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Automatisches Regelventil
Die Erfindung betrifft ein automatisches Regelventil zum Steuern des Flusses eines Druckmittels mit einer Ventilspindel, die durch Beaufschlagung mit einem Druckimpuls abwechselnd an jedem ihrer Enden automatisch hin-und herbewegbar ist, wobei die Enden der Ventilspindel in geschlossene Kammern ragen, die Federn zum Einstellen der Ventilspindel in die neutrale Stellung enthalten und die mit Einlassöffnungen zur Einleitung des Druckimpulses versehen sind.
Es ist im Prinzip schon vorgeschlagen worden, am Kolbenschieber Drosselstellen für den Durchtritt des Druckmediums anzubringen. Diese Drosselstellen dienen dazu, zwischen einer im Inneren eines Ventilkolbens vorgesehenen Kammer und den Enden seines Ventilkörpers eine Verbindung zu schaffen.
Dadurch soll erreicht werden, dass an den beiden Enden des Ventilkörpers der gleiche Druck herrscht wie in der Kammer im Inneren des Ventilkolbens.
Gemäss der Erfindung sind entweder in der Ventilspindel oder im Ventilkörper Längsbohrungen vorgesehen, die an ihren äusseren Enden durch drosselartig wirkende Öffnungen mit den geschlossenen Kammern in Verbindung stehen und deren jeweils eines inneres Ende nach einer durch den Druckimpuls der Ventilspindel mitgeteilten Anfangsbewegung mit der Druckquelle verbunden wird, so dass das Druckmittel durch jeweils eine Öffnung in eine der Kammern strömt, die Ventilspindel beaufschlagt und in die Endstellung treibt, wobei das jeweils andere Ende der Längsbohrungen mit dem Auslass in Verbindung kommt. Hiedurch wird verhindert, dass der Druckimpuls verlorengeht, bevor er den Kolben in die Stellung drängen konnte, in der die mittlere Gehäusekammer geöffnet ist.
Ohne diese Drosseln würde der Druckimpuls durch die Längsbohrungen zum offenen Auslass strömen und in den die Enden der Ventilspindel umgebenden Federkammern könnte kein Druck aufgebaut werden.
Der Gegenstand der Erfindung wird nachstehend in einer Ausführungsform an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert. Es zeigt Fig. l eine Seitenansicht des Ventils. Fig. 2 stellt einen Grundriss dar. Fig. 3 gibt einen Längsschnitt des Ventils nach der Linie 3-3 der Fig. 2 wieder. Fig. 4 veranschaulicht einen teilweisen Längsschnitt des Ventils, wobei die Ventilspindel in die äusserste untere Stellung bewegt ist.
Das Ventil gemäss dieser Ausführungsform kann als ein durch Impuls betätigtes Servo-Regelventil bezeichnet werden. Es weist einen Ventilkörper l und eine Ventilspindel 2 auf. Der Ventilkörper 1 besitzt eine durchgehende Bohrung, die an jedem Ende durch eine Deckplatte 3 bzw. 4 verschlossen ist. Die Ventilspindel 2 ist mit Passsitz in der genannten durchgehenden Bohrung des Ventilkörpers 1 verschiebbar eingepasst. Die Bohrung in dem Ventilkörper 1 hat fünf ringförmige Kammern 11,12, 13,14 und 15.
Die Kammer 13 steht in dauernder Verbindung mit der Lieferquelle für das Steuerdruckmittel zur Betätigung der Ventileinrichtung, das dem Ventil über den Anschluss P zugeleitet wird. Die Kammern 12 und 14 sind mit Zylinderanschlüssen CL bzw. CR verbunden, die mit einem Ende eines durch Steuerdruck betätigten Regelventils für die Druckflüssigkeit einer hydraulischen Anlage (Hauptregelventil) in Verbindung stehen, wie dies z. B. in der österr. Patentschrift Nr. 202002 beschrieben ist. Die Kammern 11 und 15 sind durch Anschlüsse E, E mit dem Auslass verbunden.
Die Ventilspindel 2 wird durch Federn 31 und 41, die in Kammern 33 und 43 des Ventilkörpers eingeschlossen sind, selbsttätig in ihre Mittellage gebracht, wobei die Federn an den entsprechenden Ventildeckeln 3 und-4 anliegen und Federwiderlager 32
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und 42 auf jedem Ende der Ventilspindel angebracht stud. Die Federkammern 33 und 43 an jedem Ende des Ventils stehen über Rückschlagventile 16 und 17 mit dem Druckmittelanschluss P in Verbindung. Die
Ventilspindel 2 besitzt Teile 21,22 und 23, die mit Passsitz verschiebbar in die Ventilbohrung eingepasst sind.
Diese Teile sind voneinander durch Abschnitte 24 und 25 mit geringerem Durchmesser getrennt.
Die Spindel 2 des Regelventils ist in Fig. 3 in der neutralen Stellung dargestellt, in der die Zuleitung von
Steuerdruck über die Kammer 13 durch den Teil 22 der Ventilspindel 2 gesperrt ist, während die
Kammern 11 und 12 sowie 14 und 15 über die Teile 24 und 25 von geringerem Durchmesser sämtlich mit dem Auslass in Verbindung stehen. Es sind daher in dieser Stellung die Zylinderanschlitze CL und CR beide mit dem Auslass verbunden und dementsprechend befindet sich das durch Steuerdruck betätigte
Hauptregelventil (nicht dargestellt) ebenfalls in der neutralen Stellung. In den Ventildeckeln 3 und 4 sind Impulsanschlüsse IL und IR vorgesehen.
Wenn ein Druckmittelimpuls durch den Anschluss IL in die
Kammer 33 geleitet wird, treibt er die Ventilspindel nach unten, und umgekehrt, wenn ein Druckmittel- impuls durch den Anschluss IR in die Kammer 43 geleitet wird, treibt er die Ventilspindel nach oben.
Die Ventilspindel 2 weist Längsbohrungen 26 und 27 auf, die an ihren äusseren Enden mit verengten, drosselartig wirkenden Öffnungen 26a bzw. 27a versehen sind, während sie an ihren inneren Enden mit querverlaufenden Kanälen 28 und 29 in den Teilen 24 und 25 von geringerem Durchmesser in Verbindung stehen. Auf diese Weise stehen bei der in Fig. 3 gezeigten Stellung beide Kammern 33 und 43 durch die
Längsbohrungen 26 und 27 und ihre entsprechenden Verengungen 26a und 27a mit dem Auslass in Ver- bindung.
Die Arbeitsweise des automatischen Regelventils ist folgende :
Ein Druckmittelimpuls wird durch den Anschluss IL in die Kammer 33 geleitet und beginnt die
Ventilspindel 2 nach unten zu treiben. Die Verengung 26a bewirkt dabei einen genügenden Rückdruck, um die Gegenwirkung der Feder 41 am andern Ende der Ventilspindel 2 zu überwinden. Wenn die Ventil- spindel 2 sich nach unten bewegt, bedeckt der Teil 21 die Auslasskammer 11 und schliesst sie ab. Dann beginnt der Teil 22 die Steuerdruckkammer 13 freizugeben ; in dieser Stellung gelangt der Steuerdruck über den Querkanal 28, die Längsbohrung 26 und die drosselartig wirkende Öffnung 26a in die Feder- kammer 33, wirkt auf die Fläche des oberen Endes der Ventilspindel 2 und drückt sie vollständig nach unten.
Das untere Ende der Ventilspindel ist während dieser ganzen Bewegung über die Öffnung 27a, die
Längsbohrung 27 und den Querkanal 29 in Verbindung mit dem Auslass.
Das automatische Regelventil wird umgesteuert, indem ein Druckmittelimpuls durch den Anschluss IR in die Federkammer 43 geleitet wird. Dadurch wird die Spindel 2 zunächst durch den Impulsdruck und die zusätzliche Wirkung der Feder 41 in ihre Mittelstellung gebracht, während Druckmittel aus der
Kammer 33 durch das Rückschlagventil 16 in die Steuerdruckleitung verdrängt wird. Wenn die Ventil- spindel 2 sich durch die Mittelstellung bewegt, schliesst der Teil 22 die Servodruckkammer 13, und der
Teil 21 gibt die Auslasskammer 11 frei, so dass die Federkammer 33 durch die Öffnung 26a, die Längs- bohrung 26 und den Querkanal 28 mit dem Auslass in Verbindung tritt.
Eine Weiterbewegung der Spindel nach oben bewirkt, dass der Teil 23 der Ventilspindcl die Auslasskammer 15 schliesst und der Teil 22 der
Ventilspindel die Servodruckkammer 13 öffnet, so dass Steuerdruck jetzt längs des Teiles 25 von ge- ringerem Durchmesser zum Querkanal 29 geleitet wird und von dort entlang der Längsbohrung 27 und durch die Öffnung 27a zu der Federkammer 43 gelangt. Es wirkt daher jetzt Steuerdruck auf das untere
Ende der Ventilspindel 2 ein und bewegt sie vollständig nach oben. Auf diese Weise wird Steuerdruck von der Kammer 13 zu der Kammer 14 und von dort zum Zylinderanschluss CR geleitet, um das durch
Steuerdruck betätigte Hauptregelventil umzusteuern.
Wenn anderseits der Steuerdruck am Anschluss P unterbrochen wird, dann wird die Spindel 2 des automatischen Regelventils durch die Wirkung der
Federn 31 und 41 selbsttätig in die neutrale Mittelstellung gebracht und eine Verschiebung der Ventil- spindel erfolgt durch das entsprechende Rückschlagventil 16 oder 17. Die Spindel des automatischen
Regelventils kann auch dadurch in die Mittelstellung gebracht werden, dass das Druckmittel gleichzeitig auf beide Enden der Ventilspindel zu-oder abgelassen wird.
Der Impulsdruck zur Betätigung des oben beschriebenen automatischen Regelventils kann durch den Druckmittelauslass aus einem Entlastungsventil bewirkt werden ; er kann aber auch durch eine von der
Steuerdruckzuleitung abgezweigte Verbindung mittels eines z. B. durch einen Druckknopf oder einen
Hahn betätigten Ventils zugeführt werden. Es ist nur nötig, genügend Impulsdruckmittel zuzuführen, um die Spindel so weit zu bewegen, bis der Teil 22 die Servodruckkammer 13 öffnet ; dann beginnt der
Steuerdruck zu wirken und führt die Bewegung der Ventilspindel nach unten oder oben zu Ende.
Fig. 4 zeigt die Ventilspindel 2, nachdem sie ihre Bewegung nach unten vollendet hat ; man sieht, dass die Spindel in dieser Stellung durch Steuerdruckmittel gehalten wird, das aus der Kammer 13 längs
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des Teiles 24 von geringerem Durchmesser in die Kammer 12 und von dort über den Querkanal 28, die Längsbohrung 26 und die Öffnung 26a in die Federkammer 33 tritt, wo der Steuerdruck auf die volle Fläche des oberen Endes der Spindel einwirkt. - In dieser Stellung (Fig. 4) wird Steuerdruck auch über den Anschluss CL zu dem einen Ende des durch Steuerdruck betätigten Hauptregelventils (nicht dargestellt) geleitet, während das andere Ende über den Anschluss CR in freier Verbindung mit dem Auslass steht.
Die Anordnung ist so getroffen, dass der vom Anschluss CL der Rohrleitung zugeführte Druck zur Bewegung des Hauptregelventils so gross ist, dass die Kraft der Feder 41 des automatischen Regel ventils überwunden wird. Dasselbe ist der Fall mit Bezug auf die Feder 31 und die Rohrleitung zu dem Anschluss CR, wenn die Spindel des automatischen Regelventils in die äusserste obere Stellung bewegt ist.
Die Längsbohrungen 26 und 27 und die Querkanäle 28 und 29 in der Ventilspindel schaffen eine dauernde Verbindung zwischen den Federkammer 33 und 43 und den entsprechenden ringförmigen Kammern 12 und 14. Gemäss einer ändern Ausführungsform der Erfindung können die genannten Bohrungen und Kanäle in der Ventilspindel durch entsprechende Kanäle im Ventilkörper ersetzt sein, wobei geeignete Verengungen oder Öffnungen vorgesehen sind, um einen entsprechenden Rückdruck zu schaffen, wie dies durch die Öffnungen 26a und 27a bei der oben beschriebenen Ausführungsform erfolgt.