DE10134199C1 - Stromregelventilanordnung - Google Patents

Abstract

Bei einer Stromregelventilananordnung mit einem auf einen gewünschten Volumenstrom eingestellten ersten Stromregelventil (1) ist die durch die Einstellung des Volumenstroms bestimmte Geschwindigkeit eines über das Stromregelventil (1) betriebenen Arbeitsgeräts dadurch anpaßbar, daß ein an einem Drosselventil (3) durch einen aus dem Volumenstrom des ersten Stromregelventils (1) abgezweigten Volumenstrom eines einstellbaren zweiten Stromregelventils (2) auftretender Druck einem Steuereingang (9) des ersten Stromregelventils (1) im Sinne einer Verminderung des im ersten Stromregelventil (1) eingestellten Volumenstroms zuführbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stromregelventi­ lanordnung mit einem auf einen gewünschten Volumenstrom eingestellten ersten Stromregelventil.

Bekannte Stromregelventile enthalten eine Druckwaage (vgl. das Lexikon "Fluidtechnik von A bis Z", 2. Auflage, 1995, S. 94, 95, 351, 352) in einem internen Regelkreis als Differenzdruckregler. Dessen bewegliche Steuerkante verschiebt sich bei einer Änderung des Lastdrucks so, daß die Druckdifferenz an einer mit der Druckwaage in Reihe liegenden einstellbaren Meßdrossel unabhängig vom Lastdruck und damit auch der Volumenstrom durch das Stromregelventil konstant bleibt. Dabei wird die an der Meßdrossel auftretende Druckdifferenz auf den Schieber der Druckwaage direkt zurückgeführt. Die einstellbare Meßdrossel dient gleichzeitig als Sollwertgeber für den Volumenstrom.

Häufig werden mehrere Arbeitsgeräte, wie Fluidmotoren, Arbeitszylinder und dergleichen, parallel über jeweils ein eigenes einstellbares Stromregelventil in Modulbau­ weise aus derselben Konstantdruckquelle betrieben. Dabei haben alle Module zur Vereinfachung ihrer Herstellung den gleichen Aufbau und damit auch die gleiche Steuerkennli­ nie. Hierbei ist man an einem möglichst einfachen Aufbau der Stromregelventile interessiert. Gegebenenfalls kann er so einfach sein, daß die Einstellgenauigkeit des Volu­ menstroms für seltener benötigte Arbeitsgeräte unzurei­ chend ist, insbesondere wenn als Meßdrossel des Stromre­ gelventils nur ein einfaches Schaltventil oder eine ein­ stellbare Meßdrossel mit verrastbarer Einstellung oder eine nur stufenweise einstellbare Meßdrossel vorgesehen ist und man aus Kostengründen nicht das Stromregelventil gegen ein genauer einstellbares auswechseln möchte, da es bei Anwendung des Stromregelventils für zahlreiche andere Arbeitsgeräte ausreichend sein könnte. Für manche Ar­ beitsgeräte kann dann der eingestellte Volumenstrom zu hoch sein, sich aber nicht oder nicht genau auf einen an­ gemessenen geringeren Wert einstellen lassen, so daß das Arbeitsgerät mit zu hoher Geschwindigkeit betrieben wür­ de.

Aus der DE 37 33 642 A1 ist ein Stromregelventil bekannt, bei dem die Kraft einer Reglerfeder bei stromunterhalb der Meßdrossel zunehmendem Arbeitsdruck erhöht wird, um den Förderstrom zu verringern. Die Erhöhung der Feder­ kraft wird durch einen dem Arbeitsdruck ausgesetzten Ver­ stärkungskolben im Gehäuse des Stromregelventils bewirkt, der bei zunehmendem Arbeitsdruck über die Reglerfeder in Schließrichtung auf das Stromregelventil einwirkt. Dies erfordert eine besondere Ausgestaltung eines üblichen Stromregelventils. Die Erhöhung der Federkraft ist auf einen durch die Endlage des Verstärkungskolbens bestimm­ ten Wert beschränkt.

Aus der DE 27 23 182 A1 ist ein Stromregelventil mit ei­ ner Druckwaage bekannt, die einer Meßdrossel nachgeschal­ tet ist.

Aus der US 5 280 804 A ist eine Ventilanordnung mit zwei Stromregelventilen und einer Abzweigleitung mit einem Drosselventil bekannt. Die Anordnung dient zur Druckluft- und Druckregelung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stromre­ gelventilanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, bei der der einem Arbeitsgerät zugeführte Volumenstrom individuell an die Anforderung des Arbeitsgeräts anpaßbar ist, ohne das Stromregelventil zu ändern oder auszuwech­ seln.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein an einem Drosselventil durch einen aus dem Volumenstrom des ersten Stromregelventils abgezweigten Volumenstrom eines einstellbaren zweiten Stromregelventils auftreten­ der Druck einem Steuereingang des ersten Stromregelven­ tils im Sinne einer Verminderung des im ersten Stromre­ gelventil eingestellten Volumenstroms zuführbar ist.

Bei dieser Lösung wird der an dem Drosselventil durch den abgezweigten Volumenstrom erzeugte Druck zusätzlich zu dem an der Meßdrossel des ersten Stromregelventils auf­ tretenden Druck der Druckwaage des ersten Stromregelven­ tils im Sinne einer Verminderung des dem Arbeitsgerät zu­ geführten Volumenstroms zugeführt. Hierbei kann das zwei­ te Stromregelventil hinreichend genau stetig einstellbar sein, so daß der abgezweigte Volumenstrom entsprechend dem am zweiten Stromregelventil eingestellten Sollwert konstant gehalten wird und der Volumenstrom des ersten Stromregelventils, der dem Arbeitsgerät zugeführt wird, hinreichend genau auf einem niedrigeren Wert konstant bleibt. Der abgezweigte Volumenstrom ist dabei ebenfalls unabhängig von einer Änderung des Lastdrucks. Dementspre­ chend ist auch der Druck an dem Drosselventil unabhängig von einer Verstellung des Sollwerts des dem Arbeitsgerät zugeführten Volumenstroms und unabhängig vom Lastdruck konstant.

Eine einfache Ausführung kann darin bestehen, daß das Drosselventil in Reihe mit dem zweiten Stromregelventil liegt und mit einer Meßdrossel des ersten Stromregelven­ tils verbunden ist.

Ferner kann dafür gesorgt sein, daß das zweite Stromre­ gelventil zwischen einem Anschluß für eine Konstant­ druckquelle und dem einen Steuereingang des ersten Strom­ regelventils oder zwischen einem Anschluß für eine Kon­ stantdruckquelle und einem Anschluß für einen Behälter liegt. Die erste Alternative wird hierbei bevorzugt, weil der abgezweigte Volumenstrom, im Gegensatz zur zweiten Alternative, nicht unmittelbar in den Behälter, sondern über das Arbeitsgerät zurückströmt und mithin die Kon­ stantdruckquelle nicht zusätzlich belastet.

Sodann kann dafür gesorgt sein, daß das Drosselventil ei­ ne Meßdrossel des zweiten Stromregelventils ist und zwi­ schen dem Eingang des ersten Stromregelventils und dem Steuereingang des ersten Stromregelventils liegt. Hierbei kommt man für das Drosselventil und die Meßdrossel des zweiten Stromregelventils mit nur einer Drossel aus.

Um das zweite Stromregelventil einstellbar auszubilden, kann es eine einstellbare Meßdrossel oder eine einstell­ bare Rückstellfeder aufweisen.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachstehend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Darin stellen dar:

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild eines ersten Aus­ führungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Strom­ regelventilanordnung,

Fig. 2 ein Schaltbild eines zweiten Ausführungsbei­ spiels einer erfindungsgemäßen Stromregelventil­ anordnung,

Fig. 3 ein Schaltbild eines dritten Ausführungsbei­ spiels einer erfindungsgemäßen Stromregelventil­ anordnung und

Fig. 4 ein Schaltbild eines vierten Ausführungsbei­ spiels einer erfindungsgemäßen Stromregelventil­ anordnung.

Die Stromregelventilanordnung nach Fig. 1 enthält ein er­ stes Stromregelventil 1, ein zweites Stromregelventil 2 und ein festes Drosselventil 3. Das erste Stromregelven­ til 1 enthält eine Druckwaage 4 und eine einstellbare Meßdrossel 5 in Reihe zwischen einem Anschluß 6 für eine Konstantdruckquelle 7 und dem Ausgang 8 des Stromregel­ ventils 1. An dem Ausgang 8 kann ein Arbeitsgerät, z. B. ein Arbeitszylinder oder Fluidmotor, angeschlossen wer­ den. Der Ausgang 8 ist über das Drosselventil 3 mit dem einen Steuereingang 9 und der Ausgang 10 der Druckwaage 4 direkt mit dem anderen Steuereingang 11 der Druckwaage 4 verbunden. Der Steuereingang 9 ist mit einer eine Rück­ stellfeder aufweisenden Federkammer auf der einen Seite eines Schiebers der Druckwaage 4 und der Steuereingang 11 mit einer Druckkammer auf der anderen Seite des Schiebers verbunden.

In Reihe mit dem Drosselventil 3 liegt das zweite Strom­ regelventil 2 zwischen dem Steuereingang 9 des ersten Stromregelventils 1 und einem Anschluß 12 für einen Be­ hälter 13. Das zweite Stromregelventil 2 enthält eben­ falls eine Druckwaage 14 und eine zwischen deren Ausgang 15 und dem Anschluß 12 liegende einstellbare Meßdrossel 16. Der Anschluß 12 des zweiten Stromregelventils 2 ist wiederum mit einem Steuereingang 17 auf seiten einer Fe­ derkammer und der Ausgang 15 der Druckwaage 14 des zwei­ ten Stromregelventils 2 mit dem anderen Steuereingang 18 auf seiten einer Druckkammer der Druckwaage 14 verbunden. Der Eingang 20 des zweiten Stromregelventils 2 bzw. der Druckwaage 14 ist mit dem Steuereingang 9 des ersten Stromregelventils verbunden. Die an der Meßdrossel 16 auftretende Druckdifferenz wird daher direkt an die Steu­ ereingänge 17 und 18 zurückgeführt.

Die an der Meßdrossel 5 auftretende Druckdifferenz wird zum einen über das Drosselventil 3 an den Steuereingang 9 und zum anderen direkt an den Steuereingang 11 zurückge­ führt. Dabei addiert sich die an dem Drosselventil 3 durch den Volumenstrom des zweiten Stromregelventils 2 bewirkte Druckdifferenz zur Druckdifferenz an der Meß­ drossel 5.

Der jeweils durch die Stromregelventile 1, 2 strömende Volumenstrom wird aufgrund der Rückführung der jeweils an den Meßdrosseln 5 und 16 auftretenden Druckdifferenz auf dem an der jeweiligen Meßdrossel 5 und 16 eingestellten Sollwert konstant gehalten. Änderungen des Lastdrucks wirken sich daher praktisch nicht auf die durch die Stromregelventile 1 und 2 fließenden Volumenströme aus. Der durch das zweite Stromregelventil 2 aus dem Volumen­ strom des ersten Stromregelventils 1 abgezweigte konstan­ te Volumenstrom hat eine konstante Druckdifferenz an dem Drosselventil 3 zur Folge. Da diese Druckdifferenz eben­ falls auf die Druckwaage 4 im Sinne einer Verminderung des Volumenstroms durch das erste Stromregelventil 1 zu­ rückgeführt wird, verringert sich auch der bei einem durch die Einstellung der Meßdrossel 5 vorgegebenen Soll­ wert dem Arbeitsgerät zugeführte Volumenstrom und die Ge­ schwindigkeit der Bewegung des Arbeitsgeräts.

Mithin kann durch eine Verstellung des Sollwerts des ab­ gezweigten Volumenstroms mittels der Meßdrossel 16 des zweiten Stromregelventils 2 auch der Druckabfall an dem Drosselventil 3 und damit der dem Arbeitsgerät zugeführte Volumenstrom unabhängig von einer Verstellung des Soll­ werts durch die Meßdrossel 5 geändert werden.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich von dem nach Fig. 1 nur dadurch, daß das zweite Stromre­ gelventil 2 seinen Volumenstrom vor dem ersten Stromre­ gelventil 1 aus dessen Volumenstrom abzweigt und ihn der Druckkammer der Druckwaage 4 und von dort über das im Schieber der Druckwaage 4 zwischen deren Ausgang 10 und deren mit der Druckkammer verbundenen Steuereingang 11 eingebaute Drosselventil 3 dem Volumenstrom des ersten Stromregelventils am Ausgang 10 der Druckwaage 4 vor de­ ren Meßdrossel 5 wieder zuführt. Die Summe der Volumen­ ströme am Ausgang 8 wird daher weiterhin durch das Strom­ regelventil 1 unabhängig von einer Änderung des Last­ drucks auf dem an der Meßdrossel 5 eingestellten Soll­ wert, vermindert entsprechend dem an der Meßdrossel 16 eingestellten Sollwert, konstant gehalten. Desgleichen bleibt der abgezweigte Volumenstrom auf dem an der Meß­ drossel 16 des zweiten Stromregelventils 2 eingestellten Wert konstant. Mithin bleibt auch die an dem Drosselven­ til 3 auftretende Druckdifferenz und damit auch der dem Steuereingang 11 zugeführte Druck konstant. Darüber hin­ aus stellt der abgezweigte Volumenstrom keinen Verlust dar, weil er nicht unmittelbar in den Behälter 13 zurück­ strömt. Dementsprechend wird die Konstantdruckquelle 7 durch den abgezweigten Volumenstrom nicht zusätzlich be­ lastet. Während bei dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 die am Drosselventil 3 auftretende Druckdifferenz eine Verringerung des dem Steuereingang 9 zugeführten Drucks bewirkt, wird bei der zweiten Ausführungsform nach Fig. 2 der zum anderen Steuereingang 11 zurückgeführte Druck durch die an dem Drosselventil 3 auftretende Druck­ differenz erhöht. Die Schieber der Druckwaagen 4 werden mithin bei beiden Ausführungsbeispielen durch die Druck­ differenz am Drosselventil 3 in der gleichen Richtung verschoben. Eine Änderung des abgezweigten Volumenstroms und mithin des Druckabfalls am Drosselventil 3 mittels der Meßdrossel 16 bewirkt daher auch bei dem zweiten Aus­ führungsbeispiel eine entsprechende Änderung des dem Ar­ beitsgeärt am Ausgang 8 zugeführten Volumenstroms und da­ mit der Betriebsgeschwindigkeit unabhängig von der Ein­ stellung der Meßdrossel 5.

Bei dem dritten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 verbindet eine feste Drossel 21 den Ausgang 10 der Druckwaage 4 al­ lein mit ihrem Steuereingang 11. Ferner zweigt das zweite Stromregelventil 2 seinen Volumenstrom vor dem ersten Stromregelventil 1 direkt in den Behälter 13 ab. Die Meß­ drossel 19 des zweiten Stromregelventils 2 liegt vor dem Eingang 20 der Druckwaage 4 des zweiten Stromregelven­ tils 2 und ist nicht einstellbar. Der Eingang 20 der Druckwaage 14 ist direkt mit dem Steuereingang 9 der Fe­ derkammer der Druckwaage 4 des ersten Stromregelventils 1 und mit dem Steuereingang 17 der Druckwaage 14 des zwei­ ten Stromregelventils 2 verbunden. Der Steuereingang 18 der Druckkammer der Druckwaage 14 ist direkt mit dem Aus­ gang 8 verbunden. Darüber hinaus ist die Rückstellfeder 22 der Druckwaage 14 des zweiten Stromregelventils 2 ein­ stellbar, um den Sollwert des abgezweigten Volumenstroms einzustellen.

Wenn bei dem dritten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 der Sollwert des Volumenstroms des zweiten Stromregelventils 2 mittels der Rückstellfeder 22 (unter Vergrößerung des Durchtrittsquerschnitts der Druckwaage 14) erhöht wird, nimmt der an der Meßdrossel 19 auftretende Druckabfall zu. Dadurch wird der Druck am Steuereingang 9 entspre­ chend verringert und der Schieber der Druckwaage 4 in Schließrichtung der Druckwaage 4 verschoben. Dementspre­ chend verringert sich auch der Volumenstrom des ersten Stromregelventils 1 und mithin die Geschwindigkeit der Bewegung des durch den Volumenstrom betätigten Arbeitsge­ räts unabhängig von der Einstellung der Meßdrossel 5. Auch hier bleibt der dem Arbeitsgerät über den Ausgang 8 zugeführte Volumenstrom unabhängig von einer Änderung der Belastung: Wenn z. B. der Druck am Ausgang 8 bei anstei­ gender Belastung und dementsprechend abnehmendem Volumen­ strom ansteigt, verschiebt sich der Schieber der Druck­ waage 14 in Schließrichtung. Der Druck am Eingang 20 so­ wie am Steuereingang 9 steigt an. Der Schieber der Druck­ waage 4 wird in Öffnungsrichtung verschoben und der Volu­ menstrom zum Arbeitsgerät wieder erhöht, d. h. letztlich konstant gehalten.

Das vierte Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 unterscheidet sich von dem dritten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 le­ diglich dadurch, daß der Ausgang 8 direkt mit dem Steuer­ eingang 9 verbunden, der Eingang 20 des zweiten Stromre­ gelventils 2 mit dem anderen Steuereingang 11 des ersten Stromregelventils 1 verbunden, der Ausgang 10 mit dem Steuereingang 18 der Druckkammer der Druckwaage 14 ver­ bunden und die Drossel 21 weggelassen ist.

Bei einer Verringerung des Sollwerts des Volumenstroms des zweiten Stromregelventils 2 in Fig. 4 mittels der Rückstellfeder 22 nimmt dessen Volumenstrom ab und damit der Druck am Eingang 20 sowie am Steuereingang 11 wieder­ um zu. Dies bewirkt eine Verschiebung des Schiebers der Druckwaage 4 in Schließrichtung und damit die gewünschte Abnahme des Volumenstroms zum Arbeitsgerät unabhängig von der Einstellung der Meßdrossel 5. Dadurch fällt der Druck am Ausgang 8, am Steuereingang 9, am Ausgang 10 und am Steuereingang 18. Ein Druckanstieg am Steuereingang 9 aufgrund einer zunehmenden Belastung am Ausgang 8 bewirkt ebenfalls einen Druckanstieg am Steuereingang 18 und da­ mit eine Verschiebung des Schiebers der Druckwaage 14 des zweiten Stromregelventils 2 in Schließrichtung, so daß der Druck am Eingang 20 und am Steuereingang 11 wieder ansteigt und das erste Stromregelventil 1 wieder weiter schließt. Im Ergebnis ändert sich auch bei diesem Ausfüh­ rungsbeispiel der Volumenstrom und damit die Geschwindig­ keit der Bewegung des Arbeitsgeräts praktisch nur bei ei­ ner Änderung des Sollwerts an der Meßdrossel 5 oder der Rückstellfeder 22.

Die Meßdrosseln 19 der Ausführungsbeispiele nach den Fig. 3 und 4 übernehmen gleichzeitig die Funktion der Drossel­ ventile 3 der Ausführungsbeispiele nach den Fig. 1 und 2. Die Meßdrossel 19 sowie die Drossel 21 können ebenso wie die Meßdrossel 3 nach Fig. 2 im Schieber der jeweiligen Druckwaage, mit der sie verbunden sind, eingebaut sein. Anstelle stetig einstellbarer Meßdrosseln 5 können mit Vorteil auch Schaltventile, Ventile mit verrastbarer oder verriegelbarer Einstellung und stufenweise einstellbare Meßdrosseln vorgesehen sein.

Claims (5)

1. Stromregelventilanordnung mit einem auf einen ge­ wünschten Volumenstrom eingestellten ersten Strom­ regelventil (1), dadurch gekennzeichnet, daß ein an einem Drosselventil (3; 19) durch einen aus dem Volumenstrom des ersten Stromregelventils (1) ab­ gezweigten Volumenstrom eines einstellbaren zwei­ ten Stromregelventils (2) auftretender Druck einem Steuereingang (9; 11) des ersten Stromregelventils (1) im Sinne einer Verminderung des im ersten Stromregelventil eingestellten Volumenstroms zu­ führbar ist.

2. Stromregelventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil (3) in Reihe mit dem zweiten Stromregelventil (2) liegt und mit einer Meßdrossel (5) des ersten Stromregelventils (1) verbunden ist.

3. Stromregelventilanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet; daß das zweite Stromregelventil (2) zwischen einem Anschluß (6) für eine Konstant­ druckquelle (7) und dem einen Steuereingang (11) des ersten Stromregelventils (1) oder zwischen ei­ nem Anschluß (6) für eine Konstantdruckquelle (7) und einem Anschluß (12) für einen Behälter (13) liegt.

4. Stromregelventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil eine Meß­ drossel (19) des zweiten Stromregelventils (2) ist und zwischen dem Eingang des ersten Stromregelven­ tils (1) und dem Steuereingang (9; 11) des ersten Stromregelventils (1) liegt.

5. Stromregelventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Stromregelventil (2) eine einstellbare Meßdrossel (16) oder eine einstellbare Rückstellfeder (22) aufweist.