EP0224936B1

EP0224936B1 - Proportionalwegeventil mit Einzeldruckwaage

Info

Publication number: EP0224936B1
Application number: EP86116954A
Authority: EP
Inventors: Karl-Thomas Dipl.-Ing. Rhody
Original assignee: Individual
Current assignee: RHODY, KARL-THOMAS DIPL.-ING.
Priority date: 1985-12-06
Filing date: 1986-12-05
Publication date: 1990-06-06
Anticipated expiration: 2006-12-05
Also published as: EP0224936A2; DE3671784D1; DE3543231C2; EP0224936A3; DE3543231A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Proportionalwegeventil, dessen Ventilgehäuse einen Druckanschluß, einen Tankanschluß und zwei Verbraucheranschlüsse aufweist, wobei ein die Verbindung dieser Anschlüsse in zwei Arbeitsstellungen steuernder Ventilkolben und eine den Druckanschluß lastdruckabhängig steuernde Einzeldruckwaage angeordnet sind.
Ein Ventil dieser Gattung ist beispielsweise der DE-A-3302 000 als bekannt zu entnehmen.
Proportionalwegeventile der angegebenen Gattung sowie auch ganz allgemein werden zur Steuerung von einfachwirkenden Verbrauchern wie Zylindern mit einer Lastrichtung oder Motoren mit einem Drehrichtung und von doppeltwirkenden Verbrauchen wie Zylindern mit zwei Lastrichtungen und Motoren mit zwei Drehrichtungen eingesetzt. Ein proportionales Verhalten ist gegeben, wenn bei jeder wählbaren Stellung des Ventilkolbens ein lastunabhängiger konstanter Ölstrom an einen Verbraucher abgegeben wird. Jeder Verbraucher fordert entsprechend dem Schaltplan bestimmte funktionelle Eigenschaften, damit seine Arbeitsaufgabe erfüllt wird. Zu den oben genannten vier Arbeitsaufgaben kommt noch die durch "Schwimmstellung" des Ventilkolbens gekennzeichnete Arbeitsaufgabe hinzu, bei welcher ein doppelwirkender Verbraucher ohne nennenswerten Widerstand in beide Richtungen durch äußere Kräfte bewegt werden kann. Die bisher bekannten, marktüblichen Proportionalwegeventile können nur jeweils eine einzige Arbeitsaufgabe erfüllen, d.h. die Ventilkolben dieser Proportionalwegeventile sind speziell für ihre Arbeitsaufgabe konstruiert und gefertigt. Ein Proportionalwegeventil für einfachwirkende Verbraucher mit Arbeitsanschluß A kann also nicht als Proportionalwegeventil für einfachwirkende Verbraucher mit Arbeitsanschluß B oder für doppeltwirkende Verbraucher verwendet werden.
Der Herstellungs- und Lageraufwand für die fünf verschiedenen Proportionalwegeventile ist daher sehr groß.
Sind mehrere bekannte Proportionalwegeventile in einem Ventilblock zusammengefaßt, um mehrere Verbraucher unterschiedlicher Art durch eine Pumpe in beliebiger Anzahl, Reihenfolge und/oder Geschwindigkeit auch gleichzeitig zu betätigen, so müssen bei Veränderung der Verbraucher der Ventilblock zerlegt und die entsprechenden Proportionalwegeventile ausgetauscht werden. Diese stellt einen erheblichen Umrüstungsaufwand dar.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Herstellungs- und Lageraufwand der bekannten Proportionalwegeventile und den bei Veränderung der Verbraucher erforderlichen Umrüstungsaufwand bei in Blockbauweise zusammengeschalteten Proportionalwegeventilen zu verringern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Proportionalwegeventil mit Einzeldruckwaage gelöst, welches durch Drehung seines Ventilkolbens für unterschiedliche Arbeitsaufgaben entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 einstellbar ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Proportionalwegeventils mit Einzeldruckwaage sind in den Unteransprüchen 2 bis 22 angeführt. Erfindungsgemäß ist als nur noch ein einziges Proportionalwegeventil mit Einzeldruckwaage erforderlich, welches durch einfache Verdrehung des Ventilkolbens bzw. Entfernung eines Hubbergrenzers allen in der Praxis vorkommenden Arbeitsaufgaben gerecht wird. Der Herstellungs- und Lageraufwand für Proportionalwegeventile wird daher durch das erfindungsgemäße Proportionalwegeventil drastisch reduziert. Die Änderung der Ventilfunktion kann auch vom Anwender mit wenig geschultem Personal durchgeführt werden. Bei Veränderung von Verbrauchern, die über einen Ventilblock mit mehreren erfindungsgemäßen Proportionalwegeventilen durch eine Pumpe betätigt, werden, ist eine aufwendige Zerlegung des Blockes nicht mehr erforderlich, da die Veränderung der Ventilfunktion am eingebauten Proportionalwegeventil vorgenommen werden kann. Dies kann insbesondere durch Abnahme einer Abdeckkappe und entspchrende Verdrehung des Ventilkolbens mit anschließender formschlüssiger Verbindung zwischen Abdeckkappe und Ventilkolben zur drehfesten Fixierung des Ventilkolbens erfolgen.
Durch erfindungsgemäße Ausgestaltungen von Steuerleitungssystemen und Lastrückmeldungsbohrungen im Ventilkolben des Proportionalwegeventils in Verbindung mit der entsprechend zugeordneten und ausgestalteten Einzeldruckwaage und mit vorgesteuerten Druckbegrenzungsventil für die Verbraucherleitungen des Proportionalwegeventils und in Verbindung mit einer Lastrückmeldungsleitung und einer Entlastungsleitung zu der Eingangsplatte mit einer Eingangsdruckwaage einer Konstantpumpe oder zu dem Förderstromregeler einer Verstellpumpe erfolgt ein Verbraucherdruckaufbau bei Verwendung des erfindungsgemäßen Proportionalwegeventils nur bei entsprechender Anforderung durch die Verbraucher, so daß die Pumpenarbeit minimiert werdenkann. Dies gilt auch bei Verwendung eines Ventilblocks mit mehreren zusammengebauten erfindungsgemäßen Proportionalwegeventilen.
Erfindungsgemäß kann auch der Aufwand zur Rastrierung des Ventilkolbens in vorgegebenen Endstellung erheblich verringert werden, indem ein drehbares Rastrierungssystem oder bei Verwendung eines Handbetätigungshebels für den Ventilkolben in dem Hebel eine federvorgespannte Rastkugel, welche mit einstellbaren Rastbolzen in Eingriff bringbar ist, vorgesehen ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. Darin zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Proportionalwegeventils, eingestellt für doppeltwirkende Verbraucher, mit mittiger Neutralstellung des Ventilkolbens,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung gemäß Fig. 1, wobei der Ventilkolben in eine Arbeitsstellung nach links verschoben ist,
Fig. 3 eine Schnittdarstellung gemäß Fig. 1, wobei der Ventilkolben noch weiter nach links in eine Schwimmstellung verschoben ist,
Fig. 4 eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Proportionalwegeventils, eingestellt für einen einfachwirkenden Verbraucher am Verbraucheranschluß B, wobei der Verbraucheranschluß B zum Tank geöffnet ist,
Fig. 5 eine Schnittdarstellung gemäß Fig. 4, wobei der Verbraucheranschluß B unter Lastdruck steht,
Fig. 6 einen Schaltplan eines Ventilblocks mit vier erfindungsgemäßen Proportionalwegeventilen, wobei der Ventilblock mit einer Eingangsplatte mit Eingangsdruckwaage verbunden ist,
Fig. 7 eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Proportionalwegeventils mit Handbetätigungshebel und erfindungsgemäßen Rastrierungssystem,
Fig. 7a eine Schnittdarstellung längs der Linie Vlla-Vlla der Fig. 7,
Fig. 8, 8a und 8b Schnittdarstellungen einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rastrierungssystems,
Fig. 9 eine abgewandelte, schematisch dargestellte Ausführungsform des Rastrierungssystem gemäß Fig. 8, 8a und 8b, und
Fig 10 ein tabellarische Auflistung der verschiedenen Rastarten für das erfindungsgemäße Proportionalwegeventil.

In den Figuren ist ein Proportionalwegeventil mit einem Ventilgehäuse 1, einem Ventilkolben 2, einer Einzeldruckwaage 3 und vorgesteuerten Druckbegrenzventilen 4A und 4B für Verbraucheranschlüsse A und B dargstellt. Der Ventilkolben 2 weist ein erstes Steuerleitungssytem 5 mit einer inneren axialen Bohrung 5.1, einem Teilringkanal 5.2, einer radialen Bohrung 5.3 und einem axial verbreiterten Teilringkanal 5.4. auf. Das erste Steuerleitungssystem 5 steht über eine Drossel 6 mit einer axialen Lastrückmeldungsbohrung 7 in Verbindung, die über radiale Bohrungen 7.1 und 7.2 jeweils mit den Verbraucheranschlüssen A und B verbindbar ist. Der Teilringkanal 5.2 des Steuerleistungssystem 5 steht in Verbindung mit axialen gefrästen Schlitzen 8A und 8B, die im Verhältnis zum Teilringkanal 5.2 in entgegengesetzte Richtungen verlaufen und welche in Umfangsrichtungen des Ventilkolbens 2 um 90° versetzt zueinander angeordnet sind.
Der Ventilkolben 2 weist darüber hinaus zur Steuerung des Ölstroms Steuerkerben 9 auf. Weiterhin weist der Ventilkolben eine zweites Steuerleitungssystem 10 mit einem ersten Ringkanal 10.1, ersten axialen Schlitzen 10.A, welche in Umfangsrichtung des Ventilkolbens 2 um 180° zueinander versetzt angeordnet sind, zweiten axialen Schlitzen 10.B, die in Umfangsrichtung des Ventilkolbens 2 ebenfalls um 180° versetzt angeordnet sind, wobei die ersten axialen Schlitze 1 _Q.A und die zweiten axialen Schlitze 10.B im Verhältnis zum Ringkanal 10.1 in entgegengesetzte Richtungen verlaufen und in Umfangsrichtung des Ventil- kolbens 2 um 90° versetzt zueinander angeordnet sind, und mit einem zweiten Ringkanal 10.2, der in axialem Abstand vom ersten Ringkanal 10.1 angeordnet ist. Das zweite Steuerleitungssystem 10 ist mit einer Entlastungsleitung 11 verbindbar.
Die Einzeldruckwaage 3 weist einen Regelkolben 12 mit einer Kolbenkammer 12.1 und einer Regelkante 12.2 und eine Feder 13 mit einer Federkammer 13.1 auf. Die Kolbenkammer 12.1 steht über eine Drossel 14 mit der Federkammer 13.1 in Verbindung. Eine Druckleitung P liefert bei entsprechender Einstellung des Proportionalwegeventils über die Regelkante 12.2, die Kolbenkammer 12.1 und die Steuerkerben 9 Ölstrom mit dem entsprechenden Verbraucherdruck p_A bzw. _PB zum Verbraucheranschluß A bzw. B. Die Federkammer 13.1 steht über ein Rückschlagventil 15 mit einer Lastrückmeldungsleitung 16 in Verbindung (siehe Fig. 6)
Das Druckbegrenzungsventil 4A bzw. 4B weist einen Kolben 4.1, eine Feder 4.2 und eine Federkammer 4.3 auf. Der Verbraucheranschluß A steht über eine Drossel 17 mit der Federkammer 4.3 in Verbindung. Ein Vorsteuerteil 18 weist einen Ventilkegel 18.1, eine Feder 18.2 und einen Ventilsitz 18.3 auf. Die Federkammer 4.3 des Druckbegrenzungsventils 4A steht in Schwimmstellung des Ventilkolbens, vgl. Fig. 3, über eine Entlastungsleitung 19 mit einem Rückschlagventil 20 mit dem ersten Steuerleitungssystem 5 in Verbindung.
In Fig. 6 ist ein Schaltplan eines Ventilblocks mit vier zusammengebauten Proportionalwegeventilen gezeigt. Das oberste Proportionalwegeventil ist ein 4/3-Wegeventil in Kolbendrehstellung D für einen doppeltwirkenden Verbraucher. Das nächste Proportionalwegeventil ist ein 4/4-Wegeventil in Kolbendrehstellung D für einen doppeltwirkenden Verbraucher mit axialer Schwimmstellung, worauf näher in Verbindung mit Fig. 3 eingegangen wird. Das nächste Proportionalwegeventil ist ein 3/3-Wegeventil in Kolbendrehstellung EB für einen einfachwirkenden Verbraucher am Verbraucheranschluß B und das unterste Proportionalwegeventil ist ein 3/3-Wegeventil in Kolbendrehstellung EA für einen einfachwirkenden Verbraucher am Verbraucheranschluß A. Der Ventilblock ist am oberen Ende mit einer Abschlußplatte 27 abgedeckt. Am unteren Ende des Ventilblocks ist eine Eingangsplatte 25 mit einer Eingangsdruckwaage 26 für eine Konstantpumpe am Anschluß P vorgesehen. Anstelle der Eingangsplatte mit Eingangsdruckwaage und Konstantpumpe kann auch ein Förderstromregeler mit einer Vestellpumpe vorgesehen werden. Die vier Proportionalwegeventile sind über die Lastrückmeldungsleitung 16 und die Entlastungsleitung 11 in Reihe miteinander verbunden.
Im nachfolgenden wird die Funktionsweise des Proportionalwegeventils in Verbindung mit den einzelnen Figuren beschrieben.
In Fig. 1 ist der Ventilkolben 2 in Drehstellung D, vgl. Fig. 6, für doppeltwirkende Verbraucher gezeigt. Die in Fig. 1 dargestellte mittige Neutralstellung gilt für alle Verbraucherarten, d.h. Drehstellungen des Ventilkolbens. Die Verbraucheranschlüsse A und B sind durch den Ventilkolben 2 gesperrt. Die Druckbegrenzung und Nachsaugung für die Verbraucheranschlüsse geschieht folgendermaßen. Entsteht im Verbraucheranschluß B durch äußere Kräfte ein Druck, der größer ist, als der im Vorsteuerteil 18 des Druckbegrenzungsventils 4B eingestellte Druck, so hebt sich der Ventilkegel 18.1 gegen die Federkraft der Feder 18.2 von seinem Ventilsitz 18.3. Vom Verbraucheranschluß B fließt über die Drossel 17, die Federkammer 4.3, den geöffneten Ventilsitz 18.3 des Ventilkegels 18.1 ein Steuerölstrom zum Tank T. Hierdurch wird an der Drossel 17 ein Druckgefälle erzeugt, wodurch der Druck in der Federkammer 4.3 kleiner als im Verbraucheranschluß B wird. Der Kolben 4.1 wird daher nach rechts verschoben, so daß eine unmittelbare Verbindung zwischen dem Verbraucheranschluß B und dem Tank T hergestellt wird. Bei einem doppeltwirkenden Verbraucher entsteht bei einem entsprechenden Überdruck im Verbraucheranschluß B im Verbraucheranschluß A und der Federkammer 4.3 seines Druckbegrenzungsventils 4A ein Unterdruck. Der Druck des Tankes T ist daher größer als der Druck p_" im Verbraucheranschluß A. Über die Ringfläche des Kolbens 4.1 wirkt dann eine Kraft gegen die Feder 4.2, welche den Kolben 4.1 nach links verschiebt und den Tank T unmittelbar mit dem Verbraucheranschluß A zum Druckausgleich verbindet. Analogues gilt bei entsprechender Überbelastung des Verbraucheranschlusses A.
Ist ein einfachwirkender Verbraucher angeschlossen, so ist der nicht benötigte Verbraucheranschluß mit einem Stopfen verschlossen. Das Druckbegrenzungsventil 4A bzw. 4B sorgt dann sowohl für die Druckbegrenzung als auch für die Nachsaugung.
Bei allen Längsschieberwegeventilen sind die Verbraucheranschlüsse A und B nicht völlig druckdicht. Es fließt ein Leckölstrom. Um bei den Verbrauchern ein Absinken des Druckkes zu verhindern, werden in die Verbraucherleitungen Senkbremsventile oder entsperrbare Rückschlagventile eingesetzt. Bei den gebräuchlichen Proportionalwegeventilen wird nun ein Ventilkolben eingesetzt, bei dem in der mittigen Neutralstellung die Verbraucheranschlüsse A und B miteinander zum Tank verbunden sind, da sonst das Lecköl von einem Verbraucheranschluß zum anderen Verbraucheranschluß überströmen würde und die Senkbremsventile oder entsperrbaren Rückschlagventile unkontrolliert öffnen könnte. Bei dem neuen Proportionalwegeventil ist dies nicht möglich, da der Leckölabfluß vom Verbraucheranschluß A oder B entweder in den Tank oder in die entlastete Kolbenkammer 12.1 und dann über die Drossel 14 in den Tank fließt. Bei dem neuen Proportionalwegeventil ist die Kolbenkammer 12.1 daher in mittiger Neutralstellung entlastet, auch wenn der Verbraucheranschluß A oder B unter Druck steht. Das Rück-schlagventil 15 verhindert, daß aus der Lastrückmeldung eines anderen Proportionalwegeventils in einem Ventilblock, das sich in Arbeitsstellung befindet, Öl über die Lastrückmeldungsleitung 16 in den Tank bzw. in die Federkammer 13.1 der Einzeldruckwaage 3 fließt.
In der in Fig. 1 geziegten mittigen Neutralstellung des Ventilkolbens 2 fließt der Steuerölstrom von der Eingangsplatte 25 über die Entlastungsleitung 11 und den ersten Ringkanal 10.1 das Steuerleitungssystems 10 ungehindert durch das Proportionalwegeventil. Wenn kein anderes Proportionalwegeventil im Ventilblock in Arbeitsstellung ist, baut sich kein Pumpendruck, außer dem Mindestregeldruck der Eingangsplatte von ca. 3 bis 5 bar, auf, da der Steuerölstrom ungehindert zum Tank T geleitet wird.
In Fig. 2 ist der Ventilkolben 2 ebenfalls in Drehstellung D, vgl. Fig. 6, für doppeltwirkende Verbraucher gezeigt. Bei der in Fig. 2 gezeigten nach links verschobenen Arbeistellung wird der Verbraucheranschluß A mit einem Ölstrom beaufschlagt und der Verbraucheranschluß B mit dem Tank T verbunden. Der Ölstrom fließt zunächst von der Druckleitung P über die Regelkante 12.2 in die Kolbenkammer 12.1 der Einzeldruckwaage 3, dann über die Steuerkerben 9 und einen vorgewählten Drosselquerschnitt in den Verbraucheranschluß A. Die radiale Bohrung 7.1 der Lastrückmeldung ist nicht mehr vom Gehäuse 1 überdeckt, sondern mit dem Verbraucheranschluß A verbunden, so daß der Lastdruck im Verbraucheranschluß A über die radiale Bohrung 7.1, die axiale Bohrung 7, die Drossel 6, die axiale Bohrung 5.1, die radiale Bohrung 5.3 und den Teilringkanal 5.4 des Steuerleitungssystem 5 in die Federkammer 13.1 der Einzeldruckwaage 3 zurückgemeldet wird. Gegenüber diesem Haupt- ölstrom hat der weiterhin über die Drossel 14 fließende Steuerölstrom keine Bedeutung mehr. Über die Regelkante 12.2 wird der Ölstrom so geregelt, daß an der Einzeldruckwaage 3 Gleichgewichtsbedingung herrscht, d.h. (p_A-p')xA-4=Kraft der Feder 13. Der Druck p' in der Kolbenkammer 12.1 der Einzeldruckwaage 3 ist wegen der Regelkante 12.2 unabhängig von Druck in der Druckleitung P. Da die Kraft der Feder 13 eine feste konstruktive Größe ist, stellt sich eine konstante Druckdifferenz p_A-p' und damit bei dieser Kolbenstellung ein lastunabhängiger, konstanter Ölstrom Q_A ein.
Da der Teilringkanal 5.2 des Steuerleitungssystems 5 nicht mehr mit dem Tank T in Verbindung steht, findet keine Entlastung der Federkammer 13.1 der Einzeldruckwaage 3 statt. Wenn diese Proportionalwegeventil das am höchsten belastete aktive Proportionalwegeventil in einem Ventilblock ist, so würde der Lastdruck p_" über das Rückschlagventil 15 und die Lastrückmeldungsleitung 16 an die Eingangsdruckwaage 2.6 in der Eingangsplatte 25 gegeben.
In der in Fig. 2 gezeigten Stellung des Ventilkolbens 2 ist der drucklose Umlauf des Steuerölstroms über die Entlastungsleitung 11 aufgehoben, da der Steuerölstrom den Ventilkolben 2 nicht mehr über einen Ringkanal 10.1 oder 10.2 passieren kann. An der Pumpe muß sich daher der maximale Verbraucherdruk und zusätzlich der Regeldruck einstellen.
In Fig. 3 ist der Ventilkolben 2 ebenfalls in Drehstellung D, vgl. Fig. 6, für doppeltwirkende Verbraucher gezeigt. Allerdings ist der Ventilkolben 2 gegenüber der Arbeitsstellung gemäß Fig. 2 noch weiter nach links in eine Schwimmstellung verschoben, was durch Entfernung einer Anschlagplatte 24, gezeigt in Fig. 7, erfolgt, die als Hubbegrenzer dient. Schwimmstellung bedeutet hierbei, daß ein doppeltwirkender Verbraucher ohne nennenswerten Widerstand durch äußere Kräfte in beide Richtungen bewegt werden kann.
Der Druck p_" in dem Verbraucheranschluß A wird über die radiale Bohrung 7.1 die axiale Bohrung 7, die Drossel 6, die radiale Bohrung 5.3, den Teilringkanal 5.4 und den geöffneten Querschnitt 21 zum Tank T geleitet. Eine Lastrückmeldung in die Federkammer 13.1 der Einzeldruckwaage 3 erfolgt nicht. Damit stellt sich für die Einzeldruckwaage das gleiche Lastverhältnis wie bei der in Fig. 1 gezeigten mittigen Neutralstellung ein, d.h. von der Druckleitung P fließt nur ein kleiner, von der Drossel 14 bestimmter Steuerölstrom in die Kolbenkammer 12.1. Der Verbraucheranschluß A kann mit keinem konkreten Ölstrom versorgt werden.
Wird der Verbraucher am Verbraucheranschluß A durch eine äußere Kraft so bewegt, daß Öl in den Verbraucheranschluß A zurückströmt, kann sich in der Federkammer 4.3 des Druckbegrenzungsventils 4A kein Druck aufbauen, da die Federkammer 4.3 über die Entlastungsleitung 19, das Rückschlagventil 20, das Steuerleitungssystem 5 und den Querschnitt 21 mit den Tank T verbunden ist. Hierdurch wird das Vorsteuerteil 18 des Druckbegrenzungsventils 4A umgangen.
Entsteht im Verbraucheranschluß A durch eine entgegengesetzte Bewegung des Verbrauchers ein Unterdruck gegenüber dem Tankdruck, so erfolgt, wie in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben, eine Nachsaugung durch eine Verschiebung des Kolbens 4.1 nach links und die hierdurch bewirkte unmittelbare Verbindung zwischen Verbraucheranschluß A und Tank T. Das Rückschlagventil 20 in der Entlastungsleitung 19 verhindert, daß sich in der Federkammer 4.3 ein Tankdruck aufbaut, der den Nachsaugvorgang verhindern würde. Da der Verbraucheranschluß B über den Ventilkolben 2 unmittelbar mit dem Tank T verbunden ist, ist bei entsprechender, von außer veranlaßter Bewegung des Verbrauchers am Verbraucheranschluß B ein Ölabfluß und ein Ölzufluß gegeben.
In der in Fig. 3 gezeigten Schwimmstellung des Ventilkolbens 2 fließt Steuerölstrom von der Eingangsplatte 25 über die Entlastungsleitung 11 und den zweiten Ringkanal 10.2 ungehindert durch das Proportionalwegeventil zurück zum Tank, vorausgesetzt, die Entlastungsleitung 11 ist nicht an einem anderen Proportionalwegeventil des Ventilblocks unterbrochen.
In den Fig. 4 und 5 ist der Ventilkolben 2 in Drehstellung EB, vgl. Fig. 6, für einen einfachwirkenden Verbraucher am Verbraucheranschluß B dargestellt. Die Drehung des Ventilkolbens von der Drehstellung D der Fig. 1 bis 3 in die Drehstellung EB der Fig. 4 und 5 erfolgt bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dadurch, daß, wie in Fig. 7 und 7a dargstellt, eine Abdeckkappe 23 vom linken Ende des Ventil-kolbens 2 abgenommen, der Ventilkolben 2 um 45° im Gegenuhrzeigersinn gedreht und in der neuen Drehstellung EB durch einen entsprechenden Formschluß zwischen entsprechenden Teilen an der Abdeckkappe 23 und dem Ventilkolben 2 fixiert wird.
Wie in Verbindung mit Fig. 1 angemerkt, liegen in der mittigen Neutralstellung des Ventilkolbens 2 in der in den Fig. 4 und 5 gezeigten Drehstellung EB die gleichen Verhältnisse vor wie bei anderen Drehstellungen des Ventilkolbens 2, wobei natürlich hier der nicht benötigte Verbraucheranschluß A durch einen Stopfen 22 verschlossen ist. In Fig. 4 ist der Verbraucheranschluß B entsprechend der gewählten axialen Stellung des Ventilkolbens 2 unmittelbar über den Ventilkolben 2 mit den Tank T verbunden. Trotz axialer Auslenkung des Ventilkolbens 2 baut sich jedoch im Verbraucheranschluß A kein Betriebsdruck auf, da die Federkammer 13.1 der Einzeldruckwaage 3 über das Steuerleitungssystem 5 und den axialen Schlitz 8B zum Tank T entlastet ist. Der Steuerölstrom von der Druckleitung P in die Kolbenkammer 12.1 der Einzeldruckwaage 3 fließt über die Drossel 14 zum Tank T ab. Außerdem fliebt ein geringer Reststrom, z.B. ca. 0,7 1/min über die Drossel 6 zum Tank T ab.
Da die axialen Schlitze 10B die Entlastungsleitung 11 in der in Fig. 4 geziegten Stellung des Ventilkolbens 2 überdecken, hält das so eingestellt Proportionalwegeventil die Entlastungsleitung 11 in einem Ventilblock offen.
In Fig. 5 ist der Ventilkolben 2 in die zu Fig. 4 entgegengesetzte Richtung nach rechts verstellt, wodurch sich ein Zustand einstellt, wie er in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben worden ist. Die Entlastungsleitung 11 ist bei dieser Stellung des Ventilkolbens 2 also ebenfalls unterbrochen.
Wenn das Proportionalwegeventil in ein Drehstellung EA, vgl. Fig. 6, für einen einfachwirkenden Verbraucher am Verbraucheranschluß A gebracht werden soll, so wird der Ventilkolben 2 in der oben beschriebenen Weise gegenüber der Drehtellung D für doppeltwirkende Verbraucher um 45° im Uhrzeigersinn gedreht, so daß der axiale Schlitz 8A und die beiden axialen Schlitze 10A die dem Schlitz 8B und den axialen Schlitzen 10B entsprechenden, oben beschriebenen Funktionen übernehmen. Der Verbraucheranschluß B ist hierbei natürlich ebenfalls durch einen Stopfen verschlossen.
Für verschiedene Anwendungen werden in der Praxis Rasten gefordert, die den Ventilkolben 2 in vorgegebenen Endstellungen mechanism festhalten. Die Lösung dieser Rastung erfolgt durch Handkraft. Bisher ist bei den bekannten Proportionalwegeventilen für jede Rastart ein anderer Rastkörper erforderlich. Dies erfordert eine nur durch geschultes Personal durchzuführende aufwendige Umrüstung.
In Fig. 10 sind verschiedene Rastarten 1 bis 7 tabellarisch und symbolisch dargestellt, wobei die Rückstellung des Ventilkolbens 2 von den nicht gerasteten Endstellungen A, B in die mittige Neutralstellung 0 mit Hilfe der Feder 33 des Ventilkolbens 2 erfolgt. Die Endstellung B entspricht der rechten axialen Endstellung, die Endstellung A entspricht der linken axialen Endstellung, und die Endstellung S entspricht der linken extremen axialen Schwimmstellung des Ventil- kolbens 2.
Bei einem mechanisch mittels eines Handhebels 28 betätigbaren Ventilkolbens 2, dargestellt in Fig. 7, kann die Veränderung der Rastart dadurch erfolgen, daß im Gehäuse 34 eingeschraubte Rastbolzen 31, 32 herausgeschraubt und durch Unterlegscheiben unwirksam gemacht werden. Die Rastbolzen 31, 32 können mit einer Rastkugel 29 in Eingriff gebracht werden, die am Ende des Hebels 28 angeordnet und mittels einer Feder 30 vorgespannt ist. Durch Verschwenken des Hebels 28 können die drei verschiedenen Endstellungen, nämlich Stellung B (Rastbolzen 32), Stellung A (Rastbolzen 31) und Stellung S (kein Rastbolzen gezeigt) verwirklicht werden.
Ähnlich der Veränderung der Ventilfunktion des neuen Proportionalwegeventils durch Drehung des Ventilkolbens kann die Veränderung der Rastart auch durch ein drehbares Rastierungssystem erfolgen, wie es in den Fig. 8, 8a und 8b darstellt ist. Bei diesem Rastrierungsystem sind an einer für die Betätigung des Rastrierungssystem geeigneten Stelle des Proportionalwegeventils bzw. des Ventilkolbens 2 in diesem Ventilkolben verschiedene Nuten für die in Fig. 10 angeführten Rastarten 1 bis 7 eingeformt. Hierbei ist eine radiale Nut 35 für die Raststellung S, eine radiale Nut 36 für die Raststellung A und eine radiale Nut 37 für die Raststellung B vorgesehen. In diese Nuten rastet bei entsprechender Raststellung jeweils mindestens eine Kugel 38 (in Fig. 8 und 8b sind zwei Kugeln 38 dargestellt) ein, die jeweils mittels eines Klemmstückes 39 und einer Feder 40, die in einer axialen Nut 41 in einem Ring 42 angeordnet sind, vorgespannt ist. Der Ring 42 und das Klemmstück 39 sind mittels eines Stiftes 47 gegen Verdrehung geschichert. Die Einstellung der Rastarten 1 bis 7 gemäß Fig. 10 erfolgt durch Drehen des Ringes 42, wie dies in Fig. 8b durch den Doppelpfeil angeduetet ist. Die Raststellungen A, B oder S werden durch axiales Verschieben des Ringes 42 eingestellt. Ist bei einer bestimmten Rastart keine Raststellung eingestellt, so läuft die Kugel 38 bei axialer Verschiebung ds Ventilkolbens 2 mit Hilfe der Feder 33 von den entsprechenden Endstellungen A und B zur Neutralstellung 0 auf axialen Pfannen 43, 44 bzw. 45 für die Rastarten 1 und 6, 2 und 7 bzw. 3. Bei der Rastart 4 und 5 ist die Kugel 38 hierbei in einer radialen Nut 46 federzentriert.
In Fig. 8b ist der Ventilkolben 2 nur schematisch ohne die Nuten und Pfannen bezüglich der verschiedenen Drehstellungen für die Rastarten 1 und 6, 2 und 7, 3, 4 und 5 dargestellt.
In Fig. 9 ist eine abgewandelte Ausführungsform des vorhergehenden Rastrierungssystems dargestellt, wobei die Nuten und Pfannen in einer Rasthülse 48 eingeformt sind, welche mittels einer Stiftschraube 49 mit dem Ventilkolben 2 in der Drehstellung für die gewünschte Rastart verbunden wird.

Claims

1. Proportionalwegeventil, dessen Ventilgehäuse einen Druckanschluß (P), einen Tankanschluß (T) und zwei Verbraucheranschlüsse (A, B) aufweist, wobei eine die Verbindung dieser Anschlüsse (P, T, A, B) in zwei Arbeitsstellungen steuernder Ventilkolben (2) und eine den Druckanschluß (P) lastdruckabhängig steuernde Einzeldruckwaage (3) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (2) in drei verschiedenen, im Ventilgehäuse (1) durch Formschluß festgelegten Drehstellungen um seine Lächsachse die folgenden Steuerleitungssysteme (5, 10) aufweist:

a) in einer ersten Drehstellung (D) wird der Einzeldruckwaage (3) in beiden Arbeitsstellungen des Ventilkolbens (2) der Lastdruck (PA, PB) des druckbeaufschlagten Vebraucheranschlusses (A, B) eines doppelwirkenden Verbrauchers zugeführt;

b) in einer zweiten Drehstellung (EB) wird in einer Arbeitsstellung des Ventilkolbens (2) der Einzeldruckwaage (3) der Lastdruck des druckbeaufschlagten Verbraucheranschlusses (B) eines einfach wirkenden Verbrauchers zugeführt, während in der anderen Arbeitsstellung des Ventilkolbens (2) der nicht benötigte und daher verschlossene Verbraucheranschluß (A) wie auch die Einzeldruckwaage (3) zum Tank (T) hin entlastet werden;

c) in einer dritten Drehstellung (EA) die Steuerung wie unter b), jedoch unter Austausch der Verbraucheranschlüsse (A, B) erfolgt.

2. Proportionalwegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (2) mindestens einen axialen Schlitz (8A, 8B) aufweist, über welchen eine Federkammer (13.1) der Einzeldruckwaage (3) bei Einstellung des Ventil- kolbens für einen einfachwirkenden Verbraucher über ein Steuerleitungssystem (5) im Ventilkolben mit dem Tank (T) verbindbar ist.

3. Proportionalwegeventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (2) zwei axiale Schlitze (8A, 8B) aufweist, die im Verhältnis zum Steuerleitungssystem (5) im Ventilkolben in entgegengesetzte Richtungen verlaufen und in Umfangsrichtungen versetzt zueinander angeordnet sind.

4. Proportionalwegeventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Schlitze (8A, 8B) in Umfangsrichtung des Ventilkolbens (2) um 90° zueinander versetzt angeordnet sind.

5. Proportionalwegeventil nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerleitungssystem (5) im Ventilkolben (2) über Lastrückmeldungsbohrungen (7, 7.1, 7.2) im Ventilkolben mit den Verbraucheranschlüssen (A, B) verbindbar ist und daß sich die radialen Lastrückmeldungsbohrungen (7.1, 7.2) mit Steuerkerben (9) im Ventilkolben vollständig überlappen.

6. Proportionalwegeventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastrückmeldungsbohrungen (7, 7.1, 7.2) über eine Drossel (6) mit dem ersten Steuerleitungsystem (5) verbunden sind.

7. Proportionalwegeventil nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerleitungssystem (5) aus einer inneren axialen Bohrung (5.1), einem mit dieser in Verbindung stehenden Teilringkanal (5.2), einer mit dieser in Verbindung stehenden radialen Bohrung (5.3) und einem mit der radialen Bohrung in Verbindung stehenden, axial verbreiterten Teilringkanal (5.4) besteht, der das Steuerleitungssystem in jeder Stellung des Ventilkolbens (2) mit der Federkammer (13.1) der Einzeldruckwaage (3) verbindet.

8. Proportionalwegeventil nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil (4A, 4B) zur Verbraucherdruckabsicherung mit integrierter Nachsaugung.

9. Proportionalwegeventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachsaugung über eine Differenzfläche am Hauptkolben (4.1) des Druckbegrenzungsventils (4A, 4B) erfolgt.

10. Proportionalwegeventil nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hubbegrenzer (24) für den Ventilkolben (2) vorgesehen ist und daß der Ventilkolben durch Entfernung des Hubbegrenzers in Schwimmstellung bringbar ist.

11. Proportionalwegeventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Federkammer (4.3) eines Druckbegrenzungsventils (4A, 4B) in Schwimmstellung des Ventilkolbens (2) über eine Entlastungsleitung (19) mit dem Steuerleitungssystem (5) verbindbar ist.

12. Proportionalwegeventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Entlastungsleitung (19) ein Rückschlagventil (20) vorgesehen ist.

13. Proportionalwegeventil nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kolbenkammer (12.1) der Einzeldruckwaage (3) über eine Drossel (14) mit einer Federkammer (13.1) der Einzeldruckwaage (3) verbunden ist.

14. Proportionalwegeventil nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß Federkammer (13.1) der Einzeldruckwaage (3) über ein Rückschlagventil (15) mit einer Lastrückmeldungsleitung (16) zur einer Eingangsplatte (25) mit einer Eingangsdruckwaage (26) einer Konstantpumpe oder zu einem Förderstromregeler einer Verstellpumpe verbindbar ist. 15. Proportionalwegeventil nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Ventilkolben (2) ein weiteres Steuerleitungssystem (10) vorgesehen ist, über welches das Ventil über eine Entlastungsleitung (11) mit einer Eingangsplatte (25) mit einer Eingangsdruckwaage (26) einer Konstantpumpe oder mit einem Förderstromregeler einer Verstellpumpe verbindbar ist.

16. Proportionalwegeventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Steuerleitungssystem (10) aus einem ersten Ringkanal (10.1), zwei mit dem ersten Ringkanal in Verbindung stehenden ersten axialen Schlitzen (10A), die im Verhältnis zum ersten Ringkanal in die gleiche Richtung verlaufen und in Umfangsrichtung des Ventilkolbens um 180° zueinander versetzt angeordnet sind, zwei mit dem ersten Ringkanal in Verbindung stehenden zweiten axialen Schlitzen (10B), die im Verhältnis zu den ersten axialen Schlitzen im Verhältnis zum ersten Ringkanal in die entgegengesetzte Richtung verlaufen und in Umfangsrichtung des Ventilkolbens um 180° zueinander versetzt angeordnet sind, wobei die zwei ersten axialen Schlitze (10A) zu den zwei zweiten axialen Schlitzen (10B) in Umfangsrichtung des Ventilkolbens versetzt zueinander angeordnet sind, und einem zweiten Ringkanal (10.2) besteht, wobei der Abstand zwischen dem ersten und zweiten Ringkanal der Verstellstrecke des Ventilkolbens zwischen einer mittigen Neutralstellung und einer Schwimmstellung entspricht.

17. Proportionalwegeventil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei ersten axialen Schlitze (10A) zu den zwei zwieten axialen Schlitzen (10B) in Umfangsrichtung des Ventilkolbens (2) um 90° zueinander versetzt angeordnet sind.

18. Proportionalwegeventil nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die in gleicher Richtung verlaufenden axialen Schlize (8A, 10A; 8B, 10B) des Steuerleitungssystems (5) und des weiteren Steuerleitungssystems (10) in Umfangsrichtung des Ventilkolbens (2) um 90° zueinander versetzt angeordnet sind.

19. Proportionalwegeventil nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (2) durch Formschluß zwischen entsprechenden Teilen an einem seiner Enden und einer abnehmbaren Abdeckkappe (23) drehfixierbar ist.

20. Proportionalwegeventil nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 19, gekennzeichnet, durch eine drehbares Rastrierungssystem (35 bis 47) zur Rastrierung des Ventilkolbens (2) in vorgegebenen Endstellungen (A, B, S).

21. Proportionalwegeventil nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (2) mittels eines Handhebels (28) betätigbar ist und daß am Ende des Handhebels eine federvorgespannte Rastkugel (29) angeordnet ist, welche mit einstellbaren Rastbolzen (31, 32) zur Rastrierung des Ventilkolbens in vorgegebenen Endstellungen (A, B) in Eingriff bringbar ist.

22. Ventilsystem mit mindestens zwei Proprtionalwegeventilen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 21 in Blockbauweise, dadurch gekennzeichnet, daß die einlzenen Proportionalwegeventile über eine Lastrückmeldungsleitung (16) gemäß Anspruch 14 und eine Entlastungsleitung (11) gemäß Anspruch 15 in Reihe geschaltet sind.