Hydraulisch betätigtes 3-Wegesitzventil

Abstract

 Bei einem hydraulisch betätigten Wegeventil mit zwei Schaltstellungen wird zur Beibehaltung der einmal eingenommenen Schaltstellung unabhängig vom Ausfall des Steuerflüssigkeitsdruckes ein mit dem Steuerkolben (4) verbundener Betätigungskolben (12) derart ausgebildet, daß dessen eine in die eine Schaltrichtung wirkende vom Steuerdruck beaufschlagte Fläche (12a) größer ist als dessen andere in die andere Schaltrichtung wirkende und vom Steuerdruck beaufschlagte Fläche (12b) und die kleinere Fläche (12b) dauernd vom Steuerdruck (23) zu beaufschlagen ist und die größere Fläche (12a) entweder vom Steuerdruck oder vom Tankdruck zu beaufschlagen ist, wobei der von der größeren Fläche begrenzte Steuerraum (20) bei Beaufschlagung durch den Steuerdruck über ein Rückschlagventil (45) abgesichert ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein hydraulisch betätigtes Wegeventil mit zwei Schaltstellungen..

[0002] In bekannter Weise werder derartige Wegeventile von Vorsteuerventilen angesteuert, wobei in der einen Schaltstellung des betreffenden Vorsteuerventils das Wegeventil die eine Schaltstellung und in der anderen Schaltstellung des Vorsteuerventils das Wegeventil die andere Schaltstellung einnimmt. Damit das Wegeventil jeweils in der betreffenden Schaltstellung verbleibt, ist es erforderlich, daß der Steuerdruck dauernd auf die betreffende Steuerkolbenseite wirkt. Fällt dieser Steuerdruck durch eine Störung in der Anlage aus, ist die betreffende Schaltstellung des Wegeventils nicht mehr gewährleistet.

[0003] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein hydraulisch betätigtes Wegeventil mit zwei Schaltstellungen zu schaffen, das unabhängig vom Ausfall des Steuerflüssigkeitsdruckes die einmal eingenommene Schaltstellung beibehält, ähnlich wie dies unter Verwendung mechanischer Rasten gewährleistet ist.

[0004] Nach der Erfindung wird dies mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 oder 2 erreicht.

[0005] Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

[0006] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Verbindung mit der Zeichnung nachfolgend beschrieben.

[0007] Die Zeichnung zeigt in

Figur 1 den schematischen Aufbau eines von zwei 3-Wegeventilen gebildeten 4-Wegeventils und in

Figur 2 den konstruktiven Aufbau des 4-Wegeventils nach Figur 1.

[0008] In Figur 1 ist mit 1 das eine hydraulisch betätigte 3-Wege- Sitzventil mit zwei Schaltstellungen und mit 2 das andere hydraulisch betätigte 3-Wege-Sitzventil mit zwei Schaltstellungen bezeichnet. Jedes 3-Wege-Sitzventil weist einen Schließkörper 3, 4 auf, der Sitzflächen 3a, 3b bzw. 4a, 4b aufweist, die mit entsprechenden Sitzflächen 5a, 5b bzw. 6a,6b im Gehäuse zusammenwirken. Jeder Schließkörper 3, 4 weist auf beiden Seiten zylindrische Ansätze 3c, 3d bzw. 4c, 4d auf, die mit Gehäusebohrungen 8, 9 bzw. lo, 11 zusammenwirken. Mit dem Schließkörper 4 ist der Betätigungskolben 12 über eine Verbindungsstange 13 verbunden. Der Betätigungskolben 12 weist eine größere Fläche 12a und eine kleinere Ringfläche 12b auf. Der von der kleineren Ringfläche 12b begrenzte Steuerraum 15 steht in unmittelbarer Verbindung mit der Gehäusebohrung 11, die je nach Schaltstellung des Schließkörpers 4 von dessen zylindrischen Ansatz 4d zu schließen oder zu öffnen ist.

[0009] Mit dem zylindrischen Ansatz 3d des Schließkörpers 3 steht der Betätigungskolben 16 über die bolzenförmige Verlängerung 16a in kraftschlüssiger Verbindung. Die größere Fläche 16a des Betätigungskolbens 16 begrenzt den Steuerraum 17.. Über die Steuerleitung.18 steht der Steuerraum 17 mit dem Steuerraum des Steuerkolbens 12 in Verbindung. Der von der kleineren Ringfläche 16b des Betätigungskolbens 16 begrenzte Steuerraum 21 steht mit der Gehäusebohrung 9 in unmittelbarer Verbindung. Der Steuerraum 15 des 3-Wege-Sitzventils 2 ist über die Druckleitung 22 mit der Druckmittelquelle 23 dauernd verbunden und der Steuerraum 21 des 3-Wege-Sitzventils ₁ über die Tankleitung 24 mit dem Tank T. Die Gehäusebohrung 8, die mit dem zylindrischen Ansatz 3c des Schließkörpers 3 des 3-Wege-Sitzventils 1 zusammenwirkt, steht über die Verbindungsleitung 26 mit dem Steuerraum 15 und damit ebenfalls mit der Druckmittelquelle in dauernder Verbindung, so daß auch der zylindrische Ansatz 3d dauernd vom Steuermitteldruck beaufschlagt ist, wodurch der Schließkörper 3 in Richtung des mit dem Tank in Verbindung stehenden Steuerraumes 21 belastet ist. Der zylindrische Ansatz 3c bildet hierbei den Betätigungskolben in Richtung der gezeigten Schaltstellung des Schließkörpers 3.

[0010] Die Gehäusebohrung lo, mit der der zylindrische Ansatz 4c des Schließkörpers 4 des 3-Wege-Sitzventils 2 zusammenwirkt, steht über die Leitung 27 mit der Tankleitung 24 und damit mit dem Tank T in dauernder Verbindung. Der Ventilraum 3o des 3-Wege-Sitzventils 1 steht über die Leitung 31 mit dem Arbeitsleitungsanschluß A und der Ventilraum 33 des 3-Wege-Sitzventils 2 steht über die Leitung 34 mit dem Arbeitsleitungsanschluß B in Verbindung. Von der Leitung 34 zweigt eine Steuerleitung 35 ab, die über eine Drosselstelle 36 in die Steuerleitung 18 mündet und damit sowohl mit dem Steuerraum 2o des 3-Wege-Sitzventils/als auch mit dem Steuerraum 17 des 3-Wege-Sitzventils 1 in Verbindung steht.

[0011] Die Steuerräume 17, 2o stehen ferner über die Steuerleitung 18 sowie über die Steuerleitungsabschnitte 18a, 18b mit dem Vorsteuerventil 38 und über die Steuerleitung 18 sowie über die Steuerleitungsabschnitte 18a, 18c mit dem Vorsteuerventil 39 in Verbindung. Die Vorsteuerventile 38,39 sind als 3-Wege-Sitzventile mit zwei Schaltstellungen a und b ausgebildet. Der Anschluß St des Vorsteuerventils 38 steht über die Steuerleitung 4o mit der Steuermittelquelle in Verbindung, die von der Druckmittelquelle 23 gebildet wird. Die Einmündungsstelle der Steuerleitung 4o in die Druckmittelleitung 22 der Druckmittelquelle 23 erfolgt zwischen der Druckmittelquelle 23 und dem Rückschlagventil 41, das zwischen Druckmittelquelle 23 und Wegeventil 2 angeordnet ist. Der Anschluß Ta des Vorsteuerventils 38 steht mit der zum Tank führenden Steuerleitung 42 in Verbindung. Ebenso steht der Anschluß Ta und der Anschluß K des Vorsteuerventils 39 über die Steuerleitungsabschnitte 42a, 42b mit der Steuerleitung 42 und damit mit dem Tank T in Verbindung.

[0012] In der gezeigten Schaltstellung b des Vorsteuerventils 38 ist eine Verbindung der beiden Steuerräume 17, 2o der 3-Wege-Sitzventile l und 2 durch das Rückschlagventil 45 im Steuerleitungsabschnitt 18b in Richtung des Tankes unterbunden. Ebenso durch die Schaltstellung b des Vorsteuerventils 39, in der der Anschluß St, mit dem der Steuerleitungsanschluß 18c verbunden ist, geschlossen ist.

[0013] In der gezeigten Schaltstellung des 3-Wege-Sitzventils 2, in der der Ventilraum 33 über die Gehäusebohrung lo sowie über die Leitung 27 mit der Tankleitung 24 in Verbindung steht und damit auch die Arbeitsleitung 34, steht über die mit der Arbeitsleitung 34 verbundenen Verbindungsleitung 35.mit Drosselstelle 36 auch der Steuerleitungsabschnitt 18 und damit auch die Steuerräume 17 und 2o mit dem Tank in Verbindung. Da der Steuerraum 15 mit der Druckmittelquelle 23 in dauernder Verbindung steht, wird der Betätigungskolben ₁2 infolge dessen größeren Ringfläche 12b gegenüber der Ringfläche 4da des zylindrischen Ansatzes 4d des Schließkörpers ₄ in Richtung des Steuerraumes 2o von einer größeren Kraft belastet und damit die gezeigte Schaltstellung mit Sicherheit gewährleistet. Da über die Verbindungsleitung 26 auch die Gehäusebohrung 8 und damit auch der zylindrische Ansatz 3c vom Druck der Druckmittelquelle dauernd beaufschlagt ist und sowohl der Raum 21 als auch der Steuerraum 17 mit dem Tank in Verbindung stehen, so daß der Betätigungskolben 16 keine Kraft ausüben kann, ist die gezeigte Schaltstellung des Schließkörpers ebenfalls sichergestellt.

[0014] Wird das Vorsteuerventil 38 kurzzeitig aus der Schaltstellung b in die Schaltstellung a geschaltet, wird der Steuerleitungsabschnitt 18b über das Rückschlagventil 45 mit der Steuermittelleitung 4o verbunden, so daß über die Steuerleitungsabschnitte 18a, 18b, 18 die Steuerräume 17 und 2o der 3-Wege-Sitzventile 1 und 2 vom Steuermitteldruck beaufschlagt werden. Da die druckbeaufschlagte Fläche 12a des Betätigungskolbens 12 größer ist als die dauernd unter dem Druckmittel stehende Ringfläche 12b, verschiebt der Betätigungskolben 12 den Schließkörper 4 in Richtung der Gehäusesitzfläche 6a bis letzterer die betreffende neue Schaltstellung erreicht hat, in der die Verbindung des Ventilraumes 33 mit der Gehäusebohrung lo unterbunden und eine Verbindung zwischen dem Ventilraum 33 mit der Gehäusebohrung 11 und Ventilraum 15 hergestellt ist und damit eine Verbindung des Arbeitsanschlusses B mit der Druckmittelquelle 23 besteht. Durch die gleichzeitige Steuerdruckmittelbeaufschlagung des Steuerraumes 17 verschiebt der Steuerkolben 16 den Schließkörper 3 in Richtung der Gehäusesitzfläche 5a bis letzterer die betreffende Schaltstellung erreicht hat, in der die Verbindung zwischen dem Ventilraum 3o und der Gehäusebohrung 8 unterbrochen und dafür die Verbindung des Ventilraumes 3o mit der Gehäusebohrung 9 und damit mit dem über die Tankleitung 24 mit dem Tankanschluß T verbundenen Raum 21 hergestellt ist, so daß der Arbeitsleitungsanschluß A mit dem Tankanschluß T in Verbindung steht.

[0015] Sobald die Schließkörper 3 bzw. 4 diese neue Schaltstellung eingenommen haben, kann das Vorsteuerventil 38 wieder in die gezeigte Ausgangsstellung zurück verschoben werden. Der erforderliche Steuerdruck in den Steuerräumen 17 und 2o zur Sicherstellung der Schaltstellung wird zum einen dadurch gewährleistet, daß die Steuerräume in Richtung des Tankanschlusses T durch das als Sitzventil ausgebildete geschlossene Vorsteierventil 39 und das im Steuerleitungsabschnitt 18b angeordnete Rückschlagventil 45 leckölfrei abgeschlossen sind und zu,n anderen über die Verbindungsleitung 35 mit Drosselstelle 36 eine Verbindung zum Druckmittelanschluß besteht, nachdem in der neuen Schaltstellung des 3-Wege-Sitzv_Gntils 2 der _Arbeitsleitungsanschluß B mit dem Druckmittelanschluß P verbunden ist. Sollte durch eine Betriebsstörung die Druckmittelquelle 23 außer Betrieb gesetzt sein, kann sich der Druck durch das zwischengeschaltete Rückschlagventil 41 in der Druckleitung 22 im Ventilraum 33 nicht abbauen, so daß nach wie vor der erforderliche Steuerdruck zur Aufrechterhaltung der neuen Schaltstellung sichergestellt ist, insbesondere, wenn am mit dem Verbraucheranschluß _B in Wirkverbindung stehenden Verbraucher eine äußere Last wirkt, die als Druck im Arbeitsleitungsanschluß B wirksam ist.

[0016] Wird das Vorsteuerventil 39 kurzzeitig aus der Ausgangsschaltstellung b in die Schaltstellung a verschoben, werden über dessen Anschluß K die Steuerräume 17 und 2o mit dem Tankanschluß verbunden. Dadurch ist der Steuerkolben 16 des 3-Wege-Sitzventils 1 druckausgeglichen, so daß der Schließkörper 3 durch das in der Bohrung 8 wirkende den Ansatz 3c beaufschlagende Druckmittel in Richtung seiner gezeigten Schaltstellung zurück verschoben wird. Ebenso wird der Schließkörper 4 des 3-Wege-Sitzventils 2 in seine gezeigte Schaltstellung zurückverschoben, durch das im Steuerraum 11 wirkende den Steuerkolben 12 in Richtung des Steuerraumes 2o beaufschlagende Druckmittel. Wird das Vorsteuerventil 39 wieder in die gezeigte Ausgangsschaltstellung b zurückgestellt, bleiben die Steuerräume 17, 2o nach wie vor mit dem Tankanschluß in Verbindung, da in der gezeigten Schaltstellung des 3-Wege-Sitzventils 2 der Ventilraum 33 mit dem Tankanschluß in Verbindung steht und damit über die Verbindungsleitung 35 mit Drosselstelle 36 auch die Steuerräume 17 und 2₀. Sollte in dieser Schaltstellung der 3-Wege-Sitzventile die Druckmittelquelle 23 durch eine Störung außer Betrieb gesetzt werden, bleibt der zur Aufrechterhaltung der Schaltstellung der Schließkörper erforderliche Steuerdruck erhalten, wenn am mit dem Arbeitsleitungsanschluß _A verbundenen Verbraucher eine äußere Last angreift.

[0017] Der daraus sich ergebende Druck wirkt sowohl im Steuerraum 11 des 3-Wege-Sitzventil 2 als auch im Ventilraum 3o des 3-Wege-Sitzventils 1. Eine Druckentlastung in Richtung der Druckmittelquelle 23 wird durch das Rückschlagventil 41 in der Druckleitung 15 unterbunden.

[0018] Die zylindrischen Ansätze 3c, 3d bzw. 4c, 4d der Schließkörper 3, 4 weisen eine solche Länge auf, daß bei einer Verschiebung der Schließkörper 3, 4 aus der einen in die andere Schaltstellung der eine zylindrische Ansatz solange mit der betreffenden Gehäusebohrung in Wirkverbindung steht, bis der andere zylindrische Ansatz die betreffende Gehäusebohrung verlassen hat. Damit wird verhindert, daß der Gehäuseraum 3o bzw. 33 gleichzeitig mit der Druckmittelquelle und dem Tank in Verbindung steht, also eine Kurzschlußstellung auftritt.

[0019] In Figur 2 sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 die gleichen Teile bezeichnet. Die Schließkörper 3, 4 sind in Führungskörpern 5₀, 51 geführt, die über Querbohrungen 52,53 mit den Ventilräumen 3₀, 33 in Verbindung stehen, so daß je nach Schaltstellung der Schließkörper 3, 4 eine Verbindung der Ventilräume 3o bzw. 33 mit den betreffenden Gehäusebohrungen 8, 9 bzw. lo, 11 gewährleistet ist. Die Gehäuse für die Ventile 1 und 2 werden von einem gemeinsamen Gehäuseblock 55 gebildet. Die Verbindungsleitungen sind als Kanäle in diesem Gehäuseblock 55 eingelassen. Die Vorsteuerventile 38,39, die als magnetbetätigte 3-Wege-Sitzventile mit zwei Schaltstellungen ausgebildet sind, sind unmittelbar am Ventilgehäuseblock 55 aufgeschraubt, so daß zwischen Vorsteuerventilen und den die Hauptventile bildenden 3-Wege-Sitzventilen 1 und 2 keine Rohrverbindungen erforderlich sind.

Ansprüche

1. Hydraulisch betätigtes Wegeventil mit zwei Schaltstellungen gekennzeichnet durch einen mit dem Steuerkolben (4) verbundenen Betätigungskolben (12), dessen eine in die eine Schaltrichtung wirkende vom Steuerdruck beaufschlagte Fläche (12a) größer ist als dessen andere in die andere Schaltrichtung wirkende und vom Steuerdruck beaufschlagte Fläche (12b) und die kleinere Fläche (12b) dauernd vom Steuerdruck (23) zu beaufschlagen ist und die größere Fläche (12a) entweder vom Steuerdruck oder vom Tankdruck zu beaufschlagen ist, wobei der von der größeren Fläche begrenzte Steuerraum (2o) bei Beaufschlagung durch den Steuerdruck über ein Rückschlagventil (45) abgesichert ist.

2. Hydraulisch betätigtes Wegeventil mit zwei Schaltstellungen gekennzeichnet durch zwei mit dem Steuerkolben (3) in Wirkverbindung stehenden Betätigungskolben (3e, 16), wobei der eine in die eine Schaltrichtung wirkende vom Steuerdruck beaufschlagte Betätigungskolben (16) eine größere Wirkfläche (16a) aufweist als der andere in die andere Schaltrichtung wirkende und vom Steuerdruck beaufschlagte Betätigungskolben (3c) und der Betätigungskolben (3c) mit der kleineren Wirkfläche (3e) dauernd vom Steuerdruck_.(23) zu beaufschlagen ist und der Betätigungskolben (16) mit der größeren Wirkfläche (16a) entweder vom Steuerdruck oder vom Tankdruck zu beaufschlagen ist, wobei der Steuerraum (17) des Betätigungskolbens (16) mit der größeren Wirkfläche (16a) bei Beaufschlagung durch den Steuerdruck über ein Rückschlagventil (45) abgesichert ist.

3. Hydraulisch betätigtes als 3-Wegesitzventil mit positiver Schaltüberdeckung ausgebildetes Wegeventil nach Anspruch 1, wobei die positive Schaltüberdeckung von an beiden Seiten des Schließkörpers angeordneten zylindrischen Ansätzen gebildet ist, die mit Arbeitsflüssigkeit führenden Gehäusebohrungen zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet , daß die eine mit dem Pumpenanschluß (P) in Verbindung stehende mit dem einen zylindrischen Ansatz (4d) des Schließkörpers (4) zusammenwirkende Gehäusebohrung (11) mit dem von der kleineren Fläche (12b)des Betätigungskolbens (12) begrenzten Steuerraum (15) in unmittelbarer Verbindung steht.

4. Hydraulisch betätigtes als 3-Wegesitzventil mit positiver Schaltüberdeckung ausgebildetes Wegeventil nach Anspruch 2, wobei die positive Schaltüberdeckung von an beiden Seiten des Schließkörpers angeordneten zylindrischen Ansätzen gebildet ist, die mit Arbeitsflüssigkeit führenden Gehäusebohrungen zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet , daß der eine vom Pumpendruck beaufschlagte zylindrische Ansatz (3c) des Schließkörpers (3) gleichzeitig den Betätigungskolben mit der kleineren Wirkfläche bildet.

5. Hydraulisch betätigtes Wegeventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet. durch zwei als 3-Wege-sitzventile mit zwei Schaltstellungen (a, b) ausgebildete Vorsteuerventile (38, 39), wovon das eine Vorsteuerventil (39) die Verbindung des Steuerraumes (17,2o) mit der größeren Wirkfläche (12a, 16a) mit dem Tank (T) und das andere Vorsteuerventil (38) die Verbindung dieses Steuerraumes (17,2o) über ein Rückschlagventil (4, 5) mit der Steuermittelquelle (23) steuert.

6. Hydraulisch betätigtes Wegeventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Verbraucheranschluß (B) über eine Drosselstelle (36) mit dem Steuerraum (17, 2₀) mit der größeren Wirkfläche (17, 2₀) verbunden ist.

7. Hydraulisch betätigtes Wegeventil mit von der Arbeitsflüssigkeit gebildeten Steuerflüssigkeit nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen Druckmittelquelle (23) und Wegeventil (1, 2) ein Rückschlagventil (41) angeordnet ist und die Steuerflüssigkeit zwischen Druckmittelquelle und Rückschlagventil abführbar ist.

Zeichnung