäuse 12 und der Ventilbüchse 14 sind Ringkanäle 42, 44, 46, 48 und 50 ausgebildet, wobei der Zulaufanschluß 30 in den Ringkanal 46, die Verbraucheranschlüsse 32, 34 in die Ringkanäle 44, 48 und der Tankanschluß in den Ringkanal 42 mündet. Der Ringkanal 50 ist über eine Bohrung 72 mit dem Tankanschluß 36 verbunden.

Jeder Ringkanal steht über eine Querbohrung 52 mit einem von drei Ringräumen 56 in Verbindung, die zwischen der Innenwand der Ventilbüchse 14 und dem Schaft 54 des Ventilkolbens 16 ausgebildet sind.

Zwischen dem Ringraum 42 und dem Tankanschluß 36 ist eine Drosselstelle ausgebildet, ebenso ist zwischen dem Ringraum 50 unddem Tankanschluß 36 eine Drossel stelle ausgebildet, wobei hier die Drossel stelle durch die Bohrung 72 gebildet ist,, d.h. der durch die Bohrung 72 erzeugte Strömungswiderstand dient als Drosselstelle zur Bildung des obengenannten Staudruckes.

Selbstverständlich kann aber auch zwischen dem Ringraum 50 und dem Tankanschluß 36 eine Drosselstelle, wie die Drosselstelle 70, d.h. eine Verengung in der Leitung, ausgebildet sein, andererseits kann auch zwischen dem Ringraum 42 und dem Tankanschluß 36 die Drosselung und damit die Erzeugung des Staudruckes durch den Strömungswiderstand einer Verbindungsleitung vom Ringraum 42 zum Tankanschluß 36 bewirkt werden. Beispielsweise

kann hierzu der Tänkänschluß axial in die Mitte zwischen den Ringräumen 42 und 50 gelegt werden, so daß die jeweiligen Leitungslängen von den Ringräumen 42, 50 zum Tankanschluß gleich und damit die Drosselwirkung in beiden dieselbe ist.

In der dargestellten Ausflihrungsform sind Länge und Durchmesser der Bohrung so gestaltet, daß in der Bohrung 72 dasselbe Druckgefälle und damit dieselbe Drossel wirkung entsteht, wie durch die Drosselstelle 70.

Der Federraum 38 ist über eine Bohrung 58, in der ein Druckbegrenzungsventil 62 liegt, mit dem Federraum 40 verbunden. Ebenso ist der Feder^ raum 40 über eine Bohrung 60, in der ein Druckbegrenzungsventil 64 liegt, mit dem Federraum 38 verbunden. Ferner ist der Federraum 38 über eine Bohrung 66 in der Ventil büchse 14 mit dem Ringkanal 42 und der Federraum ist über eine Bohrung 66 in der Ventilbüchse 14 mit dem Ringkanal 50 verbunden.

Jede der Bohrungen 66 kann mit einer nicht näher bezeichneten Drossel versehen sein, um den Durchfluß von 01 aus den entsprechenden Ringkanälen in die Federräume 38, 40 zu begrenzen.

Das erfindungsgemäße Wegeventil arbeitet folgendermaßen.

Wird beispielsweise der Magnet 18 erregt, so wird über den Stößel 22 der Ventil kolben 16 nach rechts in der Figur verschoben, wodurch die Feder 26 entsprechend zusammengedrückt wird. Der Magnet 18 arbeitet somit gegen die Kraft der Feder 26. Durch diese Verschiebung des Ventilkolbens 16 wird die Verbindung vom Ringkanal 46 zum Ringkanal 48 und damit vom Zulaufanschluß zum Verbraucheranschluß 34 mehr oder weniger stark, je nach Erregung des Magneten 18, geöffnet. Ebenso wird die Verbindung vom Ringkanal 44 zum Ringkanal 42 und damit vom Verbraucheranschluß 32 zum Tankanschluß 36 entsprechend geöffnet. Das Drucköl strömt somit vom ZuIaufanschluß 30 zum Verbraucheranschluß 34, während es vom Verbraucheranschluß 32 zum Tankanschluß 36 abströmt.

Die Verbindung Vom Ringkainal 46 zum Ringkanal 48 erfolgt über die Querbohrungen 52 und den Ringraum 56. Im Bereich des letzteren entstehen nun axiale Strömungskräfte, welche den Steuerquerschnitt oder die Schulter des Ventilkolbens 16 beaufschlagen und gegen die Kraft des Magneten 18 gerichtet sind.

Der Magnet 18 muß daher außer der Kraft der Feder 26 auch diese Strömungskraft überwinden.

Sobald daher die Summe aus Federkraft und StrÖmungskraft gleich der maximal zulässigen Betätigungskraft des Magneten 18 ist, kommt der letztere zur Ruhe und kann das Ventil nicht weiter öffnen.

Es wurde oben ausgeführt, daß bei der Verschiebung des Ventilkolbens 16 nach rechts in lter Figur auch die Verbindung vom Ringkanal 44 zum Ringkanal 42 geöffnet wurde, so daß das öl vom Verbraucheranschluß 32 zum Tankanschluß 36 strömen kann. Da nun in der Leitung zwischen dem Ringkanal 42 und dem Tankanschluß 36 eine Drosselstelle 70 ausgebildet ist, entsteht im Ringkanal 42 ein Staudruck, der über die Bohrung 66 auch im Federraum 38 wirksam ist; Durch diesen Staudruck wird die in der Figur linke Stirnfläche des Ventilkolbens 16 in Betätigungsrichtung des Magneten beaufschlagt, so daß eine hydraulische Kraft entsteht, welche die Kraft des Magneten 18 unterstützt.

Der obengenannten Strömungskraft und der Kraft der Feder 26 wirken somit die Kraft des Magneten 18 und diese hydraulische Kraft entgegen, was zur Folge hat, daß das Ventil weiter geöffnet werde.! kann als dies ohne diese hydraulische Kraft möglich wäre. Damit kann die Durchflußmenge erhöht werden.

Bei diesem Steuervorgang, d.h. bei Betätigung des Magneten 18, ist der andere Ringraum 40 über die Bohrung 66 mit dem Ringkanal 50 und damit über die Bohrung 72 mit dem Tankänschluß 36 verbunden. Da jedoch über die Bohrung 72 in dieser Schaltstellusig kein öl abströmt, entsteht dort kein Staudruck. Der Druck im Federraum 40 entspricht somit dem Druck im Tankanschluß 36.

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Das Dru-kgefälle vom Federraum 38 zum Federraum 40 entspricht daher dem Druckgefälle vom Ringkanal 42 zum Tankanschluß 36.

Im umgekehrten Falle, wenn der Magnet 20 erregt und der Ventil kolben 16 in entgegengesetzter Richtung, d.h. nach links in der Figur, betätigt wird, so wird die Verbindung vom Zulaufanschluß 30 zum Verbraucheranschluß 32 geöffnet, ebenso die Verbindung vom Verbraucheranschluß 34 zum Tankanschluß 36 über den Ringkanal 50 und die Bohrung 72. Für diese Ansteuerung gelten die vorgenannten Erläuterungen in umgekehrter Weise, d.h. es entsteht ein Staudruck im Federraum 40, durch den die rechte Stirnfläche des Ventil kolben^ 16 beaufschlagt wird, wodurch eine hydraulische Kraft entsteht, die in Betätigungsrichtung des Magneten 20 wirkt und damit dessen Magnetkraft unterstützt. Die Drosselung zwischen dem Ringkanal 50 und dem Tankanschluß 36 wird bei der dargestellten Ausführungsforrc durch den Strömungswiderstand der Bohrung 72 erzielt. Wie oben bereits erwähnt, kann jedoch statt dessen auch hier eine Drosselstelle, wie die Drosselstelle 70 vorgesehen sein.

Um zu verhindern, daß die hydraulische Kraft, welche die Kraft des Magneten unterstützt, größer wird als die Strömungskraft plus Federkraft, wird der Druck im Federraum 38 durch das Druckbegrenzungsventil 62 und der Druck im Federraum 40 durch das Druckbegrenzungsventil begrenzt. D.h., wenn z.B. der Druck im Federraum 38 über den am Druckbegrenzungsventil 62 eingestellten Wert steigt, so öffnet das letztere und läßt öl vom Federraum 38 in den Federraum 40 abströmen. Umgekehrt wenn der Staudruck im Ffcderraum 40 größer wird als der am Druckbegrenzungsventil 64 eingestellte Druck, so öffnet, das letztere und läßt öl vom Federraum 40 in den Federraum 38 abströmen. Damit wird sichergestellt, daß stets eine entsprechende Magnetkraft erforderlich ist, um den Ventilkolben 16 zu betätigen.

Claims (5)

Herion-Werke KG A 15 209 Schutzansprüche

1. Wegeventil, insbesondere direkt gesteuertes Proportional-Wegeventil für flüssige und gasförmige Medien, mit einem Gehäuse, einer darin eingebauten Ventil büchse und einem in dieser axial verschiebbar angeordneten Ventil kolben, der durch Magneten in die jeweilige Schaltstellung steuerbar ist, ferner mit einem Druckanschluß, beispielsweise zwei Verbraucheranschlüssen und einem Tankanschluß, wobei zwischen jedem der beiden Verbraucheranschlüsse und dem Tankanschluß eine Drosselstelle ausgebildet ist, zur Erzeugung eines die jeweilige Stirnfläche des Ventilkolbens in iJetätigungsrichtung beaufschlagenden Staudruckes, der die Kraft des jeweils betätigten Magneten unterstützt, -dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (38) vor der einen Stirnseite des Ventilkolbens (16) mit dem Raum (40) vor der anderen Stirnseite des Ventilkolbens (16) über jeweils eine Leitung (58 bzw. 60) verwunden ist.

2. Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, de.°> in jeder

der beiden Leitungen (58, 60) ein Druckbegrenzungsventil (62 bzw. 64) eingebaut ist.

3. Wegeventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Drosselstelle (70, 72) über einen Ringkanal (42 bzw. 50) zwischen Gehäuse (12) und Ventilbüchse (14) sowie je eine axiale Bohrung (66) in der Ventilbüchse (14) mit dem Raum (38 bzw. 40) zwischen Magnet (18 bzw. 20) und Ventilkolben &iacgr;16)i&eegr; Verbindung steht.

4. Wegeventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bohrung (66) eine Drossel ausgebildet ist.

5. Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstellen durch den Strömungswiderstand der zum Tankanschluß (36) führenden Leitungen (72) oder durch eine Verengung (70) in diesen Leitungen gebildet sind.