Steuerventil zur Flüssigkeitssteuerung

Abstract

 Ein elektrohydraulisches 4-Wege-, 3-Stellungs-, 1-Aus-Ventil (10) umfaßt ein Paar solenoidgesteuerte Einlaßventile (14, 36) zur Steuerung der Verbindung zwischen einer Pumpe (12) und einer Ventilbohrung (20), in deren gegenüberliegenden Enden je ein justierbares Sperrventil (42. 44) angeordnet ist. Ein doppelwirkendes pilotgesteuertes Rücklaufventil (62) ist in einem mittleren Abschnitt (21) der genannten Ventilbohrung (20) verschiebbar angeordnet um eines der Sperrventile (42, 44) zu beaufschlagen und zu öffnen und dadurch Flüssigkeitsstrom zurückzuführen, wenn die Pumpe (12) Flüssigkeit durch das andere Sperrventil hindurch zum Flüssigkeitsmotor (16) drückt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Steuerventil zur Flüssigkeitssteuerung zwischen einer Pumpe, einem Sammelbehälter und einem doppelwirkenden Flüssigkeitsmotor, wobei das Steuerventil ein Gehäuse aufweist mit einer Ventilbohrung, mit zwei je einen Abschnitt der Ventilbohrung mit der Pumpe verbindenden Einlässen , mit zwei die Ventilbohrung mit den entsprechenden Anschlüssen des Flüssigkeitsmotors verbindenden Auslässen sowie mit einem die Ventilbohrung mit dem Sammelbehälter verbindenden Sammelbehälteranschluß.

[0002] übliche Druckausgleichsventile zur Flüssigkeitssteuerung (siehe z.B. US-Patent 3,587,630) weisen ein Schieber-Wegeventil auf, das die Messung des Rücklaufstromes stromab des Last-Sperrventiles ermöglicht. In einigen Fällen, z.B. unter dem Einfluß einer überlaufenden Last, führt die Messung stromab vom Last-Sperrventil zu einer Reduzierung des Druckabfalls am Rücklauf-Last-Sperrventil, so daß unmittelbar stromab von diesem Ventil der Druck hoch genug ist, damit die pilotgesteuerten Rücklaufventilelemente ein Schließen des Rücklauf-Lastventiles ermöglichen. Ein derartiges Ventil tritt dann in eine unerwünschte schwankende Arbeitsweise ein. Diese bekannten Ventile weisen ferner keine Einrichtung dafür auf, den Rücklaufstrom in beiden Richtungen unabhängig variieren zu können. Erreicht die Anzahl dieser Funktionen eine bestimmte Zahl, wird eine Steuerung der Funktionen durch elektrohydraulische Ventile praktisch.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Steuerung überlaufender Lasten ein Steuerventil der eingangs erläuterten Bauart zu entwickeln, das unter einer überlaufenden Last nicht in "Schwingungen" gerät.

[0004] Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch folgende Merkmale gelöst:

a) Je ein Einlaßventil ist in den beiden Einlässen angeordnet;

b) je ein Sperrventil ist zwischen den genannten Abschnitten der Ventilbohrung und dem zugeordneten Auslaß vorgesehen;

c) je ein federelastisches Glied drückt das Sperrventil in seine Schließstellung; und

d) ein pilotgesteuertes Rücklaufventil ist innerhalb der Ventilbohrung zwischen den beiden Sperrventilen angeordnet, steuert den Rücklaufstrom von einem der Sperrventile zum Sammelbehälteranschluß und weist zwei druckgesteuerte Ventilteile auf, die jeweils verschiebbar angeordnet sind und bei Verschiebung das eine der beiden Sperrventile für den genannten Rücklaufstrom öffnen, wenn durch das andere Sperrventil Versorgungsflüssigkeit zum Flüssigkeitsmotor strömt.

[0005] Die beiden Einlaßventile können solenoidgesteuert sein. Ferner ist es zweckmäßig, wenn jedes Sperrventil zur Veränderung seiner Drosselung gegenüber dem Rücklaufstrom individuell justierbar 3 Das neue Ventil gerät bei überlast nicht in "Schwingungen", es läßt sich elektrisch betätigen und weist unabhängig steuerbare Strömungsgeschwindigkeiten in beiden Richtungen auf. Das Ventil ist ferner dazu geeignet, eine hydraulische Last zu steuern und zu verriegeln. Außerdem ist das neue Ventil einfach im Aufbau anpassungsfähig und preiswert in der Herstellung; außerdem ver- braucht das neue Ventil während des Betriebs nur wenig oder gar keine Energie. !

[0006] Die beiden Auslässe sind an den sich gegenüberliegenden Enden der Ventilbohrung vorgesehen. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Ventilbohrung mit ihren beiden Enden in je eine in das Gehäuse eingeschraubte hohlzylindrische Abschlußschraube mündet, die an ihrem inneren Ende einen kreisringförmigen Ventilsitz aufweist, gegen den eine innerhalb der Abschlußschraube angeordnete Sperrkugel von dem federelastischen Glied gedrückt wird, das innerhalb eines in der Abschlußschraube festgelegten hohlen Führungsteils angeordnet ist.

[0007] Die Strömungsregulierung erfolgt durch Justierung der Abschlußschrauben der Sperrventile. Die Solenoid-Ventile sind alternierend erregbar, um drei Ventilstellungen zu erhalten.

[0008] Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und werden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

[0009] In der Zeichnung ist eine als Beispiel dienende Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Figur 1 in vereinfachter schematischer Darstellung einen hydraulischen Kreislauf einschließlich eines Steuerventils im Längsschnitt;

Figur 2 in vergrößertem Maßstab eine Pilotventil-Buchse in Seitenansicht;

Figur 3 die Darstellung gemäß Figur 2 in Stirnansicht und

Figur 4 in vergrößertem Maßstab ein Detail der Figur 3.

[0010] Figur 1 zeigt ein elektrohydraulisches Ventil 10 zur Flüssigkeitssteuerung zwischen einer Pumpe 12, einem Sammelbehälter 14 und einem Flüssigkeitsmotor 16. Das Ventil 10 weist ein Gehäuse 18 auf, durch das sich eineVentilbohrung 20 erstreckt. Die Ventilbohrung 20 weist einen mittleren Abschnitt 21 mit einer Ringnut 23 auf, die einen Abschnitt einer Rücklaufbahn bildet, die mit dem Sammelbehälter 14 in Verbindung steht. Zwei Einlaßbohrungen 22,24 münden über Einlaßkammern 26,28 in die Ventilbohrung 20 und verbinden die Einlaßkammern mit der Pumpe 12 via entsprechende Einlässe 30,32. Eine Ein-Aus-Flüssigkeitssteuerung wird erzielt durch Einlaßventile 34,36,die durch übliche Ein-Aus-Solenoide 38,40 gesteuert werden.

[0011] An den sich gegenüberliegenden Enden der Ventilbohrung 20 sind Sperrventile 42,44 vorgesehen, die jeweils eine hohlzylindrische Abschlußschraube 46 aufweisen, die jeweils mit einem ringförmigen, nach innen weisenden Ventilsitz 48 für eine Sperrkugel 50 versehen sind. In den Sperrventilen sind ferner jeweils eine Federführung 52 und eine Feder 54 vorgesehen, die die Sperrkugel 50 zur Anlage gegen den Ventilsitz 48 drückt. Die Federführungen 52 sind durch Spreizringe 56 gehalten. Durch die Schraubverbindung zwischen Abschlußschraube 46 und Gehäuse 18 ist es möglich, die Abschlußschrauben 46 unterschiedlich tief in die Ventilbohrung 20 einzuschrauben und so eine veränderbare Meßsteuerung des Rücklaufstromes zu erzielen. Die Abschlußschrauben 46 werden in der jeweils gewünschten Position durch jeweils eine Klemmutter 58 und einen Federring 60 gesichert.

[0012] Im mittigen Abschnitt 21 der Ventilbohrung 20 ist ein Pilotven- til 62 angeordnet, das eine hohlzylindrische Buchse 64 aufweist, die verschiebbar und weitgehend abdichtend in dem Bohrungsabschnitt 21 geführt ist. Diese Buchse 64 weist zwei ringförmige Gleitflächen 66,68 auf, die voneinander durch einen mittleren Abschnitt voneinander getrennt sind, der drei Anflächungen 70 aufweist (siehe Figuren 2 und 3). Diese Anflächungen 70 bilden eine Rücklaufbahn zwischen den Einlaßkammern 26,28 und der Nut 23, wenn die Buchse aus ihrer in Figur 1 dargestellten Mittelposition ausreichend weit verschoben wird. Die Gleitflächen 66,68 sind mit kleinen Druckausgleichsnuten 67,69 (siehe Figur 4) versehen, die axial innerhalb der Oberfläche der entsprechenden Gleitfläche verlaufen und eine Rückzentrierung der Buchse 64 ermöglichen, wenn beide Sperrventile 42,44 wieder geschlossen sind. Die Buchse 64 umfaßt ferner vier Balance-Ringnuten 71 zwischen den Gleitflächen 66,68. i

[0013] Das Pilotventil 62 umfaßt ferner zwei identisch ausgebildete Ventilteile 72, die jeweils mit einem hohlzylindrischen Stößel 74 verschiebbar in den sich gegenüberliegenden Enden der Buchse 64 geführt sind. Die inneren Enden der Stößel 74 bilden jeweils einen Ventilsitz 76 zur abdichtenden Anlage einer Ventilkugel 78, die innerhalb der Buchse 64 zwischen den beiden Stößeln 74 angeordnet ist. Jedes Ventilteil 72 weist einen ! Flansch 80 auf, der sich an eine Stirnfläche der Buchse 64 anlegen kann. Jeder Flansch 80 ist mit einem Durchgangskanal 82 versehen, der den Innenraum des hohlen Stößels 74 mit den Einlaßkammern 26,28 verbindet. Der den Kopf des Ventilteils 72 bildende Flansch 80 weist ferner einen zentrischen, sich axial erstreckenden Zapfen 84 auf, dessen freies Ende die Sperrkugel 50 der Sperrventile 42,44 beaufschlagen kann. Zur Begrenzung der Längsverschiebung der Ventilteile 72 weg von dem mittleren Bohrungsabschnitt 21 sind Spreizringe 86 vorgesehen, die in Nuten der Innenwandung der Ventilbohrung 20 eingreifen. Zwischen Sperrkugel 50 und dem zugeordneten Ventilteil 72 ist jeweils eine Feder 88 vorgesehen, die die Sperrkugel 50 und das Ventilteil 72 auseinanderdrücken. In jedem Stößel 74 ist eine Feder 90 vorgesehen, die die Ventilkugel 78 in eine mittige Stellung zwischen den Stößeln 74 drückt.

[0014] Das dargestellte Steuerventil arbeitet wie folgt: Soll der Flüs- ,sigkeitsmotor 16 ausgefahren werden, wird das Solenoid 38 erregt, um das Einlaßventil 34 hochzuziehen (bezogen auf die Darstellung gemäß Figur 1) und so die Einlaßbohrung 22 und die Einlaßkammer 26 zu öffnen und Flüssigkeit durch den Einlaß 30 zu pumpen. Diese Druckflüssigkeit fließt von der Einlaßkammer 26 durch das Sperrventil 42 zum Kopfende des Flüssigkeitsmotors 16. Die Druckflüssigkeit beaufschlagt in der Einlaßkammer 26 die Buchse 64 und durch den Durchgangskanal 82 des linken Ventilteils 72 hindurch auch das rechte Ventilteil 72 über die Ventilkugel 78, so daß Buchse 64, Ventilkugel 78 und rechtes Ventilteil 72 nach rechts verschoben werden (bezogen auf Figur 1), bis der Flansch 80 des rechten Ventilteiles 72 gegen den Spreizring 86 anschlägt. Der Zapfen 84 des rechten Ventilteiles 72 beaufschlagt die rechte Sperrkugel 50 und hebt sie von ihrem Sitz 48 ab. Aufgrund dieser Verschiebung der Buchse 64 bewegt sich die Gleitfläche 68 nach rechts und öffnet eine Verbindung zwischen Einlaßkammer 28 und Sammelbehälter 14 via Anflächungen 70 und Ringnut 23. Dadurch kann ein Rückstrom vom Stangenende des Flüssigkeitsmotors 16 zum Sammelbehälter 14 fließen und zwar via offenes rechtes Sperrventil 44, Einlaßkammer 28, Anflächungen 70 und Ringnut 23.

[0015] Dieser Rückstrom wird zugemessen durch den veränderbaren und steuerbaren Zwischenraum zwischen Sperrkugel 50 und Sitz 48. Diese gesteuerte Zumessung erzeugt einen Druckabfall im Rücklauf strom entlang der Sperrkugel 50, wodurch der Druck in der Kammer 28 abgesenkt wird auf einen Druck, der niedriger ist als es der Fall wäre, wenn der Zwischenraum zwischen Sperrkugel 50 und Sitz 48 nicht so begrenzt wäre. Dieser reduzierte Druck in der Kammer 28 verhindert, daß der Rücklaufstrom das Pilotventil 62 nach links verschiebt und das Sperrventil 44 schließt unter Wirkung einer überlast.

[0016] Soll das Ausfahren des Motors 16 beendet werden, wird das Einlaßventil 34 durch Abschalten des Solenoids 38 geschlossen; der Strömungsfluß von der Pumpe 12 zum Flüssigkeitsmotor 16 wird unterbrochen. Bei fehlendem Flüssigkeitsstrom schließt das Sperrventil 46 und verhindert einen Rückfluß; die Drücke in den Einlaßkammern 26,28 beginnen sich anzugleichen. Dieser Druckausgleich erlaubt es der Buchse 64, der Ventilkugel 78 und dem rechten Ventilelement 72 in ihre Ausgangsstellung (gemäß Fig. 1) zurückzukehren und zwar unter dem Einfluß der Federn 50,88, wodurch die Sperrkugel 50 des Sperrventils 44 sich wieder an ihren Sitz anlegen kann. Der geringe Flüssigkeitsausgleich von den Einlaßkammern 26,28 zum Sammelbehälter 14 durch die Druckausgleichsnuten 67,69 hindurch erlaubt es den verschiedenen Teilen des Pilotventils 62, vollständig in ihre ursprüngliche zentrische Ausgangsstellung zurückzukehren, in der beide Sperrventile 42,44 geschlossen sind; eine weitere Verschiebung des Flüssigkeits- motors 16 ist dadurch unterbunden.

[0017] Das Ventil 10 arbeitet in gleicher Weise, wenn der Flüssigkeitsmotor 16 durch Erregung des Solenoids 40 wieder eingezogen werden soll. Jedoch kann durch Veränderung der Einschraubtiefe der Abschlußschraube 46 der Sperrventile 42,44 das Maß der Drosselung des Rücklaufstromes unabhängig voneinander geändert werden. So kann z.B. gemäß Figur 1 die Abschlußschraube 46 des Sperrventils 44 tiefer in die Vertilbohrung 20 eingeschraubt sein als die Abschlußschraube 46 des Sperrventils 42. Daher kann das linke Ventilteil 72 die Sperrkugel 50 des Sperrventils 42 nicht so weit von ihrem Sitz abneben wie es durch das rechte Ventilteil 72 hinsichtlich der Sperrkugel 50 des Sperrventils 44 möglich ist. Daher übt das Sperrventil 42 bei dem Einziehen des Motors 16 auf den Rückstrom eine höhere Drosselung aus als das Sperrventil 44 beim Ausfahren des Motors 16.

Ansprüche

1. Steuerventil (10) zur Flüssigkeitssteuerung zwischen einer Pumpe (12), einem Sammelbehälter (14) und einem doppelwirkenden Flüssigkeitsmotor (16), wobei das Steuerventil (10) ein Gehäuse (18) aufweist mit einer Ventilbohrung (20), mit zwei je einen Abschnitt (26,28) der Ventilbohrung (20) mit der Pumpe (12) verbindenden Einlässen (30,22;32,24) , mit zwei die Ventilbohrung (20) mit den entsprechenden Anschlüssen des Flüssigkeitsmotors (16) verbindenden Auslässen sowie mit einem die Ventilbohrung (20) mit dem Sammelbehälter (14) verbindenden Sammelbehälteranschluß, gekennzeichnet t durch folgende Merkmale:

a) Je ein Einlaßventil (34,36,38,40) ist in den beiden Einlässen (30,22; 32,24) angeordnet;

b) je ein Sperrventil (42,44) ist zwischen den genannten Abschnitten (26,28) der Ventilbohrung (20) und dem zugeordneten Auslaß vorgesehen;

c) je ein federelastisches Glied (54) drückt das Sperrventil (42,44) in seine Schließstellung; und

d) ein pilotgesteuertes Rücklaufventil (62) ist innerhalb der Ventilbohrung (20) zwischen den beiden Sperrventilen (42, 44) angeordnet, steuert den Rücklaufstrom von einem der Sperrventile (42,44) zum Sammelbehälteranschluß und weist ! zwei druckgesteuerte Ventilteile (72) auf, die jeweils verschiebbar angeordnet sind und bei Verschiebung das eine der beiden Sperrventile (42,44) für den genannten Rücklaufstrom öffnen, wenn durch das andere Sperrventil (44,42) Versorgungsflüssigkeit zum Flüssigkeitsmotor (16) strömt.

2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Sperrventil (42,44) zur Veränderung seiner Drosselung gegenüber dem Rücklaufstrom individuell justierbar ist.

3. Steuerventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilbohrung (20) mit ihren beiden Enden in je eine in das Gehäuse (18) eingeschraubte hohlzylindrische Abschlußschraube (46) mündet, die an ihrem inneren Ende einen kreisringförmigen Ventilsitz (48) aufweist, gegen den eine innerhalb der Abschlußschraube (46) angeordnete Sperrkugel (50) von dem federelastischen Glied (54) gedrückt wird, das innerhalb eines in der Abschlußschraube (46) festgelegten hohlen Führungsteils (52) angeordnet ist.

4. Steuerventil nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rücklaufventil (62) eine hohlzylindrische Buchse (64) aufweist, die in der Ventilbohrung (20) gegenüber dem Gehäuse (18) und den Sperrventilen (42,44) verschiebbar ist und zusammen mit der Wandung der Ventilbohrung (20) eine durch die Verschiebung öffen- oder schließbare Rücklaufbahn bildet, und daß die beiden genannten Ventilteile (72) mit je einem Stößel (74) verschiebbar in der Buchse (64) geführt sind und mit je einem Zapfen (84) das zugeordnete Sperrventil (42,44) beaufschlagen, wobei die Verschiebung der Buchse (64) zusammen mit einem der beiden Ventilteile (72) durch den durch eines der beiden Sperrventile (42,44) zum Flüssigkeitsmotor (16) fließenden Flüssigkeitsstrom erfolgt.

5. Steuerventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwandung der Buchse (64) zwei zylindrische Gleitflächen (66,68) aufweist, die abdichtend gegen die Innenwandung der Ventilbohrung (20) anliegen und zwischen sich eine Eindrehung einschließen, in deren Bereich die Ventilbohrung (20) eine mittige, mit dem Sammelbehälteranschluß in Verbindung stehende Ringnut (23) aufweist, wobei durch Verschiebung der Buchse (64) aufgrund des Flüssigkeitsdrucks in dem einen Einlaß (30,22; 32,24) die eine der beiden Gleitflächen (66,68) die Verbindung zwischen dem anderen Einlaß (32,24; 30,22) und dem Sammelbehälteranschluß via Eindrehung und Ringnut (23) freigibt.

6. Steuerventil nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Jedes Ventilteil (72) weist einen zwischen Stößel (74) und Zapfen (84) angeordneten Flansch (80) auf, der dem Flüssigkeitsdruck des zugeordneten Einlasses (30,22; 32,24) ausgesetzt ist, sich gegen die zugeordnete Stirnseite der Buchse (64) anlegen kann und einen sich durch Flansch (80) und Stößel (74) erstreckenden Durchgangskanal (82) aufweist, der den entsprechenden Einlaß (30,22; 32,24) mit dem Innenraum der Buchse (64) verbindet; und

b) in der Buchse (64) ist zwischen den beiden Stößeln (74) eine Ventilkugel (78) angeordnet, die mit entsprechend ausgebildeten ringförmigen Ventilsitzen (76) am inneren Ende der beiden Stößel (74) zusammenwirkt und vom Flüssigkeitsdruck im entsprechenden Einlaß (30,22; 32,24) so beaufschlagt wird, daß sie am Ventilsitz (76) des Ventilteils (72) anliegt, der der Flüssigkeit von dem anderen Auslaß ausgesetzt ist und dadurch die Flüssigkeitsverbin- dung zwischen dem einen Einlaß (30,22; 32,24) und dem Sammelbehälteranschluß via Durchgangskanal (82) in den Ventilteilen (72) unterbricht.

Zeichnung