Die Erfindung betrifft ein druckkompensiertes Patronenventil mit einem Ventilgehäuse, in dem eine Ventilspindel axial geführt ist, welche an ihrem einen Ende einen Ventilkegel aufweist, dessen Dichtfläche in der Schließstellung an einer an der Gehäuseinnenseite ausge¬ bildeten Ringkante anliegt, wobei ein zwischen Ventil¬ spindel und Gehäuse vorgesehener Ringraum zur einen Seite der Ringkante über eine Anschlußbohrung einen Druckanschluß des Ventiles darstellt und der Mündungsraum der die Ventilspindel aufnehmenden Gehäusebohrung zur anderen Seite der Ringkante einen weiteren Druckanschluß des Ventiles darstellt, und wobei eine Druckausgleichsbohrung den Mündungsraum mit einem Gegendruckraum im Ventilgehäuse verbindet, der das dem Ventilkegel abgekehrte Ventil- spindelende umgibt.

Bei Patronenventilen (Cartridge-Ventilen) nach einem nicht vorveröffentlichten älteren Vorschlag wird die Druckkompensation dadurch erreicht, daß die Druckaus¬ gleichsbohrung in der Ventilspindel axial verläuft und auf diese V/eise den Druckraum auf der einen Seite der Ventilspindel mit dem Gegendruckraum auf der anderen Seite der Ventilspindel verbindet, wodurch sich die Kraftwirkung des Betriebsdruckes auf die Ventilspindel kompensiert und zur Ventilspindelbetätigung lediglich die Kraft zur Ver- Schiebung der Ventilspindel erforderlich ist. Solche druckkompensierten Patronenventile können nicht mit einer Rückschlagfunktion ausgestattet werden, weil der Rück¬ schlagweg im Inneren der Ventilspindel verlaufen müßte und dort bereits die Druckausgleichsbohrung liegt. Die Erfindung setzt sich daher zum Ziel, ein Patro¬ nenventil der einleitend angegebenen Art zu schaffen, das sowohl eine Druckkompensation als auch in einer Richtung eine Rückschlagfunktion aufweist. Dieses Ziel wird erfin¬ dungsgemäß dadurch erreicht, daß die Druckausgleichsbohrung im Ventilgehäuse verläuft und daß in der Ventilspindel ein

den Ringraum mit dem Mündungsraum verbindender Kanal ausgebildet ist, dessen Öffnung zum Mündungsraum durch eine federbelastete Dichtkugel oder einen federbelasteten Dicht¬ kegel verschlossen ist. Auf diese Weise wird ein Patronenventil geschaffen, das einfach und kompakt aufgebaut und dabei druck¬ kompensiert ist und einen Rückschlagweg aufweist. Die Erfindung läßt sich sowohl bei 2/2-Wege-Ventilen als auch bei 2/3-Wege-Ventilen einsetzen und ermöglicht in einer Richtung einen freien Durchfluß, sobald die Vorspannkraft der Feder durch den Betriebsdruck überwunden ist, während gleichzeitig die normale 2/2-Wege- bzw. 2/3-Wege-Funktion erhalten bleibt.

In bevorzugter Weise wird die Rückschlagventilfunktion erzielt, indem am Ventilspindelkopf vor der Kanalöffnung eine perforierte Kappe vorzugsweise einstückig angesetzt ist, die die Vorspannfeder aufnimmt, welche die Dichtkugel bzw. den Dichtkegel gegen die Kanalöffnung drückt. Auf diese Weise läßt sich das erfindungsgemäße Patronenventil ohne großen Umrüstaufwand für die Herstellungswerkzeuge fertigen.

Alternativ kann die Vorspannfeder im Kanal angeordnet sein und die Dichtkugel bzw. den Dichtkegel gegen eine an der Kanalinnenseite vor der Kanalöffnung vorspringende Ringkante drücken. Durch diese Gestaltung wird die Durch¬ flußrichtung des Rückschlagweges umgekehrt, wenn diese Ventilfunktion erforderlich ist.

Eine besonders einfache Gestaltung des erfindungs¬ gemäßen Ventiles ergibt sich, wenn die Ventilaufnähme, in welche das Ventil eingesetzt ist, in die Ventilkonstruktion einbezogen wird, indem die Vorspannfeder in der Ventilauf¬ nahme zwischen dem Boden und dem Ventilspindelkopf angeord¬ net ist und die Dichtkugel bzw. den Dichtkegel gegen die Kanalöffnung drückt. Eine bevorzugte Weiterbildung des Erfindungsgegen¬ standes besteht darin, daß der Gegendruckraum über eine Anschlußbohrung einen dritten Druckanschluß des Ventiles

bildet. Durch diese Maßnahme wird die Anzahl der möglichen Verwendungsarten des Ventiles erhöht und sein Anwendungs¬ gebiet erweitert. Das Ventil ist insbesondere zur Verwen¬ dung als sogenanntes Rohrbruchventil für Zylinder von hydraulischen Ladebordwänden vorbereitet: Das Ventil ver¬ eint die Funktionen eines druckkompensierten 2/2-Wege- Ventiles und eines Rückschlagventiles, bei guter Zugäng¬ lichkeit aller Druckanschlüsse. Wird dieses Ventil z.B. in den Boden eines Fluidzylinders eingebaut, können weitere Fluidschaltungsele ente, gesonderte Anschlußbohrungen und Verbindungsbohrungen im Zylinderboden entfallen.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung dieser Ausfüh¬ rungsform verläuft die Anschlußbohrung des Gegendruckraumes durch die Seitenwand des Ventilgehäuses, das in diesem Bereich von einer Muffe unter Bildung eines Ringraumes abdichtend umschlossen ist, welcher in einen mit der Muffe verbundenen Teil einer Druckanschlußkupplung mündet. Auf diese Weise wird eine konstruktiv einfache und dichte Ankupplung einer Druckleitung an den Gegendruckraum er- zielt.

Eine spezielle Druckfluidschaltung mit einem derarti¬ gen Patronenventil zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß das Patronenventil in eine durch eine Sackbohrung in einem Druckfluidschaltungskörper gebildete Ventilauf- nähme eingesetzt ist, die den Mündungsraum umschließt und damit die Druckausgleichsbohrung mit dem Kanal in der Ventilspindel verbindet, wobei der erste Druckanschluß die Ventilausgangsseite und der dritte Druckanschluß die Ventileingangsseite bildet. Dadurch kann die Anzahl der erforderlichen Bohrungen im Druckfluidschaltungskörper auf zwei reduziert werden, nämlich auf die Bohrung zur Aufnahme des Ventiles und auf die Anschlußbohrung zum Zylinderraum.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher er- läutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausfüh¬ rungsform der Erfindung;

Fig. 2 einen Ausschnitt aus einem Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 zur Hälfte eine Außenansicht und zur Hälfte einen Längsschnitt einer dritten Ausführungsform der Erfindung, die in eine ausschnittsweise dargestellte Ventilaufnahme eingesetzt ist; und

Fig. 4 zur Hälfte eine Außenansicht und zur Hälfte einen Längsschnitt einer in eine ausschnittweise darge¬ stellte Ventilaufnahme eingesetzten, mit dieser eine erfindungsgemäße Druckfluidschaltung bildenden weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Patronenventiles.

Das in Fig. 1 gezeigte Ventil weist ein Ventilgehäuse 1, 2 auf, dessen Oberteil 1 mit dem Unterteil 2 einstückig ausgeführt ist. Der Oberteil 1 weist an seinem oberen Ende einen Endflansch 3 und an seinem unteren Ende einen Einschraubabschnitt 4 mit einem Außengewinde 5 mit standar¬ disierten Außenabmessungen auf, so daß der obere Teil 1 mitsamt dem angesetzten Unterteil 2 in eine standardisierte (in Fig. 1 nicht dargestellte) Ventilaufnahme einschraubbar ist. Ein O-Ring 6 gewährleistet einen dichten Sitz des Endflansches 3 in der Ventilaufnahme. Ventile mit diesem Gehäuseaufbau werden auch Einschraub-Patronenventile (Cartridge-Ventile) genannt.

Der Gehäuseunterteil 2 hat geringeren Außendurchmesser als der Gehäuseoberteil 1 und bildet daher im eingeschraub¬ ten Zustand einen unteren Ventilabschnitt 7 verringerten Außendurchmessers, an dessen unterem Ende ein in einer Umfangsnut verlaufender O-Ring 8 angeordnet ist. Dieser O-Ring 8 dient zu umfangsseitigen Abdichtung des unteren Abschnittes 7 in einem Bohrungsabschnitt verringerten Durchmessers der Ventilaufnähme.

Die Gehäuseteile 1, 2 sind von einer zentralen, mehrfach abgesetzten Bohrung 9 durchsetzt, in der eine Ventilspindel 10 axial verschiebbar geführt ist. Die Spindel 10 hat an ihrem unteren Ende einen Abschnitt 11 verringerten Durchmessers, der in einen Spindelkopf 12 mit erweitertem Durchmesser mündet. Die an den Abschnitt 11

grenzende obere Kante des Spindelkopfes 12 ist abgeschrägt, so daß sie eine kege^lstumpfförmige Fläche 13 bildet, die dem Spindelkopf 12 die Funktion eines Ventilkegels ver¬ leiht. Dieser Spindelkopf bzw. Ventilkegel 12 bewegt sich in einem Abschnitt 14 erweiterten Innendurchmessers des Gehäuseunterteiles 2 und liegt in der Schließstellung des Ventiles mit der als Dichtfläche dienenden kegelstumpf- förmigen Fläche 13 an einer Ringkante 15 an. Die Ringkante 15 wird durch den Übergang vom erweiterten Bohrungsab- schnitt 14, in dem sich der Ventilkegel 12 bewegt, zum axialen Bohrungsabschnitt gebildet, in dem sich die Ventilspindel 10 bewegt.

Die Ventilspindel 10 weist in ihrem oberen Abschnitt einen durch einen Klemmring 16 festgelegten Flansch 17 auf, der eine Rückholfeder 18 festlegt, deren anderes Ende an einem Absatz 18' an der Innenseite des Einschraub¬ abschnittes 4 abgestützt ist. Auf diese Weise wird die Ventilspindel 10 in Richtung nach oben vorgespannt, so daß die Dichtfläche 13 des Ventilkegels 12 gegen die Ringkante 15 des Gehäuseunterteiles 2 gepreßt wird. Der ringförmige Ventilspalt zwischen Dichtfläche 13 und Ringkante 15 ist daher in der gezeigten Ruhestellung geschlossen.

Der Mündungsraum 19 unterhalb des Ventilkegels 12 stellt den einen Druckanschluß des Ventiles dar, und der Ringraum 20, der oberhalb des VentilSpaltes im Bereich des Spindelabschnittes 11 verringerten Durchmessers gebildet wird, ist mit einer radialen Bohrung 21 versehen, welche einen weiteren Druckanschluß des Ventiles darstellt. Der im Ringraum 20 herrschende Druck wirkt gleichzeitig auf die obere und die untere Flankenfläche des Spindelabschnittes 11 und wird dadurch in seiner Wirkung auf die Spindel 10 kompensiert.

Der Mündungsraum 19 steht erfindungsgemäß über eine im Ventilgehäuse 1, 2 verlaufende Druckausgleichsbohrung 23 mit einem Gegendruckraum 24 in Verbindung. Dieser Gegen¬ druckraum 24 wird durch einen Bohrungsabschnitt vergrößer¬ ten Durchmessers im Gehäuseoberteil 1 gebildet und nimmt

das obere Ende der Ventilspindel 10 samt der Vorspannein¬ richtung 16 - 18 auf. Auf diese Weise wird der an dem einen Ventilanschluß, dem Mündungsraum 19, herrschende Druck auf beide Seiten der Ventilspindel geleitet und kompensiert. Durch die Druckkompensation der Anschlüsse 19 und 21 wirkt bei Druckbeaufschlagung des Ventiles in jeder Durchströmungsrichtung keine axiale Kraft auf die Spindel. Die Ventilverschlußkraft wird daher nur durch die Feder¬ kraft der Vorspannfeder 18 aufgebracht. Die Gehäusebohrung 9 besitzt im Bereich des End¬ flansches 3 ein Innengewinde 25 zur Aufnahme eines endseitig mit einem Außengewinde versehenen, aus nicht magnetischem Stahl bestehenden, im wesentlichen rohrförmi- gen Gehäuses 26 einer auf die Ventilspindel 10 axial einwirkenden Betätigungseinrichtung 27. Im Anschluß an das Innengewinde 25 ist in der Gehäusebohrung 9 eine Ringnut eingearbeitet, in der ein Dichtungsring 28 liegt.

Die in den Endflansch 3 eingeschraubte Stirnseite 29 des Gehäuses 26 wird von einem Endflansch 30 einer in das Gehäuse 26 eingeschobenen Hülse 31 hintergriffen. Die Hülse

31 ist an ihrem anderen Ende zu einer Gleitführung 32 für das verjüngte obere Ende der Spindel 10 verengt, welches an einem Kern 33 zur Anlage kommt, der im Gehäuse 26 verschiebbar geführt ist. Der Kern 33 ist aus magnetisier- barem Material, z.B. Weicheisen, gefertigt. Auf das Gehäuse

26 ist eine (nicht dargestellte) Magnetspule aufgeschoben, die durch eine (ebenfalls nicht dargestellte) Gewindemutter fixiert wird, die auf das mit einem Außengewinde 34 versehene obere Ende des Gehäuses 26 geschraubt wird. Bei elektrischer Speisung der Magnetspule werden der Kern 33 und damit die Ventilspindel 10 nach unten gedrückt.

Zur Abdichtung des Ventilausgangsanschlusses 21 gegen¬ über den Druckräumen 19, 24 ist eine Gleitringdichtung 35 vorgesehen, welche die Spindel 10 abdichtend umschließt. Erfindungsgemäß wird durch die folgende Anordnung eine Rückschlagfunktion vorgesehen: In der Ventilspindel 12 ist ein Kanal 36 ausgebildet, der den Mündungsraum 19 mit dem

Ringraum 20 verbindet. Der Kanal 36 wird durch eine axiale Sackbohrung, die von der Stirnseite des Spindelkopfes 12 ausgeht, und eine radiale Bohrung, die von der Spindelwand im Bereich des Abschnittes 11 ausgeht, gebildet. An der Stirnseite des Spindekopfes 12 ist vor der Öffnung 37 des Kanales 36 eine perforierte Kappe 38 einstückig angesetzt. In der Kappe 38 ist eine Vorspann¬ feder 39 angeordnet, die einen Dichtkegel 40 von unten gegen die Kanalöffnung 37 drückt. Bei der gezeigten Ausführungsform wird die Kappe 38 durch ein seitlich gelochtes Rohrstück 41 gebildet, das durch eine zentral gelochte Scheibe 42 abgeschlossen ist, welche durch einen Spannring 43 gehalten wird, der in einer Ringnut an der Innenseite des Rohrstückes 41 einrastet. Im Mittelloch der Scheibe 42 ist ein Stift 44 geführt, auf welchen die Feder 39 aufgezogen ist und welcher den Dichtkegel 40 trägt.

Dieser Aufbau ergibt die Funktion eines druckkompen¬ sierten 2/2-Wege-Ventiles mit Rückschlagfunktion.

Bei der Ausführungsform der Spindel 12 nach Fig. 2 ist die Rückschlagfunktion entgegengesetzt zu der nach Fig. 1 gerichtet. Die Vorspannfeder 39 ist hier im Inneren des Kanales 36 angeordnet und drückt eine Dichtkugel 45 gegen eine an der Kanalinnenseite vor der Kanalöffnung 37 vorspringende Ringkante 46. Die Ringkante 46 wird durch die Innenkante eines in die Kanalöffnung 37 eingesetzten Reifens 47 gebildet, der durch einen Sprengring 48 gehalten wird, welcher in einer innenseitigen Ringnut in der Kanalöffnung 37 einrastet.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfin- düng mit vereinfachtem Aufbau bei gleicher Funktion. Das Gehäuse 26 ist einstückig mit dem Oberteil 1 ausgebildet, der keinen abgesetzten Endflansch, sondern nur mehr ein Außengewinde 5 aufweist. Der Unterteil 2 des Ventilgehäuses ist vom Oberteil 1 getrennt und in diesen eingesetzt, wobei ein Dichtring 49 zur gegenseitigen Abdichtung vorgesehen ist. Der Unterteil 2 ist seinerseits einstückig mit der Hülse 31 und der Gleitführung 32 ausgebildet. Wieder verläuft die Druckausgleichsbohrung 23 im Ventilgehäuse 1,

2, insbesondere im Unterteil 2 mit der angesetzten Hülse 31 und Gleitführung 32, und der Kanal 36 für den RUckschlagweg in der Spindel 10. Die Kanalöffnung 37 zum Mündungsraum 19 wird hier durch eine Dichtkugel 50 verschlossen, die durch eine Vorspannfeder 51 gegen die Kanalöffnung 37 gedrückt wird. Die Vorspannfeder 51 ist dabei mit ihrem unteren Ende am Boden 52 der angedeuteten Ventilaufnähme 53 abgestützt, in die das Ventil mit seinem Gewinde 5 eingeschraubt ist. Von dieser Ventilaufnahme 53 gehen Druckanschlußbohrungen 54, 55 und 56 ab. Die Bohrung 54, 55 stellt den einen und die Bohrung 56 den anderen Druckanschluß des Ventiles dar.

Fig. 4 zeigt eine Weiterbildung des Ventiles nach Fig. 1 unter Verwendung des Rückschlagweges gemäß Fig. 2 mit der Dichtkugel 45. (Anstelle einer Dichtkugel könnte ebensogut ein Dichtkegel verwendet werden, und es könnte, wenn dies gewünscht ist, die Rückschlagrichtung umgekehrt werden, indem die Anordnung von Vorspannfeder 39, Dicht¬ element 45 und Ringkante 46 umgekehrt wird.) Das Ventil ist hier in eine standardisierte Ventilaufnähme eingeschraubt, die durch eine mehrfach abgesetzte Sackbohrung 57 in einem ausschnittweise dargestellten Druckfluidschaltungskörper 58 gebildet ist.

Der Ringraum 20, der in der Gehäusebohrung 9 im Bereich des Spindelabschnittes 11 verringerten Durchmessers ausgebildet ist, steht über die das Gehäuse 1, 2 radial durchsetzenden Bohrungen 21 mit einem Ringraum 59 in Verbindung, welcher sich in der Sackbohrung 57 im Bereich des Gehäuseabschnittes 7 verringerten Außendurchmessers ausbildet. In diesen Ringraum 59 mündet eine im Druckfluid- schaltungskörper 58 normal zur Sackbohrung 57 verlaufende Bohrung 60 und bildet damit einen ersten Druckanschluß des Ventiles.

Der den Spindelkopf 12 aufnehmende Mündungsraum 19 der Gehäusebohrung 9 stellt einen zweiten Druckanschluß des Ventiles dar und könnte über eine weitere, im Druckfluid¬ schaltungskörper 58 verlaufende (nicht eingezeichnete) Bohrung benützt werden. Bei der dargestellten Schaltung des

Patronenventiles ist der Mündungsraum 19 aber vom Sackend¬ bereich der Sackbohrung 57 umschlossen, wodurch die Druckausgleichsbohrung 23 über den Mündungsraum 19 mit dem Kanal 36 verbunden wird. Im Bereich des Gegendruckraumes 24 ist hier aber ein weiterer Druckanschluß vorgesehen, der nun beschrieben wird.

Der obere Endabschnitt 61 und der Endflansch 3 des Gehäuses 1, 2 sind von einer auf dieses aufgeschobenen oder aufgeschraubten Muffe 62 umschlossen, die einen Mittelab- schnitt 63 verringerten Innendurchmessers aufweist, wodurch sich um das Gehäuse 1, 2 im Bereich des Gegendruckraumes 24 ein Ringraum 64 ergibt, der mittels Dichtungsringen 65, 66 nach außen abgedichtet ist. In diesen Ringraum 64 mündet ein mit der Muffe 62 einstückiger Teil 67 einer hier nur schematisch angedeuteten Druckanschlußkupplung. Der Ring¬ raum 64 ist seinerseits über die Seitenwand des Ventilge¬ häuses 1, 2 durchsetzende Anschlußbohrungen 68 mit dem Gegendruckraum 24 verbunden.

Die Funktionsweise des Ventiles in dieser Druckfluid- schaltung ist wie folgt. Am Kupplungsteil 67 wird die (nicht dargestellte) Druckleitung einer Fluidpumpe ange¬ schlossen. Der Druck setzt sich über die Druckausgleichs¬ bohrung 23 in den Mündungsraum 19 fort. Solange die Ventilspindel 10 nicht betätigt wird, ist der Ventilspalt bei 13, 15 geschlossen, und solange der Druck die Kraft der Vorspannfeder 39 nicht überwinden kann, ist auch der Ventilspalt bei 45, 46 geschlossen. Wird der Druck ausreichend hoch, öffnet das Rückschlagventil im Kanal 36, d.h. der Ventilspalt bei 45, 46, und das Druckmedium strömt über den Ausgang 60 des Ventiles.

Ein Gegendruck am Ausgang 60 des Ventiles bleibt selbst nach Abschalten der Druckbeaufschlagung bei 67 aufrecht, weil der Weg über das Rückschlagventil im Kanal 36 verschlossen ist. Es ergibt sich dabei der zusätzliche Vorteil, daß in diesem Zustand das Ventil bis auf den Ringraum 20 drucklos ist und den Gegendruck am Ausgang 60 verschleißfrei aufnehmen kann. Erst durch Betätigen der

Ventilspindel 10 wird der Gegendruck am Ausgang 60 über den geöffneten Ventilspalt bei 13, 15 wieder abgebaut.

Eine typische Anwendung dieser Druckfluidschaltung ist die Anspeisung eines Hubzylinders einer Ladebordwand. Der Druckfluidschaltungskörper 58 ist in diesem Fall der Zylinderboden und die Ausgangsbohrung 60 eine in den Zylinderraum mündende Bohrung im Zylinderboden. Die Druck¬ beaufschlagung bei 67 bewirkt ein Ausfahren des Zylinder¬ kolbens, und nach Abschalten der Druckbeaufschlagung bleibt der Kolben in der ausgefahrenen Stellung, bis das Ventil betätigt wird und das Druckfluid über die Bohrung 60 und den Ventilspalt 13, 15 abströmen kann. Um dieselbe Schaltungsfunktion mit herkömmlichen Ventilen zu erfüllen, müßten im Zylinderboden mehrere Anschluß-, Verbindungs- und Ventilaufnahme- bzw. Kupplungsaufnahmebohrungen vorgesehen werden. Mit dem erfindungsgemäßen Ventil sind demgegenüber lediglich eine Sackbohrung 57 und eine Anschlußbohrung 60 erforderlich.

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Bei¬ spielsweise können die Form der Ventilspindel, des Ventil¬ gehäuses, der Ventilsitz/Ventilkegel-Anordnung, der Art der Abdichtung des Kanales, die Form der Druck¬ ausgleichsbohrung, die Art der Anbringung der Muffe am Ventilgehäuse, die Art des Druckanschlusses des Gegendruck¬ raumes usw. verändert werden, solange nur die Druckaus¬ gleichsbohrung im Ventilgehäuse verläuft und in der Ventilspindel ein Rückschlagweg vorgesehen ist.