DE1274806B

DE1274806B - Hydraulic flow control valve to prevent starting jumps

Info

Publication number: DE1274806B
Application number: DE1964L0049287
Authority: DE
Inventors: Werner Heyer
Original assignee: Langen and Co
Current assignee: Langen and Co
Priority date: 1964-11-13
Filing date: 1964-11-13
Publication date: 1968-08-08

Description

Hydraulisches Stromregelventil zur Verhinderung von Anfahrsprüngen Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches Stromregelventil zur Verhinderung von Anfahrsprüngen, welches eine im wesentlichen aus einem in einen Strömungsweg geschalteten, verstellbaren Drosselkolben bestehende Drossel konstanten Querschnittes und einen hinter der Drossel in den Strömungsweg geschalteten Differenzdruckregelkolben aufweist, dessen eine Stirnfläche vom Druck vor der Drossel und dessen andere Stirnfläche mit dem Druck nach der Drossel und zusätzlich von einer Feder beaufschlagt werden, wobei die Feder bei nicht durchströmtem Stromregelventil den Regelkolben in eine den Strömungsweg öffnende Stellung drückt.Hydraulic flow control valve to prevent starting jumps The invention relates to a hydraulic flow control valve for prevention of starting jumps, which one essentially consists of one in one flow path switched, adjustable throttle piston existing throttle of constant cross-section and a differential pressure control piston connected in the flow path downstream of the throttle has one end face of the pressure in front of the throttle and the other end face are acted upon by the pressure downstream of the throttle and additionally by a spring, wherein the spring when the flow control valve is not flowed through the control piston in a the flow path opening position presses.

Bekanntlich dient der Regelkolben dazu, die Druckdifferenz über der Drossel unabhängig von Druckschwankungen vor oder nach der Drossel konstant zu halten. Diese konstante Druckdifferenz sorgt in Verbindung mit dem ebenfalls nach einer Einstellung konstant bleibenden Drosselquerschnitt für einen konstanten Druckffiußstrom. Druckschwankungen während des Betriebes machen sich dabei nicht störend bemerkbar, da der Regelkolben für eine schnelle Ausregelung sorgt. Wenn das Stromregelventil dagegen, wie es in der Praxis oft der Fall ist, zeitweilig nicht durchflossen ist, tritt bei einer plötzlichen, beispielsweise durch das Schalten eines Wegeventils hervorgerufenen Druckbeaufschlagung ein kurzzeitiges überschreiten des eingestellten Sollstromes ein. Die Ursache dieser Erscheinung liegt darin, daß bei nicht durchströmtem Stromregelventil die Feder den Regelkolben in eine Stellung bringt, in welcher der vom Regelkolben gesteuerte Durchflußquerschnitt maximal geöffnet ist. Durch diesen den späteren Regelquerschnitt übertreffenden Querschnitt strömt bei gleichem Druckgefälle naturgemäß mehr Druckmittel als dem Sollstrom entspricht. Insbesondere bei kleinen nachgeschalteten Zylindern oder Motoren macht sich diese auch »Anfahrsprung« genannte Erscheinung sehr störend bemerkbar, da die durch den Anfahrsprung verursachte Anfahrgeschwindigkeit die erwünschte Geschwindigkeit ebenfalls beträchtlich übersteigt.As is known, the control piston is used to control the pressure difference over the To keep the throttle constant regardless of pressure fluctuations before or after the throttle. This constant pressure difference ensures in connection with the also after a Setting a constant throttle cross-section for a constant pressure flow. Pressure fluctuations during operation are not noticeable in this way, because the control piston ensures quick regulation. When the flow control valve on the other hand, as is often the case in practice, there is temporarily no flow, occurs in the event of a sudden, for example by switching a directional control valve caused pressurization a brief exceeding of the set Set current. The cause of this phenomenon is that when there is no flow Flow control valve, the spring brings the control piston into a position in which the the flow cross-section controlled by the control piston is open to the maximum. Through this The cross-section exceeding the later standard cross-section flows with the same pressure gradient naturally more pressure medium than corresponds to the target current. Especially with small ones downstream cylinders or motors, this is also known as the "start-up jump" Appearance is very disturbing, as the approach speed caused by the approach jump also significantly exceeds the desired speed.

Bisher wurde diesem Verhalten dadurch begegnet, daß das Stromregelventil durch zusätzliche schaltungstechnische Maßnahmen ständig von Druckmittel durchströmt wurde. Jedoch blieben die mit diesen Maßnahmen erreichten Ergebnisse bisher unbefriedigend, da der Strom beim Umsteuern an den Steuerkanten der Wegeventile kurzzeitig unterbrochen wird. Diese Unterbrechungen versucht der Regelkolben des Stromventils auszugleichen, und dabei entstehen geringe Schwankungen des Durchflußstromes. Auch ist ein ständiges Durchströmen des Stromregelventils nicht immer schaltungstechnisch zu verwirklichen.So far, this behavior has been countered by the flow control valve Pressure medium constantly flows through additional circuitry measures became. However, the results achieved with these measures have so far remained unsatisfactory, because the current is briefly interrupted when reversing at the control edges of the directional control valves will. The control piston of the flow control valve tries to compensate for these interruptions, and there are slight fluctuations in the flow rate. Also is a permanent one The circuit cannot always flow through the flow control valve.

Eine weitere bekannte Maßnahme besteht darin, den Regelkolben in Wirkverbindung mit einem federbelasteten Schließkolben so anzuordnen, daß der Regelkolben in nicht beaufschlagtem Zustande den Druckmittelanschluß sperrt. Nachteilig an dieser Anordnung ist, daß das Stromregelventil nur in den Zulauf zum hydraulischen Motor geschaltet werden kann, weil die Schließkolbenbewegung eine verhältnismäßig große Verdrängungsölmenge erfordert. Ein unregelmäßiges Anlaufen des Motors kann auch hierbei nicht vollständig und bei einer Rücklaufschaltung überhaupt nicht vermieden werden.Another known measure consists in the control piston in operative connection to be arranged with a spring-loaded closing piston so that the control piston in not acted upon condition blocks the pressure medium connection. A disadvantage of this arrangement is that the flow control valve is only switched in the inlet to the hydraulic motor can be because the closing piston movement a relatively large amount of displacement oil requires. The motor cannot start up irregularly here either and cannot be avoided at all with a reverse circuit.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die genannten Nachteile zu vermeiden und ein Stromregelventil zu schaffen, welches in sicherer, zuverlässiger Weise die Entstehung von Anfahrsprüngen verhindert.It is the object of the invention to avoid the disadvantages mentioned and to provide a flow control valve which, in a safe, reliable manner, will control the The occurrence of starting jumps is prevented.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt dadurch, daß der Drosselkolben bei nicht druckbeaufschlagtem Stromregelventil durch eine Feder in eine den Strömungsweg sperrende Stellung gedrückt wird und hydraulisch über eine Steuerleitung oberhalb eines der Federkraft entsprechenden Grenzdruckes gegen die Kraft der Feder gegen einen verstellbaren Anschlag gedrückt wird.The solution to this problem is that the throttle piston at Unpressurized flow control valve by a spring in the flow path locking position is pressed and hydraulically via a control line above a limit pressure corresponding to the spring force against the force of the spring an adjustable stop is pressed.

In günstiger Ausführung der Erfindung kann in die Steuerleitung eine verstellbare Drossel eingebaut sein. Für den Drosselkolben kann ein verstellbarer Anschlag vorgesehen sein, der den durch die Feder hervorgerufenen Hub des Drosselkolbens begrenzt. Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß der Strömungsweg durch den Drosselkolben zunächst gesperrt ist. Diese Sperrung wird bei hydraulischer Beaufschlagung des Drosselkolbens mit einer einstellbaren Geschwindigkeit aufgehoben, wodurch sich ein langsam steigender Durchflußstrom ergibt.In a favorable embodiment of the invention, a can in the control line adjustable throttle be installed. An adjustable piston can be used for the throttle piston Stop be provided, which is caused by the spring stroke of the throttle piston limited. The advantage of this arrangement is that the flow path is initially blocked by the throttle piston. This lock is hydraulic Pressing the throttle piston with an adjustable speed is canceled, which results in a slowly increasing flow rate.

An Hand der Abbildungen wird die Erfindung näher erläutert.The invention is explained in more detail with the aid of the figures.

A b b. 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch ein Stromregelventil als Ausführungsbeispiel für die Erfindung; A b b. 2 zeigt schematisch das Übergangsverhalten eines Stromregelventils herkömmlicher Bauart und eines Stromregelventils, das gemäß der Erfindung ausgeführt ist.A b b. 1 shows schematically a section through a flow control valve as an embodiment of the invention; A b b. 2 shows schematically the transition behavior a flow control valve of conventional design and a flow control valve according to of the invention is carried out.

Das Stromregelventil besitzt zwei Hauptbohrungen 1 und 2. In der einen Bohrung 1 wird ein Drosselkolben 3 geführt, der eine Steuerkante 4 steuert, die im Zulauf P des- Ventils liegt. Das Maß der negativen Überdeckung der Steuerkante 4, d. h. die Größe des Drosselquerschnittes, wird durch eine Stellschraube 5 verändert, die den oberen Anschlag 6 des Drosselkolbens 3 bildet. Außerdem wirkt eine weiche Feder 7 auf die Oberseite des Drosselkolbens 3 und drückt ihn gegen einen auf der Unterseite 8 angeordneten Anschlag 9, durch dessen Einstellung die Überdeckung der Steuerkante 4 im Ruhezustand des Drosselkolbens 3 vorgegeben ist. Die Unterseite 8 des Drosselkolbens 3 ist durch eine an diesem befindliche Dichtung 10 gegenüber dem an der Steuerkante 4 gebildeten Raum 11 abgeschlossen. Von der Zuleitung P zweigt eine Steuerleitung 12 ab, die zur Unterseite 8 des Drosselkolbens 3 führt. In dieser Steuerleitung 12 befindet sich eine Drossel 13, durch deren Betätigung der Querschnitt der Steuerleitung 12 verändert wird. In der zweiten Hauptbohrung 2 des Stromregelventils wird der Regelkolben 14 geführt, der schaltungstechnisch hinter dem Drosselkolben 3 angeordnet ist. Die Unterseite 15 des Regelkolbens 14 ist über eine Zweigleitung 16 mit dem Zulauf P direkt verbunden. Über eine Abzweigung 17 ist die Oberseite 18 des Regelkolbens 14 mit dem rechts der Eintrittssteuerkante 4 befindlichen Raum 19 verbunden. Auf der Oberseite 18 des Regelkolbens 14 ist eine Feder 20 angeordnet. Der Regelkolben 14 hat die Aufgabe, durch Steuerung des Austrittsquerschnittes 21 den Druckabfall an der Eintrittssteuerkante 4 konstant zu halten. Das geschieht, indem die auf der Unterseite 15 des Regelkolbens 14 durch den Druck in der Zuleitung P wirksame Kraft ; im Gleichgewicht ist mit dem auf der Oberseite 18 des Regelkolbens 14 wirksamen Kräften, die durch den Druck im Raum 19 und die Feder 20 hervorgerufen werden. Jede Änderung der Drücke bewirkt eine Lageänderung des Regelkolbens 14, der dadurch den Austrittsquerschnitt 21 so verändert, daß der Druckabfall an der verstellbaren Eintrittssteuerkante 4 konstant bleibt. Nach der Darstellung der Zeichnung ist das Stromregelventil in Ruhestellung und nicht vom Druck beaufschlagt.The flow control valve has two main bores 1 and 2. In one bore 1, a throttle piston 3 is guided, which controls a control edge 4, which is located in the inlet P of the valve. The extent of the negative overlap of the control edge 4, ie the size of the throttle cross section, is changed by an adjusting screw 5 which forms the upper stop 6 of the throttle piston 3. In addition, a soft spring 7 acts on the upper side of the throttle piston 3 and presses it against a stop 9 arranged on the underside 8, the setting of which determines the overlap of the control edge 4 when the throttle piston 3 is at rest. The underside 8 of the throttle piston 3 is closed off from the space 11 formed on the control edge 4 by a seal 10 located thereon. A control line 12 branches off from the supply line P and leads to the underside 8 of the throttle piston 3. In this control line 12 there is a throttle 13, the actuation of which changes the cross section of the control line 12. The control piston 14, which is arranged behind the throttle piston 3 in terms of circuitry, is guided in the second main bore 2 of the flow control valve. The underside 15 of the control piston 14 is directly connected to the inlet P via a branch line 16. The upper side 18 of the control piston 14 is connected to the space 19 located to the right of the inlet control edge 4 via a branch 17. A spring 20 is arranged on the upper side 18 of the control piston 14. The control piston 14 has the task of keeping the pressure drop at the inlet control edge 4 constant by controlling the outlet cross section 21. This is done by the force acting on the underside 15 of the control piston 14 due to the pressure in the supply line P; is in equilibrium with the forces acting on the upper side 18 of the control piston 14, which are caused by the pressure in the space 19 and the spring 20. Every change in the pressures causes a change in the position of the control piston 14, which thereby changes the outlet cross section 21 so that the pressure drop at the adjustable inlet control edge 4 remains constant. According to the representation of the drawing, the flow control valve is in the rest position and not acted upon by pressure.

Bei Druckbeaufschlagung wird das Druckmittel die Unterseite 15 des Regelkolbens 14 erreichen und diesen entgegen der Kraft der Waagefeder 20 nach oben bewegen, so daß sich der Austrittsquerschnitt 21 schließt. Der Steuerraum 19 ist noch von der Zu- e leitung P abgetrennt, da der Eintrittsquerschnitt 4 durch den unter der Wirkung der Feder 7 stehenden Drosselkolben 3 geschlossen ist. Über die Steuerleitung 12 oder über eine nicht gezeichnete separate Steuerleitung und die Drossel 13 strömt ein Teil des Druckmittels zur Unterseite 8 des Drosselkolbens 3 und verschiebt den Drosselkolben 3 entgegen der Kraft der Feder 7 nach oben bis zu dem durch die Stellschraube 5 vorgegebenen Anschlag 6. Dabei öffnet der Drosselkolben 3 den Eintrittsquerschnitt 4. Die Öffnungsgeschwindigkeit des Drosselkolbens 3 entspricht der Drosselung, die in der Steuerleitung 12 durch die Einstellung der Drossel 13 vorgegeben ist. Mit dem Öffnen der Eintrittssteuerkante 4 gelangt das Druckmittel in den Raum 19. Hier drückt es zusammen mit der Feder 20 den Regelkolben 14 nach unten, so daß der Austrittsquerschnitt 21 geöffnet und der Durchfluß freigegeben wird. Nach dieser öffnungsphase erfolgt die Regelung in an sich bekannter Weise durch das bereits beschriebene Zusammenwirken von Drosselkolben 3 und Regelkolben 14. Die hydraulische Vorsteuerung beeinflußt den Regelvorgang nicht, solange nicht der Druck in der Zuleitung P und auf der Unterseite 8 des Drosselkolbens 3 unterhalb eines Grenzdruckes absinkt, so daß die Feder 7 eine Schließung des Eintrittsquerschnittes 4 einleitet. Durch den unter dem Drosselkolben 3 angebrachten Anschlag 9 wird die Überdeckung der Eintrittssteuerkante 4 beim nicht vom Druck beaufschlagten Stromregelventil vorgegeben. Bei einer beispielsweise großen positiven Überdeckung wird das Öffnen der Eintrittssteuerkante 4 bei gleicher Zuströmgeschwindigkeit des Druckmittels zur Unterseite 8 des Drosselkolbens 3 später erfolgen als bei einer kleinen Überdeckung, d. h., die Ansprechzeit des Stromregelventils wird vergrößert. Bei der Vorwahl einer genügend großen negativen Überdeckung würde die Wirkung der hydraulischen Vorsteuerung ganz ausgeschaltet sein, und das Stromregelventil zeigt ein Übergangsverhalten ähnlich dem bisher bekannter Ventile derselben Bauform.When pressure is applied, the pressure medium will reach the underside 15 of the control piston 14 and move it upwards against the force of the balance spring 20 , so that the outlet cross section 21 closes. The control chamber 19 is still separated from the supply line P, since the inlet cross section 4 is closed by the throttle piston 3 under the action of the spring 7. Via the control line 12 or via a separate control line (not shown) and the throttle 13 , part of the pressure medium flows to the underside 8 of the throttle piston 3 and moves the throttle piston 3 against the force of the spring 7 up to the stop 6 specified by the adjusting screw 5. The throttle piston 3 opens the inlet cross section 4. The opening speed of the throttle piston 3 corresponds to the throttling that is specified in the control line 12 by the setting of the throttle 13. When the inlet control edge 4 is opened, the pressure medium enters the space 19. Here, together with the spring 20, it presses the control piston 14 downward, so that the outlet cross-section 21 is opened and the flow is released. After this opening phase, the regulation takes place in a manner known per se through the already described interaction of throttle piston 3 and control piston 14. The hydraulic pilot control does not affect the control process as long as the pressure in the supply line P and on the underside 8 of the throttle piston 3 is below a limit pressure drops so that the spring 7 initiates a closure of the inlet cross section 4. The overlap of the inlet control edge 4 when the flow control valve is not acted upon by pressure is predetermined by the stop 9 attached under the throttle piston 3. In the case of a large positive overlap, for example, the opening of the inlet control edge 4 will take place later with the same inflow speed of the pressure medium to the underside 8 of the throttle piston 3 than in the case of a small overlap, ie the response time of the flow control valve is increased. If a sufficiently large negative overlap is selected, the effect of the hydraulic pilot control would be completely switched off, and the flow control valve shows a transition behavior similar to the previously known valves of the same design.

Claims

Claims: 1. Hydraulic flow control valve for prevention of starting jumps, which one essentially consists of one in one flow path switched, adjustable throttle piston existing throttle of constant cross-section and a differential pressure control piston connected in the flow path downstream of the throttle has one end face of the pressure in front of the throttle and the other end face are acted upon by the pressure downstream of the throttle and additionally by a spring, wherein the spring when the flow control valve is not flowed through the control piston in a the flow path opening position presses, characterized in that the throttle piston (3) when the flow control valve is not pressurized by a spring (7) into a the flow path blocking position is pressed and hydraulically via a control line (12) above a limit pressure corresponding to the spring force against the force of the Spring (7) is pressed against an adjustable stop (6).

2. Hydraulic Flow control valve according to Claim 1, characterized in that in the control line (12) an adjustable throttle (13) is installed.

3. Hydraulic Flow control valve according to Claim 1 or 2, characterized in that for the throttle piston (3) an adjustable stop (9) is provided, which is caused by the spring (6) Stroke of the throttle piston (3) is limited. Publications considered: German U.S. Patent No. 746,386; German utility model No. 1788185; Hengstenberg, Sturm, Winkler, "Measurement and Control in Chemical Technology", Berlin, 1957, p. 232, 374 and 943.