DE2855018C2

DE2855018C2 - Vorgesteuertes Zweiwege-Druckminderventil

Info

Publication number: DE2855018C2
Application number: DE2855018A
Authority: DE
Inventors: Hans 8770 Lohr Wölfges
Original assignee: Mannesmann Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1978-12-20
Filing date: 1978-12-20
Publication date: 1983-03-03
Also published as: DE2855018A1; FR2444968A1; FR2444968B1

Description

Die Erfindung betrifft ein vorgesteueries Zweiwege-

Druckminderventil nach dem Oberbegriff des Anspruches 1,

In bekannter Weise (Typenblatt RD 26 890, G, L, Rexroth GmbH, Ausgabe 2,78) weist der Hauptsteuerkolben dieser Druckventile ein von der Niederdruckseite in Richtung des Steuerraumes öffnendes als Druckventil wirkendes Rückschlagventil auf, dessen Schließkörper mit einer verhältnismäßig großen Federkraft auf den Ventilsitz gedrückt wird. In der Regel ist diese Federkraft so groß, daß 8 bar Flüssigkeitsdruck erforderlich sind, um den Schließkörper durch Oberwinden der Federkraft in Öffnungsrichtung zu verschieben. Diese hohe Federkraft ist für einen sicheren Abschluß des Steuerraumes zur Niederdruckseite durch den SchJießkörper des Rückschlagventils erforderlich. Andernfalls würde neben der über eine Drossel dem Vorsteuerventil zugeführten und von diesem zum Tank abgespritzten Steuerflüssigkeit noch zusätzliche Flüssigkeit über das nicht ganz dichte Rückschlagventil zuströmen und damit von diesem zum Tank abgespritzt werden.

Der Stcuerflüssigkeitsverlust würde sich somit um diesen Betrag zusätzlich erhöhen. Zur Vermeidung dieses zusätzlichen Flüssigkeitsverlustes wird eine erhöhte Schließkraft für das Rückschlagventil in Kauf genommen und damit auch der erhöhte Ansprechdruck desselben. Der Druck auf der Niederdruckseite steigt demnach um den Betrag dieser Schließkraft zusätzlich an, wenn von der Niederdruckseite öl über das Rückschlagventil und das Vorsteuerventil zum Tank abgespritzt wird. Eine weitere Erhöhung des Druckes auf der Niederdruckseite des Druckminderventils ergibt sich bei geöffnetem Rückschlagventil infolge der zwischen den Steuerräumen vom Hauptsteuerkolben und Vorsteuerventil angeordneten Dämpfungsdrossel. Außerdem wird durch diese Dämpfungsdrossel die Druckabbauzeit auf der Niederdruckseite verlängert Bei vielen Prozeßabläufen sind derartige verbraucherseitigen Druckerhöhungen sowie längere Druckabbauzeiten unerwünscht

Das Haupteinsatzgebiet derartiger Zweiwege-Druckminderventile sind Anlagen, bei denen in der Regel keine negativen Lasten auftreten, sondern Betriebszustände, bei denen bei einer Förderstellung nur ein bestimmter Druck aufrechterhalten wird und dieser Druck beispielsweise nach einer bestimmten Zeit abgesenkt werden muß, wie dies bei Kunststoffmaschinen gefordert wird. Eine Absenkung des Druckes auf der Verbraucherseite ist aber nur möglich, wenn sich das eingespannte Hydraulikvolumen auf den neuen Druck entspannen kann. Dies setzt die Möglichkeit voraus, daß der betreffende Teil der Arbeitsflüssigkeit abzuleiten ist. Dieser Teil ist verhältnismäßig gering und beläuft sich in der Größenordnung von I bis 2 Liter. Die Ableitung einer solchen geringen Menge läßt sich über den Steuerraum des Hauptsteuerkolbens und von dort weiter über das Vorsteuerventil zum Tank in einfacher Weise ableiten. Ein Dreiwege-Druckminderventil beispielsweise naeh der DE-AS 21 31 325 ist für solche kleinen Arbeitsflüssigkeitsmengen nicht erofrderlich.

Durch die Erfindung soll ein Ventil nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 in doppelter Weise verbessert werden, nämlich einmal durch ein genaues Ansprechen bei Überschreiten des eingestellten Drukkes bzw. bei Einstellen eines niedrigeren Druckes am Vorsteuerventil und zum anderen durch ein schnelles Abströmen der in den Steuerraum des Hauptsteuerkolbens einströmenden Arbeitsflüssigkeit zum Vorsteuer-

ventil und von dort weiter zum Tank. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Die Erfindung wird anhand eines Ausfuhrungsbeispiels beschrieben. In der Zeichnung ist in

Fig. 1 ein Axialschnitt durch ein vorgesteuertes Druckminderventil und in

Fig.2 eine vergrößerte Darstellung des Hauptsteuerkolbens mit Führungshülse dargestellt

In Fig. J bezeichnet 1 das Gehäuse für den Hauptsteuerkolben und 3 das auf das Gehäuse t aufgesetzte Vorsteuerventil mit Minderdruck-Einstellmagneten 4. Das Gehäuse 1 weist die beiden Anschlüsse A, B für die Arbeitsflüssigkeit sowie den Anschluß y für die abzuführende Steuerfiüssigkeit auf. Das sich daraus ergebende Anschlußbild auf der Anschlußseite la des Gehäuses 1 ist genormt Der Hauptsteuerkolben 2 (F i g. 1 und 2) ist als Hohlkolben ausgebildet und weist die beiden Steuerkanten 2a, 2b auf. Der Hauptsteuerkolben ist ferner mit radialen Durchbrechungen 2c versehen, die den Hohlkolbenraum 6 mit der von den beiden Steuerkanten begrenzten äußeren umlaufenden Nut 7 verbinden. Der Hauptsteuerkolben \s-. in einer gehäusefesten und gegenüber dem Gehäuse flüssigkeitsdicht abgedichteten Hülse 8 geführt die ihrerseits Verbindungsbohrungen 8a aufweist die mit der Steuerkante 2a des Hauptsteueirkolbens zusammenwirken. Die Summe der freien Querschnitte dieser Verbindungsbohrungen 8a nimmt in Schließhubrichtung des Hauptsteuerkolbens 2 also in Richtung des Pfeiles 10 progressiv ab. In der gezeigten Ausgangslage des Hauptsteuerkolbens 2 gibt dessen Steuerkante 2a annähernd den gesamten Querschnitt der Verbindungsbohrungen 8a frei, so daß die Arbeitsflüssigkeit ungedrosselt von der Hochdruckseite H zur Niederdruckseite Λ/des Ventils strömen kann. In Richtung des Steuerraumes 12 weist der Hauptsteuerkolben 2 eine hülsenförmige Verlängerung 2c/auf, die zur Führung des Kolbens 13 dient und gemeinsam mit diesem den Dämpfungsraum 17 bildet. Der Kolben 13 nimmt in einer axialem Sackbohrung 14 eine Drossel 15 auf, die den von der hülsenförmigen Verlängerung 2c/ und Kolben 13 begrenzten den Dämpfungsraum bildenden Kolbenraum 17 über die Sackbohrung 14 und über die mit der Sackbohrung 14 verbundenen Radialbohrung 18 mit dem Steuerraum 12 des Hauptsteuerkolbens 2 verbindet und gemeinsam mit den d< η Dämpfungsraum bildenden Elementen die in beiden Bewegungsrichtungen des Hauptsteuerkolbens wirkende Dämpfungseinrichtung bildet Der Kolben 13 weist eine Verlängerung 13a mit einer balligen Abstützfläche 13Zj sowie einer Aufnahmefläche 13c für einen Federteller 19 auf. Am Federtellei· stützt sich mit dem einen Ende eine Druckfeder 20 ab, deren anderes Ende sich an der Radialfläche 2e des Hauptsteuerkolbens 2 abstützt. Durch die Kraft dieser Druckfeder wird über den Federteller 19 die Abstützfläche 136 der Verlängerung 13a des Kolbens 13 mit der gehäusefesten Anschlagscheibe 22 in kraftschlüssiger Verbindung gehalten und der Hauptsteuerkolben in Öffnungsrichtung belastet. In der gezeigten Offenstellung des Hauptsteuerkolbens stützt sich dieser mit seiner kreisringförmigen Stirnseite O/'an der radial nach innen gerichteten Fläche lloder Anschlaghülse 11 ab. Im Falle einer plötzlichen Druckerhöhung auf der Niederdruckseite N kann sich der Hauptsteuerkolben nicht schlagartig in Richtung des Steuerraumes 12 verschieben, sondern nur mit einer Geschwindigkeit, die von der Verdrängung des im Kolbenraum 17 befindlichen Flüssigkeit über die Drossel 15 in den Steuerraum 12 festgelegt ist Vom Steuerraum 12 strömt diese Flüssigkeit gemeinsam mit der über aas Strombegrenzungsventil 50 mit den Zu- und Abführungskanälen 51,52 von der Hochdruckseite H zum Steuerraum 12 strömenden Steuerflüssigkeit weiter über den Kanal 23 in den Ventilringraum 24 des Vorsteuerventils 3 und von dort weiter über die Querbohrung 25 und über die mit dieser in Verbindung stehende stufenförmige Längsbohrung 26 mit Ventilsitz 27 des Ventilsitzkörpers 28 sowie über den von der Magnetkraft belasteten durch die über das Strombegrenzungsventil 50 zuströmende Steuerflüssigkeit in Offenstellung gehaltenen Schließkörper 29 weiter in den Ventilraum 30. Vom Ventilraum 30 strömt das Steueröl schließlich weiter über die Längsaussparungen 29a des mit dem Schließkörper verbundenen Führungskörpers 296 in den Sammelraum 31 und von dort über die Kanäle 32, 33 weiter in den mit dem Tank verbundenen Kanal 34 mit dem Anschluß y. Sobald der Hauptsteuerkolben 2 soweit in Richtung des Steuerraumes 12, infolge einer Druckerhöhuroi auf der Niederdruckseite N, gegen die Kraft der Regei/eder 20 sowie gegen den im Steuerraum 12 wirkenden mittels der Kraft am Regelmagneten 4 am Vorsteuerventil 3 eingestellten Steuerdruck verschoben ist daß dessen Steuerkante 2b die feste Steuerkante 36 überfährt und damit die umlaufende Nut 7 des Hauptsteuerkolbens mit der umlaufenden Nut 37 in der Hülse 8 verbunden ist während durch den Teil 2g des Hauptsteuerkolbens die Durchbrechungen 8a in der Hülse verschlossen sind und damit die Verbindung zwischen Hoch- und Niederdruckseite unterbrochen ist strömt das Arbeitsmittel von der Niederdruckseite unmittelbar in den Steuerraum 12 und von dort wie die vorher aus dem Kolbenraum 17 verdrängte Flüssigkeit gemeinsam mit der über das Strombegrenzungsventil von der Hochdruckseite H in den Steuerraum 12 strömenden Steuerfiüssigkeit ungedrosselt über das Vorsteuerventi! 4 weiter zum Tank, wobei das Arbeitsmittel von der umlaufenden Nut 37 in der Hülse 8 über radiale Bohrungen 2Λ und mit diesen verbundenen axialen Bohrungen 2/im Hauptsteuerkolben in den Steuerraum 12 übertritt. Sobald die Verbindung zwischen Niederdruckseite und Steuerraum durch Überfchren der Steuerkante 36 durch die Steuerkante 7b des Hauptsteuerkolbens erfolgt ist, wird durch die ungedrosselte Weiterleitung der Arbeitsflüssigkeit zum Vorsteuerventil und von dort weiter zum Tank die Druckabbauzeit auf der Niederdruckseite wesentlich verkürzt, wobei durch die besondere Dämpfungseinrichtung in Verbindung mit dem progressiven Querschnittsverlauf der die Hoch- mit der Niederdruckseite verbindenden Durchbrechungen 8a in der Hülse 8 ein Schwingen des Ihu^tventilkörpers weitgehend unterbunden wird. Die Magnetkraft, die den Regeldruck auf der Niederdruckseite festlegt, wird von dem Magnetanker 40 über die mit diesem verbundene Führungsstange 41 mit Druckkugel 42 auf den Schließkörper 29 übertragen. Dadurch, daß die Niederdruckseite über die zweite Steuerkante 2b des Hauptsteuerkolbens mit dem mit dem Tank zu verbindenden ^-Anschluß zu verbinden ist, wird aus einem Zweiwege-Druckminderventil mit einfachen Mitteln ein solches mit Dreiwege-Funktion erzielt und damit eine Erweiterung des Einsatzgebietes erreicht, ohne daß das genormte Anschlußbild des Druckminderventils abgeändert werden müßte.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Vorgesteuertes Zweiwege-DruckminderventiJ mit genormtem Ansehlußbild für den Hoch- und Niederdruckansehluß sowie für den Steuerölanschluß zur Abführung des vom Vorsteuerventil abgespritzten Steueröls und einer Dämpfungseinrichtung für den als Hohlkolben ausgebildeten Hauptsteuerkolben, der über eine Steuerkante den Durchflußquerschnitt zwischen Hoch- und Niederdruckseite steuert, sowie einer Einrichtung zum Verbinden der Niederdruckseite mit dem Steuerraum des Hauptsteuerkolbens bei Oberschreiten des am Vorsteuerventil eingestellten Regeldruckes für die Niederdruckseite, dadurch gekenn-15 zeichnet, da3 der Hauptsteuerkolben (2) neben der ersten Steuerkante (2a) eine zweite Steuerkante (2b) aufweist, die bei einem Hub des Hauptsteuerkolbens (2) über dessen Schließstellung hinaus die Verbindung der Niederdruckseite (N) zu dem mit dem VeirtJraum (24) des Vorsteuerventils (3) in Verbindung stehenden Steuerraum (12) des Hauptsteuerkolbens herstellt und die Dämpfungseinrichtung aus einem mit einem Kolben (13) zusammenwirkenden einen Dämpfungsraum bildenden KoI- benraum (17) und einer diesen Kolbenraum nach außen verbindenden Drossel (15) besteht, wobei das den Kolbenraum bildende Teil (2d) oder der Kolben (13) fester Bestandteil des Hauptsteuerkolbens (2) ist und die erste Steuerkante (2a) des Hauptsteuerkolbens mit den Durchflußquerschnitt zwischen Hoch- und Niedenirackseite (H, N) progressiv verändernden Verbindungsbohrungen (Sa) zusammenwirkt, derart, daB mit größer werdendem Schließhub des Hauptsteuerkolbens äie'-er Durchflußquerschnitt progressiv abnimmt.

2. Vorgesteuertes Zweiwege-Druckminderventil nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenraum (17) für die Dämpfungsvorrichtung von einer in Richtung des Steuerraumes (12) des Hauptsteuerkolbens (2) sich erstreckenden hülsenförmigen Verlängerung (2d) des Hauptsteuerkolbens gebildet ist und der in der hülsenförmigen Verlängerung geführte und den Kolbenraum nach außen begrenzende Kolben (13) über eine Druckfeder (20) in Ausfahrrichtung belastet ist und sich an einer ortsfesten Abstützfläche (22) im Steuerraum des Hauptsleuerkolbens abstützt und die die Verbindung zwischen Kolben- und Steuerraum herstellende Drossel (15) aufnimmt.

3. Vorgesteuertes Zweiwege-Druckminderventil nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Richtung des Steuerraumes (12) gesehen, hinter der zweiten Steuerkante (2b) des Hauptsteuerkolbens (2) an dessen Umfang radial verlau- ss fende Bohrungen (2h) eingebracht sind, die mit axial verlaufenden in den Steuerraum (12) des Hauptsteuerkolbens mündende Bohrungen (2i) verbunden sind, die in der Steuerlage der zweiten Steuerkante (2b) des Hauptsteuerkolbens in Verbindung mit ω einer umlaufenden die ortsfeste Steuerkante (36) bildende Gehausenut (37) die ArbeitsflUssigkeit in Richtung des Steuerraumes (12) leiten.