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DE2553736C2 - Ventilanordnung zur Steuerung des Leerlaufs, der Druckbegrenzung und der Lastkompensation - Google Patents

Ventilanordnung zur Steuerung des Leerlaufs, der Druckbegrenzung und der Lastkompensation

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DE2553736C2
DE2553736C2 DE2553736A DE2553736A DE2553736C2 DE 2553736 C2 DE2553736 C2 DE 2553736C2 DE 2553736 A DE2553736 A DE 2553736A DE 2553736 A DE2553736 A DE 2553736A DE 2553736 C2 DE2553736 C2 DE 2553736C2
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Germany
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valve
pressure
cone
control chamber
differential pressure
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Dennis James Lake Orion Mich. McAvoy
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Sperry Corp Troy Mich
Sperry Corp
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Description

i) die Steuerdruck-Einlaßöffnung (86) ist während des Arbeitsbetriebs mit einer Lastabtasteinrichtung (38) verbunden, so daß zur Lastkompensation das innere Kegelventil (66) eine bestimmte Druckdifferenz zwischen Pumpeneinlaß (44 60) und Lastabtasteinrichtung (38) aufrecht erhält
2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (80) des inneren, rohrartigen Differenzdruckkolbens (68) im wesentlichen konzentrisch zur Ringkammer (70) angeordnet ist und die kolbenartige Abdichtung (76,78) eine so weit dünnwandige Rohrstange (76) besitzt, daß deren elastische Nachgiebigkeit ausreicht, durch kleine seitliche Bewegungen des Kolbens (78) kleinere herstellungsbedingte Abweichungen von der genauen Konzcntrizität auszugleichen;
3. Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Lastabtasteinrichtung aus einem Wechselventil (38) besteht, dessen beide Anschlüsse (34,36) mit Arbeitsleitungen (30,32) des Hydromotors (18) verbunden sind;
4. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastabtasteinrichtung (38) über eine Drossel (88) mit der Steuerkammer (58) verbunden ist;
5. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß die Pumpeneinlässe (44, 60) zu den Kegelventilen (50, 66) als ringförmiger Durchgang gestaltet sind während die drucklosen Auslässe (46,62) axial angeordnet und als verschließbare öffnungen ausgebildet sind.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilanordnung mit den Merkmalen a bis g des Anspruches 1.
Bei einer bekannten Ventilanordnung dieser Art (DE-OS 22 52 772, US-PS 37 22 543) sind eine Anzahl parallel geschalteter Wegeventile mit zentraler Sperrstellung vorgesehen, und ein Leerlaufventil wird zur Rückleitung der geförderten Hydraulikflüssigkeit zum Tank verwendet. Ferner ist ein Druckbegrenzungsventil hydraulisch parallel zu dem Leerlaufventil vorgesehen und in diesem eingebaut, wobei hülsenartige, ineinandergeschachtelte Kegelventile in axialer Zuströmrichtung von dem Pumpendruck beaufschlagt werden. Je ein Lastkompensationsventil ist jedem Wegeventil zugeordnet Die Leitungsführung zwischen diesen Ventilen ist kompliziert
Es ist auch bereits ein kombiniertes Leerlauf-Druckbegrenzungs- und Lastkompensationsventil bekanntgeworden (CH-PS 4 44 601), wobei ein einziger Schieberkolben zur Durchführung der drei Funktionen verwendet wird. Während man beim Leerlauf große Abströmquerschnitte wünscht, sollte der Abströmquerschnitt bei Lastkompensation klein sein, damit es nicht zu einem ungewollten Druckeinbruch in der Arbeitsleitung kommt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einheitliches, kombiniertes Ventil zu schaffen, welches alle drei beschriebenen Funktionen gut ausführen kann, d. h.
3 4
auch die Funktion der Lastkompensation. Der Aufbau vorzugsweise von Hand einstellbar. Die Drossel 88 liegt
von hydraulischen Antrieben und insbesondere von We- zwischen dem Wechselventil 38 und dem Pilot-Druck-
geventilblöcken soli vereinfacht und die Hersteilungs- begrenzungsventil 42.
kosten sollen verringert werden können. Das Gehäuse 14 besitzt einen ringförmigen Pumpen-Die gestellte Aufgabe wird aufgrund der im Kennzei- 5 einlaß 44, einen drucklosen Auslaß 46, einen dazwischen chen des Anspruchs angegebenen Merkmale gelöst Bei angeordneten, konischen Ventilsitz 48 sowie eine Zylinder Erfindung wird das äußere Kegelventil gegen eine derbohrung 54 mit Steuerkarnmer 58. Ein äußeres Keschwache Feder beim Leerlauf abgehoben, so daß g"O- gelventil 50 arbeitet mit dem Sitz 48 zusammen. Das ße Abströmquerschnitte bei geringem Druckabfall für Kegelventil 50 weist einen hülsenförmigen Differenz- : den Leerlaufstrom zur Verfugung stehen, der auf kur- io druckkolben 52 auf, der in der Zylinderbohrung 54 des = zem Wege zum Tank zurückgeleitet werden kann. Die Gehäuses 14 geführt ist und mittels einer Ventilfeder 56 };: Beaufschlagungsfläche des Differenzdruckkolbens rela- gegen den Ventilsitz 48 mit einer kleinen Vorspannung K tiv zum Querschnitt ist für das äußere Kegelventil grö- gedrängt wird. Die Ventilfeder 56 sitzt in der Steuer- }i ßer als für das innere Kegelventil; bei den relativ höhe- kammer 58. Der Durchmesser des Differenzdruckkolren Drücken der Lastkompensation und der Druckbe- 15 bens 52 und der Zylinderbohrung 54 bzw. der Steuerte grenzung bleibt deshalb das äußere Kegelventil ge- kammer 58 ist etwas größer als der mittlere Durchmes- U schlossen und nur das innere Kegelventil spricht an und ser des Sitzes 48, d. h. es wird eine kleine, ringförmige |: gibt seinen kleineren Abströmquerschnitt frei, wodurch Differenzfläche gebildet, aufgrund welcher der Druck p die Gefahr des Druckeinbruchs in der Arueitsleitung im Pumpeneinlaß 44 das Kegelventil 50 gegen die Kraft vermieden wird. Die Druckbegrenzungsfunktion wird 20 der Ventilfeder 56 öffnen kann, wenn der Druck in der von einem Pilotventil gesteuert, welches unmittelbar an Steuerkammer 58 auf einem sehr niedrigen Wert ist
dem kombinierten Ventil angebaut sein kann. Der Differenzdruckkolben 52 ist hohl ausgebildet und Im Leerlauf entspannt sich der Pumpenstrom bei ge- weist einen zweiten Pumpeneinlaß 60 und einen zweiten ringem Druckgefälle, so daß keine unnütz große Lei- drucklosen Auslaß 62 auf, zwischen denen ebenfalls ein stung der Pumpe abverlangt wird. Bei einer Teilbeauf- 25 konischer Ventilsitz 64 angeordnet ist der durch ein schlagung des Hydromotors, wenn ein vorgeschaltetes inneres Kegelventil 66 normalerweise geschlossen ist Wegeventil als Drosselventil wirkt, kann ein Teil des Auch dieses besitzt einen Differenzdruckkolben 68, der Pumpenstromes über das innere Kegelventil zum Tank in einer Ringkammer 70 geführt ist und mittels einer abfließen, da an diesem ein entsprechender, steuernder Ventilfeder 72 in die geschlossene Stellung vorgespannt Differenzdruck anliegt Dem Hydromotor wird deshalb 30 ist. An dem in der Zeichnung rechts dargestellten Ende gerade der Arbeitsstrom zugeführt, der von dem Wege- wird die Ringkammer 70 durch eine Kappe 74 und zur ventil vorgeschrieben wird, während der nicht benötigt» Mitte hin durch eine dünnwandige Rohrstange 76 beAnteil des Pumpenstromes abfließen kann. Trotz Ver- grenzt, die an ihrem äußeren (linken) Ende einen Kolben Wendung einer Pumpe mit konstantem Verdrängungs- 78 aufweist Der Kolben 78 ist in einer Bohrung 80 des volumen, kann der Antrieb für unterschiedliche Vor- 35 Differenzdruckkolbens 68 geführt und weist Abdich-Schubgeschwindigkeiten und Widerstandskräfte flexibel tungsringe 82 auf. Eine Bohrung 84 verbindet die Steueinstellbar sein. erkammer 58 mit der Ringkammer 70, und beide Kam-Nach einer Ausgestaltung der Erfindung weist die mern werden über die Steuerdruckeinlaßöffnung 86 an-Ventilanordnung einen ringförmigen Pumpeneinlaß auf, gesteuert
von dem der Auslaß axial abzweigt Dadurch werden 40 Die dargestellte Ventilstellung entspricht dem Ruhebesonders günstige Strömungswege erhalten. zustand der Anordnung. Wenn die Pumpe 12 bei der Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand dargestellten zentralen Geschlossenstellung des Wegeder Zeichnung erläutert. Die einzige Zeichnung zeigt ventils 16, d. h. bei Leerlauf, anläuft baut sich in dem eine schematische Darstellung eines hydraulischen An- Pumpeneinlaß 44 unmittelbar der Druck auf und Vertriebes, dabei einen Ventilquerschnitt und eine hydrauli- 45 schiebt das äußere Kegelventil 50 infolge der ringförmische Schaltung. gen Differenzdruckfläche zwischen dem Ventilsitz 48 Das dargestellte hydraulische Antriebssystem umfaßt und der Bohrung 54 gegen die leichte Kraft der Ventilfeeinen Behälter oder Tank 10 für Hydraulikflüssigkeit, der 56 nach rechts, so daß der gesamte Pumpenstrom eine Hydropumpe 12 mit konstantem Verdrängungsvo- über die Rücklaufleitungen 24 und 28 zurück in den lumen, ein kombiniertes Ventil für Leerlauf, Druckbe- 50 Tank 10 fließt Diese Betriebsweise stellt sich deshalb grenzung und Lastkompensation in einem Gehäuse 14, ein, weil die Steuerdruck-Einlaßöffnung 86 mit der ein drosselndes Wegeventil 16 und einen Hydromotor Rücklaufleitung 26, 28 über die Teile 88, 40, 38, 30/34 18, der hier als Zylinder dargestellt ist Eine Zuführlei- oder 32/36 verbunden ist, der Steuerdruck also niedrig tung 20 verbindet die Hydropumpe 12 mit dem kombi- ist und sich deshalb an der großen Kolbenfläche 74, 78 nierten Ventil und weiterhin — über ein Leitungsstück 55 des Differenzdruckkolbens 52 keine große Schließkraft 22 — mit dem Wegeventil 16. Rücklaufleitungen 24,26, entwickelt. Auf diese Weise wirkt das äußere Kegelven-28 dienen dem Rücklauf der Hydraulikflüssigkeit in den til 50 als Leerlaufventil.
Tank 10. Arbeitsleitungen 30 und 32 verbinden das We- Wenn das Wegeventil 16 in die eine oder andere Be-
geventil 16 mit dem Hydromotor 18 und weisen Ab- triebslage des Motors 18 verschoben wird, beispielswei-
zweigungen 34 und 36 auf, die zu den Einlaßöffnungen 60 se nach rechts, wird die geförderte Hydraulikflüssigkeit
eines Wechselventils 38 als Lastabtasteinrichtung füh- über den ringförmigen Pumpeneinlaß 44 und die Lei-
ren, dessen Auslaßöffnung mit dem jeweilig höheren tung 22 zu der Arbeitsleitung 30 durchgeschaltet, und in
Arbeitsdruck des Hydromotors 18 über eine Lastabtast- dem Maße, wie sich der Widerstand gegen die Bewe-
leitung 40 und eine Drossel 88 mit einer Steuerdruck- gung des Hydromotors 18 zeigt, steigt der Druck in
Einlaßöffnung 86 verbunden ist. Ein Pilot-Druckbegren- 65 dieser Arbeitsleitung 30 an, wodurch die Kugel des
zungsventil 42 ist eingangsseitig mit dieser Steuerdruck- Wechselventils 38 in die rechte Lage verschoben wird
Einlaßöffnung 86 und ausgangsseitig mit der Tanklei- und den Betriebsdruck des Hydromotors in die Lastab-
tung 28 verbunden. Der Ansprechwert des Ventils 42 ist tastleitung 40 und die Steuerkammer 58 gelangen läßt.
Sofern nicht die Ventilfeder 56 bereits die Verschiebung des äußeren Kegelventils 50 in die Schließstellung vorgenommen hat, geschieht dies jedenfalls aufgrund des aufgebauten Druckes in der Steuerkammer 58, so daß bei geschlossenem Sitz 48 der Hydraulikstrom in die Leitung 22 und von dort über die Arbeitsleitung 30 zum Hydromotor !8 gelangt.
Wenn der Schieber des drosselnden Wegeventils 16 um einen Teilbetrag nach rechts verschoben wird, wird der Hydraulikstrom gedrosselt, d. h. Durchsatz und Druck der Hydraulikflüssigkeit in der Arbeitsleitung 30 herabgesetzt. Der nunmehr herabgesetzte Arbeitsdruck wird in der Ringkammer 70 wirksam, und zwar über die Leitungen 30,34,40,86,58 und die Bohrung 84, während der volle Pumpendruck auf die kegelförmige Ringfläche des Differenzdruckkolbens 68 beim Pumpeneinlaß 60 wirkt und das innere Kegelventil 66 abheben läßt. Dieses arbeitet somit als Lastkompensationsventil, welches den nicht benötigten Teil des Pumpenstromes über den Ventilsitz 64 zum Tank abfließen läßt. Dabei wird ein konstanter Druckabfall an dem als Drossel wirkenden, halbgeöffneten Wegeventil 16 aufrechterhalten.
Wenn in halbgeöffneter oder offener Stellung des Wegeventils 16 die Last des Hydromotors 18 zu groß wird, spricht das Pilot-Druckbegrenzungsventil 42 an und verbindet die Steuerkammer 58 und damit auch die Ringkammer 70 mit der Rücklaufleitung 28 zum Tank 10. Dadurch sinkt der Druck in der Steuerkammer 58 und der Ringkammer 70 unter den Pumpendruck im Einlaß 60 — jedoch wegen des Zustromes über die Drossel 88 und des gedrosselten Ablaufs über das Ventil 42 nicht so stark wie im Falle des Leerlaufs — so daß nur das Kegelventil 66 wegen der kleinen Kolbenfläche 68 nach rechts verschoben wird — das Kegelventil 50 mit der großen Kolbenfläche 74, 78 bleibt durch den mittelhohen Druck angepreßt — und die Hydraulikflüssigkeit über den Sitz 64 mit dem kleineren Abstromquerschnitt zurück zu dem Tank 10 gelangt
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
45
50
60
65

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Ventilanordnung zur Steuerung des Leerlaufs, der Druckbegrenzung und der Lastkompensation in Verbindung mit einem zu steuernden Hydromotor mit folgenden Merkmalen:
a) ein Gehäuse (14) weist einen Pumpeneinlaß (44), einen drucklosen Auslaß (46) einen dazwischen angeordneten Ventilsitz (48) sowie eine dem Ventilsitz gegenüberliegende Steuerkammer (58) auf die einen etwas größeren hydraulisch wirksamen Durchmesser als der Ventilsite (48) aufweist und zu der eine Steuerdruck-Einlaßöffnung (86) hinführt;
b) ein Ventileinsatz (50,52,66,68, 74, 76,73) ist in dem Gehäuse (14) unter Freilassung der Steuerkammer (58) verschieblich geführt und enthält zwei ineinandergeschachtelte Kegelventile (50, 66), wovon das äußere Kegelventil (50) das Gehäuse des inneren Kegelventils (66) darstellt;
c) das äußere Kegelventil (50) weist einen Ventilkegel zum Abdichten am Ventilsitz (48) sowie einen äußeren hülsenartigen Differenzdruckkolben (52) auf und steht in Schließrichtung unter dem Vorspanndruck einer ersten Ventilfeder (56), die in der Steuerkammer (58) untergebracht ist;
d) im äußeren Differenzdruckkolben (52) ist ein zweiter Pumpeneinlaß (60), ein zweiter druckloser Auslaß (62), ein diese verbindender Ventilsitz (64) und diesem gegenüberstehend, ist ein weiterer Bereich der Steuerkammer vorgesehen;
das innere Kegelventil (66) weist einen — inneren — rohrartigen Differenzdruckkolben (68) auf mit dem es in dem äußeren Differenzdruckkolben (52) geführt ist und auf den eine zweite, in der Steuerkammer untergebrachte Ventilfeder (72) zur Anlage des inneren Ventilkegels (66) am Ventilsitz (64) einwirkt;
f) die Steuerdruck-Einlaßöffnung (86) ist während des Leerlaufs mit dem drucklosen Auslaß (28) verbunden, so daß der am äußeren Differenzdruckkolben (52) im Pumpeneinlaß (44) anliegende Pumpendruck zum Abheben des äußeren Kegelventils (50) führt;
g) die Steuerkammer (58) ist ferner mit einem Pilot-Druckbegrenzungsventil (42) verbunden so daß das innere Kegelventil (66) den maximalen Druck am Pumpeneinlaß (44,60) auf einen Wert beschränkt der von der Einstellung des Pilot-Druckbegrenzungsventils (42) bestimmt wird,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
h) der weitere Bereich der Steuerkammer (58) ist als zylindrische Ringkammer (70) ausgebildet und wird durch die Wandung des äußeren Differenzdruckkolbens (52), eine mit diesem über ein Überbrückungsglied (74) verbundene innenliegende kolbenartige Abdichtung (76,78) und den inneren Differenzdruckkolben (68) begrenzt so daß dessen dem Steuerdruck ausgesetzte Fläche auf einen Ringbereich verkleinert wird;
die zylindrische Ringkammer (70) weist einen äußeren Durchmesser auf, der etwas größer ist als der des zweiten Ventilsitzes (64) und steht mit der restlichen Steuerkammer (58) über einen Durchlaß (84) in hydraulischer Verbindung;
DE2553736A 1975-02-10 1975-11-29 Ventilanordnung zur Steuerung des Leerlaufs, der Druckbegrenzung und der Lastkompensation Expired DE2553736C2 (de)

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