DD212770A5 - CONTROL VALVE FOR HYDRAULIC PRECISION CONTROLS - Google Patents
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- DD212770A5 DD212770A5 DD83251642A DD25164283A DD212770A5 DD 212770 A5 DD212770 A5 DD 212770A5 DD 83251642 A DD83251642 A DD 83251642A DD 25164283 A DD25164283 A DD 25164283A DD 212770 A5 DD212770 A5 DD 212770A5
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Abstract
Waehrend es Ziel der Erfindung ist, die Gebrauchswerteigenschaften derartiger Steuerventile auf kostenguenstige Weise zu erhoehen, besteht die Aufgabe darin, ein Steuerventil feur hydraulische Praezisionssteuerungen so weiterzubilden, dass eine Feindosierung der Fluidstroemung auch fuer Praezisionssteuerungen ermoeglicht wird und gleichzeitig jede Instabilitaet der Ventilglieder des Steuerventils verhindert wird. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe derart geloest, dass die aeussere Stirnflaeche und die von der inneren umfangsnahen Flaeche umgebende Bodenflaeche des ersten, durch Fluiddruck beweglichen Ventilgliedes, annaehernd gleiche wirksame Flaechenausmasse aufweisen.While the object of the invention is to inexpensively increase the utility value characteristics of such control valves, the object is to further develop a precision hydraulic control control valve so that fine metering of the fluid flow is also possible for precision controls while preventing any instability of the valve members of the control valve , According to the invention, the object is achieved in such a way that the outer end face and the bottom surface of the first valve element, which is movable by fluid pressure, have the same effective surface area.
Description
Berlin, den 9·12·1983 AP F 01 H/251 642/1 62-557/25/38Berlin, 9 · 12 · 1983 AP F 01 H / 251 642/1 62-557 / 25/38
Steuerventil für hydraulische PräzisionsateuerungenControl valve for hydraulic precision controls
fh Die Erfindung bezieht sich auf Steuerventile für hydraulische Präzisionssteuerungen» fh The invention relates to control valves for hydraulic precision controls »
Es ist häufig auf landwirtschaftlichen und industriellen Gebieten wünschenswert, eine Präzisionssteuerung mit einem entsprechend genau arbeitenden Steuerventil vorzusehen, bei dem mehrere der Wirkung nach wie Tellerventil arbeitende Steuerventile vorgesehen sind« Traditionell werden für solche Präzisionssteuerungen Schieberventile eingesetzt. Uach der Wirkungsart von Tellerventilen.arbeitende Ventile sind jedoch weniger jrr^ empfindlich gegenüber Verunreinigungen, können jedoch hauptsächlich nur als Einschalt- und Abschaltventile und zur Steuerung des Druckes verwendet werden» In diesen Anwendungsfällen sind diese Steuerventile normalerweise mit Differentialflächen versehen, so daß das. Ventil fähig ist, das Fluid durch das Ventil in kürzester Zeit hindurchzuleiten* Damit haben aber diese Ventile nicht die Fähigkeit, die Fluidströmung in Föindosierung su steuern. Zusätzlich kann die Differentialfläche dazu führen, daß Instabilitäten auftreten und zwar aufgrund der durch die Strömung induzierten Kräfte und die Druckkräfte« Diese Instabilität wird verherrschend vor allem nahe dem Null-It is often desirable in the agricultural and industrial fields to provide a precision control with a correspondingly accurate control valve providing a plurality of poppet control valves. "Traditionally, poppet valves are used for such precision controls. However, by the nature of poppet valves, working valves are less susceptible to contamination, but may be used primarily only as on-off and shut-off valves and pressure control. In these applications, these control valves are normally provided with differential surfaces so that the valve capable of passing the fluid through the valve in a very short time * But these valves do not have the ability to control the fluid flow in Föindosierung su. In addition, the differential surface can cause instabilities to occur due to the forces induced by the flow and the compressive forces. "This instability becomes predominantly close to zero.
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oder Abaehaltρunkt des Betriebes, was kritisch für die Arbeitsweise des Strömungssteuerventila ist·or Abaehaltpunkt the operation, which is critical to the operation of the Strömungssteuerventila ·
Die Druckschrift "Fluid Power control Textbook" (M.I.T. Press, 1960) gibt an (vgl. Seite 243),"daß der Wirkung nach wie Tellerventile arbeitende Steuerventile, die für Servoanwendungen mit hohen Anforderungen bestimmt sind, nur selten, wenn überhaupt mit Erfolg eingesetzt werden konnten. Jedoch sind Steuerventile, welche solche, nach ihrer Wirkung den Tellerventilen nachgebildeten Steuerventile sind, Gegenstand der US-PS 3 893 4715 4 194 719 und 4 201 252. Jedoch sind alle diese bekannten'Steuerventile nicht geeignet, um eine Peindosierung der Fluidströmung unter gleichseitiger Aufrechterhaltung einer stabilen lage des Ventilgliedes zu ermöglichen.The publication "Fluid Power control Textbook" (MIT Press, 1960) states (see page 243), "that the effect of operating as poppet valves control valves, which are intended for high-performance servo applications, rarely, if ever successfully used However, control valves, which are such control valves as are modeled on the poppet valves, are the subject of U.S. Patent Nos. 3,893,475, 4,194,719, and 4,201,252. However, all of these known control valves are not suitable for controlling the flow of fluid while maintaining the equilateral maintenance of a stable position of the valve member.
Ziel der Erfindung ist es, die Gebrauchswerteigenschaften von Steuerventilen für hydraulische Präzisionssteuerungen auf kostengünstige Weise zu erhöhen.The aim of the invention is to inexpensively increase the utility value characteristics of precision hydraulic control valves.
Darlegung des·Wesens der Erfindung · Presentation of the essence of the invention
Es ist Aufgabe der Erfindung ein Steuerventil für hydraulische Präzisionssteuerungen so weiterzubilden, daß die aufgezeigten Schwierigkeiten beseitigt werden, eine Feindosierung der Fluidströmung auch für Präzisions-Steuerungen.ermöglicht wird und gleichzeitig jede · Instabilität der Ventilglieder des Steuerventils verhindert wird»It is an object of the invention to develop a control valve for precision hydraulic controls so that the difficulties indicated are eliminated, a fine metering of the fluid flow is also for Präzisions-Steuerungsungen.ermöglicht and at the same time any instability of the valve members of the control valve is prevented »
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß derart gelöst, daß die äußere Stirnfläche und die von der inneren umfangsnahen Fläche umgebende Bodenfläche des ersten, durch Fluiddruck beweglichen Ventilgliedes annähernd gleiche wirksame Flächenausmaße aufweisen.The object is achieved according to the invention in such a way that the outer end face and the bottom surface of the first valve element which is movable by fluid pressure have approximately the same effective surface dimensions.
Ebenso ist erfindungsgemäß, daß die beiden Ventilglieder nach Funktionsart von Tellerventilen ausgebildet sind· Er-' findungsgemäß ist auch, daß das erste Ventilglied durch eine Vorspanneinrichtung in Richtung auf seine Schließstellung vorgespannt ist» Weiterhin ist erfindungsgemäß, daß die äußere Stirnfläche und die Bodenfläche des ersten Ventilgliedes über eine druckregelnde Drosselstelle miteinander verbunden sind« Ein weiteres erfindungsgemäßes Merkmal ist es, daß die Fluidströmung vom Fluideinlaß zum Fluidauslaß gerichtet ist« Darüber hinaus ist erfindungsgemäß# daß als Steuereinrichtung eine elektromagnetische Steuervorrichtung vorgesehen isto Weiterhin ist erfindungsgemäß, daß das zweite Ventilglied direkt oder linear proportional bewegbar ist . Ό· zu dem Speisestrom der elektromagnetischen Steuerwicklung· Ebenso ist erfindungsgemäß, daß die Anordnung so getroffen ist, daß die Größe der Querschnittsfläche des durch Abheben des ersten Ventilgliedes von dem inneren Ventilsitz der Bewegung des zweiten Ventilgliedes relativ zur äußeren Stirnfläche des ersten Ventilgliedes proportional ist· Erfindungsgemäß ist auch, daß die Anordnung so getroffen ist, daß die Bewegung des ersten Ventilgliedes der Bewegung des zweiten Ventilgliedes zur Erzeugung einer positiven Rückrneldefunlction annähernd gleich ist. Weiterhin ist erfindungsgemäß, daß die Anordnung so getroffen ist, daß die Bewegung, des zweiten Ventilgliedes relativ zur äußeren Stirnfläche des ersten Ventilgliedes eine variable.Drosselstelle an der Sintrittsmündung der ersten inneren Bojarung erzeugt·It is also according to the invention that the two valve members are formed according to the type of poppet valves. It is also according to the invention that the first valve member is biased by a biasing device in the direction of its closed position Further according to the invention, that the outer face and the bottom surface of the first Valve member are connected to each other via a pressure-regulating throttle point "Another feature of the invention is that the fluid flow is directed from the fluid inlet to the fluid outlet." In addition, according to the invention # is provided as a control device, an electromagnetic control device o Further, according to the invention, that the second valve member directly or is linearly proportional movable. Likewise, according to the invention, the arrangement is such that the size of the cross-sectional area of the first valve member from the inner valve seat is proportional to the movement of the second valve member relative to the outer face of the first valve member. According to the invention is also that the arrangement is made such that the movement of the first valve member of the movement of the second valve member to produce a positive Rückrneldefunlction is approximately equal. Furthermore, according to the invention, the arrangement is such that the movement of the second valve member relative to the outer end face of the first valve member produces a variable throttle point at the sine mouth of the first inner bow bore.
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Ein weiteres erfindungsgemäßes Merkmal ist darin au sehen, daß die Anordnung so getroffen ist, daß die Verbindungsbohrung zwischen dor äußeren Stirnfläche und der Bödenfläche des ersten Ventilgliedes über dieses Ventilglied einen Druckabfall erzeugt· Darüber hinaus i3t erfindungsgemäß, daß in der Verbindungsbohrung ein Drosselglied angeordnet ist» Weiterhin ist erfindurigsgemäß, daß das erste Ventilglied unter der Wirkung einer Vorspanneinrichtung steht, die in Richtung auf den Ventilsitz wirkt« Ebenso ist erfindungsgemäß, daß die Innenbohrung des Gehäuses eine Suspeisekamnier aufweist, die Über den Fluideinlaß und ein Rückschlagventil mit einer Pluidpumpe in Verbindung steht und bei Abheben des ersten Ventilgliedes von dem inneren Ventilsitz eine direkte gedrosselte Strömungsverbindung zum Pluidauslaß bildet. Erfindungsgemäß ist auch, als Vorspanneinrichtung eine in der Innenbohrung angeordnete, auf die äußere Stirnfläche des ersten Ventilgliedes einwirkende Feder ist. Die Erfindung ist weiterhin gekennzeichnet durch ein Drosselglied auch in der ersten inneren Bohrung.Another feature of the invention is seen in the fact that the arrangement is such that the connecting bore between the outer end face and the bottom surface of the first valve member via this valve member produces a pressure drop · In addition, i3t according to the invention that in the connecting bore a throttle member is arranged » Furthermore, it is erfindurigsgemäß that the first valve member is under the action of a biasing device, which acts in the direction of the valve seat is also according to the invention that the inner bore of the housing has a Suspeisekamnier, which communicates via the fluid inlet and a check valve with a Pluidpumpe and upon lifting of the first valve member from the inner valve seat forms a direct throttled flow connection to Pluidauslaß. Also, according to the invention, as the biasing means, there is a spring disposed in the inner bore acting on the outer end face of the first valve member. The invention is further characterized by a throttle member also in the first inner bore.
Dabei ist e3 wesentlich, daß die äußere Stirnfläche und die Bodenfläche des ersten Ventilgliedes im v/esentliehen gleichgroße wirksame Flächen darbieten, so daß im statischen Zustand des Steuerventils auf das erste Ventilglied gleichgroße Drücke einwirken. Durch die Bewegung des zweiten Ventilgliedes wird das Steuerventil von außen gesteuert· Die Bewegung des zweiten Ventilgliedes kann z. B. mit Hilfe einer elektromagnetischen Wicklung erfolgen, wobei die Anordnung ao getroffen ist, daß die Auswanderungsweite des zweiten Steuerventils dem Speisestrom der elektromagnetischen Wicklung direkt oder linear proportional ist. Die Anordnung zwischen denIn this case, e3 is essential that the outer end face and the bottom face of the first valve member present v / erentliehen equal effective areas, so that act in the static state of the control valve on the first valve member equal pressures. By the movement of the second valve member, the control valve is controlled from the outside · The movement of the second valve member can, for. Example, take place with the aid of an electromagnetic winding, wherein the arrangement ao is met, that the Auswanderungsweite of the second control valve is the feed current of the electromagnetic coil directly or linearly proportional. The arrangement between the
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beiden Ventilgliedern des Steuerventils ist dabei so getroffen, daß beide Ventilglieder praktisch gleiche Bewegungen ausführen. Dabei bildet das zweite Ventilglied an der Eintrittsmündung der mit dem Auslaß in Verbindung stehenden, inneren ersten Bohrung eine variable Strömungsdrosselstelle· Die Strömung durch diese gesteuerte Drosselöffnung ist direkt proportional zu der Bewegung des ersten Ventilgliedes. Eine Vorspanneinrichtung, z. B1. eine Feder liegt direkt an der äußeren Stirnfläche des ersten Ventilgliedes an, um dieses in Schließstellung in Bezug auf den Ventilsitz vorzuspannen»two valve members of the control valve is made so that both valve members perform virtually the same movements. The second valve member forms a variable flow restrictor at the inlet of the inner first bore communicating with the outlet. The flow through this controlled orifice is directly proportional to the movement of the first valve member. A pretensioner, z. B 1 . a spring abuts directly on the outer face of the first valve member to bias it in the closed position with respect to the valve seat »
Mit dem neuen Steuerventil ist eine präzis gesteuerte Fluidströmung zwischen einem Einlaß und einem Auslaß möglich· Dabei wirken die beiden Ventilglieder so zusammen, daß eine gesteuerte Dosseiöffnung entsteht, die direkt proportional der linearen Bewegung des zweiten Ventilgliedes ist·With the new control valve, a precisely controlled fluid flow between an inlet and an outlet is possible · The two valve members cooperate so that a controlled Dosseiöffnung arises, which is directly proportional to the linear movement of the second valve member ·
Die erfindungsgemäße Lösung ist weiterhin gekennzeichnet durch die Verwendung von zwei Steuerventilen, deren Innenbohrungen in einem gemeinsamen Gehäuse vorgesehen sind, wobei der mit der ersten inneren Bohrung in ständiger Verbindung stehende Fluidauslaß des ersten, mit seinem Pluideinlaß an eine Druckmittelquelle angeschloßsenen Steuerventils mit dem Anschluß eines - vorzugsweise einfach wirkenden - Hydraulikzylinders und mit dem bodenseitigen Fluideinlaß des zweiten Steuerventils in Verbindung steht, dessen Pluidauslaß mit dem der Druckmitfcelquelle zugeordneten Druckmittelsumpf verbunden ist«The solution according to the invention is further characterized by the use of two control valves, the inner bores are provided in a common housing, wherein the standing with the first inner bore in constant communication fluid outlet of the first, with its Pluideinlaß connected to a pressure medium source control valve with the connection of a preferably single-acting - hydraulic cylinder and with the bottom-side fluid inlet of the second control valve is in communication, the Pluidauslaß is connected to the Druckmitfcelquelle associated pressure medium sump «
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Darüber hinaus ist die erfindungsgemäfie Lösung gekennzeichnet durch die Verwendung von vier unabhängigen Steuerventilen und einem doppelt wirkenden Hydraulikzylinder mit zwei beiderseits des Kolbens vorgesehenen Druckmittelkammern bei der die eine Druckmittelkammer mit dem /Pluidauslaß des ersten, mit dem Pluideinlaß an eine aus einem Druckmittelsumpf gespeiste Druckmittelquelle angeschlossenen Steuerventil und gleichzeitig mit dem Pluideinlaß des vierten Steuerventils verbunden ist, die zweite Druckmittelkamnier mit dem Pluideinlaß des zweiten Steuerventils und gleichzeitig mit dem Pluidauslaß des dritten Steuerventils in Verbindung steht, und bei der zusätzlich der Pluideinlaß des dritten Steuerventils mit der Druckmittelquelle und Jeder Pluidauslaß des. zweiten und des vierten Steuerventils mit dem Druckmittelsumpf verbunden ist»In addition, the erfindungsgemääfie solution is characterized by the use of four independent control valves and a double-acting hydraulic cylinder with two provided on both sides of the piston pressure medium chambers in which the one pressure medium chamber with the / Pluidauslaß the first, connected to the Pluideinlaß to a source of pressure medium sump pressure medium source connected control valve and simultaneously communicating with the pluid inlet of the fourth control valve, the second pressure medium communicates with the pluid inlet of the second control valve and simultaneously with the pluid outlet of the third control valve, and additionally with the pluid inlet of the third control valve with the pressure medium source and each pluid outlet of the second and the fourth control valve is connected to the pressure medium sump »
Aufgrund der Ausbildung wird auch erreicht, daß das Steuerventil die Charakteristik einer positiven Rückmeldung der Yentilstellung zeigt. Eine mit Steuerventilen nach der Erfindung aufgebaute Steuerventilanordnung ist weitgehend unempfindlich gegenüber Verunreinigungen in dem Hydraulikfluid im Vergleich zu in hydraulischen Präzisionssteuerungen sonst üblichen Schieberventilen, Auch ist das neue Steuerventil oder eine darauf aufgebaute Ventilanordnung sehr einfach und billig herzustellen· Auch zeigt die Ventilanordnung nur eine geringe Abhängigkeit der Strömungscharakteristiken von der Last»Due to the design is also achieved that the control valve shows the characteristic of a positive feedback of Yentilstellung. A constructed with control valves according to the invention control valve assembly is largely insensitive to contamination in the hydraulic fluid compared to hydraulic precision controls otherwise conventional slide valves, Also, the new control valve or a valve assembly constructed thereon is very simple and inexpensive to manufacture · Also, the valve assembly shows only a low dependence the flow characteristics of the load »
Die Erfindung soll nachfolgend in mehreren Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutertThe invention will be explained in more detail in several embodiments with reference to the accompanying drawings
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werden.become.
Es zeigen: ·Show it: ·
Fig. 1: eine schematische Ansicht eines Steuerventils " gemäß der Erfindung mit zwei zusammenwirkenden Ventilgliedern, welche in Fig. 1 beide in ihrer Schließstellung gezeigt sindjFig. 1: a schematic view of a control valve "according to the invention with two cooperating valve members, which are both shown in Fig. 1 in its closed position j
Fig. 2t in ähnlicher Darstellung wie Fig. 1 das zweite " Ventilglied in einer abgehobenen Stellung;Fig. 2t in a similar representation as Figure 1, the second "valve member in an off position.
Fig. 3: in der gleichen Darstellung wie Fig. 1 beide • . '" Ventilgiieder in "abgehobener Stellungj .Fig. 3: in the same representation as Fig. 1 both •. 'Valve body in' lifted position j.
Fig. 4i in ähnlicher Darstellung wie Fig. 1 ein abge-' wandelt es Ausführungsbeispiel, bei dem in den beiden in dem ersten Ventilglied angeordneten Strömungswegen jeweils Drosselstellen vorgesehen · Bind}Fig. 4i in a similar representation as FIG. 1 shows a abge- 'converted it embodiment, in which in the two arranged in the first valve member flow paths each provided throttle points · Bind}
Fig. 5: in schematischer Darstellung eine Dreiwegebis 7i Steuerventilanordnung, die unter Verwendung eines " Steuerventils nach Fig. 1 oder Fig. 4 aufgebaut ist und dazu dient, einen hydraulischen Stellzylinder in eine neutrale, eine angehobene oder eine abgesenkte Stellung zu steuern und5 is a schematic representation of a three-way control valve arrangement which is constructed using a control valve according to FIG. 1 or FIG. 4 and serves to control a hydraulic actuating cylinder to a neutral, a raised or a lowered position, and FIG
Fig. 8: in ähnlicher Darstellung wie Fig. 5 eine Vierwege-' Steuerventilanordnung, die mit dem Steuerventil gemäß der Erfindung aufgebaut ist und zur Steuerung eines doppelt wirkenden hydraulischen Zylinders dient*8 shows, in a representation similar to FIG. 5, a four-way control valve arrangement which is constructed with the control valve according to the invention and serves to control a double-acting hydraulic cylinder.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Pig. 1 bis 3 weist das Steuerventil 10 ein Gehäuse 12 mit einer Innenbohrung 14 auf· Im Inneren dieser Bohrung ist ein Ventilsitz 16 eingearbeitet. Die Innenbohrung 14 steht mit einem Fluideinlaß und einem Fluidauslaß 20 in Verbindung. Der Pluideinlaß 18. ist mit einem Druckmittelsumpf 22 durch eine-Plnid-., pumpe 24 und ein Rückschlagventil 26 verbunden. Die Fluidputnpe 24 saugt Pluid aus dem Druckmittel sumpf 22 und liefert unter.Druck stehendes Pluid su de ta Fluideinlaß 18 der Innenbohrung 14f Das Rückschlagventil 26 ist so ausgebildet, daß es die Pluidstrb'mung nur in einer Richtung, nämlich von der Pluidputnpe 24 zu der Innenbohrung 14 erlaubt. Der Fluidauslaß 20 ist seinerseits mit einem äußeren Punktionsglied 28 verbunden, das in Pig· 1 nur schematisch angedeutet ist* Bei-landwirtschaftlichen oder inductriellen Fahrzeugen kann das Punktionsglied 28 ein oder mehrere hydraulische Zylinder oder Motore sein, die ein zugehöriges Gerät heben oder senken.In the embodiment of the Pig. 1 to 3, the control valve 10 has a housing 12 with an internal bore 14. A valve seat 16 is incorporated in the interior of this bore. The inner bore 14 is in communication with a fluid inlet and a fluid outlet 20. The Pluideinlaß 18. is connected to a pressure medium sump 22 by a Plnid-., Pump 24 and a check valve 26. The Fluidputnpe 24 sucks Pluid from the pressure medium swamp 22 and supplies pressurized Pluid su de ta fluid inlet 18 of the inner bore 14 f The check valve 26 is formed so that it Pluidstrb'mung only in one direction, namely from the Pluidputnpe 24 the inner bore 14 allowed. The fluid outlet 20 is in turn connected to an outer puncturing member 28, which is indicated only schematically in Pig * 1. In agricultural or induction vehicles, the puncturing member 28 may be one or more hydraulic cylinders or motors that raise or lower an associated implement.
Innerhalb der Innenbohrung 14 des Gehäuses 12 ist zwischen Pluideinlaß 18 und Pluidauslaß 20 ein erstes Ventilglied angeordnet. Dieses ist vorzugsweise der Punktionsart nach einem Tellerventil nachgebildet. Das erste Ventilglied weist eine obere oder äußere Stirnfläche 32 und eine Bodenfläche 34 auf. Eine untere umfängliche Pläche 36 des ersten Ventilgliedes 30 wirkt mit dem Ventilsitz 16 zusammen. Die wirksamen Gesamtflächenbereiche der Bodenfläche 34 und die effektive Plächengröße der äußeren Stirnfläche 32, über die jeweils der Fluiddruck wirksam werden kann, sind annähernd gleich groß· Die Bedeutung dieser Maßnahme wird weiter unten im Zusammenhang mit der Arbeitsweise des Steuerventils erörtert»Within the inner bore 14 of the housing 12 is disposed between Pluideinlaß 18 and Pluidauslaß 20, a first valve member. This is preferably modeled the puncture after a poppet valve. The first valve member has an upper or outer end surface 32 and a bottom surface 34. A lower circumferential surface 36 of the first valve member 30 cooperates with the valve seat 16. The effective total surface area of the bottom surface 34 and the effective area size of the outer end surface 32 over which the fluid pressure can be effective are approximately equal. The significance of this measure will be discussed below in connection with the operation of the control valve.
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Das erste Ventilglied 30 unterteilt die Bohrung 40 in zwei Kammern, nämlich die Zuspeisekammer 19 und eine Steuerkammer 21. Die Zuspeisekammer 19 liegt unterhalb der Bodenfläche 34 des ersten Ventilgliedes 30, während die Steuerkammer 21 oberhalb der äußeren Stirnfläche 32 ^:, des ersten Ventilgliedes 30 liegt.The first valve member 30 divides the bore 40 into two chambers, namely the Zuspeisekammer 19 and a control chamber 21. The Zuspeisekammer 19 is located below the bottom surface 34 of the first valve member 30, while the control chamber 21 above the outer face 32 ^: the first valve member 30 lies.
Innerhalb des ersten Ventilgliedes 30 ist eine Verbindungsbohrung 38 vorgesehen, welche die äußere Stirnfläche 32 mit der Bodenfläche 34 verbindet und als Einschnürung R.. zwischen diesen beiden Flächen wirksam ist, um einen . Druckabfall über das erste Ventilglied 30 zu bewirken. Um für unterschiedliche Druckwerte unterschiedliche Druckabfälle einstellen zu können, ist in der Verbindungsbohrung 38 ein Stöpsel 42 vorgesehen, der eine Präzisionsöffnung 44 aufweist» In jedem Pail wird über das erste Ventilglied 30 ein Druckabfall erzeugt, wobei der höhere Druck im allgemeinen jedoch auf der Bodenfläche 34 wirksam ist. Es O sollte jedoch bemerkt werden, daß die erste Verbindungsbohrung 38 auch in dem Gehäuse 12, anstelle in dem ersten Ventilglied 10, vorgesehen sein kann, solange die Bohrung die Zuspeisekammer 19 mit der Steuerkammer 21 strömungsmäßig in Verbindung hält.Within the first valve member 30, a connecting bore 38 is provided, which connects the outer end face 32 with the bottom surface 34 and as a constriction R .. between these two surfaces is effective to a. To cause pressure drop across the first valve member 30. In order to be able to set different pressure drops for different pressure values, a stopper 42 is provided in the connecting bore 38, which has a precision opening 44. In each pass, a pressure drop is generated via the first valve member 30, but the higher pressure is generally generated on the bottom face 34 is effective. It should be noted, however, that the first communication bore 38 may also be provided in the housing 12, rather than in the first valve member 10, as long as the bore fluidly communicates the delivery chamber 19 with the control chamber 21.
In dem ersten.Ventilglied 30 ist eine zweite Bohrung 40 vorgesehen, die sich von der äußeren Stirnfläche 32 zu einem äußeren Umfangspunkt 46 des Ventilgliedes erstreckt, welcher Punkt zwischen der äußeren Stirnfläche 32 und der Bodenfläche 34 liegt. Der Umfangspunkt 46 steht ständig in Pluidverbindung mit dem Pluidauslaß 20, und zwar unabhängig von der Stellung des ersten Ventilgliedes 30 innerhalb der Innenbohrung 14. Das erste Ventil-In the first valve member 30, a second bore 40 is provided which extends from the outer end surface 32 to an outer peripheral point 46 of the valve member, which point is located between the outer end surface 32 and the bottom surface 34. The circumferential point 46 is constantly in positive communication with the pluid outlet 20, regardless of the position of the first valve member 30 within the inner bore 14. The first valve
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glied 30 ist über einen begrenzten Bereich durch Fluiddruck zwischen einer ersten Stellung,.in. der die untere Fläche 36 auf dem Ventilsitz 16 aufsitzt und eine zweite oder angehobene Stellung bewegbar, in der die untere Fläche 36 sich im Abstand von dem Ventilsitz 16 befindet.Member 30 is over a limited range by fluid pressure between a first position, .in. the lower surface 36 is seated on the valve seat 16 and a second or raised position movable, in which the lower surface 36 is spaced from the valve seat 16.
Ein zweites Ventilglied 48, vorzugsweise wiederum in seiner Wirkung einem Tellerventil nachgebildet, ist ebenfalls in der Innenbohrung 14 angeordnet, und zwar im Bereich der oberen äußeren Stirnfläche 32 des ersten Ventilgliedes 30* Das zweite Ventilglied 48 steht in Fluchtung mit dem Eintritt der Bohrung 40 und ist-linear-zwischen einer Schließstellung, .in der die Strömung durch diese Bohrung 40 des ersten Ventilgliedes 30 gesperrt ist, und einer offenen oder angehobenen Stellung linear bewegbar, welche eine Strömung durch diese Bohrung 40 gestattet. Die Größe und die Gestalt des unteren Endes des zweiten Ventilgliedes kann so ausgebildet und bemessen sein, daß die Strömungskräfte um die Spitze des zweiten Ventilgliedes 48 eine druckkompensierte Strömungssteuerung über das gesamte Ventil erzeugen. Die Bewegung des zweiten Ventilgliedes 48 wird durch eine Steuereinrichtung 50 kontrolliert, die durch einen Eingangsmechanismus 52 betätigbar ist. Als Eingangsmechanismus 52 kann ein manueller Steuerhebel, ein mechanischer oder automatischer Betätigungsmechanismus, ein elektrischer Signalerzeuger oder dgl· dienen. Die Steuereinrichtung 50 kann verschiedener Art sein und elektrisch, mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder in einer Kombination dieser Möglichkeiten betätigt werden» Vorzugsweise ist der Steuermechanismus 50 eine elektromagnetische Wicklung, die mit einem elektrischen Strom gespeist werden kann.A second valve member 48, preferably in turn modeled in its action a poppet valve, is also disposed in the inner bore 14, in the region of the upper outer end face 32 of the first valve member 30 * The second valve member 48 is in alignment with the entrance of the bore 40 and is-linear-between a closed position .in which the flow through this bore 40 of the first valve member 30 is locked, and an open or raised position linearly movable, which allows a flow through this bore 40. The size and shape of the lower end of the second valve member may be configured and dimensioned such that the flow forces around the tip of the second valve member 48 produce pressure compensated flow control throughout the valve. The movement of the second valve member 48 is controlled by a control means 50 operable by an input mechanism 52. The input mechanism 52 may be a manual control lever, a mechanical or automatic operating mechanism, an electric signal generator or the like. The control device 50 may be of various types and be actuated electrically, mechanically, hydraulically, pneumatically or in a combination of these ways. Preferably, the control mechanism 50 is an electromagnetic coil that can be supplied with an electric current.
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Das zweite Ventilglied 48 ist vorzugsweise so ausgebildet, ' daß es sich linear in direkter Beziehung zu der Größe des Speisestromes für die elektromagnetische Wicklung bewegt.The second valve member 48 is preferably configured to linearly move in direct relation to the magnitude of the electromagnetic winding supply current.
Das Steuerventil 10 enthält eine Feder 54 in der Innenbohrung 14, die an der äußeren Stirnfläche 32 des ersten Ventilgliedes 30 anliegt,, Die Feder 54 wirkt so, daß es das erste Ventilglied 30 in die erste oder geschlossene Stellung, bezogen auf den Ventilsitz 16, drängt»The control valve 10 includes a spring 54 in the inner bore 14 which abuts the outer end surface 32 of the first valve member 30, the spring 54 acts so that it the first valve member 30 in the first or closed position, relative to the valve seat 16, urges "
Die Arbeitsv/eise des Steuerventils 10 wird nachfolgend beschrieben* Es wird davon ausgegangen, daß das erste Ventilglied 30 auf dem Ventilsitz 16 aufsitzt und das zweite Ventilglied 48 sich in der Schließstellung befindet, so daß der Eintritt in die Bohrung 40 nach Fig. gesperrt ist· Der Strom von unter Druck stehendem.Fluid von der Fluidpumpe 24 füllt die Zuspeisekammer 19, die Ver-/"\ bindungsbohrung 38 und die Steuerkammer 21» Da keine Verbindung mit dem Fluidauslaß 20 besteht, wenn beide Ventilglieder 30 und 48 sich in ihrer unteren Stellung befinden, ist der Fluiddruck, der auf·die äußere Stirnfläche 32 und die Bodenfläche 34 einwirkt, gleich groß. Dieses Druckgleichgewicht zusammen mit der Kraft der Feder 54 stellt sicher, daß da3 erste Ventilglied 30 auf dem Ventilsitz 16 aufruht» Um die Fluidströmung durch das Steuerventil 10 zu erleichtern, muß die Steuereinrichtung 50 durch den Eingangsmechanismus 52 betätigt werdene Henri die Steuereinrichtung eine elektromagnetische Spule ist, muß diese durch einen Strom gespeist werden, so daß das zweite Ventilglied angehoben werden kann» Die Bewegung des zweiten Ventilgliedes 48 steht in direkter Beziehung zu dem Strom, der derThe operation of the control valve 10 will be described below. It is assumed that the first valve member 30 is seated on the valve seat 16 and the second valve member 48 is in the closed position, so that entry into the bore 40 of FIG The flow of pressurized fluid from the fluid pump 24 fills the feed chamber 19, the connection bore 38, and the control chamber 21, since there is no communication with the fluid outlet 20 when both valve members 30 and 48 are in their lower The pressure balance, together with the force of the spring 54, ensures that the first valve member 30 rests on the valve seat 16 To facilitate the control valve 10, the control device 50 must be actuated by the input mechanism 52 e Henri the control device an electric is a magnetic coil, it must be powered by a current, so that the second valve member can be raised »The movement of the second valve member 48 is directly related to the current, the
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Elektromagnetwicklung züge führt wird·Electromagnetic winding trains leads ·
Unabhängig von der Art der Steuereinrichtung 50 bewegt eich das zweite'Ventilglied 48 in einem vorgegebenen Augenblick nach Pig· 2 nach oben. Wenn dies geschieht, wird eine variable Öffnung oder Drosselsteile R„ am . Eintritt der Bohrung 40 erzeugt und das Fluid kann von der Steuerkammer 21 zum Fluidauslaß 20 strömen. Es sollte bemerkt werden, daß die Pluidstrb'mung in der umgekehrten Richtung durch das Rückschlagventil 26 ausgeschlossen ist.Regardless of the type of control device 50, the second valve member 48 moves upward at a predetermined moment after Pig. 2. When this happens, a variable orifice R "am. Entry of the bore 40 is generated and the fluid can flow from the control chamber 21 to the fluid outlet 20. It should be noted that the pluid flow in the reverse direction through the check valve 26 is excluded.
Wenn das Fluid aus der Steuerkammer 21 ausströmt, entsteht ein Druckunterschied über das erste Ventilglied 30, Der Druck auf der Bodenfläche 34 wird dadurch größer als der Druck auf der äußeren Stirnfläche 32, Wenn diese Druckdifferenz die nach unten gerichtete Vorsoannkraft der Feder 54 übersteigt, bewegt sich das erste Ventilglied 30 von dem Ventilsitz 16 nach Fig. 3 nach oben. Dabei wird eine dritte Pluidöffnung mit gedrosselter Strömungseigenschaft durch die Drosselstelle R, zwischen dem Pluideinlaß 18 und dem Pluidauslaß 20 geschaffen» Im praktischen Betrieb folgt das erste Ventilglied nahezu augenblicklich der Aufwärtsbewegung des zweiten Ventilgliedes 48, Es wird sogar bevorzugt, daß das erste und das zweite Ventilglied 30 bzw, 48 sich nach oben und nach unten praktisch gleichzeitig bewegen. Diese korrespondierenden linearen Bewegungen der beiden Ventilglieder 30 und 48 schaffen eine positive Stellungsrückmeldungseigenschaft in dem Steuerventil 10, Die Stellungsrückmeldung ist das Ergebnis der veränderlichen Drosselöffnung R2, die am Eintritt der Bohrung 40 vorgesehen ist. Sollte der Druck der eintretendenAs the fluid flows out of the control chamber 21, a pressure differential across the first valve member 30 results. The pressure on the bottom surface 34 is thereby greater than the pressure on the outer end surface 32 as this pressure differential exceeds the downward biasing force of the spring 54 the first valve member 30 from the valve seat 16 of FIG. 3 upwards. In the process, the first valve member almost immediately follows the upward movement of the second valve member 48. It is even preferred that the first and second valves be closed Valve member 30 and 48, respectively, move up and down virtually simultaneously. These corresponding linear movements of the two valve members 30 and 48 provide a positive position feedback characteristic in the control valve 10. The position feedback is the result of the variable throttle opening R 2 provided at the entrance of the bore 40. Should the pressure of the incoming
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Strömung abfallen, würde sich das erste Ventilglied 30 aufgrund des verminderten Druckes auf der Bodenfläche 34 nach unten bewegen. Während sich das erste Ventilglied 30 nach unten bewegt, nimmt die Größe der Drosselöffnung IU ab, wodurch die Ausströmung des Fluids aus der Zuspeisekammer 19 verringert wird· Gleichzeitig wird die Größe der variablen Drosselstelle R2 vergrößert, so daß die Druckkraft auf die äußere Stirnfläche 32 abnimmt» Nahezu augenblicklich bewegt sich das erste Ventilglied 30 in eine Gleichgewichtsstellung. Eine solche kompensierende Bewegung wird als Stellungsrückmeldung bezeichnet und tritt auf, wenn das zweite Ventilglied 48 bewegt wird, oder wenn sich der Druck über das Steuerventil 10 verändert«Drop flow, the first valve member 30 would move due to the reduced pressure on the bottom surface 34 down. As the first valve member 30 moves down, the size of the throttle opening IU decreases, thereby decreasing the outflow of the fluid from the supply chamber 19. At the same time, the size of the variable orifice R 2 is increased, so that the pressing force on the outer end surface 32 is increased decreasing »Almost immediately moves the first valve member 30 in an equilibrium position. Such a compensating movement is referred to as a position feedback and occurs when the second valve member 48 is moved, or when the pressure on the control valve 10 changes.
Es wird nun Bezug genommen auf Pig. 4. Hier ist ein Steuerventil 60 wiedergegeben, das sich von dem Steuerventil 10 dadurch unterscheidet, daß auch in der Bohrung 40 ein Stöpsel 62 mit einer PräzisionsSffnung 64 vorgesehen ist» Die Präzisionsöffnung 64 liefert eine Drosselung R. in der Bohrung 40. Diese funktioniert so,, daß ein Druckabfall über diesem Kanal erzeugt wird, ähnlich wie an der Einschnürung R^ in der Verbindungsbohrung 38» Das Vorhandensein dieser zusätzlichen Drosselung R. dient zur Stabilisierung der Ansprechempfindlichkeit des ersten Ventilgliedes 30. Dadurch wird eine weitere Steuerung der Fluidströmung durch das. Steuerventil 60 erhalten. Durch Veränderung der Größe der Drosselöffnung R, können die Strömungsverstärkungseigenschaften des Ventils ein^ustiert werden, um den jeweiligen Forderungen des Anwendungsfalles zu entsprechen.Reference is now made to Pig. 4. Here, a control valve 60 is shown, which differs from the control valve 10 in that also in the bore 40, a plug 62 is provided with a PräzisionsSffnung 64 »The precision port 64 provides a restriction R. in the bore 40. This works like this ,, that a pressure drop over this channel is generated, similar to the constriction R ^ in the connection bore 38 »The presence of this additional restriction R. is used to stabilize the responsiveness of the first valve member 30. This will further control the fluid flow through the. Control valve 60 received. By varying the size of the orifice R, the flow enhancement characteristics of the valve can be adjusted to suit the particular requirements of the application.
Das Steuerventil 10 oder die alternative Ausführungsform mit Steuerventil 60 nach Fig. 4 kann kombiniert werden mit einemThe control valve 10 or the alternative embodiment with the control valve 60 of FIG. 4 may be combined with a
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oder mehreren Steuerventilen, um so eine Mehrfachsteuerventilanordnung, z. B, eine Dreiwege-Ventilanordnung oder eine Vierwege-Ventilanordnung zu schaffen.or a plurality of control valves so as to provide a multiple control valve arrangement, e.g. B to provide a three-way valve assembly or a four-way valve assembly.
In den Fig. 5 bis 7 sind zwei Steuerventile 10' und 10" vorgesehen, die zusapimengeschaltet sind, um eine Dreiwege-Steuerventilanordnung zu schaffen» Dabei wird die Ausgangs-Strömung des Steuerventils 10» durch eine Präzisionsöffming einem Hydraulikzylinder 66 zugeleitet. Der Hydraulikzylinder ist als hydraulischer Stellzylinder 68 dargestellt mit einein Kolben 70 und einer Kolbenstange 72, die mit einer Last verbunden ist. Die Fluidpumpe 24 führt außerdem zu der Zuspeisekammer 19 des Steuerventils 10", und zwar über eine Leitung 65· Nach Pig· 5 si^cl die beiden Ventilglieder jedes Steuerventils 10' und 10" jeweils in ihren SchließStellungen, Es kann also kein Fluid durch die Steuerventile fließen. Die Last kann daher auch nicht den Kolben 70 bewegen, da das Fluid innerhalb des hydraulischen Stellzylinders 68 keinen Raum zum Ausweichen hat· Dies entspricht einer Neutralst ellung. In Fig, 6 sind die beiden Ventilglieder 30 und 48 des Steuerventils 101 in einer angehobenen Stellung, so daß das Fluid von der Fluidpumpe 24 durch das Steuerventil 10» und die Präzisionsöffnung 64 zu dem hydraulischen Stellzylinder 68 fließen kann. Das zweite Steuerventil 10" v/eist jedoch beide Ventilglieder 30 und 48 in der Sperrstellung auf. Das erste Steuerventil 10' iat also offen und das zweite Steuerventil 10" ist geschlossen. Der hydraulische Stellzylinder 68 wird gespeist, so daß der Kolben.70 sich nach oben bewegen und die Last anheben kann. In Fig. 7 ist das erste Steuerventil 10' geschlossen und das zweite Steuerventil 10" offen, so daß das Fluid aus dem Stellzylinder 68 unter der Wirkung der Last, die auf den Solben 70 einwirkt, über das zweite Steuerventil 10" zu dem Druckmittel sumpf 225 to 7, two control valves 10 'and 10 "are provided which are connected in series to provide a three-way control valve assembly." The output flow of the control valve 10 is fed through a precision orifice to a hydraulic cylinder 66. The hydraulic cylinder is shown as a hydraulic actuating cylinder 68 with a piston 70 and a piston rod 72 which is connected to a load The fluid pump 24 also leads to the feed chamber 19 of the control valve 10 ", via a line 65 · After Pig · 5 si ^ cl the Thus, no fluid can flow through the control valves, so the load can not move the piston 70 because the fluid within the hydraulic actuator cylinder 68 has no space to dodge · This In Fig. 6, the two valve members 30 and 48 of the control valve 10 1 are in a raised position Position, so that the fluid from the fluid pump 24 through the control valve 10 "and the precision port 64 can flow to the hydraulic actuating cylinder 68. However, the second control valve 10 '' has both valve members 30 and 48 in the locked position, so the first control valve 10 'is open and the second control valve 10''is closed. The hydraulic actuator cylinder 68 is energized so that the piston 70 can move up and lift the load. In Fig. 7, the first control valve 10 'is closed and the second control valve 10 "open, so that the fluid from the actuating cylinder 68 under the action of the load acting on the solen 70, via the second control valve 10" to the pressure medium swamp 22
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abfließen kann. Diese Wirkung gestattet es dem Kolben 70, sich nach unten zu bewegen und die Last abzusenken*1 can drain away. This action allows the piston 70 to move down and lower the load * 1
In Pig. 8 ist als Beispiel eine Vierwege-Steuerventilanordnung 74 gezeigt. Diese weist vier unabhängige Steuerventile 10a bis 1Od auf, die so angeordnet sind, daß sie einen doppelt wirkenden Kolben 76 betätigen können. Der Kolben 76 ist in einem Hydraulikzylinder angeordnet und über eine einzige Kolbenstange 78 mit einer Last 79 verbunden. In der dargestellten Stellung ist das erste Steuerventil 10a offen, so daß unter Druck stehendes Pluid von der Pluidpumpe 24 Über eine Leitung 80 in eine Druckmittelkammer 82 fließen kann, die auf der linken Seite des Kolbens 76 angeordnet ist. Das zweite Steuerventil 10b ist ebenfalls offen, so daß das Pluid in der Druckmittelkammer 84> die rechts von dem Kolben 76 im Zylinder angeordnet ist, durch eine Leitung 86 und das Steuerventil 10b und eine Rück- (^ führungsleitung 88 in dem Druckmittelsumpf 22 ablaufen kann. Die Steuerventile 10c und 1Od bleiben in dieser Stellung geschlossen. Diese beiden werden jedoch geöffnet, wenn die Steuerventile 10a und 10b geschlossen werden. Dies führt zu einer Rückfuhrungsbewegung des Kolbens 76 nach links. Die Vierwege-Steuerventilanordnung 74 v/eist vier Arbeitsmethoden auf. In einer ersten Arbeitsmethode, die einer neutralen Arbeitsmethode entspricht, sind alle vier Steuerventile geschlossen. In der zweiten Phase, die oben beschrieben worden ist, sind die Steuerventile 10a und 10b offen und die Steuerventile 10c und 1Od geschlossen. Dadurch wird der Kolben nach rechts bewegt. In der dritten Phase sind die Steuerventile 10a und 10b geschlossen und die Steuerventile 10cIn Pig. 8, four-way control valve assembly 74 is shown as an example. This has four independent control valves 10a to 10d, which are arranged so that they can actuate a double-acting piston 76. The piston 76 is disposed in a hydraulic cylinder and connected to a load 79 via a single piston rod 78. In the illustrated position, the first control valve 10a is open so that pressurized fluid from the plunger pump 24 may flow via a conduit 80 into a fluid chamber 82 disposed on the left side of the piston 76. The second control valve 10b are also open so that the Pluid in the pressure medium chamber 84> which is arranged to the right of the piston 76 in the cylinder through a conduit 86 and the control valve 10b and a rear (^ conduit 88 in the pressure medium sump 22 run can The control valves 10c and 10d remain closed in this position, but these two are opened when the control valves 10a and 10b are closed, resulting in a left-handed return movement of the piston 76. The four-way control valve assembly 74 has four working methods. In a first working method, which corresponds to a neutral working method, all four control valves are closed In the second phase described above, the control valves 10a and 10b are open and the control valves 10c and 10d are closed, thereby moving the piston to the right In the third phase, the control valves 10a and 10b are closed and the control valves 10c
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und 10d offen, so daß der Kolben 76 in entgegengesetzter Richtung oder nach links bewegt wird. In der vierten Arbeitsphase sind die.Steuerventile 10a und 10c geschlossen und die Steuerventile Vob und 10d offen. Damit kann der Kolben schwimmend sich in jeder Richtung bewegen und zwar. abhängig von der Druckdifferenz über dem Kolben 76*and 10d open, so that the piston 76 is moved in the opposite direction or to the left. In the fourth working phase, the control valves 10a and 10c are closed and the control valves Vob and 10d are open. This allows the piston to float in any direction, and indeed. depending on the pressure difference across the piston 76 *
Ss wird bemerkt, daß verschiedene Kombinationen und Anordnungen unter Verwendung von zwei oder mehr Steuer~ ventilen 10 oder 60 möglich sind.It is noted that various combinations and arrangements using two or more control valves 10 or 60 are possible.
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