DE19501662A1 - Verfahren zum Betreiben eines vorgesteuerten 2/2-Wege-Sitzventils und vorgesteuertes 2/2-Wege-Sitzventil zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines vorge­ steuerten 2/2-Wege-Sitzventils, dessen bekannter Aufbau im Ober­ begriff des Anspruchs 1 angegeben ist. Die Erfindung betrifft außerdem ein vorgesteuertes 2/2-Wege-Sitzventil, das die im An­ spruch 1 angegebenen konstruktiven Merkmale aufweist und das ge­ mäß dem Verfahren nach Anspruch 1 betrieben werden soll.

2/2-Wege-Sitzventile dienen in ölhydraulischen Anlagen zum Öff­ nen und Schließen eines Durchflußweges und können durch ihre Sitzbauweise einen hydraulischen Verbraucher leckölfrei absper­ ren. Dieser behält somit auch unter Last seine Position bei. Ein vorgesteuertes 2/2-Wege-Sitzventil mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angeführten konstruktiven Merkmalen ist z. B. aus dem Prospekt Nr. 5.206.1/12.93 Katalog 1 Rubrik 10 der Fa. FLUTEC Fluidtechnische Geräte GmbH, Sulzbach/Saar, bekannt. Bei einem solchen Ventil kann der Hauptkegel genau zwei Stellungen einneh­ men, wobei er in der einen Stellung auf dem Hauptventilsitz auf­ sitzt und in der anderen Stellung einen Abstand vom Hauptventil­ sitz hat. Das bekannte 2/2-Wege-Sitzventil ist nicht dafür vor­ gesehen, um einen zum hydraulischen Verbraucher hinfließenden oder vom hydraulischen Verbraucher wegfließenden Ölstrom zu drosseln. Dazu hat man bisher ein stromauf des Sitzventils ange­ ordnetes Schieberwegeventil als Proportional-Wegeventil aus ge­ bildet. Denkbar ist es jedoch auch, als Schieberwegeventil ein Schaltventil zu verwenden und ein zusätzliches Ventil vorzuse­ hen, mit dem eine Drossel in Reihe zum Sitzventil geschaltet werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine hydraulische Anlage mit einem hydraulischen Verbraucher und einem vorgesteu­ erten 2/2-Wege-Sitzventil, das zur leckölfreien Absperrung des hydraulischen Verbrauchers verwendet wird, eine Möglichkeit an­ zugeben, wie der Verbraucher auf kostengünstige Weise außer mit einer großen Geschwindigkeit, also bei großem Ölstrom, auch mit einer kleinen Geschwindigkeit, also bei gedrosseltem Ölstrom, bewegt werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 im Prinzip dadurch gelöst, daß man bei auf dem Hauptventilsitz aufsitzenden Hauptkegel des vorgesteuerten 2/2-Wege-Sitzventils einen gedrosselten Fluid­ strom über den Vorsteuersitz und den Vorsteuerkegel erzeugt. Für einen gedrosselten Fluidstrom von der ersten Ventilkammer des vorgesteuerten 2/2-Wege-Sitzventils in die zweite Ventilkammer sind dabei wenigsten dann keinerlei Veränderungen an dem bekann­ ten Sitzventil notwendig, wenn man jeweils ausgehend von einem geschlossenen Ventil einen gedrosselten Ölstrom erzeugen will. Bei dem bekannten Sitzventil ist die Steuerkammer für den Haupt­ kegel über einen zweiten Steuerkanal dauernd mit der zweiten Ventilkammer verbunden. Ein erster Steuerkanal zwischen der er­ sten Ventilkammer und der Steuerkammer kann vom Vorsteuerkegel geöffnet und verschlossen werden. Um eine Fluidströmung über den Hauptkegel von der zweiten Ventilkammer in die erste Ventilkam­ mer zu ermöglichen, ist der Öffnungsquerschnitt des ersten Steu­ erkanals durch Abheben des Vorsteuerkegels vom Vorsteuersitz we­ sentlich größer als der feste Öffnungsquerschnitt des zweiten Steuerkanals zu machen. Dadurch sinkt der Druck in der Steuer­ kammer auf den Druck in der ersten Ventilkammer ab und der Druck in der zweiten Ventilkammer kann an einer Ringfläche des Haupt­ kegels eine Kraft in Öffnungsrichtung des Hauptkegels erzeugen. Einen gedrosselten Fluidstrom von der ersten Ventilkammer in die zweite Ventilkammer erhält man nun ohne weiteres dadurch, daß der erste Steuerkanal durch Abheben des Vorsteuerkegels vom Vor­ steuersitz weit geöffnet wird. Dann herrscht in der Steuerkammer derselbe Druck wie in der ersten Ventilkammer, die in diesem Fall natürlich an eine Druckquelle angeschlossen ist, so daß der Hauptkegel nicht öffnet. Ein gedrosselter Fluidstrom fließt von der ersten Ventilkammer über den ersten Steuerkanal und den zweiten Steuerkanal in die zweite Fluidkammer.

Wenn im folgenden davon die Rede ist, daß der Öffnungsquer­ schnitt des ersten Steuerkanals kleiner oder größer ist als der Öffnungsquerschnitt des zweiten Steuerkanals, so ist dies in zweierlei Hinsicht nicht unbedingt wörtlich zu verstehen. Zum einen sind für den Druck im Steuerraum die Durchflußwiderstände des ersten und zweiten Steuerkanals maßgeblich. Und zum zweiten soll "kleiner" oder "größer" nur andeuten, daß der Druck in der Steuerkammer von solcher Höhe ist, daß der Hauptkegel die ge­ schlossene oder offene Position einnimmt. Im allgemeinen aber wird die Angabe "kleiner" oder "größer" für das Verhältnis der Öffnungsquerschnitte und der Durchflußwiderstände auch wörtlich genommen richtig sein.

Gemäß Anspruch 2 wird auch ein gedrosselter Fluidstrom von der zweiten Ventilkammer in die erste Ventilkammer vorteilhafter­ weise nicht durch ein geringes Abheben des Hauptkegels vom Hauptventilsitz, sondern ebenfalls über die Vorsteuerung erhal­ ten. Dazu wird der Vorsteuerkegel nur soweit vom Vorsteuersitz in eine Zwischenstellung abgehoben, daß der Öffnungsquerschnitt des zweiten Steuerkanals größer als der Öffnungsquerschnitt des ersten Steuerkanals ist.

Vorteilhafterweise wird dazu das bekannte vorgesteuerte 2/2- Wege-Sitzventil gemäß Anspruch 3 ausgebildet. Danach ist der Öffnungsquerschnitt des zweiten Steuerkanals durch den Vorsteu­ erkegel veränderbar und der Vorsteuerkegel in eine Zwischenstel­ lung verstellbar, in der der Öffnungsquerschnitt des zweiten Steuerkanals größer als der Öffnungsquerschnitt des ersten Steu­ erkanals ist. In der Zwischenstellung des Vorsteuerkegels herrscht demnach in der Steuerkammer des Hauptkegels ein Druck, der höher ist als der Druck in der ersten Ventilkammer, vorzugs­ weise ungefähr gleich dem Druck in der zweiten Ventilkammer ist. Die erste Ventilkammer ist bei einem von der zweiten Ventilkam­ mer zu ihr hingerichteten Fluidstrom mit einer Drucksenke ver­ bunden, so daß in der Zwischenstellung des Vorsteuerkegels der Hauptkegel geschlossen bleibt. Ein gedrosselter Ölstrom fließt von der zweiten Ventilkammer über den zweiten Steuerkanal und den ersten Steuerkanal zur ersten Ventilkammer.

In Anspruch 4 ist noch einmal angegeben, daß es, um ein vorge­ steuertes 2/2-Wege-Sitzventil nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 zu betreiben, besonders vorteilhaft ist, wenn in einer Stel­ lung des Vorsteuerkegels, in die dieser zum Öffnen des Hauptke­ gels bei einer von der zweiten Ventilkammer zur ersten Ventil­ kammer gerichteten Fluidströmung verstellt wird, der Öffnungs­ querschnitt des zweiten Steuerkanals kleiner als der Öffnungs­ querschnitt des ersten Steuerkanals und größer Null ist. Dann kann nämlich der Vorsteuerkegel in dieselbe Stellung gebracht werden, um den gedrosselten Ölstrom von der ersten Ventilkammer in die zweite Ventilkammer zu erhalten. Wäre in der besagten Stellung des Vorsteuerkegels der zweite Steuerkanal ganz ver­ schlossen, sein Öffnungsquerschnitt also gleich Null, so wäre eine zusätzliche Stellung für den Vorsteuerkegel notwendig.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen eines vorgesteuerten 2/2- Wege-Sitzventils, das nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2 betrieben werden kann, kann man den Ansprüchen 5 bis 17 entneh­ men.

So erhält man durch eine Ausbildung gemäß Anspruch 5 auf beson­ ders einfache Weise eine definierte Zwischenstellung des Vor­ steuerkegels. Dieser wird gemäß dem genannten Anspruch zunächst in jeder Position von einer ersten Feder in Richtung "Schließen" des ersten Steuerkanals belastet. Eine zweite Feder ist an einem Anschlag abstützbar, relativ zu dem der Vorsteuerkegel von einer Stellung, in der der erste Steuerkanal geschlossen ist, bis zur Zwischenstellung ohne Mitnahme der zweiten Feder und darüber hinaus unter Mitnahme der zweiten Feder bewegbar ist. Die Vor­ spannkraft der zweiten Feder ist, schon wenn diese sich am An­ schlag abstützt, größer als eine zum Öffnen des ersten Steuerka­ nals und zum Bewegen des Vorsteuerkegels in die Zwischenstellung maximal notwendige äußere Kraft. Wird diese äußere Kraft z. B. von einem Elektromagneten erzeugt, so wird, um den Vorsteuerke­ gel von der Stellung, in der der erste Steuerkanal geschlossen ist, in die Zwischenstellung zu bringen, der Elektromagnet zunächst mit einem Strom beaufschlagt, der die Magnetkraft so groß werden läßt, daß diese genügt, um den Vorsteuerkegel gegen die Kraft der ersten Feder und gegen eine hydraulische Schließ­ kraft in die Zwischenstellung zu bringen, daß sie jedoch nicht genügt, um die Kraft der zweiten Feder zu überwinden. Wenn der erste Steuerkanal ganz aufgemacht werden soll, wird der Elektro­ magnet so hoch bestromt, daß die Magnetkraft die Kraft der zwei­ ten Feder überwinden kann.

Es ist denkbar, einen gedrosselten Ölstrom von der ersten zur zweiten Ventilkammer ausgehend von einem geschlossenen Hauptke­ gel oder ausgehend von einem offenen Hauptkegel, der geschlossen wird, zu erzeugen. Für letzteren Fall ist es günstig, wenn gemäß Anspruch 8 der Weg des Vorsteuerkegels in Öffnungsrichtung rela­ tiv zum Hauptkegel durch einen sich am Hauptkegel befindlichen und somit die Bewegungen des Hauptkegels mitmachenden Endan­ schlag begrenzt ist.

Gemäß Anspruch 10 besitzt der Vorsteuerkolben vorteilhafterweise einen Schieberabschnitt, mit dem der Öffnungsquerschnitt des zweiten Steuerkanals veränderbar ist. Wie dies besonders günstig geschieht, ist in den Ansprüchen 11 und 12 enthalten.

Die Weiterbildung gemäß Anspruch 13 ist günstig im Hinblick auf eine lange Führung des Vorsteuerkegels und im Hinblick auf einen durch die Federn und eventuell vorhandene Federteller nicht be­ hinderten Fluidstrom durch die Vorsteuerung.

Zwei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen vorgesteuerten 2/2-Wege-Sitzventils sowie zwei Möglichkeiten der Anordnung zu­ sammen mit einem hydraulischen Verbraucher sowie mit einem Mehr­ wege-Schaltventil sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 einen Axialschnitt durch das erste Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 einen Axialschnitt durch das zweite Ausführungsbeispiel mit einem sich am Hauptkegel befindlichen Endanschlag für den Vorsteuerkegel,

Fig. 3 eine Schaltanordnung mit einem der Ausführungsbeispiele und einem einseitigwirkenden Verbraucher und

Fig. 4 eine zweite Schaltung mit einem der Ausführungsbeispiele und einem doppeltwirkenden hydraulischen Verbraucher.

Das vorgesteuerte 2/2-Wege-Sitzventil 9 nach Fig. 1 ist als so­ genanntes Einbauventil ausgebildet, das in eine Aufnahmebohrung 10 einer Ventilplatte 11 eingeschraubt ist. Das Ventil ist mit Hilfe eines Elektromagneten 12 betätigbar, von dem in der Figur nur ein Polkern 13 teilweise dargestellt ist. Dieser Polkern be­ sitzt einen der Ventilplatte 11 zugewandten Bund 14, der mit ei­ nem Außengewinde 15 in einen mit einem Innengewinde 19 verse­ henen hinteren Abschnitt 16 der Aufnahmebohrung 10 eingeschraubt ist. Im Abstand zu seiner freien Stirnseite 17 ist der Bund 14 auch mit einem Innengewinde 18 versehen.

Über den Bund 14 des Elektromagneten 12 steht eine Ventilhülse 25 vor, die mit einem Außengewinde 26 bis zu einem axialen An­ schlag am Polkern 13 in das Innengewinde 18 des Bundes 14 einge­ schraubt ist. In zwei äußeren Ringnuten 27 und 28, von denen sich die eine innerhalb des Bundes 14 vor dessen Innengewinde 18 und die andere im Abstand vom Bund 14 im Bereich des vorderen Endes 29 der Ventilhülse 25 befindet, sind zwei O-Ringe 30 ein­ gelegt, von denen der O-Ring in der Ringnut 27 am Bund 14 und der O-Ring in der Nut 28 an der Wand der Bohrung 10 anliegt.

Zwischen den beiden Ringnuten 27 und 28 ist in die Ventilhülse 25 außen ein Ringkanal 31 eingestochen, der über mehrere, gleichmäßig über den Umfang der Ventilhülse 25 verteilte Radial­ bohrungen 32 zum Innenraum 33 der Ventilhülse 25 hin offen ist. Axial vor den Radialbohrungen 32 zwischen diesen und dem vorde­ ren Ende 29 der Ventilhülse 25 ist durch eine kegelige Verjün­ gung des Innenraums 33 an der Ventilhülse 25 ein Hauptventilsitz 34 ausgebildet. Von der kegeligen Verjüngung aus hat die Ventil­ hülse 25 bis zu ihrem polkernseitigen Ende 35 einen gleichblei­ benden Innendurchmesser.

Axial in die Aufnahmebohrung 10 mündet ein erster Kanal 40 der Ventilplatte 11. Ein zweiter Kanal 41 der Ventilplatte 11 mündet im Bereich des Ringkanals 31 der Ventilhülse 25 in die Aufnahme­ bohrung 10. Der Ö-Ring 30 in der Ringnut 28 der Ventilhülse 25 dichtet die beiden Kanäle 40 und 41 auf der Außenseite der Ven­ tilhülse gegeneinander ab.

Eine Verbindung zwischen den beiden Kanälen 40 und 41 ist über den Innenraum 33 der Ventilhülse 25 möglich. Sie wird richtungs­ abhängig gesteuert von einem büchsenartigen, mit einem Boden 54 versehenen Hauptkegel 42, der beweglich im Innenraum 33 der Ven­ tilhülse 25 aufgenommen ist und an dem man außen im wesentlichen drei Abschnitte unterscheiden kann. Mit einem ersten Abschnitt 43 ist der Hauptkegel 42 hinter den Radialbohrungen 32 dicht gleitend in der Ventilhülse 25 geführt. In dem sich an den er­ sten Abschnitt 43 zum Ventilsitz 34 hin anschließenden, zweiten Abschnitt 44 besitzt der Hauptkegel 42 einen kleineren Außen­ durchmesser als im Bereich des Abschnitts 43 und als der Innen­ raum 33 der Ventilhülse 25, so daß zwischen dieser und dem Hauptkegel ein Ringraum 45 gebildet ist, der im folgenden als zweite Ventilkammer bezeichnet sein möge. Schließlich folgt dem zweiten Abschnitt 44 im Bereich des Bodens 54 ein kegeliger Ab­ schnitt 46, von dem die Bezeichnung Hauptkegel für das Teil 42 abgeleitet ist und mit dem der Hauptkegel 42 dicht auf der Sitz­ kante des Ventilsitzes 34 aufsitzen kann. Der Bereich des Innen­ raums 33 der Ventilhülse 25, der sich vor dem Boden 54 des Hauptkegels 42 befindet, möge im folgenden als erste Ventilkam­ mer 47 bezeichnet werden.

Durch den sich im Bereich des Ventilsitzes 34 befindlichen Boden 54 des Hauptkegels 42 führt eine kleine axiale Bohrung, die im folgenden als erster Steuerkanal 48 bezeichnet wird, von der er­ sten Ventilkammer 47 in den Hohlraum 49 des Hauptkegels 42. Die­ ser weist außerdem im Abstand zum Hauptventilsitz 34 im Bereich der Radialbohrungen 32 der Ventilhülse 25 mehrere Radialbohrun­ gen 50 auf, die innen in einen umlaufenden Ringkanal 51 des Hauptkegels 42 münden. Einen noch etwas größeren Abstand vom Hauptventilsitz 34 hat eine einzelne separate kleine Radialboh­ rung 52, die noch innerhalb des zweiten Abschnitts 44 durch den Hauptkegel 42 hindurchgeht.

Innen besitzt der Hauptkegel 42 im wesentlichen zwei verschie­ dene Durchmesser, nämlich einen größeren Durchmesser im Bereich des ersten Abschnitts 43 und einen kleineren Durchmesser im Be­ reich des zweiten Abschnitts 44. Der Übergang zwischen den bei­ den Durchmessern geschieht in einer Innenschulter 53.

Im Inneren des Hauptkegels 42 befindet sich ein Vorsteuerkegel 60, der aus zwei Teilen, nämlich einem Kegelteil 61 und einem Schieberteil 62 besteht. Letzteres ist mit einer durchgehenden Axialbohrung 63 versehen, in der zu beiden Enden des Schieber­ teils 62 hin jeweils eine Schulter 64 bzw. 65 ausgebildet ist. Das Kegelteil erstreckt sich mit einem Stößel 66, dessen Durch­ messer wesentlich kleiner als der Durchmesser der Axialbohrung 63 ist, durch das Schieberteil 62 hindurch bis in den Elektroma­ gneten 12 hinein und ist dort mit einem nicht näher dargestell­ ten Magnetanker fest verbunden. Mit einem Kegel 67 kann das Ke­ gelteil 61 auf dem als Vorsteuersitz 59 dienenden Rand des er­ sten Steuerkanals 48 aufsitzen und diesen leckölfrei verschlie­ ßen. Ein Flansch 68 zwischen dem Kegel 67 und dem Stößel 66 kann an der Schulter 64 des Schieberteils 62 anliegen.

Das Schieberteil 62 des Vorsteuerkegels 60 ist mit einem Kolben­ abschnitt 69 dicht gleitend im Abschnitt 44 des Hauptkegels 62 geführt und besitzt in einem sich zum Kegel 67 hin an den Ab­ schnitt 69 anschließenden Hals 70 einen Abstand von der Innen­ seite des Hauptkegels 42. Im Kolbenabschnitt 69 befinden sich mehrere Radialbohrungen 71, die außen in einen um den Kolbenab­ schnitt 69 herumlaufenden und kreisförmige Steuerkanten aufwei­ senden Ringkanal 72 münden. Der Ringkanal 72 kann mit dem Ring­ kanal 51 und mit der Bohrung 52 im Hauptkegel 42 mehr oder weni­ ger in Überdeckung gebracht werden, um dadurch den Öffnungsquer­ schnitt der Verbindung zwischen der zweiten Ventilkammer 45 und einer rückwärtigen Steuerkammer 73 des Hauptkegels 42 zu verän­ dern. Die Radialbohrungen 50, der Ringkanal 51 und die Bohrung 52 im Hauptkegel 42 können als Steuerkanal zwischen der Ventil­ kammer 45 und der Steuerkammer 73 betrachtet werden. Über wei­ tere Radialbohrungen 74 im Hals 70 des Schieberteils 62 ist .die Axialbohrung 63 mit dem sich vor dem Kolbenabschnitt 69 befind­ lichen Zwischenraum zwischen dem Hauptkegel 42 und dem Vorsteu­ erkegel 60 verbunden.

Hinter dem Vorsteuerkegel 60 sind im Hauptkegel 42 konzentrisch zueinander und den Stößel 66 umgebend zwei Druckfedern 80 und 81 untergebracht, die sich nach hinten an einem gemeinsamen Feder­ teller 82 abstützen, der von den Druckfedern gegen einen als fe­ ster Anschlag des Hauptkegels 42 wirkenden und in diesen einge­ klippsten Sicherungsring 83 gedrückt wird. Die innere Druckfeder 80 ist relativ schwach vorgespannt und hat lediglich die Funk­ tion, für eine bestimmte Ruhelage des Vorsteuerkegels 60 zu sor­ gen. Sie stützt sich außer am Federteller 82 immer an der Schul­ ter 65 des Vorsteuerkegels ab. Während somit das eine Ende der Druckfeder 80 jeder Bewegung des Vorsteuerkegels folgt, kann sich die Druckfeder 81 nur begrenzt entspannen. Sie stützt sich nämlich nach vorne an einem Federteller 84 ab, dessen Weg durch die Schulter 53 am Hauptkegel 42 begrenzt ist. Schon bei an der Schulter 53 anliegendem Federteller 84 ist die Druckfeder 81 re­ lativ stark vorgespannt.

Durch die nicht näher dargestellte Wicklung des Elektromagneten 12 kann man z. B. mit Hilfe eines Potentiometers oder durch eine Pulsweitenmodulation zwei Ströme von unterschiedlicher effekti­ ver Stärke hindurchfließen lassen und dadurch verschieden große Magnetkräfte erzeugen.

In der in Fig. 1 gezeigten Ruhelage des Ventils sitzen der Hauptkegel 42 auf dem Hauptventilsitz 34 und der Vorsteuerkegel 60 auf dem Vorsteuersitz 59 auf. Das Schieberteil 62, von dem der Federteller 84 mitgenommen werden kann, hat einen Abstand von diesem Federteller. In der zweiten Ventilkammer 45 und in der Steuerkammer 73 herrscht der Druck, der von einer einen an den Kanal 41 der Ventilplatte 11 angeschlossenen hydraulischen Verbraucher beaufschlagenden Last erzeugt wird. Wird nun die er­ ste Ventilkammer 47 von einer Druckquelle her mit Druck beauf­ schlagt, so steigt dieser Druck soweit über den Lastdruck an, daß der Hauptkegel 42 gegen die Kraft einer schwachen Schließfe­ der 85 sowie gegen den Lastdruck, soweit der Hauptkegel 42 gegen diesen nicht druckausgeglichen ist, vom Hauptventilsitz 34 abge­ hoben wird. Es kann nun ein großer Fluidstrom von der ersten Ventilkammer durch den Hauptventilsitz zur zweiten Ventilkammer fließen.

Um einen gedrosselten Ölstrom von der ersten Ventilkammer 47 zur zweiten Ventilkammer 45 zu erhalten, wird durch den Elektroma­ gneten ein elektrischer Strom großer Stärke geschickt. Der Ma­ gnet hebt den Vorsteuerkegel 60 gegen die Kräfte der Federn 80 und 81 vom Vorsteuersitz 59 ab, wobei bis zur Mitnahme des Fe­ dertellers 84 nur die Druckfeder 80 wirksam ist und wobei die Abhebebewegung zunächst durch eine Druckdifferenz zwischen der ersten Ventilkammer 47 und der Steuerkammer 73 unterstützt wird. Durch einen nicht näher dargestellten Anschlag im Elektromagne­ ten wird die Bewegung des Vorsteuerkegels so begrenzt, daß der Kolbenabschnitt 69 den Ringkanal 51 im Hauptkegel 42 vollständig abdeckt, die Bohrung 52 jedoch noch freiläßt. Der Öffnungsquer­ schnitt des ersten Steuerkanals 48 ist nun wesentlich größer als der durch die Bohrung 52 bestimmte Öffnungsquerschnitt des zwei­ ten Steuerkanals, so daß in der Steuerkammer 73 annähernd der­ selbe Druck wie in der ersten Ventilkammer 47 herrscht und der Hauptkegel 42 auf dem Hauptventilsitz 34 sitzenbleibt. Es fließt nun ein Ölstrom durch den ersten Steuerkanal 48, die Radialboh­ rungen 74, die Axialbohrung 63, die Radialbohrungen 71 und den Ringkanal 72 des Vorsteuerkegels 60 sowie durch die Bohrung 52 des Hauptkegels 42 in die zweite Ventilkammer 45 und von dort zum hydraulischen Verbraucher.

Zum Rückfluß vom Öl vom hydraulischen Verbraucher wird die erste Ventilkammer 47 mit einem Tank verbunden. Wird nun ein hoher Strom durch den Elektromagneten geschickt, so nimmt der Vorsteu­ erkegel die gerade eben geschilderte Position ein, in der der Öffnungsquerschnitt des ersten Steuerkanals 48 zwischen der er­ sten Ventilkammer 47 und der Steuerkammer 73 wesentlich größer ist als der Öffnungsquerschnitt des zweiten Steuerkanals zwi­ schen der zweiten Ventilkammer 45 und der Steuerkammer 73. Diese wird deshalb zum Tank entlastet. Der in der zweiten Ventilkammer 45 herrschende Lastdruck kann an einer Ringfläche des Hauptke­ gels wirken, deren Innendurchmesser in etwa durch den Öffnungs­ durchmesser des Hauptventilsitzes 34 und deren Außendurchmesser durch den Außendurchmesser des Hauptkegels 42 im Bereich des Ab­ schnitts 43 bestimmt sind, und den Hauptkegel vom Hauptventil­ sitz abheben. Es fließt ein großer Ölstrom vom hydraulischen Verbraucher zum Tank zurück.

Für einen gedrosselten Rückfluß von Öl wird-der Elektromagnet mit einem Strom von solcher Höhe beaufschlagt, daß die Magnet­ kraft ausreicht, um den Vorsteuerkegel 60 gegen die Kraft der Druckfeder 80 und gegen den Lastdruck, der an einer Wirkfläche, die dem Querschnitt des Vorsteuersitzes entspricht, angreift, vom Vorsteuersitz abzuheben, daß sie jedoch nicht genügt, um den Federteller 84 gegen die Kraft der Druckfeder 81 zu bewegen. Der Vorsteuerkegel 60 bewegt sich deshalb nur soweit, bis das Schie­ berteil 62 am Federteller 84 anschlägt. In dieser Position ist der Öffnungsquerschnitt des ersten Steuerkanals 48 zwischen der Ventilkammer 47 und der Steuerkammer 73 wesentlich kleiner als der Öffnungsquerschnitt des zweiten Steuerkanals zwischen der zweiten Ventilkammer 45 und der Steuerkammer 73. In dieser bleibt deshalb der Lastdruck erhalten, so daß dieser den Haupt­ kegel 42 an einer effektiven Wirkfläche, die dem Querschnitt des Hauptventilsitzes 43 entspricht, in Richtung "Schließen" beauf­ schlagt und den Hauptkegel 42 auf den Hauptventilsitz 34 hält. Es fließt nun nur ein gedrosselter Ölstrom von der zweiten Ven­ tilkammer über den zweiten Steuerkanal und den ersten Steuerka­ nal zur ersten Ventilkammer.

Es bleibt noch ausdrücklich darauf hinzuweisen, daß es sich bei dem Elektromagneten nach Fig. 1 um einen druckdichten Magneten handelt, so daß am Vorsteuerkegel 60 allenfalls eine nichtdruck­ ausgeglichene Fläche von der Größe des Querschnitts der Bohrung 48 vorhanden ist.

Der Hauptkegel der Ausführung nach Fig. 2 unterscheidet sich nur geringfügig von demjenigen der Ausführung nach Fig. 1. Er besitzt wiederum drei, sich in axialer Richtung aneinanderan­ schließende Abschnitte 43, 44 und 46 sowie mehrere Bohrungen 50, die innen in einen Ringkanal 51 münden, sowie eine einzelne wei­ tere Bohrung 52. Der Abschnitt 46 ist anders als bei der Ausfüh­ rung nach Fig. 1 leicht konvex ausgebildet und beaufschlagt nicht eine Kante, sondern eine kegelige Fläche des Ventilsitzes 34. In Richtung auf diesen ist der Hauptkegel 42 wiederum von einer schwach vorgespannten Druckfeder 85 beaufschlagt, die zwi­ schen dem Hauptkegel 42 und dem Polkern 13 des Elektromagneten 12 eingespannt ist.

Im Unterschied zu der Ausführung nach Fig. 1 befindet sich bei derjenigen nach Fig. 2 der Ventilsitz 34 unmittelbar an der Ventilplatte 11, die in einer Bohrung 10 unmittelbar den Haupt­ kegel 42 aufnimmt. In die Bohrung 10 münden axial ein erster Ka­ nal 40, der zugleich die erste Ventilkammer darstellt, und ra­ dial ein zweiter Kanal 41. Die zweite Ventilkammer 45 wird wie­ derum durch einen Ringraum gebildet, der sich nun zwischen dem Hauptkegel 42 und der Ventilplatte 11 befindet und in den hinein der zweite Kanal 41 offen ist.

Durch den sich im Bereich des Ventilsitzes 34 befindlichen Boden 54 des Hauptkegels 42 führt wiederum als erster Steuerkanal 48 eine kleine axiale Bohrung von der ersten Ventilkammer 47 in den Hohlraum 49 des Hauptkegels 42. Im Inneren des Hauptkegels be­ findet sich wiederum ein Vorsteuerkegel 60, der in seinem grund­ sätzlichen Aufbau dem Vorsteuerkegel des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 entspricht und Radialbohrungen 71 und 74, einen im Bereich der Radialbohrungen 71 um ihn herumführenden Ringkanal 72 und eine Axialbohrung 63 aufweist. Ein Kegelteil 61, das auf dem als Vorsteuersitz 59 dienenden Rand des ersten Steuerkanals 48 aufsitzen und diesen leckölfrei verschließen kann, ist ein­ stückig mit dem Stößel 66 hergestellt. Allerdings ist nicht wie bei der Ausführung nach Fig. 1 auch ein Flansch 68 einstückig mit dem Kegelteil 61 und dem Stößel 66 ausgebildet. Der Flansch ist vielmehr durch einen Sicherungsring 75 ersetzt, der in eine Nut des Kegelteils 61 eingeklipst ist und an der Schulter 64 des Schieberteils 62 des Vorsteuerkegels anliegen kann.

Genauso wie bei der Ausführung nach Fig. 1 sind auch bei derje­ nigen nach Fig. 2 hinter dem Vorsteuerkegel 60 im Hauptkegel 42 konzentrisch zueinander und den Stößel 66 umgebend zwei Druckfe­ dern 80 und 81 untergebracht, die sich nach hinten an einem ge­ meinsamen Federteller 82 abstützen, der von den Druckfedern ge­ gen einen als fester Anschlag des Hauptkegels 42 wirkenden und in diesen eingeklipsten, diesmal runden Sicherungsring 83 ge­ drückt wird. Die relativ schwache innere Druckfeder 80 stützt sich außer am Federteller 82 immer an der Schulter 65 des Vor­ steuerkegels ab. Für die andere Druckfeder ist ein zweiter Fe­ derteller 84 vorhanden, dessen Weg nach vorne durch die Schulter 53 am Hauptkegel 42 begrenzt ist. Anders als bei der Ausführung nach Fig. 1 ist der lichte Abstand zwischen den beiden Feder­ tellern 82 und 84 nun so gering, daß der Weg des Vorsteuerkegels vom Vorsteuerventilsitz 59 weg durch Anstoßen des Federtellers 84 an den Federteller 82, also durch den Sicherungsring 83 und damit durch einen festen Endanschlag am Hauptkegel 42 begrenzt ist. Wenn der Vorsteuerkegel 60 den Federteller 84 und dieser wiederum den Federteller 82 berührt, ist die Position des Vor­ steuerkegels der Position des Hauptkegels fest zugeordnet. Der maximale Weg des Vorsteuerkegels relativ zum Hauptkegel vom Auf­ sitzen auf dem Vorsteuerventilsitz 59 bis zur Beaufschlagung des Endanschlags ist, wenn der Vorsteuerkegel auf dem Vorsteuerven­ tilsitz aufsitzt, durch die lichten Abstände zwischen dem Vor­ steuerkegel und dem Federteller 84 einerseits und zwischen dem Federteller 84 und dem Federteller 82 andererseits bestimmt.

Für die Initiierung eines gedrosselten Ölstroms zwischen den beiden Ventilkammern 45 und 47 sind vier Fallgestaltungen denk­ bar. Im ersten Fall sitzt der Hauptkegel 42 auf dem Hauptventil­ sitz 34 auf und es ist ein gedrosselter Ölstrom von der Ventil­ kammer 47 zur Ventilkammer 45 gewünscht. Im zweiten Fall sitzt der Hauptkegel 42 ebenfalls auf dem Hauptventilsitz 34 auf und es ist ein gedrosselter Ölstrom von der Ventilkammer 45 in die Ventilkammer 47 gewünscht. Im dritten Fall soll ebenfalls ein gedrosselter Ölstrom von der Ventilkammer 45 in die Ventilkammer 47 erzeugt werden, wobei jedoch der Ausgangspunkt ein vom Haupt­ ventilsitz 34 abgehobener Hauptkegel 42 ist. Im letzten Fall schließlich ist der Hauptkegel 42 ebenfalls vom Hauptventilsitz 34 abgehoben und es soll ein gedrosselter Ölstrom von der Ven­ tilkammer 47 in die Ventilkammer 45 erzeugt werden. Für die Fälle zwei und drei funktionieren die beiden Ausführungsbei­ spiele nach den Fig. 1 und 2 in gleicher Weise. Der Vorsteu­ erkegel wird jeweils in eine Position gebracht, in der er den Federteller 84 berührt, letzterer jedoch noch auf der Schulter 53 des Hauptkegels 42 aufliegt. Zwar nimmt im Fall drei bis zum Schließen des Hauptkegels der Vorsteuerkegel und mit ihm der Stößel 66 bezüglich der Platte 11 und den bezüglich der Platte 11 festen Teilen des Elektromagneten 12 zunächst eine andere Po­ sition ein als im Fall zwei. Mit einem Proportionalmagneten, bei dem die ausgeübte Kraft über einen Teil des Hubes allein vom durch die Wicklungen fließenden Strom bestimmt ist, gelingt es jedoch, einen Einfluß der unterschiedlichen Positionen des Vor­ steuerkegels relativ zur Platte 11 auf die Kraft des Elektroma­ gneten zu vermeiden.

In den Fällen eins und vier wird der Elektromagnet 12 jeweils so stark erregt, daß der Vorsteuerkegel den Federteller 84 gegen den Federteller 82 drückt, also am Endanschlag 83 des Hauptke­ gels 42 anliegt. Ob nun, wie im Fall eins, der Hauptkegel auf dem Hauptventilsitz 34 aufsitzt und darauf verharrt oder, wie im Fall vier zunächst einen Abstand vom Hauptventilsitz 34 hat und sich bis zum Aufsitzen auf dem Ventilsitz 34 bewegt, ist ohne belang auf die relative Lage von Vorsteuerkegel 60 und Hauptke­ gel 42 zueinander. Unabhängig von der Position des Hauptkegels sind deshalb auch die Öffnungsquerschnitte des ersten Steuerka­ nals 48 und des zweiten Steuerkanals 50, 51, 52. Unterschiedli­ che Positionen des Vorsteuerkegels bezüglich der Platte 11 las­ sen sich z. B. wiederum durch einen Proportionalmagneten ausglei­ chen.

Die Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäßes 2/2-Wege-Sitzventil 9 im Zusammenhang mit einem einfachwirkenden Hydraulikzylinder 90 und einem 4/2-Wegeventil 91 sowie mit einer Hydropumpe 92 und einem Tank 93. Das Wegeventil 91 nimmt unter der Wirkung eines Druck­ feder eine Ruhestellung ein und kann von einem Elektromagneten 94 aus der Ruhestellung heraus in eine betätigte Stellung ge­ bracht werden. In der Ruhestellung verbindet das Wegeventil 94 die erste Ventilkammer 47 des Ventils 9 und den Druckausgang der Hydropumpe 92 mit dem Tank 93. Durch Betätigung des Ventils 9 kann der Kolben des Hydrozylinders 90 langsam oder schnell abge­ lassen werden. In der betätigten Stellung des Wegeventils 91 verbindet dieses den Druckausgang der Pumpe 92 mit der ersten Ventilkammer 47 des Ventils 9, so daß der Kolben des Zylinders 90, je nach dem, ob der Magnet 12 des Ventils 9 voll bestromt oder nicht bestromt ist, langsam oder schnell angehoben wird.

Fig. 4 zeigt ein Wegeventil 9 zusammen mit einem doppeltwirken­ den Hydrozylinder 95 und mit einem 4/3-Wegeventil 96. Mit der zweiten Ventilkammer 45 des Ventils 9 ist der kolbenseitige Druckraum des Hydrozylinders 95 verbunden, so daß mit Hilfe des Ventils 9 die Kolbenstange des Zylinders 95 mit unterschiedli­ chen Geschwindigkeiten ausgefahren sowie schnell und durch Ab­ laufdrosselung auch langsam eingefahren werden kann.

Claims (17)

1. Verfahren zum Betreiben eines vorgesteuerten 2/2-Wege­ Sitzventils (9) mit einem Hauptkegel (42), von dem eine erste Ventilkammer (47) und eine zweite Ventilkammer (45) gegeneinan­ der gegen eine von der zweiten Ventilkammer (45) zur ersten Ven­ tilkammer (47) gerichtete Fluidströmung absperrbar sind und der in Richtung auf einen Hauptventilsitz (34) von einem Druck be­ aufschlagbar ist, der in einer Steuerkammer (73) herrscht, die über einen zweiten Steuerkanal (50, 51, 52) mit dem in der zwei­ ten Ventilkammer (45) herrschenden Druck beaufschlagbar ist, und mit einem von einer äußeren Kraft beaufschlagbaren, auf einen Vorsteuersitz (59) aufsetzbaren Vorsteuerkegel (60), von dem ein die erste Ventilkammer (47) und die Steuerkammer (73) verbinden­ der, erster Steuerkanal (48) absperrbar ist, gekennzeichnet durch die Erzeugung eines Fluidstromes von der einen Ventilkam­ mer (45, 47) in die andere Ventilkammer (47, 45) über die beiden Steuerkanäle (48; 50, 51, 52) bei auf dem Hauptventilsitz (34) aufsitzenden Hauptkegel (42).

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Er­ zeugung eines Fluidstromes von der zweiten Ventilkammer (45) zur ersten Ventilkammer (47) über die beiden Steuerkanäle (48; 50, 51, 52) bei auf dem Hauptventilsitz (34) aufsitzenden Hauptkegel (42).

3. Vorgesteuertes 2/2-Wege-Sitzventil zum Betreiben nach dem Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsquerschnitt des zweiten Steuerkanals (50, 51, 52) durch den Vorsteuerkegel (60) veränderbar ist und daß der Vorsteuerke­ gel (60) in eine Zwischenstellung verstellbar ist, in der der Öffnungsquerschnitt des zweiten Steuerkanals (50, 51, 52) größer als der Öffnungsquerschnitt des ersten Steuerkanals (48) ist.

4. Vorgesteuertes 2/2-Wege-Sitzventil nach Anspruch 3 oder zum Betreiben nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in einer Stellung des Vorsteuerkegels (60), in die dieser zum Öffnen des Hauptkegels (42) bei einer von der zweiten Ventilkammer (45) zur ersten Ventilkammer (47) gerichte­ ten Fluidströmung verstellt wird, der Öffnungsquerschnitt des zweiten Steuerkanals (50, 51, 52) kleiner als der Öffnungsquer­ schnitt des ersten Steuerkanals (48) und größer null ist.

5. Vorgesteuertes 2/2-Wege-Sitzventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsteuerkegel (60) in jeder Position von ersten Federmitteln (80) in Richtung Schließen des ersten Steuerkanals (48) belastet ist, daß zweite Federmittel (81) an einem Anschlag (53) abstützbar sind, relativ zu dem der Vorsteuerkegel (60) von einer Stellung, in der der erste Steuer­ kanal (48) geschlossen ist, bis zur Zwischenstellung ohne Mit­ nahme der zweiten Federmittel (81) und darüber hinaus unter Mit­ nahme der zweiten Federmittel (81) bewegbar ist, und daß die Vorspannkraft der zweiten Federmittel (81), schon wenn sie sich am Anschlag (53) abstützen, größer ist als eine zum Öffnen des ersten Steuerkanals (48) und Bewegen des Vorsteuerkegels (60) in die Zwischenstellung maximal notwendige äußere Kraft.

6. Vorgesteuertes 2/2-Wege-Sitzventil nach Anspruch 5, da­ durch gekennzeichnet, daß sich der Anschlag (53), an dem die zweiten Federmittel (81) abstützbar und von dem die zweiten Fe­ dermittel (81) vom Vorsteuerkegel (60) abhebbar sind, am Haupt­ kegel (42) befindet.

7. Vorgesteuertes 2/2-Wege-Sitzventil nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Federmittel (80) und/oder die zweiten Federmittel (81), von denen am einen Ende der Vorsteuerkegel (60) belastbar ist, am anderen Ende am Haupt­ kegel (42) abgestützt sind.

8. Vorgesteuertes 2/2-Wege-Sitzventil nach einem vorherge­ henden Anspruch gekennzeichnet durch einen den Weg des Vorsteu­ erkegels (60) relativ zum Hauptkegel (42) begrenzenden Endan­ schlag (60) am Hauptkegel (42).

9. Vorgesteuertes 2/2-Wege-Sitzventil nach Anspruch 8, da­ durch gekennzeichnet, daß sich die zweiten Federmittel (81) an ihrem vom Vorsteuerkegel (60) mitnehmbaren Ende über einen Fe­ derteller (84) am Hauptkegel (42) abstützen und daß der Endan­ schlag (83) am Hauptkegel (42) vom Vorsteuerkegel (60) über den Federteller (84) beaufschlagbar ist.

10. Vorgesteuertes 2/2-Wege-Sitzventil nach Anspruch 3 oder nach Anspruch 3 und einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Vorsteuerkegel (60) einen Kolbenabschnitt (69) aufweist, mit dem der Öffnungsquerschnitt des zweiten Steuerka­ nals (50, 51, 52) veränderbar ist.

11. Vorgesteuertes 2/2-Wege-Sitzventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Steuerkanal (50, 51, 52) zwei axial voneinander beabstandete Durchgänge (50, 51; 52) durch den Kolbenabschnitt des Vorsteuerkegels oder durch ein den Vorsteuerkegel (60) am Kolbenabschnitt (69) führendes Bauteil (42) aufweist, daß der zweite Durchgang durch eine einzelne kleine Bohrung (52) gebildet wird und daß in einer Stellung des Vorsteuerkegels (60), in der der Vorsteuerkegel (60) weiter als in der Zwischenstellung von seinem Sitz entfernt ist, nur noch die kleine Bohrung (52) offen ist.

12. Vorgesteuertes 2/2-Wege-Sitzventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Vorsteuerkegel (60) umge­ bende Hülse (42), die insbesondere durch den Hauptkegel (42) ge­ bildet ist, mindestens eine Radialbohrung (50) sowie einen an ihrer Innenseite umlaufenden Ringkanal (51) aufweist, in die die Radialbohrung (50) mündet, und daß der Kolbenabschnitt (69) des Vorsteuerkegels (60) eine ganz um ihn herumlaufende, kreisför­ mige Steuerkante aufweist, mit der der Ringkanal (51) abdeckbar ist.

13. Vorgesteuertes 2/2-Wege-Sitzventil nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsteuerkegel eine zentrale Axialbohrung (63), die am dem Vorsteuersitz (59) abge­ wandten Ende des Vorsteuerkegels (60) zur Steuerkammer (73) hin offen ist, und eine oder mehrere in die Axialbohrung (63) mün­ dende Radialbohrungen (71) aufweist, über die die Steuerkammer (73) mit der zweiten Ventilkammer (45) verbindbar ist.

14. Vorgesteuertes 2/2-Wege-Sitzventil nach einem der An­ sprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsteuerke­ gel (60) eine zentrale Axialbohrung (63), die am dem Vorsteuer­ sitz (59) abgewandten Ende des Vorsteuerkegels (60) zur Steuer­ kammer (73) hin offen ist, und eine oder mehrere in die Axial­ bohrung (63) mündende Radialbohrungen (74) aufweist, die sich in einem sich zum Vorsteuersitz (59) hin an den Kolbenabschnitt (69) anschließenden Hals (70) des Vorsteuerkegels (60) befinden.

15. Vorgesteuertes 2/2-Wege-Sitzventil nach einem der An­ sprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsteuerke­ gel (60) mehrstückig ein Kegelteil (61) und ein Schieberteil (62) aufweist, das von eine Ruhelage des Vorsteuerkegels (60) bestimmenden Federmitteln (80) gegen einen Flansch (68) des Ke­ gelteils (61) gedrückt wird, und daß das Kegelteil (61) ein- oder mehrstückig eine sich durch eine Axialbohrung (63) des Schieberteils (62) hindurcherstreckende Stange (66) zur Übertra­ gung einer äußeren Kraft umfaßt.

16. Vorgesteuertes 2/2-Wege-Sitzventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß von den ersten Federmitteln (80) und von den zweiten Federmitteln (81) das Schieberteil (62) beauf­ schlagt bzw. beaufschlagbar ist.

17. Vorgesteuertes 2/2-Wege-Sitzventil nach einem vorherge­ henden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkegel (42) als Büchse mit einem dem Hauptventilsitz (34) zugekehrten und den ersten Steuerkanal (48) und den Vorsteuersitz (59) aufwei­ senden Boden (54) ausgebildet ist und in seinem Innern (49) den Vorsteuerkegel (60) enthält.