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PATENTANSPRÜCHE
1. Elektrohydraulische Steuereinrichtung, bestehend aus einer Pumpe (1), die mit mindestens einem Verbraucher (5) verbunden ist, einem hydraulisch vorsteuerbaren Ventil (6) im Bypass zum Verbraucher (5), welches ein Ventilglied (16) enthält, das in seiner Ruhestellung von einer Feder (7) gehalten ist und gegen die Kraft der Feder (7) über ein elektrisch betätigtbares Stellglied (8) bewegbar ist, und einer elektrisch arbeitenden Regeleinrichtung (9) zur Betätigung des Stellgliedes (8), dadurch gekennzeichnet, dass der als Stellglied verwendete Elektromagnet (8) des Ventils (6) mit dem Ausgang der Regeleinrichtung (9) verbunden ist, die eingangsseitig mit dem Sollwertgeber (10) einerseits und andererseits wechselweise entweder mit einem Istwertgeber (11), der über einen in einer Verbraucherleitung (13) eingebauten Strömungsmesser (4) betätigt wird,
oder mit einer temperaturunabhängigen Messeinrichtung zur Messung des in dem Elektromagneten (8) fliessenden elektrischen Stromes verbunden ist.
2. Elektrohydraulische Steuereinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die temperaturunabhängige Messeinrichtung für den in dem Elektromagneten (8) fliessenden elektrischen Strom ein mit dem Elektromagneten in Serie geschalteter Festwertwiderstand (21) ist.
3. Elektrohydraulische Steuereinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsmesser (4), der Elektromagnet (8), das Ventil (6) und der Istwertgeber (11) in einem Gehäuse angeordnet sind.
4. Elektrohydraulische Steuereinrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied ein Kolben (16) ist, der gegen die Kraft der Feder (7) verschiebbar ist und den Durchfluss zum Tank (2) öffnet und dass eine Verbindung zwischen dem Federraum des Kolbens (16) und seiner Druckseite über eine Drossel (17) vorhanden ist.
5. Elektrohydraulische Steuereinrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Federraum des Kolbens (16) über Verbindungskanäle (19, 20) mit dem Tank (2) verbunden ist, wobei in den Verbindungskanälen (19, 20) eine veränderbare Drossel eingebaut ist.
6. Elektrohydraulische Steuereinrichtung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die veränderbare Drossel durch einen Ventilkegel (18) gebildet wird, der den Verbindungskanal (19) öffnet oder schliesst und von dem Elektromagneten (8) betätigbar ist.
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrohydraulische Steuereinrichtung, bestehend aus einer Pumpe, die mit mindestens einem Verbraucher verbunden ist, einem hydraulisch vorsteuerbaren Ventil im Bypass zum Verbraucher, welches ein Ventilglied enthält, das in seiner Ruhestellung von einer Feder gehalten ist und gegen die Kraft der Feder über ein elektrisch betätigbares Stellglied bewegbar ist, und einer elektrisch arbeitenden Regeleinrichtung zur Betätigung des Stellgliedes.
Es ist bekannt, Strömungsmesser in hydraulischen Anlagen einzubauen und mit ihnen über hydraulische oder elektrische Einrichtungen Ventile im Bypass zu beeinflussen. Diese Anlagen haben sich bei der Stromregelung bewährt.
Demgegenüber sind Anwendungsfälle bekannt geworden, bei denen neben der Stromregelung auch eine Drucksteuerung verlangt wird. Bisher löste man dieses Problem dadurch, dass man einen Regelkreis mit sämtlichen erforderlichen hydraulischen Bauelementen für die Stromregelung und einen weiteren für Drucksteuerung installierte. Dies bedingt einen hohen gerätetechnischen Aufwand.
Daraus lässt sich die Aufgabe der Erfindung ableiten, einen elektrohydraulischen Schaltkreis vorzuschlagen, der sowohl für eine Stromregelung als auch für eine Drucksteuerung im Bypass benutzt werden kann.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der als Stellglied verwendete Elektromagnet des Ventils mit dem Ausgang der
Regeleinrichtung verbunden ist, die eingangsseitig mit einem
Sollwertgeber einerseits und andererseits wechselweise entwe der mit einem Istwertgeber, der über einen in der Verbraucher leitung eingebauten Strömungsmesser betätigt wird, oder mit einer temperaturunabhängigen Messeinrichtung zur Messung des in dem Elektromagneten fliessenden Stormes verbunden ist.
Nunmehr ist es nicht mehr notwendig, zwei getrennte Schalt kreise aufzubauen und für jeden die notwendigen hydraulischen
Bauelemente zu installieren. Dies liegt insbesondere darin be gründet, dass nur im elektrischen Teil der Anlage eine Umschal tung vorgenommen werden muss, so dass dadurch der Vorteil erreicht wird, dass der bei der Strömungsregelung benötigte
Regler uneingeschränkt auch für die Drucksteuerung benutzt werden kann. Durch den Regler wird die Erwärmung der Ma gnetspule aufgrund des elektrischen Stromes geregelt, so dass keine ungewollten Änderungen des hydraulischen Druckes auf treten können. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass sowohl bei
Drucksteuerung als auch bei Strömungsregelung ein und dersel be Sollwertgeber benutzt werden kann.
Durch Patentanspruch 2 wird eine einfache und doch schnell und zuverlässig arbeitende Messeinrichtung beschrieben.
Patentanspruch 3 stellt eine fertigungstechnisch besonders günstige Ausführung dar.
Durch die Patentansprüche 4 bis 6 wird eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des Ventils beschrieben, die für den kombinierten Anwendungsfall besonders geeignet ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausfüh rungsbeispieles näher erläutert.
Es stellen dar:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Hydraulikkreises mit einem Strömungsmesser im Hauptstrom und einem 2/2
Wegeventil im Bypass;
Fig. 2 eine Ausführungsform des Strömungsmessers und des
Ventils im Bypass nach Fig. 1 mit einer schematischen Anord nung des elektrischen Schaltkreises zum Umschalten von Strömungsregelung auf Drucksteuerung.
Die in Fig. 1 gezeigte Hydraulikanlage weist eine Pumpe 1 auf, die aus Tank 2 Öl über eine Verbraucherleitung 3 durch einen Strömungsmesser 4 zu einem Verbraucher 5 - hier eine
Zylinder-Kolben-Einheit - fördert. Zwischen der Pumpe 1 und dem Strömungsmesser 4 ist im Bypass ein hydraulisch vorge steuertes 2/2-Wegeventil 6 angeordnet. Dieses Ventil 6 besteht aus einem von einem Proportionalmagneten 8 gesteuerten
Druckbegrenzungsventil 6.1 und einem durch das Druckbe grenzungsventil geschaltetem Druckventil 6.2.
Der Proportionalmagnet 8 ist elektrisch mit dem Ausgang einer Regeleinrichtung 9 verbunden, die eingangsseitig mit ei nem Sollwertgeber 10 und mit einem von dem Strömungsmesser betätigten Istwertgeber 11 verbunden ist.
In Fig. 2 ist eine konstruktive Ausführungsform des Strö mungsmessers 4 und des 2/2-Wegeventils 6 im Bypass darge stellt. Der Strömungsmesser 4 besteht aus einem Messfühler 12, der einen ausgeprägten umlaufenden Wulst aufweist und sich in der Bohrung 13 bewegt, die sich im Wirkungsbereich des Mess fühlers stetig erweitert. Der Strömungsfühler 4 wird durch die
Strömung gegen die Kraft der Feder 14 angehoben. Die Füh rungsstange 15 des Messfühlers 12 zeigt an ihrem freien Ende einen Schleifer 11.1, der an dem Potentiometer 11.2 des Ist wertgebers 11 entlanggleitet.
Das 2/2-Wegeventil 6 im Bypass besteht aus einem Kolben
16, der gegen die Kraft der Feder 7 verschiebbar ist. Er weist eine als Festwertdrossel ausgelegte Bohrung 17 auf, die im
Kolbenboden angeordnet ist. Es ist aber auch denkbar, den
Kolben massiv auszuführen und von dem Kolbenboden zum Federraum einen Umgehungskanal im Gehäuse mit der Drosselstelle 17 vorzusehen. Durch diese Drosselstelle 17 gelangt das Öl in den Federraum des Kolbens 16. Von dort gelangt das Öl über einen von einem Ventilkegel 18 drosselbaren Kanal 19 über einen Ablaufkanal 20 in den Tank 2. Der Ventilkegel 18, von dem Proportionalmagneten 8 beaufschlagt, beeinflusst den Druck auf der Federseite des Kolbens 16. Der Kolben 16 selbst kann deshalb einen mehr oder minder grossen Strömungsquerschnitt zum Tank 2 freigeben.
In der aufgezeigten Stellung (Fig. 2) ist die Anlage auf Strömungsregelung geschaltet, d.h. der elektrische Schalter 22 verbindet den Istwertgeber 11 mit der Regeleinrichtung 9. Der Strömungsmesser 4, der Kolben 16 sowie der Ventilkegel 18 weisen nur die in Fig 2 gezeigte Stellung auf, wenn die Pumpe 1 nicht arbeitet, der elektrische Schaltkreis aber eingeschaltet ist.
Wird die Pumpe eingeschaltet und wird ein Sollwert an dem Potentiometer 10 eingestellt, so wird der Proportionalmagnet 8 erregt. Damit wird ein Strömungsquerschnitt an dem Ventilkegel 18 freigegeben, da noch kein Istwert vorliegt.
Sobald Öl in die Verbraucherleitung 3 strömt, öffnet der Kolben 16, weil sich auf der Federseite des Kolbens 16 aufgrund des geöffneten Ventilkegels 18 kein Druck aufbauen kann. Soll der Verbraucher 5 nicht bewegt werden - weil beispielsweise das die Verbraucherrichtung steuernde Wegeventil (hier nicht dargestellt) nicht betätigt wurde - so bleibt der Messfühler 12 in seiner gezeigten Stellung. Über den Kolben 16 erfolgt dann ein nahezu druckloser Umlauf zum Tank 2, da nur die Kraft der Feder 8 überwunden werden muss.
Um den Verbraucher 5 zu bewegen, muss auch Drucköl durch den Strömungsmesser 4 strömen. Dies hat zur Folge, dass der Messfühler 12 angehoben wird, so dass der Istwertgeber 11 ein Signal für die Regeleinrichtung anliefert.
Ist jetzt beispielsweise der Istwert kleiner als der Sollwert, so liefert die Regeleinrichtung 9 ein Signal derart, dass der Ventilkegel 18 den Kanal 19 weiter schliesst, so dass sich auf der Federseite des Kolbens 16 zusätzlich zur Federkraft eine aus dem steigenden hydraulischen Druck resultierende Kraft aufbaut. Der Kolben 16 senkt sich und drosselt dadurch den Umlauf zum Tank. Damit wird die zum Verbraucher strömende ölmenge grösser, so dass sich der Messfühler 12 weiter hebt.
Der Istwert steigt.
Ist keine Soll-Istwert-Differenz vorhanden, so bleibt der
Ventilkegel 18 in seiner augenblicklichen Stellung stehen. Da mit stellt sich der Kolben 16 des Wegeventils 6 auf ein entspre chendes Niveau ein.
Ist hingegen der Istwert höher als der Sollwert, so wird aufgrund der Regeleinrichtung 9 der Ventilkegel 18 angehoben, so dass mehr Öl durch die Bohrung 19 abströmen kann, wo durch sich der Druck in dem Federraum reduziert. Dadurch kann sich der Kolben 16 heben, so dass über den Bypass mehr Öl zum Tank 2 abströmt, wodurch dem Verbraucher weniger Öl zugeführt wird, so dass sich auch der Messkörper 12 des Strö mungsmessers 4 senkt. Damit fällt der Istwert solange, bis zwischen dem Istwert und dem Sollwert keine Differenz mehr vorhanden ist.
Soll nun dieser Hydraulikkreis auf Drucksteuerung umge stellt werden, soll also beispielsweise das Wegeventil 6 im
Bypass als Drucksteuerventil arbeiten, so ist es nur notwendig, den Istwertgeber 11 des Strömungsmessers 4 von der elektri schen Regeleinrichtung zu trennen. Dies geschieht dadurch, dass der Schalter 22 umgeschaltet wird. Damit ist der tempera turunabhängige Festwertwiderstand 21 eingeschaltet. An dem
Sollwertgeber 10 wird nun eine dem gewünschten Druck pro portionale Spannung eingestellt. Dadurch wird der Öffnungs querschnitt zwischen der Bohrung 19 und dem Schaltkolben 18 festgelegt. Gleichzeitig ist damit der sich in dem Federraum des
Kolbens 16 aufbauende hydraulische Druck festgelegt, wodurch die Stellung des Kolbens 16 bestimmt ist.
Der temperaturunabhängige Festwertwiderstand 21 in dem elektrischen Regelkreis hat nun die Aufgabe zu verhindern, dass bei zunehmender Erwärmung des Magneten 8 sich dessen
Druckkraft verändert, so dass sich der eingestellte Druck auf den Kolben 16 damit ebenfalls verändert.
Durch die Erwärmung der Magnetspule aufgrund des elek trischen Stromes tritt eine Widerstandsänderung ein und damit auch eine Änderung des elektrischen Stroms in dem Regelkreis.
Diese Stromänderung bewirkt bei dem Festwertwiderstand 21 eine Änderung des Spannungsabfalls. Da der Festwertwider stand als Istwertgeber geschaltet ist, kann die Regeleinrichtung
9 diese Änderung des Istwerts erfassen. Sie ändert dann im
Korrektursinne den zum Magneten fliessenden elektrischen
Strom.
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PATENT CLAIMS
1. Electrohydraulic control device, consisting of a pump (1) which is connected to at least one consumer (5), a hydraulically pilot-controllable valve (6) in the bypass to the consumer (5), which contains a valve member (16) in its Rest position is held by a spring (7) and can be moved against the force of the spring (7) via an electrically actuated actuator (8), and an electrically operating control device (9) for actuating the actuator (8), characterized in that the The solenoid (8) of the valve (6) used as an actuator is connected to the output of the control device (9), which on the input side is connected to the setpoint generator (10) on the one hand and on the other hand alternately to an actual value transmitter (11), 13) built-in flow meter (4) is actuated,
or is connected to a temperature-independent measuring device for measuring the electrical current flowing in the electromagnet (8).
2. Electro-hydraulic control device according to claim 1, characterized in that the temperature-independent measuring device for the electric current flowing in the electromagnet (8) is a fixed value resistor (21) connected in series with the electromagnet.
3. Electro-hydraulic control device according to claim 1, characterized in that the flow meter (4), the electromagnet (8), the valve (6) and the actual value transmitter (11) are arranged in a housing.
4. Electro-hydraulic control device according to claim 3, characterized in that the valve member is a piston (16) which is displaceable against the force of the spring (7) and opens the flow to the tank (2) and that a connection between the spring chamber of the piston (16) and its pressure side via a throttle (17) is present.
5. Electro-hydraulic control device according to claim 4, characterized in that the spring chamber of the piston (16) is connected to the tank (2) via connecting channels (19, 20), a variable throttle being installed in the connecting channels (19, 20).
6. Electro-hydraulic control device according to claim 5, characterized in that the variable throttle is formed by a valve cone (18) which opens or closes the connecting channel (19) and can be actuated by the electromagnet (8).
The invention relates to an electro-hydraulic control device consisting of a pump which is connected to at least one consumer, a hydraulically pilot-controllable valve in the bypass to the consumer, which contains a valve member which is held in its rest position by a spring and against the force of the Spring is movable via an electrically actuated actuator, and an electrically operating control device for actuating the actuator.
It is known to install flow meters in hydraulic systems and to use them to influence valves in the bypass via hydraulic or electrical devices. These systems have proven themselves in current regulation.
In contrast, applications have become known in which pressure control is required in addition to the current control. So far, this problem has been solved by installing a control circuit with all the hydraulic components required for current regulation and another for pressure control. This requires a high level of technical equipment.
The object of the invention can be derived from this to propose an electrohydraulic circuit which can be used both for current regulation and for pressure control in the bypass.
The object is achieved in that the electromagnet of the valve used as an actuator with the output of the
Control device is connected, the input side with a
Setpoint generator on the one hand and on the other hand alternately either with an actual value transmitter, which is actuated via a flow meter installed in the consumer line, or with a temperature-independent measuring device for measuring the current flowing in the electromagnet.
Now it is no longer necessary to build two separate circuits and the necessary hydraulic for each
Install components. This is due in particular to the fact that a switchover has to be carried out only in the electrical part of the system, so that the advantage is achieved that that required for flow control
Regulator can also be used without restriction for pressure control. The controller regulates the heating of the magnetic coil due to the electric current, so that no unwanted changes in the hydraulic pressure can occur. Another advantage is that both
Pressure control and flow control one and the same be setpoint generator can be used.
Claim 2 describes a simple, yet fast and reliable measuring device.
Claim 3 represents a particularly favorable execution in terms of production technology.
Claims 4 to 6 describe a particularly advantageous embodiment of the valve, which is particularly suitable for the combined application.
In the following the invention is explained in more detail using an exemplary embodiment.
They represent:
Fig. 1 is a schematic representation of a hydraulic circuit with a flow meter in the main flow and a 2/2
Directional valve in the bypass;
Fig. 2 shows an embodiment of the flow meter and
Valve in the bypass according to FIG. 1 with a schematic arrangement of the electrical circuit for switching from flow control to pressure control.
The hydraulic system shown in Fig. 1 has a pump 1, the oil from tank 2 via a consumer line 3 through a flow meter 4 to a consumer 5 - here one
Cylinder-piston unit - delivers. Between the pump 1 and the flow meter 4, a hydraulically pre-controlled 2/2-way valve 6 is arranged in the bypass. This valve 6 consists of a controlled by a proportional magnet 8
Pressure relief valve 6.1 and a pressure valve switched by the pressure relief valve 6.2.
The proportional magnet 8 is electrically connected to the output of a control device 9, which is connected on the input side to a setpoint generator 10 and to an actual value generator 11 actuated by the flow meter.
In Fig. 2 is a constructive embodiment of the flow meter 4 and the 2/2-way valve 6 in the bypass Darge provides. The flow meter 4 consists of a sensor 12, which has a pronounced circumferential bead and moves in the bore 13, which continuously expands in the effective range of the sensor. The flow sensor 4 is by the
Flow raised against the force of the spring 14. The guide rod 15 of the sensor 12 shows at its free end a grinder 11.1 which slides along the potentiometer 11.2 of the actual value transmitter 11.
The 2/2-way valve 6 in the bypass consists of a piston
16, which is displaceable against the force of the spring 7. It has a bore 17 designed as a fixed-value throttle, which in
Piston plate is arranged. But it is also conceivable that
Solid pistons and a bypass channel in the housing with the throttle point 17 from the piston crown to the spring chamber. The oil reaches the spring chamber of the piston 16 through this throttle point 17. From there, the oil reaches the tank 2 via a channel 19 which can be throttled by a valve cone 18 and an outlet channel 20 on the spring side of the piston 16. The piston 16 itself can therefore release a more or less large flow cross-section to the tank 2.
In the position shown (Fig. 2) the system is switched to flow control, i.e. the electrical switch 22 connects the actual value transmitter 11 to the control device 9. The flow meter 4, the piston 16 and the valve cone 18 only have the position shown in FIG. 2 when the pump 1 is not working but the electrical circuit is switched on.
If the pump is switched on and a setpoint is set on the potentiometer 10, the proportional magnet 8 is excited. A flow cross section at the valve cone 18 is thus released since there is still no actual value.
As soon as oil flows into the consumer line 3, the piston 16 opens because no pressure can build up on the spring side of the piston 16 due to the opened valve cone 18. If the consumer 5 is not to be moved - because, for example, the directional control valve (not shown here) controlling the consumer direction has not been actuated - the sensor 12 remains in the position shown. An almost pressure-free circulation to tank 2 then takes place via piston 16, since only the force of spring 8 has to be overcome.
In order to move the consumer 5, pressure oil must also flow through the flow meter 4. As a result, the sensor 12 is raised so that the actual value transmitter 11 delivers a signal for the control device.
If, for example, the actual value is now smaller than the target value, the control device 9 delivers a signal such that the valve cone 18 closes the channel 19 further, so that a force resulting from the increasing hydraulic pressure builds up on the spring side of the piston 16 in addition to the spring force . The piston 16 lowers and thereby throttles the circulation to the tank. This increases the amount of oil flowing to the consumer, so that the sensor 12 rises further.
The actual value increases.
If there is no setpoint / actual value difference, the remains
Valve plug 18 is in its current position. Since with the piston 16 of the directional control valve 6 to a corre sponding level.
If, on the other hand, the actual value is higher than the desired value, the valve cone 18 is raised due to the control device 9, so that more oil can flow out through the bore 19, where the pressure in the spring chamber is reduced. As a result, the piston 16 can rise, so that more oil flows out to the tank 2 via the bypass, as a result of which less oil is supplied to the consumer, so that the measuring body 12 of the flow meter 4 also lowers. The actual value thus falls until there is no longer a difference between the actual value and the setpoint.
If this hydraulic circuit is to be switched to pressure control, for example the directional valve 6 should
Working bypass as a pressure control valve, it is only necessary to separate the actual value transmitter 11 of the flow meter 4 from the electrical control device. This is done by switching the switch 22. The temperature-independent fixed value resistor 21 is thus switched on. To the
Setpoint generator 10 is now set to the desired pressure per proportional voltage. As a result, the opening cross section between the bore 19 and the switching piston 18 is determined. At the same time it is in the spring space of the
Piston 16 building hydraulic pressure is set, whereby the position of the piston 16 is determined.
The temperature-independent fixed-value resistor 21 in the electrical control circuit now has the task of preventing the magnet 8 from increasing as the temperature increases
Pressure force changes, so that the set pressure on the piston 16 also changes.
Due to the heating of the magnetic coil due to the elec trical current, a change in resistance occurs and thus also a change in the electrical current in the control loop.
This change in current causes a change in the voltage drop in the fixed value resistor 21. Since the fixed value resistor was switched as an actual value transmitter, the control device can
9 capture this change in the actual value. It then changes in
Correction sense of the electrical flowing to the magnet
Electricity.