DE10048600B4

DE10048600B4 - Control device for a hydraulic volume flow

Info

Publication number: DE10048600B4
Application number: DE2000148600
Authority: DE
Inventors: Georg Winkes
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-09-30
Filing date: 2000-09-30
Publication date: 2010-09-16
Anticipated expiration: 2020-10-01
Also published as: DE10048600A1

Abstract

Steuerungsvorrichtung für einen hydraulischen Volumenstrom (10, 22) zumindest eines belasteten Arbeitsmittels (12) mit zumindest einem Sperrventil, das mindestens einen Ventilkörper (14, 20) aufweist, der mit einem Ventilsitz (16, 36) zusammenwirkt und über ein Stellelement (18) steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß über einen Druckteiler ein von der Position des Stellelements (18) abhängiger Zwischendruck zwischen einem Zu- und einem Ablaufdruck des Sperrventils erzeugbar und das Stellelement (18) in Schließrichtung (24) des Sperrventils mit einer Kraft belastbar ist.Control device for a hydraulic volume flow (10, 22) of at least one loaded working means (12) with at least one check valve, which has at least one valve body (14, 20), which cooperates with a valve seat (16, 36) and via an adjusting element (18). is controllable, characterized in that via a pressure divider one of the position of the adjusting element (18) dependent intermediate pressure between an inlet and a discharge pressure of the check valve and the actuator (18) in the closing direction (24) of the check valve with a force is loadable.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer Steuerungsvorrichtung für einen hydraulischen Volumenstrom nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention is based on a control device for a Hydraulic volume flow according to the preamble of claim 1.

Aus der DE 23 52 742 A ist ein Senkbremsventil mit einem Sitzventilkörper, der mit einem gehäusefesten Hauptventilsitz zusammenwirkt, und mit einem im Sitzventilkörper angeordneten Vorsteuerventil bekannt, das in Form eines Rückschlagventils ausgebildet ist und von einem Entsperrkolben, der vom Druck im Zulauf zu einem hydraulischen Verbraucher gesteuert wird, geöffnet werden kann. Nach dem Öffnen des Vorsteuerventils wird der Sitzventilkörper nur noch durch die einander entgegengesetzten Kräfte einer in Schließrichtung wirkenden Druckfeder und durch eine am Entsperrkolben vom Zulaufdruck erzeugte und in Öffnungsrichtung wirkende Druckkraft gesteuert.From the DE 23 52 742 A is a Senkbremsventil with a poppet valve body, which cooperates with a housing-fixed main valve seat, and with a arranged in the seat valve body pilot valve, which is in the form of a check valve and can be opened by a Entsperrkolben, which is controlled by the pressure in the inlet to a hydraulic consumer , After opening the pilot valve of the seat valve body is controlled only by the opposing forces acting in the closing direction a compression spring and by a release piston on the release pressure generated and acting in the opening direction pressing force.

Aus der DE 41 40 604 A1 ist eine gattungsbildende Steuervorrichtung mit einem Sperrventil bekannt, in dem ein Sitzventilkörper angeordnet ist. Der Sitzventilkörper wirkt mit einem gehäusefesten Hauptventilsitz zusammen. Im Sitzventilkörper ist ein Vorsteuerventilkörper angeordnet, welcher mit einem Ventilsitz im Sitzventilkörper zusammenwirkt. Der Sitzventilkörper wird durch die Wirkung des Drucks in einem Druckraum auf eine seiner Stirnflächen in den Hauptventilsitz gedrückt. Der Druckraum ist über eine Drossel mit einem Arbeitszylinder verbunden. Über eine variable Drosselstelle, deren Öffnungsquerschnitt durch den Vorsteuerventilkörper gesteuert wird, kann mit Hilfe eines Proportionalmagneten der Druck im Druckraum und damit die Lage des Sitzventilkörpers im Sperrventil beeinflußt werden. Die Lage des Sitzventilkörpers im Sperrventil bestimmt den Ölstrom vom Arbeitszylinder in einer Rücklaufleitung. Dabei ist der Volumenstrom des Öls von der Druckdifferenz am Sperrventil abhängig. Je höher bei gleicher Einstellung des Proportionalmagneten respektive gleicher Ventilöffnung die Druckdifferenz am Sperrventil ist, desto größer ist der Volumenstrom des Öls, d. h. desto schneller entleert sich der Arbeitszylinder. Muß ein Arbeitszylinder eine große Last aufnehmen, so ist der Druck im Öl hoch und damit die Druckdifferenz am Sperrventil. Dies führt beim Öffnen des Sperrventils zum Entleeren des Arbeitszylinders zu einem hohen Volumenstrom, so daß sich der Arbeitszylinder rasch entleert und der Arbeitskolben sich schnell in den Zylinder absenkt. Bei einem Arbeitszylinder für die Hubgabel eines Gabelstaplers wird bei gleicher Ventilstellung zum Herabsenken der Hubgabel diese sich bei höherer Gewichtslast schneller senken als bei geringem Gewicht auf der Hubgabel.From the DE 41 40 604 A1 is a generic type control device with a check valve is known in which a seat valve body is arranged. The poppet valve body cooperates with a housing-fixed main valve seat. In the seat valve body, a pilot valve body is arranged, which cooperates with a valve seat in the seat valve body. The poppet valve body is urged by the action of the pressure in a pressure space on one of its end faces in the main valve seat. The pressure chamber is connected via a throttle with a working cylinder. By means of a variable throttle point, whose opening cross section is controlled by the pilot valve body, the pressure in the pressure chamber and thus the position of the seat valve body in the check valve can be influenced by means of a proportional solenoid. The position of the seat valve body in the check valve determines the flow of oil from the working cylinder in a return line. The volume flow of the oil depends on the pressure difference at the check valve. The higher with the same setting of the proportional solenoid or the same valve opening, the pressure difference at the check valve, the greater the volume flow of the oil, ie the faster the working cylinder empties. If a working cylinder has to absorb a large load, the pressure in the oil is high and thus the pressure difference at the check valve. This results in opening the check valve to empty the working cylinder to a high volume flow, so that the working cylinder quickly emptied and the piston descends quickly into the cylinder. In a working cylinder for the forklift of a forklift at the same valve position for lowering the fork this will lower faster at higher weight load than at low weight on the fork.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die Erfindung geht aus von einer Steuerungsvorrichtung für einen hydraulischen Volumenstrom zumindest eines belasteten Arbeitsmittels mit zumindest einem Sperrventil, das mindestens einen Ventilkörper aufweist, der mit einem Ventilsitz zusammenwirkt und über ein Stellelement steuerbar ist.The The invention is based on a control device for a hydraulic volume flow of at least one loaded working fluid with at least one check valve, which has at least one valve body, which cooperates with a valve seat and controllable via an actuating element is.

Es wird vorgeschlagen, daß die Steuervorrichtung einen Druckteiler aufweist, über den ein von der Position des Stellelements abhängiger Zwischendruck zwischen einem Zu- und einem Ablaufdruck des Sperrventils erzeugbar ist, und das Stellelement in Schließrichtung des Sperrventils mit einer Kraft belastbar ist. Ein derartiger Druckteiler ist das hydraulische Analogon eines elektrischen Brückenhalbglieds oder Spannungsteilers, sozusagen ein hydraulisches Brückenhalbglied oder hydraulischer Spannungsteiler. In einem Druckteiler oder hydraulischen Spannungsteiler stellt sich zwischen zwei Strömungswiderständen ein Zwischendruck zwischen Zulauf- und Ablaufdruck des Sperrventils ein. Die Differenz von Zwischendruck und Ablaufdruck ist proportional zur Druckdifferenz am Sperrventil. Dabei ist mindestens einer der Strömungswiderstände steuerbar, so daß sich der Zwischendruck einstellen läßt. Regelungstechnisch betrachtet ist die erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung eine Störgrößenaufschaltung. Dem Stellelement wirkt nicht nur die stellwegabhängige Kraft von vorzugsweise einer Feder entgegen, sondern auch eine Kraft, die von der Druckdifferenz am Sperrventil abhängt. Als Stellelement wird in der Regel ein elektrisch-mechanischer Wandler eingesetzt, bevorzugt ein Proportionalmagnet, aber auch eine Tauchspule oder ein Torquemotor können Anwendung finden. Ohne die erfindungsgemäße Störgrößenaufschaltung durch den auf das Stellelement rückwirkenden Zwischendruck des Druckteilers wäre die von dem elektrisch-mechanischen Wandler aufgebrachte, stromproportionale Kraft im Kräftegleichgewicht mit der Gegenkraft einer Feder. Bei einer in der Regel linearen Federkennlinie entstünde dadurch ein linearer Zusammenhang zwischen dem Steuerstrom des elektrisch-mechanischen Wandlers und der Verschiebung des mit dem Wandler verbundenen Ventilkörpers als hydraulisches Steuerelement. Abhängig von dieser Verschiebung gibt das hydraulische Steuerelement einen Durchflußquerschnitt frei. Der Volumenstrom durch ein derartiges Sperrventil ist aber neben dem Durchflußquerschnitt auch von der am Sperrventil anliegenden Druckdifferenz abhängig. Gewünscht ist aber eine Absenkgeschwindigkeit des Kolbens des Arbeitszylinders, die weitgehend unabhängig von der Last ist, d. h. nur von dem vorgegebenen Steuerstrom abhängig sein soll. Durch die oben be schriebene Störgrößenaufschaltung wird bei der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung, indem der Kraft des Stellelements nicht nur die Kraft einer Feder, sondern auch eine von der Druckdifferenz am Sperrventil abhängige Kraft entgegenwirkt, die oben beschriebene Abhängigkeit der Absenkgeschwindigkeit von der Gewichtslast auf den Kolben auf eine lediglich schwach ausgeprägte Abhängigkeit von der Last am Arbeitszylinder reduziert. Der Öffnungsweg des Ventilkörpers kann dabei druckabhängig derart reduziert werden, und zwar insbesondere durch einen bestimmten Öffnungsflächenverlauf, daß sich unabhängig von der am Sperrventil anliegenden Druckdifferenz immer derselbe Volumenstrom einstellt. Es ist von Vorteil, den Druckteiler derart zu dimensionieren, daß der Öffnungspunkt des Sperrventils nicht verschoben wird. In diesem Fall muß der Zwischendruck im Öffnungspunkt vernachlässigbar sein. Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung bietet insbesondere den Vorteil, sich in einfacher und kostengünstiger Weise in bestehende Sperrventile integrieren zu lassen. Durch die Lastkompensation wird die Feinsteuerbarkeit des Volumenstroms bei hohen Drücken verbessert. Maßnahmen zur Begrenzung des Maximalstroms werden dabei überflüssig.It is proposed that the control device comprises a pressure divider, via which a dependent of the position of the control element intermediate pressure between an inlet and a discharge pressure of the check valve can be generated, and the actuator in the closing direction of the check valve with a force is loaded. Such a pressure divider is the hydraulic analog of an electrical bridge half-link or voltage divider, so to speak, a hydraulic bridge half-link or hydraulic voltage divider. In a pressure divider or hydraulic voltage divider, an intermediate pressure between inlet and outlet pressure of the shut-off valve is established between two flow resistances. The difference between intermediate pressure and discharge pressure is proportional to the pressure difference at the check valve. At least one of the flow resistances can be controlled, so that the intermediate pressure can be set. Regarding control technology, the control device according to the invention is a feedforward control. The actuator does not only counteract the adjustment-dependent force of preferably a spring, but also a force which depends on the pressure difference at the check valve. As an actuating element, an electric-mechanical converter is used as a rule, preferably a proportional solenoid, but also a plunger coil or a torque motor can be used. Without the feedforward control according to the invention by the intermediate pressure of the pressure divider retroactively acting on the actuating element, the current-proportional force applied by the electric-mechanical converter would be in equilibrium with the counterforce of a spring. In a generally linear spring characteristic thereby creating a linear relationship between the control current of the electrical-mechanical transducer and the displacement of the valve body connected to the transducer as a hydraulic control element. Depending on this displacement, the hydraulic control releases a flow area. The volume flow through such a check valve but in addition to the flow area also depends on the voltage applied to the check valve pressure difference. What is desired, however, is a lowering speed of the piston of the working cylinder, which is largely independent of the load, ie, should only depend on the predetermined control current. By the above-described be feed disturbance is in the control device according to the invention, by the force of the actuating element not only the force of a spring, but also one of the pressure counteracts the dependent on the check valve dependent force reduces the above-described dependence of the lowering speed of the weight load on the piston to a weakly dependent dependence on the load on the working cylinder. The opening travel of the valve body can be reduced depending on the pressure, in particular by a certain opening area profile, that always sets the same volume flow regardless of the pressure difference applied to the check valve. It is advantageous to dimension the pressure divider such that the opening point of the check valve is not displaced. In this case, the intermediate pressure at the opening point must be negligible. The control device according to the invention offers the particular advantage of being able to be integrated into existing check valves in a simple and cost-effective manner. The load compensation improves the fine controllability of the volume flow at high pressures. Measures to limit the maximum current become superfluous.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Sperrventil einen Hauptventilkörper auf, der mit einem Hauptventilsitz zusammenwirkt und über einen von einem Stellelement betätigbaren Vorsteuerventilkörper steuerbar ist. Mit einem derartigen zweistufigen Sperrventil können bei gleicher Dimensionierung des Stellelements wesentlich größere Volumenströme gesteuert werden. Die Funktionsweise eines zweistufigen Sperrventils ohne die erfindungsgemäße Steuervorrichtung mit Druckteilers ist in der deutschen Offenlegungsschrift DE 41 40 604 A1 beschrieben.In an advantageous embodiment of the invention, the check valve has a main valve body, which cooperates with a main valve seat and is controllable via an actuatable by an actuator pilot valve body. With such a two-stage check valve significantly larger volume flows can be controlled with the same dimensions of the actuator. The operation of a two-stage shut-off valve without the control device according to the invention with pressure divider is in the German Offenlegungsschrift DE 41 40 604 A1 described.

Vorzugsweise wirkt der Zwischendruck in einem Zwischendruckraum auf die Stirnfläche des Ventilkörpers. Es wird dabei von der Hydraulikflüssigkeit eine Kraft in Schließrichtung des Sperrventils ausgeübt, die sich als Produkt der Faktoren Stirnfläche des Sperrventils und Differenzdruck zwischen Zwischendruck und Ablaufdruck ergibt. Bei einem zweistufigen Sperrventil wirkt der Zwischendruck in einem Zwischendruckraum auf die Stirnfläche des Vorsteuerventilkörpers.Preferably the intermediate pressure acts in an intermediate pressure space on the end face of the valve body. It is doing by the hydraulic fluid a force in the closing direction the check valve exercised, which is a product of the factors front face of the check valve and differential pressure between intermediate pressure and discharge pressure results. In a two-stage Blocking valve acts on the intermediate pressure in an intermediate pressure chamber the face the pilot valve body.

In einer Ausgestaltung der Erfindung sind beide Strömungswiderstände des Druckteilers steuerbar. Mit dieser für die Gestaltung der Strömungswiderstände sehr aufwendigen Variante läßt sich eine sehr feine Steuercharakteristik erzielen.In an embodiment of the invention are both flow resistance of the Pressure divider controllable. With this for the design of the flow resistances very much elaborate variant can be achieve a very fine control characteristic.

Vorzugsweise ist nur der Strömungswiderstand des Druckteilers zwischen dem Zwischen- und Ablaufdruck steuerbar. Aus fertigungstechnischen Gründen ist diese Realisierung der Erfindung besonders günstig, da mit vergleichsweise einfachem Aufwand eine gute Steuercharakteristik erreicht wird.Preferably is only the flow resistance the pressure divider between the intermediate and discharge pressure controllable. For manufacturing reasons This realization of the invention is particularly favorable because with comparatively simple effort a good control characteristic is achieved.

Als Variante hierzu kann der Strömungswiderstand des Druckteilers zwischen Zulauf- und Zwischendruck steuerbar sein.When Variant to this, the flow resistance the pressure divider between inlet and intermediate pressure be controlled.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Ventilkörper in seinem Inneren einen unter Zwischendruck stehenden Hohlraum auf. Dabei ist der Strömungswiderstand des Druckteilers zwischen dem Zwischen- und Ablaufdruck in Form von mindestens einer Bohrung ausgebildet, die von dem Hohlraum zur Ablaufseite des Sperrventils führt. Die Austrittsfläche der Bohrung bzw. der Bohrungen wird je nach Stellung des Ventilkörpers vollständig, teilweise oder nicht überdeckt. Die Überdeckung der Bohrung bzw. der Bohrungen erfolgt vorteilhaft durch eine Hülse. Im geschlossenen Zustand des Sperrventils ist die gesamte Bohrung frei bzw. sind alle Bohrungen freigegeben. Die Hydraulikflüssigkeit kann in diesem Fall ohne nennenswerten Strömungswiderstand abfließen. Der Strömungswiderstand des Druckteilers zwischen Zulauf- und Zwischendruck dominiert den Gesamtwiderstand, so daß dort fast der gesamte Druckabfall erfolgt. In dem Zwischendruckraum herrscht daher nahezu Ablaufdruck vor, so daß auf den Ventilkörper keine nennenswerte Kraftkomponente in Schließrichtung durch die Hydraulikflüssigkeit erzeugt wird. Wird das Sperrventil infolge der zunehmenden Verschiebung des Ventilkörpers durch das Stellelement geöffnet, so wird sukzessive die Austrittsfläche der Bohrung bzw. der Bohrungen abgedeckt, so daß der Strömungswiderstand zum Ablauf hin zunimmt. Im Zwischendruckraum baut sich eine Druckdifferenz zum Ablaufdruck auf, die eine Kraft in Schließrichtung zur Folge hat. Dem Stellelement wirkt zunehmend eine Gegenkraft entgegen, so daß man mit zunehmender Stellkraft den Ventilkörper nicht mehr in seinem Stellweg linear zur Stellkraft verschieben kann. Je höher die Druckdifferenz zwischen Zu- und Ablauf des Sperrventils ist, desto deutlicher zeigt sich dieser Effekt. Der Ventilkörper wird bei gleicher Stellkraft des Stellelements mit zunehmender Druckdifferenz zwischen Zu- und Ablauf des Sperrventils weniger weit geöffnet. Dem höheren Druck am Sperrventil steht daher ein höherer Strömungswiderstand entgegen, da der Öffnungsquerschnitt bei geringerer Verschiebung des Ventilkörpers kleiner ist. Im Idealfall stellt sich der Strömungswiderstand am Sperrventil durch die Störgrößenaufschaltung gerade so ein, daß der Volumenstrom von der Druckdifferenz am Sperrventil unabhängig ist. Damit ist auch die Absenkgeschwindigkeit des Arbeitskolbens druckunabhängig und eine Last wird ohne Einfluß ihres Gewichts gleich schnell bewegt.In an advantageous embodiment of the invention, the valve body in its interior a cavity under intermediate pressure. there is the flow resistance the pressure divider between the intermediate and discharge pressure in the form of at least one bore formed from the cavity to the drain side the shut-off valve leads. The exit area the bore or the holes is completely, partially, depending on the position of the valve body or not covered. The cover the bore or the holes is advantageously carried by a sleeve. in the closed state of the check valve, the entire bore is free or all holes are released. The hydraulic fluid can drain in this case without significant flow resistance. Of the flow resistance the pressure divider between inlet and intermediate pressure dominates the Total resistance, so that there almost the entire pressure drop takes place. In the intermediate pressure chamber prevails Therefore, almost drain pressure before, so that on the valve body no significant force component in the closing direction by the hydraulic fluid is produced. Will the check valve due to the increasing displacement of the valve body opened by the actuator, Thus, successively the exit surface of the bore or the holes covered, so that the flow resistance towards the expiration increases. In the intermediate pressure chamber, a pressure difference builds up to the discharge pressure, which has a force in the closing direction result. the Actuator increasingly counteracts a counter force, so that with Increasing force the valve body is no longer linear in its travel can shift to the force. The higher the pressure difference between Inlet and outlet of the check valve is, the more obvious it is this effect. The valve body is at the same force of the actuator with increasing pressure difference less open between inlet and outlet of the check valve. the higher Pressure at the check valve is therefore contrary to a higher flow resistance, as the opening cross-section is smaller with less displacement of the valve body. Ideally turns the flow resistance at the check valve by the feedforward control just so that the Volume flow of the pressure difference at the check valve is independent. Thus, the lowering speed of the working piston is pressure-independent and a burden becomes without influence of her Weight moves at the same speed.

Vorzugsweise wird der Strömungswiderstand des Druckteilers zwischen dem Zwischen- und Ablaufdruck in Form von einer Vielzahl von Bohrungen ausgebildet. Damit kann sich die durch den Druckteilers bedingte Gegenkraft mit zunehmender Verschiebung des Stellelements möglichst gleichmäßig und weitgehend ohne Stufungen oder Diskretisierungen aufbauen. Vorteilhaft wird die Hydraulikflüssigkeit durch eine Bohrung zu der Stirnseite des Ventilkörpers zugeführt, die mit dem Hohlraum im Ventilkörper verbunden ist. Dabei wird der Strömungswiderstand des Druckteilers zwischen Zulauf und Zwischendruck durch einen Bohrungsabschnitt mit kleinerem Durchmesser gebildet.Preferably, the flow resistance of the pressure divider is formed between the intermediate and discharge pressure in the form of a plurality of bores. Thus, the counterforce caused by the pressure divider with increasing Shifting the control element as evenly as possible and build largely without gradations or discretizations. Advantageously, the hydraulic fluid is supplied through a bore to the end face of the valve body, which is connected to the cavity in the valve body. In this case, the flow resistance of the pressure divider between inlet and intermediate pressure is formed by a bore portion with a smaller diameter.

Die Hydraulikflüssigkeit wird bei einem zweistufigen Sperrventil mit Hauptventilkörper und Vorsteuerventilkörper vorzugsweise hinter dem Hauptventilsitz und vor einer Feinsteuereinheit des Hauptventilkörpers entnommen. Hier herrscht annähernd Zulaufdruck, wenn das Sperrventil nicht vollständig geschlossen ist. Der Vorteil, die Hydraulikflüssigkeit hinter dem Hauptventilsitz zu entnehmen, besteht darin, daß bei geschlossenem Sperrventil keinerlei Leckage auftritt, da der Zulauf abgesperrt ist. Erst wenn der Hauptventilkörper aus seinem Sitz gehoben wird, kommt der Druckteiler und damit die Druckkompensation zur Geltung. Der Öffnungspunkt des Sperrventils ist damit nur von der Stellgröße und nicht von der Störgröße durch den Druckteiler abhängig.The hydraulic fluid is used in a two-stage check valve with main valve body and Pilot valve body preferably behind the main valve seat and in front of a fine control unit of the main valve body taken. Here there is almost inlet pressure, when the check valve is not fully closed. The advantage, the hydraulic fluid behind the main valve seat, is that when closed Check valve no leakage occurs because the inlet shut off is. Only when the main valve body is lifted from his seat, comes the pressure divider and thus the Pressure compensation to advantage. The opening point of the check valve is thus only of the manipulated variable and not of the disturbance variable the pressure divider dependent.

In einer Variante der Erfindung wird die Hydraulikflüssigkeit zwischen den beiden Strömungswiderständen eines zusätzlich vorgeschalteten Druckteilers entnommen. Dies hat den Vorteil, daß die Strömungswiderstände des Druckteilers im Sperrventil nicht mit gleicher feinmechanischer Präzision ausgearbeitet werden müssen wie bei der Lösung ohne zusätzlich vorgeschalteten Druckteiler.In A variant of the invention is the hydraulic fluid between the two flow resistances of a additionally taken from upstream pressure divider. This has the advantage that the flow resistance of the Pressure divider in the check valve not with the same precision mechanical precision have to be worked out as with the solution without additional upstream pressure divider.

Zeichnungdrawing

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further Advantages are shown in the following description of the drawing. In the drawing is an embodiment represented the invention. The drawing, the description and the Claims included numerous features in combination. The skilled person will become the characteristics appropriately also individually consider and summarize to meaningful further combinations.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine erfindungsgemäße Steuervorrichtung mit einem im geschlossenen Zustand befindlichen zweistufigen Sperrventil im Längsschnitt und 1 a control device according to the invention with a two-stage check valve in the closed state in longitudinal section and

2 die in 1 dargestellte erfindungsgemäße Steuervorrichtung mit offenem Sperrventil. 2 in the 1 illustrated control device according to the invention with open check valve.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

1 zeigt eine Vorrichtung zur Steuerung eines Volumenstroms 10, 22 eines Arbeitszylinders 12, über den mit einer Pumpe 28 und über ein 3/2-Wegeventil 30 eine Last gehoben und über ein Sperrventil gesteuert gesenkt werden kann. Das Sperrventil besitzt einen Hauptventilkörper 14, der mit einem Hauptventilsitz 16 zusammenwirkt und über einen von einem Proportionalmagneten 18 betätigbaren Vorsteuerventilkörper 20 steuerbar ist. Der Vorsteuerventilkörper 20 ist über eine vorgespannte Feder 34 in Schließrichtung 24 in seinen Ventilsitz 36 im Hauptventilkörper 14 gedrückt. Die Feder 34 stützt sich an einem Ende 46 an einer Hülse 48 ab, die wiederum an einem Absatz 54 im Inneren eines Gehäuses 52 anliegt, und wirkt über ein zweites Ende 50 über einen auf dem Vorsteuerventilkörper 20 befestigten Federteller 56 auf den Vorsteuerventilkörper 20 in Schließrichtung 24. 1 shows a device for controlling a volume flow 10 . 22 a working cylinder 12 , about with a pump 28 and via a 3/2-way valve 30 lifted a load and controlled via a check valve can be lowered. The check valve has a main valve body 14 that with a main valve seat 16 interacts and via one of a proportional solenoid 18 actuatable pilot valve body 20 is controllable. The pilot valve body 20 is over a preloaded spring 34 in the closing direction 24 in his valve seat 36 in the main valve body 14 pressed. The feather 34 relies on one end 46 on a sleeve 48 from, in turn, on a paragraph 54 inside a case 52 is present, and acts on a second end 50 about one on the pilot valve body 20 attached spring plate 56 on the pilot valve body 20 in the closing direction 24 ,

Soll eine Last mit dem Arbeitszylinder 12 abgesenkt werden, wird der Proportionalmagnet 18 aktiviert. Ein mit dem Anker des Proportionalmagneten verbundener Stößel 32 verschiebt den Vorsteuerventilkörper 20 gegen die Feder 34, die dabei weiter vorgespannt wird. Der Vorsteuerventilkörper 20 verschiebt sich aus dem Ventilsitz 36 im Hauptventilkörper 14 in Öffnungsrichtung 26, so daß ein Vorsteuervolumenstrom 22 über eine Drosselstelle 38 und über den Ventilsitz 36 in einen nicht näher dargestellten Rücklauf abfließen kann. Dabei wird der Druck in einem Druckraum 40 reduziert, der mit einer Kraft in Schließrichtung 24 auf eine Fläche 42 des Hauptventilkörpers 14 wirkt. Übersteigt die auf eine Fläche 44 wirkende Druckkraft in Öffnungsrichtung 26 die in Schließrichtung 24 wirkende Druckkraft, verschiebt sich der Hauptventilkörper 14 in Öffnungsrichtung 26 bis eine Gleichgewichtslage erreicht ist. Die Last wird über den Arbeitszylinder 12 mit einer bestimmten Geschwindigkeit gesenkt.Should a load with the working cylinder 12 be lowered, the proportional magnet 18 activated. A plunger connected to the armature of the proportional solenoid 32 shifts the pilot valve body 20 against the spring 34 , which is further biased. The pilot valve body 20 moves out of the valve seat 36 in the main valve body 14 in the opening direction 26 , so that a pilot flow volume 22 via a throttle point 38 and over the valve seat 36 can drain into a return not shown. The pressure in a pressure chamber 40 reduced, with a force in the closing direction 24 on a surface 42 of the main valve body 14 acts. Exceeds the on a surface 44 acting pressure force in the opening direction 26 in the closing direction 24 acting pressure force, shifts the main valve body 14 in the opening direction 26 until an equilibrium position is reached. The load is over the working cylinder 12 lowered at a certain speed.

Erfindungsgemäß wirkt bei nicht vollständig geschlossenem Hauptventil neben der Kraft der Feder 34 eine zusätzliche, druckabhängige Kraft in Schließrichtung 24, die von in einem Zwischendruckraum 58 befindlicher Hydraulikflüssigkeit auf die Stirnfläche 60 des Vorsteuerventilkörpers 20 ausgeübt wird.According to acts in not completely closed main valve in addition to the force of the spring 34 an additional, pressure-dependent force in the closing direction 24 coming from in an intermediate pressure room 58 hydraulic fluid on the face 60 the pilot valve body 20 is exercised.

Die Hydraulikflüssigkeit, die den Zwischendruckraum 58 durchströmt, wird hinter dem Hauptventilsitz 16 und vor einer Feinsteuereinheit 62 des Hauptventilkörpers 14 entnommen. Wenn der Hauptventilkörper 14 nicht unmittelbar am Hauptventilsitz 16 zur Anlage kommt, d. h. wenn das Sperrventil nicht vollständig geschlossen ist, herrscht hier annähernd Zulaufdruck. Liegt der Hauptventilkörper 14 am Hauptventilsitz 16 an, so sperrt das Sperrventil, und damit ist auch ein Zulauf zum Zwischendruckraum 58 abgesperrt. Im geschlossenen Zustand des Sperrventils tritt damit keinerlei Leckage auf. Erst wenn der Hauptventilkörper 14 aus seinem Sitz 16 gehoben wird, kann Hydraulikflüssigkeit durch eine Bohrung 64 zu der Stirnfläche 60 des Vorsteuerventilkörpers 20 zugeführt werden. Ein Bohrungsabschnitt 66 mit kleinerem Durchmesser bildet einen Strömungswiderstand. Der Vorsteuerventilkörpers 20 weist einen Hohlraum 68 in Form einer zentralen Bohrung auf, durch den Hydraulikflüssigkeit von dem Zwischendruckraum 58 an der Stirnfläche 60 des Vorsteuerventilkörpers 20 zum gegenüberliegenden Ende des Vorsteuerventilkörpers 20 durchgeführt werden kann. An diesem Ende des Vorsteuerventilkörpers 20 befinden sich mehrere radiale Bohrungen 70, durch die Hydraulikflüssigkeit aus dem Hohlraum 68 des Vorsteuerventilkörpers 20 austreten kann, wenn die Austrittsfläche der Bohrungen 70 nicht von einer Hülse 48 überdeckt ist. Der Bohrungsabschnitt 66 mit kleinerem Durchmesser am Ende der Bohrung 64 auf der Zulaufseite des Zwischendruckraums 58 und die Bohrungen 70 am Ende des Vorsteuerventilkörpers 20 auf der Ablaufseite des Zwischendruckraums 58 bilden dabei die Strömungswiderstände eines Druckteilers. Zwischen diesen beiden Strömungswiderständen stellt sich im Zwischendruckraum 58 und im Hohlraum 68 ein Druck ein, dessen Wert zwischen Zu- und Ablaufdruck liegt und durch das Verhältnis der beiden Strömungswiderstände zueinander bestimmt ist.The hydraulic fluid, the intermediate pressure chamber 58 flows through behind the main valve seat 16 and in front of a fine control unit 62 of the main valve body 14 taken. When the main valve body 14 not directly at the main valve seat 16 comes to rest, that is, if the check valve is not fully closed, there is approximately supply pressure. Is the main valve body 14 at the main valve seat 16 on, so locks the check valve, and thus is also an inlet to the intermediate pressure chamber 58 shut off. In the closed state of the check valve thus occurs no leakage. Only when the main valve body 14 from his seat 16 can be lifted, hydraulic fluid through a drilling 64 to the frontal area 60 the pilot valve body 20 be supplied. A bore section 66 with smaller diameter forms a flow resistance. The pilot valve body 20 has a cavity 68 in the form of a central bore, through the hydraulic fluid from the intermediate pressure chamber 58 at the frontal area 60 the pilot valve body 20 to the opposite end of the pilot valve body 20 can be carried out. At this end of the pilot valve body 20 There are several radial holes 70 , by the hydraulic fluid from the cavity 68 the pilot valve body 20 can escape when the exit surface of the holes 70 not from a sleeve 48 is covered. The bore section 66 with a smaller diameter at the end of the hole 64 on the inlet side of the intermediate pressure chamber 58 and the holes 70 at the end of the pilot valve body 20 on the discharge side of the intermediate pressure chamber 58 form the flow resistance of a pressure divider. Between these two flow resistances arises in the intermediate pressure chamber 58 and in the cavity 68 a pressure whose value is between inlet and outlet pressure and is determined by the ratio of the two flow resistances to each other.

Liegt der Hauptventilkörper 14 am Hauptventilsitz 16 an – wie in 1 dargestellt –, so kommt zu dem Strömungswiderstand des Bohrungsabschnitts 66 der idealisiert unendlich große Strömungswiderstand des Hauptventilsitzes 16 hinzu. Der Strömungswiderstand der Bohrungen 70 am Ende des Vorsteuerventilkörpers 20 auf der Ablaufseite ist damit zu vernachlässigen. Im Zwischendruckraum 58 herrscht dann Ablaufdruck. Erst wenn der Hauptventilkörper 14 aus dem Hauptventilsitz 16 abgehoben ist, wird der Strömungswiderstand des Zulaufs zum Zwischendruckraum 58 durch den Bohrungsabschnitt 66 dominiert und ein vom Ablaufdruck verschiedener Zwischendruck stellt sich ein. Dieser ist bei geringer Ventilöffnung noch sehr nahe am Ablaufdruck, da die Querschnittfläche der Bohrungen 70 am Ende des Vorsteuerventilkörpers 20 wesentlich größer ist und damit der zugehörige Strömungswiderstand wesentlich kleiner. Mit zunehmender Öffnung des Sperrventils, d. h. mit zunehmender Verschiebung des Vorsteuerventilkörpers 20 in Öffnungsrichtung 26 werden die Bohrungen 70 zunehmend von der Hülse 48 überdeckt, so daß die effektive Querschnittfläche der Bohrungen 70, durch die Hydraulikflüssigkeit hindurchtreten kann, kleiner und damit der Strömungswiderstand größer wird. Aufgrund der Verschiebung des Verhältnisses der Strömungswiderstände steigt der Druck im Zwischendruckraum 58 und übt eine zunehmend größere Kraft in Schließrichtung 24 auf den Vorsteuerventilkörper 20 aus. Diese Kraft ist absolut umso größer, je größer die Druckdifferenz zwischen Zu- und Ablauf ist. Da mit zunehmender Druckdifferenz zwischen Zu- und Ablauf des Sperrventils eine geringere relative Druckerhöhung in Richtung Zulaufdruck, d. h. eine geringere Verschiebung des Vorsteuerventilkörpers 20 in Öffnungsrichtung 26 zu derselben Absolutkraft auf den Vorsteuerventilkörper 20 in Schließrichtung 24 führt, wird der Vorsteuerventilkörper 20 und damit der Hauptventilkörper 14 bei gleicher Stellkraft des Stellelements 18 mit zunehmender Druckdifferenz zwischen Zu- und Ablauf des Sperrventils weniger weit verschoben und damit das Sperrventil weniger weit geöffnet. Dem höheren Druck am Sperrventil steht daher ein höherer Strömungswiderstand entgegen, da der Öffnungsquerschnitt bei geringerer Verschiebung des Hauptventilkörpers 14 kleiner ist. Bei entsprechender Auslegung der Bohrungen 70 stellt sich im Idealfall der Strömungswiderstand am Sperrventil gerade so ein, daß der Volumenstrom 10, 22 von der Druckdifferenz am Sperrventil unabhängig ist. Da die Wirkung des Druckteilers und damit die Druckkompensation nur zur Geltung kommt, wenn der Hauptventilkörper 14 nicht am Hauptventilsitz 16 anliegt, ist der Öffnungspunkt des Sperrventils damit allein von der Stellgröße und nicht von der Störgröße durch den Druckteilers abhängig.Is the main valve body 14 at the main valve seat 16 on - as in 1 shown, it comes to the flow resistance of the bore section 66 the idealized infinitely large flow resistance of the main valve seat 16 added. The flow resistance of the holes 70 at the end of the pilot valve body 20 on the drain side is negligible. In the intermediate pressure room 58 then prevails discharge pressure. Only when the main valve body 14 from the main valve seat 16 is lifted, the flow resistance of the inlet to the intermediate pressure chamber 58 through the bore section 66 dominates and a different from the discharge pressure intermediate pressure is. This is at low valve opening still very close to the discharge pressure, since the cross-sectional area of the holes 70 at the end of the pilot valve body 20 is much larger and thus the associated flow resistance much smaller. With increasing opening of the check valve, ie with increasing displacement of the pilot valve body 20 in the opening direction 26 be the holes 70 increasingly from the sleeve 48 covered so that the effective cross-sectional area of the holes 70 , can pass through the hydraulic fluid, smaller and thus the flow resistance is greater. Due to the shift in the ratio of the flow resistances, the pressure in the intermediate pressure chamber increases 58 and exerts an increasingly greater force in the closing direction 24 on the pilot valve body 20 out. This force is absolutely greater, the greater the pressure difference between inlet and outlet. As with increasing pressure difference between inlet and outlet of the check valve, a lower relative pressure increase in the direction of inlet pressure, ie a smaller displacement of the pilot valve body 20 in the opening direction 26 to the same absolute force on the pilot valve body 20 in the closing direction 24 leads, is the pilot valve body 20 and thus the main valve body 14 at the same force of the actuator 18 shifted less far with increasing pressure difference between inlet and outlet of the check valve and thus less open the check valve. The higher pressure at the check valve is therefore counteracted by a higher flow resistance, since the opening cross section with a smaller displacement of the main valve body 14 is smaller. With appropriate design of the holes 70 Ideally, the flow resistance at the check valve just so that the volume flow 10 . 22 is independent of the pressure difference at the check valve. Since the effect of the pressure divider and thus the pressure compensation only comes into effect when the main valve body 14 not at the main valve seat 16 is applied, the opening point of the check valve is thus dependent solely on the manipulated variable and not on the disturbance by the pressure divider.

Claims

Control device for a hydraulic volume flow ( 10 . 22 ) at least one polluted working resource ( 12 ) with at least one check valve, the at least one valve body ( 14 . 20 ) which is provided with a valve seat ( 16 . 36 ) and via an actuating element ( 18 ) is controllable, characterized in that a pressure divider from the position of the actuating element ( 18 ) dependent intermediate pressure between an inlet and a discharge pressure of the check valve can be generated and the actuator ( 18 ) in the closing direction ( 24 ) of the check valve can be loaded with a force.

Control device according to Claim 1, characterized in that the check valve has a main valve body ( 14 ) fitted with a main valve seat ( 16 ) and via one of a control element ( 18 ) actuatable pilot valve body ( 20 ) is controllable.

Control device according to claim 1 or 2, characterized in that the intermediate pressure in an intermediate pressure chamber ( 58 ) on the face ( 60 ) of the valve body ( 14 . 20 ) acts.

Control device according to claim 2, characterized in that the intermediate pressure in an intermediate pressure chamber ( 58 ) on the face ( 60 ) of the pilot valve body ( 20 ) acts.

Control device according to one of the preceding claims, characterized in that both flow resistances of the pressure divider steu are recoverable.

Control device according to one of claims 1 to 4, characterized in that only the flow resistance the pressure divider between the intermediate and discharge pressure controllable is.

Control device according to one of claims 1 to 4, characterized in that only the flow resistance the pressure divider between the inlet and intermediate pressure controllable is.

Control device according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the valve body ( 14 . 20 ) in its interior a cavity under intermediate pressure ( 68 ), and that the flow resistance of the hydraulic pressure divider between the intermediate and discharge pressure in the form of at least one bore ( 70 ) formed by the cavity ( 68 ) leads to the discharge side of the check valve, and that depending on the position of the valve body ( 14 . 20 ) the exit surface of the bore ( 70 ) or bores ( 70 ) is completely, partially or not covered.

Control device according to claim 8, characterized in that the flow resistance of the hydraulic pressure divider between the intermediate and discharge pressure in the form of a plurality of bores ( 70 ) is trained.

Control device according to claim 8 or 9, characterized in that hydraulic fluid through a bore ( 64 ) to the face ( 60 ) of the valve body ( 14 . 20 ) which can be fed with the cavity ( 68 ) in the valve body ( 14 . 20 ), and that the flow resistance of the pressure divider between the inlet and intermediate pressure, a bore section ( 66 ) is smaller in diameter.

Control device according to one of claims 2 to 9, characterized in that the hydraulic fluid behind the main valve seat ( 16 ) and before a fine control unit ( 62 ) of the main valve body ( 14 ) is removable.

Control device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the hydraulic fluid between the two Flow resistances of a additionally upstream pressure divider is removed.

Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the intermediate pressure of the pressure divider by the actuating element ( 18 ) is controlled such that the adjusting in the check valve hydraulic volume flow ( 22 ) of the working medium ( 12 ) a substantial linear dependence of a manipulated variable of the actuating element ( 18 ) having.