Steuerventil

Abstract

 Steuerventil (12), dessen Ventilschieber (23) in eine zweite, auch als Rückkoppelungsstellung bezeichnete Stellung verstellbar ist, in der die aus einem Druckraum zurückströmende Flüssigkeitsmenge der Druckflüssigkeit zum Beaufschlagen eines weiteren Druckraums zugesteuert wird, wobei in dieser Stellung über einen durch eine Drosselung hervorgerufenen Druckabfall die Fördermenge einer mit dem Steuerventil (12) verbundenen Pumpe (16) verringert wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerventil mit einem mit einer Pumpe verbindbaren Druckeinlaß, einem ersten und einem zweiten Auslaß, einer ersten und einer zweiten Sumpfbohrung und einem Ventilschieber, der in eine Stellung, in der der erste Auslaß mit dem Druckeinlaß verbunden und von der ersten Sumpfbohrung getrennt ist und in der der zweite Auslaß von dem Druckeinlaß getrennt und mit der Sumpfbohrung verbunden ist, in eine weitere Stellung verschiebbar ist, in der ein Auslaß mit dem Druckeinlaß verbunden ist und beide Auslässe miteinander verbunden und von den Sumpfbohrungen getrennt sind.

[0002] Derartige Steuerventile (US-PS 3 267 966) koppeln in der weiteren Stellung den Rückfluß aus dem einen Druckraum, beispielsweise eines doppelseitig beaufschlagbaren Stellmotors, mit der zu dem anderen Druckraum geförderten Druckflüssigkeit, wodurch die Verschiebebewegung des Stellmotors erheblich erhöht wird.

[0003] Die mit der Erfindung zu lösende Aufgabe wird darin gesehen, derartige Ventile bei Verwendung mit Stellpumpen so zu verbessern, daß in der weiteren oder Rückkoppelungsstellung keine überschüssige Druckflüssigkeit zur Verfügung steht. Diese Aufgabe ist nach der Erfindung dadurch gelöst worden, daß der Druckabfall am Ventilschieber auf die Pumpe übertragbar ist, um die Fördermenge der Pumpe zu erhöhen bzw. zu verringern in Abhängigkeit vom Abfallen bzw. Ansteigen des Druckabfalls, und daß in der weiteren Stellung der Flüssigkeitsfluß zwischen dem Druckeinlaß und Auslaß gedrosselt wird.

[0004] Auf diese Weise kann über den Druckabfall am Ventilschieber die Fördermenge einer Stellpumpe gesteuert werden derart, daß, wenn der Druckabfall am kleinsten ist, die Fördermenge am größten ist. Steht nun bei der Rückkoppelung noch zusätzliche Flüssigkeit zur Verfügung, so kann irgendwo in der weiteren Stellung der Flüssigkeitsfluß gedrosselt werden, so daß der Druckabfall erhöht und die Fördermenge dadurch verringert wird. Im ganzen gesehen wird durch diese Maßnahmen Leistung frei oder eingespart, da ohne zusätzliche Drosselung die Gesamtflüssigkeitsmenge zu groß würde und ein Teil abgesteuert werden müßte.

[0005] Die Drosselung kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch erfolgen, daß der Ventilschieber mit einem Meßsteg versehen ist, der in der weiteren Stellung den Flüssigkeitsfluß zwischen Druckeinlaß und Auslaß drosselt.

[0006] Für ein Steuerventil mit einem in die den Ventilschieber aufnehmenden Bohrung mündenden Druckeinlaß und einem die Auslässe miteinander verbindenden Kanal wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß der Kanal außerhalb des Druckeinlasses vorgesehen ist und einen Anschluß für eine Leitung aufweist, die zu einer Stellpumpe führt, die über eine weitere Leitung mit dem Druckeinlaß verbindbar ist. Hierdurch werden in einfacher Weise Abzapfstellen zum Messen des Druckabfalls geschaffen, über den dann die hierzu zweckmäßig mit einer Stellvorrichtung ausgestattete Pumpe regelbar ist. Dabei ist es bereits bekannt, in dem Kanal eine Abzapfstelle vorzusehen (US-PS 3 804 123). Das dort offenbarte Ventil ist aber nicht für eine Rückkoppelung vorgesehen.

[0007] Zweckmäßig ist der Meßsteg derart am Ventilschieber vorgesehen, daß nur in der weiteren Stellung der Flüssigkeitsfluß zwischen Druckeinlaß und Auslaß gedrosselt ist.

[0008] In der Zeichnung ist ein nachfolgend näher erläutertes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

[0009] Dort ist ein geschlossenes Hydrauliksystem 10 schematisch wiedergegeben. Dieses besteht im wesentlichen aus einem Steuerventil 12, das mit einem Sammelbehälter 14 verbunden ist, einer Kompensationspumpe 16 mit verändererbarer Druckfördermenge und einem doppelseitig beaufschlagbaren Stellmotor 18, der als Stellzylinder für eine Ladeschaufel ausgebildet sein kann. Derartige oder ähnliche Pumpen sind beispielsweise in der US-PS 3 804 116 erwähnt.

[0010] Im einzelnen weist das Steuerventil 12 ein Ventilgehäuse 20 mit einer Bohrung 22 auf, in der ein Ventilschieber 23 hin-und herbewegbar angeordnet ist. Ein Einlaßkanal 24 im Ventilgehäuse 20 ist über ein Rückschlagventil 27 mit einem Druckeinlaß 26 und mit einer Druckleitung 28 verbunden, die ihrerseits an dem Auslaß der Kompensationspumpe 16 angeschlossen ist. Der Druckeinlaß 26 schneidet die Bohrung 22 an einer Stelle, die etwa mittig zwischen ihren Enden liegt, und die beiden Enden eines Kanals 30 im Ventilgehäuse 20 münden in entsprechende Ausdrehungen 32 und 34, die beiderseits des Druckeinlasses 26 in die Bohrung 22 eingearbeitet sind. Zwei Auslässe 36 und 38 sind außen neben den Ausdrehungen 32 und 34 die Bohrung 22 schneidend vorgesehen und über Leitungen 40 und 42, die sowohl dem Zulauf als auch dem Rücklauf dienen, mit den kolbenstangenseitigen und zylinderkopfseitigen Enden des Stellmotors 18 verbunden. Außen neben den Auslässen 36 und 38 sind die Bohrung 22 ebenfalls schneidend zwei mit dem Sammelbehälter 14 verbundene Sumpfbohrungen 44 und 46 vorgesehen.

[0011] Um den Zu- und Abfluß des Druckmediums zu und aus dem Stellmotor 18 steuern zu können, ist der Ventilschieber 23 auf seiner Länge mit verschiedenen Stegen versehen. Im einzelnen befindet sich ein erster Steg 48, wenn der Ventilschieber in seiner in der Zeichnung wiedergegebenen Neutralstellung steht, zwischen dem Druckeinlaß 26 und der Ausdrehung 32 derart in der Bohrung 22, daß keine Druckflüssigkeitsverbindung zwischen dem Druckeinlaß 26 und der Ausdrehung 32 besteht. Ein zweiter Steg 50 überbrückt dann die Breite der Ausdrehung 34 und verhindert eine Flüssigkeitsverbindung zwischen dem Druckeinlaß 26, dem Kanal 30 und dem Auslaß 38. Des weiteren ist der Ventilschieber 23 rechts neben dem ersten Steg 48 mit einem dritten Steg 52 versehen, der in der Neutralstellung eine Flüssigkeitsverbindung zwischen der Ausdrehung 32 und dem Auslaß 36 unterbindet. Schließlich sind noch Stege 54 und 56 an den sich gegenüberliegenden Enden des Ventilschiebers 23 vorgesehen und derart angeordnet, daß sie in der Neutralstellung den Rückfluß in die Sumpfbohrungen 44 und 46 unterbinden.

[0012] Um die Ladeschaufel absenken zu können, wird der Ventilschieber 23 aus seiner Neutralstellung in die Senkposition D nach rechts verschoben. In dieser Stellung ist der erste Steg 48 derart verstellt, daß er sich ganz in der Ausdrehung 32 befindet, wodurch eine Flüssigkeitsverbindung zwischen der Ausdrehung 32 und dem Druckeinlaß 26 hergestellt wurde. Gleichzeitig wurde der zweite Steg 50 derart nach rechts verstellt, daß der Kanal 30 an seinem linken Ende eine Flüssigkeitsverbindung zwischen der Ausdrehung 32 und dem Kanal 38 möglich macht. Der Steg 54 nimmt dann eine Stellung ein, in der eine Flüssigkeitsverbindung zwischen dem Auslaß 36 und der Sumpfbohrung 44 besteht. Die Senkgeschwindigkeit ist eine direkte Funktion der nach rechts gerichteten Schiebebewegung des Ventilschiebers 23, und die maximale Senkgeschwindigkeit wird erreicht, wenn sich der Ventilschieber in der Regenerativposition oder Rückkoppelungsstellung Reg befindet. In dieser Stellung befindet sich ein Regenerativsteg 58, der zwischen den Stegen 52 und 54 vorgesehen ist, in einer Position, in der er die Flüssigkeitsverbindung zwischen dem Auslaß 36 und der Sumpfbohrung unterbindet. Der dritte Steg 52 befindet sich dann vollständig in dem Bereich des Auslasses 36, so daß eine Flüssigkeitsverbindung zwischen dem Auslaß 36 und dem Kanal 30 besteht. Hieraus wiederum folgt, daß die Druckflüssigkeit, die von dem kolbenseitigen Ende des Stellmotors 18 zurückströmt, der Flüssigkeit, die zum zylinderkopfseitigen Ende des Stellmotors 18 über die Leitung 42 geleitet wird, zugeführt wird.

[0013] In der Position R nimmt der Ventilschieber 23 eine Stellung ein, in der der Druckeinlaß 26 über den Auslaß 36 mit dem kolbenstangenseitigen Ende des Stellmotors 18 und das zylinderkopfseitige Ende des Stellmotors mit der Sumpfbohrung 46 verbunden ist.

[0014] Die Pumpe 16 ist mit einer Stellvorrichtung oder einem Kompensator 60 versehen, der über eine gestrichelt eingezeich_- nete Leitung 62 mit der Druckseite der Pumpe und über eine gestrichelt wiedergegebene Leitung 64 mit dem Kanal 30 verbunden ist. Auf diese Weise wird in Abhängigkeit von dem Druck an der Druckseite der Pumpe und in Abhängigkeit vom Druck am Kanal 30 die Fördermenge der Pumpe über den Kompensator 60 derart geregelt, daß die Fördermenge der Pumpe 16 ansteigt, wenn der Druckabfall zwischen den Leitungen 62 und 64 abnimmt. Die Fördermenge der Pumpe 16 ist daher theoretisch am größten, wenn der Druck in den Leitungen 62 und 64 gleich ist. Eine derartige Pumpe mit Kompensator wird von der Firma Cessna Corp., Hutchinson, Kansas, V.St.v.A., unter der Bezeichnung 70523 hergestellt.

[0015] In der Regenerativstellung Reg des Ventilschiebers 23 ist es aber nicht erforderlich, eine große Fördermenge der Pumpe 16 aufrechtzuerhalten, was in den Stellungen D und R der Fall ist, da dann der Pumpenfördermenge noch die Flüssigkeitsmenge vom kolbenseitigen Ende des Stellmotors zugeführt wird. Der Ventilschieber 23 ist deshalb noch mit einem Meßsteg 66 zwischen den Stegen 48 und 50 versehen, so daß der Flüssigkeitsdurchfluß zwischen dem Druckeinlaß 26 und der Ausdrehung 32 gedrosselt wird, wenn sich der Ventilschieber 23 in der Stellung Reg befindet. Diese Drosselung der Flüssigkeit bewirkt einen erhöhten Druckabfall zwischen den Leitungen 62 und 64, wodurch die Fördermenge der Pumpe 16 infolge des Kompensators 60 verringert wird. Die Fördermenge der Pumpe ist in der Stellung N des Ventilschiebers theoretisch gleich Null, da dann der Druckabfall zwischen den Leitungen 62 und 64 am größten ist.

[0016] Würde der Meßsteg 66 nicht vorhanden sein, dann würde der Druckabfall zwischen den Leitungen 62 und 64 in der Stellung Reg abnehmen. Dadurch würde der Kompensator 60 die Pumpe 16 derart verstellen, daß ihre Fördermenge übergroß ansteigt. Es müßte dann eine Möglichkeit vorgesehen werden, daß die überschüssige Menge durch ein nicht gezeichnetes, mit dem Auslaß 36 in geeigneter Weise verbundenes überdruckventil entweichen könnte. Diese überschüssige Flüssigkeitsmenge würde einen unnötigen Leistungsverbrauch bedeuten. Diese zusätzliche Leistung könnte an anderer Stelle besser eingesetzt werden oder würde, sofern eine Verwendung an anderer Stelle nicht.erforderlich erscheint, einen erhöhten Brennstoffverbrauch bedeuten.

Ansprüche

1. Steuerventil (12) mit einem mit einer Pumpe (16) verbindbaren Druckeinlaß (26), einem ersten und einem zweiten Auslaß (36, 38), einer ersten und einer zweiten Sumpfbohrung (44, 46) und einem Ventilschieber (23), der in eine Stellung, in der der erste Auslaß (36 oder 38) mit dem Druckeinlaß (26) verbunden und von der ersten Sumpfbohrung (44 oder 46) getrennt ist und in der der zweite Auslaß (38 oder 36) von dem Druckeinlaß (26) getrennt und mit der Sumpfbohrung (46 oder 44) verbunden ist, in eine weitere Stellung verschiebbar ist, in der ein Auslaß (36 oder 38) mit dem Druckeinlaß (26) verbunden ist und beide Auslässe miteinander verbunden und von den Sumpfbohrungen getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckabfall am Ventilschieber (23) auf die Pumpe (16) übertragbar ist, um die Fördermenge der Pumpe (16) zu erhöhen bzw. zu verringern in Abhängigkeit vom Abfallen bzw. Ansteigen des Druckabfalls, und daß in der weiteren Stellung der Flüssigkeitsfluß zwischen Druckeinlaß (26) und Auslaß (36 oder 38) gedrosselt wird.

2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschieber (23) mit einem Meßsteg (66) versehen ist, der in der weiteren Stellung den Flüssigkeitsfluß zwischen Druckeinlaß (26) und Auslaß (36 oder 38) drosselt.

3. Steuerventil nach Anspruch 1 mit einem in die den Ventilschieber (23) aufnehmenden Bohrung (22) mündenden Druckeinlaß (26) und einem die Auslässe (36, 38) miteinander verbindenden Kanal (30), dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (30) außerhalb des Druckeinlasses (26) vorgesehen ist und einen Anschluß für eine Leitung (64) aufweist, die zu einer Stellpumpe (16) führt, die über eine weitere Leitung (62) mit dem Druckeinlaß (26) verbindbar ist.

4. Steuerventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßsteg (66) derart am Ventilschieber (23) vorgesehen ist, daß nur in der weiteren Stellung der Flüssigkeitsfluß zwischen Druckeinlaß (26) und Auslaß (36 oder 38) gedrosselt ist.

Zeichnung