DE1940780U - VALVE FOR THE CONTROL AND / OR REGULATION OF HYDRAULIC AND PNEUMATIC SERVOMOTORS. - Google Patents
VALVE FOR THE CONTROL AND / OR REGULATION OF HYDRAULIC AND PNEUMATIC SERVOMOTORS.Info
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Description
ZH/P-9 Pe/8ZH / P-9 Pe / 8
Philips PatentVerwaltung GmbH., Hamburg 1, Mönckebergstr. 7Philips PatentVerwaltung GmbH., Hamburg 1, Mönckebergstr. 7th
Ventil zur Steuerung und/oder Regelung hydraulischer und pneumatischer Servomotoren.Valve for controlling and / or regulating hydraulic and pneumatic servomotors.
Die Neuerung bezieht sich auf ein Ventil zur Steuerung und/oder Regelung hydraulischer und pneumatischer Servomotoren.The innovation relates to a valve for controlling and / or regulating hydraulic and pneumatic servomotors.
Es ist ein reibungsloses elektro-magnetisch gesteuertes Ventil bekannt, bei dem in geöffnetem Zustand die Einstellung unterschiedlicher Öffnungsquerschnitte mit Hilfe des Steuerstromes möglich ist. Bei diesem Ventil wird der Durchfluß der Flüssigkeit mittels eines in der Ventilkammer verschiebbaren Ventilteiles geregelt, welches entsprechend seiner Stellung die Größe der Zuströmöffnung zwischen dem Zufluß und der Ventilkammer bestimmt. Das bewegliche Ventilteil ist dabei an einer das Gehäuse abdichtenden und im Gehäuse befestigten federsteifen Membran angeordnet; es ist kegelförmig ausgebildet und wird vom Druck in der Zuströmleitung beaufschlagt. Die Membran besteht aus magnetisierbarem Werkstoff und dient dem Elektromagneten des Ventils als Anker,There is a frictionless electro-magnetically controlled valve known, in which the setting different in the open state Opening cross-sections with the help of the control current is possible. With this valve the flow of the liquid regulated by means of a displaceable valve part in the valve chamber, which according to its position the Determines the size of the inflow opening between the inflow and the valve chamber. The movable valve part is on one the housing sealing and fixed in the housing spring-stiff diaphragm arranged; it is conical and is acted upon by the pressure in the inflow line. The membrane consists of magnetizable material and is used for the electromagnet of the valve as an anchor,
Bei geöffnetem Ventil biegt sich die Membran in Abhängigkeit vom Druck in der Zuleitung zusätzlich zur gewünschten elektromagnetisch bedingten Auslenkung durch, womit der Durchströmquerschnitt zusätzlich vom Druck in der Zuleitung abhängig wird. Durch diese zusätzliche einseitige Druckab-When the valve is open, the membrane bends electromagnetically in addition to the desired one, depending on the pressure in the supply line caused deflection, which means that the flow cross-section also depends on the pressure in the supply line will. This additional one-sided pressure
hängigkeit wird das "Ventil für alle Falle unbrauchbar, in denen Druckunabhängigkeit oder nur beschränkte Druckabhängigkeit des Durchströmquerschnittes erforderlich ist. Eine eindeutige Abhängigkeit der Ventilverschiebung vom Steuerstrom ist nämlich nicht gewährleistet. Darüber hinaus und aus dem gleichen Grund ist das Ventil auch in den Fällen unbrauchbar, in denen der Durchströmquerschnitt bei steigendem Zuflußdruck kleiner werden soll.dependency, the "valve is unusable in all cases where pressure independence or only limited pressure dependency of the flow cross-section is required. A definite one The fact that the valve displacement is dependent on the control current is not guaranteed. In addition, and for the same The reason for this is that the valve cannot be used in cases in which the flow cross-section becomes smaller with increasing inflow pressure shall be.
Je größer die Genauigkeitsanforderungen an das Ventil sind - beispielsweise bei den mehr und mehr an Bedeutung gewinnenden elektrisch besteuerten hydraulischen Servoanlagen - desto störender machen sich solche ungewollte Druckabhängigkeiten bemerkbar und desto weniger ist das bekannte Ventil geeignet, den gestellten Genauigkeitsanforderungen nachzukommen.The greater the accuracy requirements for the valve - for example, those that are becoming more and more important Electrically controlled hydraulic servo systems - the more disruptive such unwanted pressure dependencies are noticeable and the less suitable the known valve is to meet the accuracy requirements.
Es ist auch ein nicht von einer von außen angreifenden Steuergröße beeinflußbarer Druckregler bekannt, der eine Einrichtung zur Erhöhung des geregelten Druckes bei steigender Durchgangsmenge eines Gases aufweist. Bei diesem Druckregler ist ein verschiebbares Ventilteil vorgesehen, das vom durchströmenden Gas bewegt wird und entsprechend seiner Stellung gegenüber einer Durchflußöffnung im Ventilgehäuse die effektive Größe der Durchflußöffnung bestimmt. Das bewegliche Ventilteil besteht aus einem Teller, der in Durchflußrichtung im erweiterten Abflußkanal hinter dem Ventilsitz angeordnet ist. Der Ventilteller ist an einer Spindel befestigt, die von Membranen gehalten und im Ventilsitz geführt ist. Bei diesem Ventil wird ein Druckausgleich angestrebt, der die Ventiltellerstellung vom Druck des Gases im Ventilarbeitsraum unabhängig machen soll. Zu diesem Zweck ist eine vom Gas im Ventilraum beaufschlagte Oberfläche einer Druckausgleichsmembran genauso groß gewählt wie die wirksame Fläche des Ventiltellers, der die Größe der Durchflußöffnung im Gehäuse entspricht.It is also a non-externally attacking control variable Influenceable pressure regulator is known which has a device for increasing the regulated pressure with increasing throughput of a gas. This pressure regulator is a sliding one Valve part is provided, which is moved by the gas flowing through and according to its position with respect to a The effective size of the flow opening in the valve housing Flow opening determined. The movable valve part consists of a plate that extends in the direction of flow in the widened drainage channel is arranged behind the valve seat. The valve disc is attached to a spindle, which is held by diaphragms and is guided in the valve seat. With this valve, a pressure equalization is sought, which the valve disk position to make independent of the pressure of the gas in the valve working space. For this purpose one is acted upon by the gas in the valve chamber The surface of a pressure compensation membrane is chosen to be just as large as the effective area of the valve disk, which is the size of the Corresponds to flow opening in the housing.
Durch diesen Aufbau läßt sich eine Verringerung der vom Druck in der Ventilkammer auf den Ventilteller verursachten unerwünschten Verschiebung erreichen. Eine exakte Kompensation der durch den Druck in der Ventilkammer auf den Ventilteller bewirkten Verschiebekraft ist bei gleich großen Flächen aber nicht zu erhalten. Eine Kräftebilanz zeigt, daß die Kraft, die sich aus dem Produkt Tellerfläche mal Kammerdruck ergibt, voll auf das verschiebbare Ventilteil einwirkt, während die Kraft, die sich aus dem Produkt Membranfläche mal Kammerdruck ergibt, nur zum einen Teil auf das bewegliche Ventilteil wirkt und zum anderen Teil über die Einspannung in das Gehäuse abgeführt wird. Abgesehen von der somit nicht eindeutigen Zuordnung der Verschiebung des beweglichen Ventilteiles zum Druck in der Zuleitung und der fehlenden Möglichkeit, den bekannten Druckregler mittels einer von außen angreifenden Steuergröße zu beeinflussen, eignet er sich für genaue Regel- und Steuerzwecke auch bereits deshalb nicht, weil er reibungsbehaftet ist.This structure can reduce the undesirable effects caused by the pressure in the valve chamber on the valve disk Achieve shift. An exact compensation of the pressure in the valve chamber on the valve disc The displacement force caused cannot be obtained with surfaces of the same size. A balance of forces shows that the force that results from the product of the plate area times the chamber pressure, full acts on the displaceable valve part, while the force resulting from the product of the membrane area times the chamber pressure, acts only partly on the movable valve part and partly discharged into the housing via the clamping will. Apart from the unambiguous assignment of the displacement of the movable valve part to the pressure in the supply line and the lack of possibility of influencing the known pressure regulator by means of an externally acting control variable, it is also unsuitable for precise regulation and control purposes because it is subject to friction.
Zur Lösung der dem bekannten Druckregler gestellten Aufgabe, ohne äußere Steuergröße bei steigender Durchgangsmenge des Gases den geregelten Druck zu erhöhen, mag die Flächengleichheit (in Zusammenhang mit der Reibung) zu einer ausreichenden Arbeitsgenauigkeit führen. Für genaue Regel- und Steuerzwecke ist der Druckregler in seiner bestehenden Form aber nicht brauchbar.To solve the problem set for the known pressure regulator, without an external control variable as the flow rate of the increases Gas to increase the regulated pressure, the area equality (in connection with the friction) may be sufficient Lead working accuracy. For precise regulation and control purposes, however, the pressure regulator is in its existing form not usable.
Es ist auch ein Magnetventil zum öffnen und Schließen einer Flüssigkeitsleitung bekannt. Bei diesem Ventil wird die mit dem Ventilteller versehene Ventilspindel von zwei schlaffen Membranen getragen, zwischen denen das Magnetsystem angeordnet ist. Während eine der Membranen das Magnetsystem von der Ventilkammer trennt, hefindet sich oberhalb der anderen Membran ein Raum, der über eine Verbindungsleitung mit der Abfluß-There is also a solenoid valve to open and close one Fluid line known. In this valve, the valve spindle provided with the valve disk is slackened by two Supported membranes, between which the magnet system is arranged. While one of the membranes removes the magnet system from the Valve chamber separates, there is a space above the other membrane, which is connected to the drainage
leitung verbunden ist» Bei diesem Ventil sollen sich., wenn die wirksame Fläche der die Ventilkammer abschließenden Membran etwa dieselbe Oberfläche hat wie der Ventilteller* die Drücke auf die Flächen, falls sie sich entgegengesetzt auswirken, aufheben. Ebenso wie beim Druckregler findet dann aber nur eine unvollkommene Kompensation statt, die für die Anforderungen bei einem Magnetventil genügen mag, bei dem mittels unterschiedlicher Flächenbemessungen vornehmlich eine Schließ- und Öffnungshilfe für das Magnetsystem beabsichtigt ist. Im übrigen gehören bei dem bekannten Magnetventil zu verschiedenen Spinde1stellungen verschieden große wirksame Flächen der vom Druck in der Ventilkammer beaufschlagten Membran, da die Membran-Einspannung mit einer Schulterfläche versehen ist, an die sich die Membran entsprechend der Spindelstellung mehr oder weniger anlegt. Da das Magnetventil im übrigen ausgedehnte Reibungsflächen zwischen einer Führungsbuchse des Ventilsitzes und der Spindel aufweist, ist auch bei ihm eine eindeutige Zuordnung der Stellung des beweglichen Ventilteiles zum Steuerstrom nicht vorhanden.line is connected »With this valve,., if the effective area of the membrane closing off the valve chamber has approximately the same surface area as the valve disk Press on the surfaces if they have the opposite effect, cancel. As with the pressure regulator, however, there is only incomplete compensation that meets the requirements may be sufficient for a solenoid valve in which, by means of different surface dimensions, primarily a closing and opening aid for the magnet system is intended. Otherwise belong to different in the known solenoid valve Spindle1 positions effective areas of different sizes the diaphragm acted upon by the pressure in the valve chamber, since the diaphragm restraint is provided with a shoulder surface which the membrane more or less applies according to the spindle position. Since the solenoid valve is otherwise extensive Has friction surfaces between a guide bushing of the valve seat and the spindle, is also a clear one with him Assignment of the position of the movable valve part to the control current not available.
Zweck der Erfindung ist es, ein Regel- und Steuerventil zu schaffen, bei dem eine eindeutige Zuordnung der jeweiligen Ventilstellung zum jeweiligen Steuerstrom im gesamten Arbeitsbereich gegeben ist, und zwar unabhängig von dem in der Ventilkammer herrschenden Druck, oder bei dem im gesamten Arbeitsbereich eine eindeutige Zuordnung der jeweiligen Ventilstellung zu dem Druck des Mediums in der Ventilkammer gegeben ist. Die Aufgabe der vollständigen Druckunabhängigkeit ist bei einem Regel- und Steuerventil dadurch erfüllt, daß gemäß der Neuerung die vom Druck des Mediums in der Ventilkammer beaufschlagte Fläche der Arbeitsmembran um soviel größer ausgebildet ist als eine Differenzfläche - zwischen dem von diesemThe purpose of the invention is to create a regulating and control valve in which a clear assignment of the respective Valve position for the respective control current in the entire work area is given, regardless of the pressure prevailing in the valve chamber, or in the entire working area there is a clear assignment of the respective valve position to the pressure of the medium in the valve chamber. The task of complete pressure independence is fulfilled in a regulating and control valve in that, according to the Innovation, the area of the working diaphragm acted upon by the pressure of the medium in the valve chamber is made so much larger is as a difference area - between that of this
Druck nicht beaufschlagten Querschnitt des beweglichen Ventilteiles unmittelbar gegenüber der Ausströmöffnung der Ventilkammer und dem Querschnitt des beweglichen Ventilteiles an seiner Einspannstelle in die Membran -, daß die auf das bewegliche Ventilteil ausgeübten Kräfte in Schließ- und Öffnungsrichtung einander aufheben., wobei die Kraft in Schließrichtung gleich dem Produkt aus Ventilkammerdruck und Differenzfläche und die Kraft in Öffnungsriehtung der auf das bewegliche Ventilteil wirkende Anteil der aus Ventilkammerdruck und Membranfläche gebildeten Kraft ist.Non-pressurized cross-section of the movable valve part directly opposite the outflow opening of the valve chamber and the cross section of the movable valve part its clamping point in the membrane - that which is on the movable Forces exerted on the valve part in the closing and opening directions cancel each other out., The force in the closing direction equal to the product of the valve chamber pressure and the differential area and the force in the opening direction on the movable valve part acting portion of the force formed from valve chamber pressure and membrane area.
Soll ausgehend von der Lösung beim Kompensationsfall zusätzlich zur eindeutigen Zuordnung der Ventilverschiebung zum Steuerstrom wieder eine bewußt gesteuerte Druckabhängigkeit eingeführt werden, so wird diese Druckabhängigkeit im bestimmbaren Ausmaß entweder in Schließrichtung oder aber in Öffnungsrichtung wirksam sein. Die Druckabhängigkeit in Schließrichtung wird dadurch herbeigeführt,, daß gemäß der Neuerung das Größenverhältnis der vom Druck in der Ventilkammer beaufschlagten Arbeitsmembranfläche zur Differenzfläche vom Kompensationsfall abweichend kleiner ausgewählt ist, so daß die am beweglichen Ventilteil in Schließrichtung angreifende Kraft größer ist als die in Öffnungsrichtung angreifende Kraft, mit Ausnahme eines Größenverhältnisses gleich eins.Should, based on the solution in the case of compensation, also be used to clearly assign the valve displacement to the control current If a consciously controlled pressure dependency is introduced again, this pressure dependency becomes determinable Extent to be effective either in the closing direction or in the opening direction. The pressure dependency in the closing direction is brought about by the fact that, according to the innovation, the proportion of size the working diaphragm area acted upon by the pressure in the valve chamber to the difference area from the compensation case is selected differently smaller, so that the force acting on the movable valve part in the closing direction is greater than the force acting in the opening direction, with the exception of a size ratio equal to one.
Für den Fall, daß das Ventil nach der Neuerung in Öffnungsrichtung druckabhängig sein soll und zwar wieder neben einer eindeutigen Zuordnung von Ventilverschiebung zum Steuerstrom, ist es derart -aufgebaut, daß das Größenverhältnis der vom Druck in der Ventilkammer beaufschlagten Arbeitsmembran zur Differenzfläche vom Kompensationsfall abweichend größer ausgewählt ist, so daß die am beweglichen Ventilteil in Schließrichtung angreifende Kraft kleiner ist als die in Öffnungsrichtung angreifende Kraft, mit Ausnahme des Fehlens einer Differenzfläche. - 6 -In the event that the valve should be pressure-dependent after the innovation in the opening direction, again next to one unambiguous assignment of valve displacement to the control current, it is constructed in such a way that the size ratio of the Pressure in the valve chamber to the pressurized working diaphragm Difference area is selected to be larger than the compensation case, so that the on the movable valve part in the closing direction acting force is smaller than the acting force in the opening direction, with the exception of the absence of one Difference area. - 6 -
Es ist schließlich darüber hinaus auch möglich, das Ventil beispielsweise als rein druckgesteuertes Regel-., Kompensationsoder Ausgleichsventil einzusetzen, bei dem die Verschiebung des Ventilkolbens und damit die Veränderung der Größe des Spaltes, der für den Durchfluß der Hydraulikflüssigkeit maßgebend ist, allein von dem in der Ventilkammer herrschenden Druck bestimmt ist, wobei immer eine eindeutige Zuordnung zwischen dem Druck und der Kolbenstellung vorhanden ist.Finally, it is also possible, for example, to use the valve as a purely pressure-controlled regulating, compensation or equalizing valve in which the displacement of the valve piston and thus the change in the size of the gap, which is decisive for the flow of hydraulic fluid is, is determined solely by the pressure prevailing in the valve chamber, there is always a clear assignment between the pressure and the piston position is available.
Als Differenzfläche dient vorzugsweise eine Absatzfläche des an der Schubstange befestigten Kolbens, die sich der Einspannmembran gegenüber befindet.A shoulder surface of the piston attached to the push rod, which is located on the clamping diaphragm, is preferably used as the difference area opposite is located.
Gemäß einer Ausführungsform der Neuerung haltern zwei Membranen zwischen sich eine zwei Kolben tragende Schubstange und weisen die Kolben außerdem den zusammen mit Durchflußöffnungen im Gehäuse Spalte bildenden Kolbenstirnflächen den Kolbenquerschnitt überragende Absatzflächen auf. Die Größe der Absatzflächen ist auch in diesem Fall so bemessen, daß die Verschiebung der Schubstange infolge des Druckes des Mediums auf die Membranen mittels der vom Druck auf die Absatzflächen ausgeübten Kräfte wahlweise teilweise aufgehoben, vollkommen aufgehoben oder gegensinnig wird.According to one embodiment of the innovation, two membranes hold a push rod carrying two pistons between them and the pistons also have the piston end faces forming gaps together with flow openings in the housing Piston cross-section protruding shoulder surfaces. In this case, too, the size of the heel surfaces is such that the displacement of the push rod as a result of the pressure of the medium on the membranes by means of the pressure on the heel surfaces exerted forces are optionally partially canceled, completely canceled or in opposite directions.
Die Neuerung wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.The innovation is explained in more detail using the exemplary embodiments shown in the drawing.
Figur 1 zeigt ein Ventil gemäß der Neuerung im Schnitt.Figure 1 shows a valve according to the innovation in section.
Figur 2 zeigt schematisch den Kräfteausgleich im Ventil nach Fig. 1.FIG. 2 schematically shows the balance of forces in the valve according to FIG. 1.
Figur 5 zeigt die Dämpfung der Kolbenstange des Ventils nach Fig. 1.Figure 5 shows the damping of the piston rod of the valve Fig. 1.
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Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Ventils gemäß der Neuerung.Figure 4 shows a further embodiment of the valve according to the innovation.
Das in Fig. 1 dargestellte Gehäuse 1 eines Ventils gemäß der Neuerung ist mit zwei Öffnungen 2, 3 versehen. Durch eine der öffnungen 2 wird das Betriebsmedium, beispielsweise Öl, in die Ventilkammer 4 eingeführt. An die andere öffnung 3 ist eine Hydraulikleitung 5 angeschlossen, durch die das in das Ventil eingeführte Öl abfließt. Die Ausströmöffnung 3 ist dabei an einer Stirnseite β des Ventilgehäuses 1 angeordnet. Vor dieser Ausströmöffnung 3 befindet sich zentrisch die Stirnfläche 7 eines an einer Kolbenstange 8 gehalterten Kolbens 9· Zwischen dem Rand der Ausströmöffnung 3 und dem Rand der Kolbenstirnfläche 7 bildet sich dabei ein Ringspalt 11 aus, der die Menge des durch das Ventil strömenden Öles bestimmt .The housing 1 of a valve according to the innovation shown in FIG. 1 is provided with two openings 2, 3. By a the opening 2 is the operating medium, for example oil, introduced into the valve chamber 4. At the other opening 3 is a hydraulic line 5 is connected through which the oil introduced into the valve flows off. The outflow opening 3 is arranged on an end face β of the valve housing 1. In front of this outflow opening 3 is centrally located End face 7 of a piston 9 held on a piston rod 8 · Between the edge of the outflow opening 3 and the edge the piston end face 7 forms an annular gap 11 which determines the amount of oil flowing through the valve .
Die der Gehäusestirnseite 6 mit der Ausströmöffnung 3 gegenüberliegende Stirnfläche 13 wird von einer im Gehäuse 1 eingespannten Arbeitsmembran 15 gebildet, die die Ventilkammer abgrenzt und in ihrem Zentrum die Kolbenstange 8 haltert. Die Achse 16 der Kolbenstange fällt dadurch mit der Achse der Aus strömöffnung 3 zusammen. Die aus dem Ventil herausragende Kol benstange 8 trägt an ihrem freien Ende 17 einen Magnetanker 1 Die genaue Zentrierung der Kolbenstange 8 wird mittels einer zweiten Halterungsmembran 20 erreicht, die zwischen dem Magnetanker 19 und der Arbeitsmembran 15 im Ventilgehäuse 1 eingespannt ist. Durch die Abmessungen der Membran 15 und 20 kann die Federsteifigkeit der Kolbenanordnung wahlweise bestimmt werden.The opposite of the housing end face 6 with the outflow opening 3 End face 13 is clamped in housing 1 by one Working diaphragm 15 is formed, which delimits the valve chamber and holds the piston rod 8 in its center. the Axis 16 of the piston rod thereby coincides with the axis of the flow opening 3 from. The column protruding from the valve rod 8 carries at its free end 17 a magnet armature 1 The exact centering of the piston rod 8 is by means of a second retaining membrane 20 is reached, which is located between the magnet armature 19 and the working membrane 15 in the valve housing 1 is clamped. The spring stiffness of the piston arrangement can optionally be determined by the dimensions of the diaphragm 15 and 20 will.
Die Betätigung des Ventils erfolgt beispielsweise mit Hilfe eines Elektromagneten 22, durch dessen Wicklung 23 ein Steuerstrom geschickt wird. Der Elektromagnet 22 zieht den Magnet-The valve is actuated, for example, with the aid of an electromagnet 22, through whose winding 23 a control current is sent. The electromagnet 22 pulls the magnet
anker 19 entsprechend dem durch die Wicklung 23 fließenden Steuerstrom mehr oder weniger stark an. Dabei entfernt sich die Kolbenstirnfläche 7 mehr oder weniger von der Ausströmöffnung 3, wodurch sich der Ringspalt 11 zwischen dem Bohrungsrand 24 der Öffnung 3 und der Kolbenstirnfläche 7 entsprechend mehr oder weniger vergrößert und damit die ausströmende Ö1-menge bzw. Öldruck geändert wird.armature 19 corresponding to that flowing through the winding 23 Control current more or less strong. The piston end face 7 moves away more or less from the outflow opening 3, whereby the annular gap 11 between the bore edge 24 of the opening 3 and the piston end face 7 accordingly more or less increased and thus the outflowing oil quantity or oil pressure is changed.
Mittels eines in die Gehäusestirnseite β eingeführten Stellrohres 25., das in Richtung auf die Kolbenstirnfläche 7 verschoben werden kann., ist die Große des Ringspaltes 11 bei der Nullstellung des Kolbens 9 einstellbar. Unter Nullstellung des Kolbens soll dabei die Kolbenstellung bei unerregten Magneten 22 verstanden werden. Es ist aber auch möglich, die Nullstellung in die Mitte des linearen Teiles der Steuerkennlinie Strom-Ventilverschiebung - zu legen. Während des Betriebs wird das Stellrohr nicht mehr verstellt.By means of an adjusting tube inserted into the housing face β 25th, which is moved in the direction of the piston face 7 Can be. Is the size of the annular gap 11 in the Zero position of the piston 9 adjustable. When the piston is in the zero position, the piston position should be when the magnet is de-energized 22 can be understood. But it is also possible to set the zero position in the middle of the linear part of the control characteristic current-valve displacement - to lay. The adjusting tube is no longer adjusted during operation.
Da das öl in der Ventilkammer unter Überdruck steht, drückt dieses auf alle Gehäusewände, sowie die Kolbenstange 8 und den Kolben 9· Außer dem Druck, der auf die Arbeitsmembran 15 einwirkt, braucht diesem Überdruck keine besondere Beachtung geschenkt zu werden. Die Arbeitsmembran I5 jedoch wird von diesem Überdruck nach außen durchgebogen, wodurch sich über die Kolbenstange 8 eine Verstellung des Ventilkolbens 9 ergibt. Die Stellung des Ventilkolbens 9 und die Größe des Spaltes sind somit vom Öldruck in der Ventilkammer 4 abhängig. Diese Öldruckabhängigkeit der Spaltgröße, also die Druck-Rückwirkung, kann aus regeltechnischen Gründen erwünscht seinj je nach dem Verwendungszweck des Ventiles kann diese aber auch unerwünscht sein. Durch entsprechende Dimensionierung des Ventiles gemäß der Neuerung läßt sich jede gewünschte Druck-Rückwirkung sogar bis über den Druckausgleich hinaus erreichen. Im folgenden wird die Druck-Rückwirkungsbeeinflussung gemäß der Neuerung am Beispiel des vollkommenen Druckausgleiches beschrieben. Q Since the oil in the valve chamber is under overpressure, it presses on all housing walls, as well as the piston rod 8 and the piston 9. Apart from the pressure acting on the working diaphragm 15, this overpressure does not need special attention. The working diaphragm 15, however, is bent outward by this overpressure, which results in an adjustment of the valve piston 9 via the piston rod 8. The position of the valve piston 9 and the size of the gap are therefore dependent on the oil pressure in the valve chamber 4. This oil pressure dependency of the gap size, i.e. the pressure reaction, can be desirable for technical control reasons, but it can also be undesirable depending on the intended use of the valve. By appropriately dimensioning the valve according to the innovation, any desired pressure reaction can be achieved even beyond the pressure equalization. In the following, the influence of pressure feedback according to the innovation is described using the example of complete pressure equalization. Q
Die Durchbieglang der Membran 15, die in der Membranmitte 30 (Fig. 2) ihr Maximum erreicht, ist dem Öldruck in der Ventilkammer proportional. Um diese Durchbiegung rückgängig zu machen, ist es nötig, in der Membranmitte 30 eine Kraft A anzubringen, die der Durchbiegungskraft auf die Membran 15 entgegenwirkt und ebenfalls vom Öldruck abhängig ist. Die entgegenwirkende öldruckabhängige Kraft A wird dadurch gebildet, daß - wie in Fig. 2 schematisch dargestellt ist - der Ventilkolben eine absatzartige rückwärtige Stirnfläche 31 erhält. Der Durchmesser der Kolbenstange 8 ist zu diesem Zweck kleiner gewählt als der Durchmesser des Kolbens 9· Bei einer geeigneten gegenseitigen Dimensionierung von Kolbendurchmesser, Kolbenstangendurchmesser und Membrandurchmesser ist die Durchbiegung der Membran 15 für jeden beliebigen Öldruck rückgängig gemacht, womit die Unabhängigkeit des Kolbenstandes und damit die Größe des Durchströmquerschnittes vom Öldruck in der Ventil kammer garantiert ist.The deflection length of the membrane 15, which is in the middle of the membrane 30 (Fig. 2) reaches its maximum is the oil pressure in the valve chamber proportional. To reverse this deflection, it is necessary to apply a force A in the middle of the membrane 30, which counteracts the deflection force on the membrane 15 and is also dependent on the oil pressure. The counteracting one Oil pressure-dependent force A is formed in that - as shown schematically in FIG. 2 - the valve piston a shoulder-like rear face 31 is given. For this purpose, the diameter of the piston rod 8 is selected to be smaller than the diameter of the piston 9 The mutual dimensioning of the piston diameter, piston rod diameter and diaphragm diameter is the deflection the membrane 15 for any oil pressure reversible made, with which the independence of the piston position and thus the size of the flow cross-section of the oil pressure in the valve chamber is guaranteed.
Die Fläche der Membran 15 und die Absatzfläche 31 sind dabei nicht gleich. Die Durchbiegung der Membran 15 nach Fig. 2 an der Stelle 30 infolge des gleichmäßig auf ihre ganze Fläche einwirkenden Druckes ρ wird nämlich durch eine in ihrem Mittelpunkt eingreifende Kraft A bereits dann aufgehoben, wenn diese Kraft A, die gleich dem Produkt aus Öldruck und Absatzfläche ist, kleiner ist als die auf die Membran einwirkende Gesamtkraft, die gleich dem Produkt aus Öldruck und Membranfläche ist. Da der auf die Membran 15 und die Absatzfläche 31 einwirkende Öldruck aber der gleiche ist, muß demnach die Absatzfläche 31 kleiner sein als die dem Öldruck ausgesetzte Membranfläche 13.The surface of the membrane 15 and the shoulder surface 31 are included not equal. The deflection of the membrane 15 according to FIG. 2 at the point 30 as a result of the uniform over its entire surface acting pressure ρ is already canceled by a force A acting in its center when this Force A, which is equal to the product of oil pressure and heel area, is smaller than the total force acting on the membrane, which is equal to the product of oil pressure and membrane area. Since the acting on the membrane 15 and the shoulder surface 31 If the oil pressure is the same, the shoulder area 31 must therefore be smaller than the membrane area exposed to the oil pressure 13th
Um zu einer sehr genauen Dimensionierung der Ventilteile zu gelangen, sind ein Teil des Gehäuses 1, die ArbeitsmembranIn order to achieve a very precise dimensioning of the valve parts, part of the housing 1 is the working diaphragm
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und die Kolbenstange 8 aus einem Werkstück herausgearbeitet. An der Kolbenstange 8 sind der Kolben 9* die Membran 20 und der Magnetanker 19 als Einzelteile befestigt.and the piston rod 8 machined from a workpiece. On the piston rod 8, the piston 9 *, the membrane 20 and the armature 19 attached as individual parts.
Wenn das Ventil wie im in Pig. I dargestellten Ausführungsbeispiel mittels eines Elektromagneten 22, 23 angetrieben wird, so entsteht ein schwach gedämpftes, schwingungsfähiges System, welches eine große Resonanzüberhöhung hat. Diese Resonanzüberhöhung ist in vielen Fällen unerwünscht. Entsprechend dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Elektromagnet 22, 2J deshalb zusammen mit dem Magnetanker 19 und dem aus dem Ventil herausragenden Teil der Kolbenstange 8 in einem Dämpfungsmedium 35 untergebracht. Als Dämpfungsmedium dient beispielsweise öl. Zur Unterstützung der Dämpfung des Systems durch das öl kann zwischen dem als Dämpfungsglied wirkenden Magnetanker 19 und der Halterungsmembran 20 noch ein in Fig. 3 dargestelltes Dämpfungsglied 37 vorgesehen sein.If the valve is like in Pig. I illustrated embodiment is driven by means of an electromagnet 22, 23, this creates a weakly damped, vibratory system, which has a great increase in resonance. This increase in resonance is undesirable in many cases. According to that The embodiment shown in FIG. 3 is the electromagnet 22, 2J therefore together with the armature 19 and the The part of the piston rod 8 protruding from the valve is housed in a damping medium 35. Serves as a damping medium for example oil. To support the damping of the system by the oil, between the acting as a damping element Magnetic armature 19 and the retaining membrane 20, a damping member 37 shown in FIG. 3 may also be provided.
Eine andere Ausführungsform des Ventiles gemäß der Neuerung ist in Fig. 4 dargestellt. Die durch eine öffnung 40 in das Ventil einströmende Hydraulikflüssigkeit fließt in einen Kanal 42, wird in diesem in zwei Ströme aufgeteilt, und strömt durch die an den Kanalenden vorgesehenen Ventilkammern 4 in die Abflußleitungen 52. Durch den Kanal 42 ist gleichzeitig eine Kolbenstange 8 geführt, die durch die Ventilkammern 4 hindurchgreift und an den den Kanalmündungen 44 gegenüberliegenden Venti!kammerwanden 45 gehaltert ist. Diese Ventilkammerwände 45 sind als Membranen ausgebildet, die im Ventilgehäuse 1 eingespannt sind. Die Kolbenstange 8 kann somit innerhalb des Ventiles bei sich durchbiegenden Membranen 45 hin- und hergeschoben werden. In den Ventilkammern 4 sind auf die Kolbenstange 8 Kolben 9 aufgesetzt, die zwischen den Kanalmündungen 44 und den diesen gegenüberliegenden Stirnflächen 7 Ringspalte 11 bilden, die die Durchflußmenge der Hydraulikflüssigkeit regeln.Another embodiment of the valve according to the innovation is shown in FIG. The through an opening 40 in the Hydraulic fluid flowing into the valve flows into a channel 42, is divided into two flows in this, and flows through the valve chambers 4 provided at the channel ends into the drainage lines 52. Through the channel 42 is at the same time one The piston rod 8 extends through the valve chambers 4 and faces the valve chamber walls opposite the channel mouths 44 45 is supported. These valve chamber walls 45 are designed as membranes which are clamped in the valve housing 1. The piston rod 8 can thus be inside the valve pushed back and forth in the case of deflecting membranes 45 will. In the valve chambers 4, pistons 9 are placed on the piston rod 8 and are positioned between the channel openings 44 and the opposite end faces 7 form annular gaps 11 which regulate the flow rate of the hydraulic fluid.
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Der Antrieb dieses Ventiles ist beispielsweise in das Ventil eingebaut und zwar zwischen den Ventilkammern 4 im Kanalbereich. Zu diesem Zweck ist an der Kolbenstange 8 im Kanalbereich ein Magnetanker 19 angeordnet, der in eine Aussparung 46 des Ventilgehäuses 1 hineinragt. In dieser Aussparung befindet sich außerdem ein Elektromagnet 48, dessen Pole 50 auf den Magnetanker 19 gerichtet sind und diesen nach Maßgabe eines Steuerstromes anziehen oder loslassen. Der Anker 19 dient gleichzeitig als Dämpfungsglied.The drive of this valve is built into the valve, for example, between the valve chambers 4 in the duct area. For this purpose, a magnet armature 19 is arranged on the piston rod 8 in the channel area, which is inserted into a recess 46 of the valve housing 1 protrudes. In this recess there is also an electromagnet 48, the pole 50 of which is on the armature 19 are directed and attract or release it in accordance with a control current. The anchor 19 is used at the same time as an attenuator.
Die Hydraulikflüssigkeit wird von diesem Ventil entsprechend der Größe des Spaltes 11 in die Ventilkammern 4 und durch Ausströmöffnungen 52 der Ventilkammern in Hydraulikleitungen weitergeführt. Es ist allerdings auch möglich, die Flüssigkeit in der durch die gestrichelten Pfeile 54 angegebenen umgekehrten Richtung durch das Ventil zu fördern. Dieses Ventil kann ebenso wie das in Pig. I dargestellte Ventil so konstruiert sein, daß die auf die Membran 45 einwirkenden Verstellkräfte zufolge des Öldrucks mittels der auf die Absatzflächen 31 einwirkenden Kräfte A kompensiert werden. Mit den Ventilen gemäß der Neuerung ist damit darüber hinaus aber der Weg geebnet, abweichend von dem völlig kompensierenden Ventil auch über- oder unterkompensierte Ventile zu schaffen, wozu nur ein anderes Verhältnis zwischen der Membran- und der Absatzfläche sowie dem Kolbenstangendurchmesser gewählt zu werden braucht.The hydraulic fluid is from this valve according to the size of the gap 11 in the valve chambers 4 and through Outflow openings 52 of the valve chambers in hydraulic lines continued. However, it is also possible to use the liquid in the indicated by the dashed arrows 54 reverse direction to promote through the valve. This valve, like the one in Pig. I designed the valve shown in this way be that the adjusting forces acting on the membrane 45 according to the oil pressure by means of the forces A acting on the shoulder surfaces 31 are compensated. With the In addition, however, the way is paved for valves according to the innovation, deviating from the fully compensating valve also to create over- or under-compensated valves, for which only a different ratio between the membrane and the heel area as well as the piston rod diameter needs to be selected.
Die Vorteile dieser Ventile gemäß der Neuerung äußern sich auch nicht nur, wenn diese mittels einer Magnetanordnung angetrieben werden,sondern auch dann, wenn diese mit irgend einer anderen nachgiebigen Anordnung, wie beispielsweise mittels einer pneumatischen oder hydraulischen Stellkolbenanordnung betätigt werden. Bei entsprechender Dimensionierung der Kolben-, Membran- und Kolbenstangendurchmesser an den VentilenThe advantages of these valves according to the innovation are not only evident when they are driven by means of a magnet arrangement , but also when these with some other compliant arrangement, such as by means of a pneumatic or hydraulic piston assembly can be operated. With appropriate dimensioning of the Piston, diaphragm and piston rod diameters on the valves
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nach Pig. 1 und 4 kann auch jede gewünschte eindeutige Abhängigkeit des Ventilkolbenstandes und damit jede Größe der Durchströmquerschnitte von den Drücken in den Ventilkammern erreicht werden. Die Ventile können damit mit einer an der Kolbenstange angreifenden, beispielsweise auf einem Elektromagneten bewirkten Kraft allein., mit einer an der Kolbenstange eingreifenden Kraft und einer zusätzlichen Beeinflussung des Ventilstandes durch den Öldruck, sowie durch den Öldruck allein gesteuert werden.after Pig. 1 and 4 can also have any unique dependency desired of the valve piston position and thus any size of the flow cross-sections from the pressures in the valve chambers can be achieved. The valves can thus act on the piston rod, for example on an electromagnet caused force alone., with one on the piston rod intervening force and an additional influence on the valve position by the oil pressure, as well as by the oil pressure be controlled alone.
Unter Zugrundelegung der beschriebenen Anordnungen lassen sich die verschiedensten Ventilausführungen herstellen und zwar mit einem oder mehreren, mit verschiedenen oder mit gleichen Durchtrittsquerschnitten (Ringspalten), deren Größen von dem herrschenden Öldruck entweder nicht, zusätzlich, mehr oder minder oder auch allein bestimmt werden.A wide variety of valve designs can be produced on the basis of the arrangements described with one or more, with different or with the same passage cross-sections (annular gaps), the sizes of which differ from the The prevailing oil pressure can either not be determined, additionally, more or less or also alone.
SchutzansprücheProtection claims
Claims (16)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEP17005U DE1940780U (en) | 1960-08-03 | 1960-08-03 | VALVE FOR THE CONTROL AND / OR REGULATION OF HYDRAULIC AND PNEUMATIC SERVOMOTORS. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEP17005U DE1940780U (en) | 1960-08-03 | 1960-08-03 | VALVE FOR THE CONTROL AND / OR REGULATION OF HYDRAULIC AND PNEUMATIC SERVOMOTORS. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1940780U true DE1940780U (en) | 1966-06-16 |
Family
ID=33365376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DEP17005U Expired DE1940780U (en) | 1960-08-03 | 1960-08-03 | VALVE FOR THE CONTROL AND / OR REGULATION OF HYDRAULIC AND PNEUMATIC SERVOMOTORS. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1940780U (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3204051A1 (en) * | 1982-02-06 | 1983-08-18 | M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8500 Nürnberg | Device for controlling a hydraulically or electrohydraulically actuated servomotor for the adjustment, in particular, of a turbo- machine control valve |
| DE4225211A1 (en) * | 1992-07-30 | 1994-02-03 | Pokorny Gmbh | Fluid valve |
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1960
- 1960-08-03 DE DEP17005U patent/DE1940780U/en not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3204051A1 (en) * | 1982-02-06 | 1983-08-18 | M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8500 Nürnberg | Device for controlling a hydraulically or electrohydraulically actuated servomotor for the adjustment, in particular, of a turbo- machine control valve |
| DE4225211A1 (en) * | 1992-07-30 | 1994-02-03 | Pokorny Gmbh | Fluid valve |
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