DE2055447A1

DE2055447A1 - Elektrohydrauhsches zweistufiges Umsteuerventil

Info

Publication number: DE2055447A1
Application number: DE19702055447
Authority: DE
Inventors: Jacques Chatilon Sous Bagneux Faisandier (Frankreich)
Original assignee: APPLIC DES MASCHINES MOTRICES
Current assignee: APPLIC DES MASCHINES MOTRICES
Priority date: 1969-11-15
Filing date: 1970-11-11
Publication date: 1971-05-19
Also published as: CH532204A; FR2067780A5; GB1311738A; SE363527B; ES380366A1; US3709257A

Description

Patentanwalt
Dipl.-lng, Weiter Jadtisch

7 Stuttgart N, Menzelstraße 40

Societe d^! Application dea Machines Motricee . _ft .,

(Bt* dite S.A.M.M.) 10. NOV. 1970

224 quai de Stalingrad

92 Issy lee Moulineaux / Frankreich A Jl 726

Elektrohjdraulisches^zweistufiges^Umsteuerventil

Die Erfindung betrifft ein elektrohydraulisches Umsteuerventil zur Richtungssteuerung einer hydraulisch bewirkten Ausgangsbewegung mit konstanter Druckveraorgung und einem elektrischen Steuerstrom, insbesondere ein zweistufiges elektrohydraulisches Umsteuerventil, bei dem durch ein elektrisches Stellglied eine HilfsSteuereinrichtung zur Einstellung eines Hauptsteuerechiebers betätigt wird*

Die Leistung bisher verwendeter Stellmotoren reicht in der Praxis häufig zur Betätigung des Hauptsteuerschiebers nicht aus.

Bei den bekannten zweistufigen Umsteuerventilen wird eine erste Stufe von einer Steuereinrichtung mit kontinuierlichem Leckflüssigkeitsdurchsatz gebildet, die einen Kanal von bestimmten» Querschnitt mit einer Drosselstelle für die Leckflüssigkeit aufweist, deren Durchsatz durch eine Klappe oder eine andere geeignete Vorrichtung mehr oder weniger begrenzt wird, welche von einem elektrischen Stellmotor gesteuert ist. Die Umsteuerung erfolgt entweder durch eine Einrichtung mit einer Differentialschaltstange oder durch eine Einrichtung mit Rückstellfedern für den Hauptsteuerschieber, die eine Übertragungsfunktion in eine Stellgröße entsprechend einer bestimmten örtlichen Einstellung umwandeln.

- 2 109821/1438

Die vorliegende Erfindung betrifft ein zweistufiges Umsteuerventil der genannten Art mit Richtungssteuerung, das die Nachteile der bisher bekannten Vorrichtungen nicht aufweist·

Bei einer ersten Ausführungsform arbeitet die Hilfasteuereinrichtung ohne kontinuierlichen Leckflüssigkeitestrom und umfaßt insbesondere ein Stellglied mit einem Mehrwegeventil nebat einem bekannten Steuerschieber. Bei einer zweiten Ausführungsform erfolgt die Steuerung hydraulisch, d.h. ohne Federn oder Differentialschaltstange. Bei einer dritten Ausführungsform weist das Mehrwegeventil einen "schwimmenden¹¹ Steuerschieber auf, der ausschließlich durch die seitens der Druckdifferenz an beiden Enden bewirkte Kraftkomponente gesteuert wird. Bei einer vierten Ausführungsform sind der Steuerschieber und der HaupteteuerscMeber koaxial angeordnet, aber mechanisch unabhängig. Bei einer fünften Ausführungsform bilden der Steuerschieber und der Haupteteuerschieber und das elektrische Stellglied zwei voneinander getrennte Einheiten, wobei die Betätigung durch ein Übertragungsgestänge mit mindestens einer horizontalen Achse und einer Dichtungseinrichtung erfolgt.

Die Erfindung ist nackfolgAnd anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Pig, 1 ein AusfUhrungsbeispiel eines erfindungsgemSR^n Umsteuerventile nebst einem zugeordneten elektrischen Stellglied in perspektivischer Ansicht,

Pig. 2 das Umsteuerventil nach Fig. 1 im Axialschnitt nebet schematisch veranschaulichtem Stellglied in einer gegenüber Pig. 1 vergrößerten Darstellung»

Gemäß Pig. 1 ist einem er-P1 ndungsgemäßen Umeteuerventil 1 ein elektrisches Stellglied 2 zugeordnet, wobei umgebende Gehäuse jeweils punktgp«trichelt angedeutet sind. Die Welle eines in Stellglied 2 enthaltenen Elektromotors mit einer Schieberp" 3 eines kolbenartig gestalteten Steuerschieber« 12 durch

- 3 -109821/U38

ein Übertragungsgestänge mit Gliedern 4, 5, 6, 7 verbunden, von denen das letztgenannte mit einem Kurbelarm 7 über eine horizon-, tale Welle 8 verbunden ist. Der Kurbelarm 7 ist Über einen an einem Ende D eingespannten horizontalen Auelenkstift 9 mit der Schieberstange 3 in Eingriff, die eine Bohrung bzw. längliche Ausnehmung oder einen anderen geeigneten mechanischen Eingriff zur Aufnahme des Auslenkstiftes 9 aufweist. Die horizontale Welle 8 weist ein abgedichtetes Lager/auf. Diese Anordnung ermöglicht die völlige Abdichtung der Strömungskreise der Hydraulikflüssigkeit, wodurch diese gegenüber gegebenenfalls im öl eingeschlossenen bzw. mitgeführten metallischen Schmutzteile magnetisch unempfindlich gemacht werden. Auf dies« Weise wird die Betriebssicherheit des Gerätes erhöht. Durch entsprechende Wahl der Glieder 4-7 läßt sich bei Drehung der Welle des Stellgliedes 2 um eine Achse O im Bereich von + 30° eine Untersetzung entsprechend einer Drehung des Kurbelarmes 7 um eine Achse 01, O1¹ von +10° erzielen.

Das Umsteuerventil 1 umfaßt einen Steuerschieber 12 und einen Hauptsteuerschieber 13- Hydraulikflüssigkeit mit einem Druok P wird durch einen Anschluß 14 zugeführt. Mit Anschlüssen 15 und 16 ist ein bezüglich seiner Richtung umsteuerbarer Verbraucher

zu verbinden. Der Rückfluß in den BehälterTüBfcff^einen Anschluß

In Pig. 2 befinden sich die beiden Schieber 12, 13 in Mittelstellung. Ein Teil des Öls mit dem Druck P strömt durch einen Anschluß 18 über eine Leitung 19 zu einem (schematisch dargestellten) Druckreduzierventil 20 bekannter Bauart.

Das öl verläßt das Druckredusierventil 20 mit einem Druck P- und strömt durch einen Filter 21. Der Leckölanteil aus dem Druckreduzierventil 20 strömt durch Leitungen 22 und 23 in einen ölsumpf in dem Gehäuse zurück. Das Öl mit dem Druck P-strömt durch eine Leitung 24 zu der (in Fig. 2) rechten Stirnfläche des Hauptsteuerschiebers 13, der in einem die Anschlüsse 14-18 enthaltenden Zylinder 25 geführt ist.

109821/U38

Über eine weitere Leitung 26 gelangt das Hydrauliköl ebenfalls mit dem Druck P- zu dem Steuerschieber 12.

Die beiden Steuerschieber 12 und 13 sowie der Zylinder 25 verlaufen koaxial. Der Steuerschieber/ist mit der Schieberstange 3 starr verbunden. Der Steuerschieber 12 ist in einem Kolben 27 geführt, welcher mit einem Zulaufkanal 28, zwei Rücklaufkanälen 29, 30 und einem Mittelkanal 31 versehen ist, der in einen linken Druckraum 33 des Kolbens 27 mündet. Der Kolben 27 verschiebt sich in einem Zylinder 32, der koaxial zu den Steuerschiebern 12, 13 verläuft. Der Kolben 27 ist in der Zeichnung unabhängig von dem Hauptsteuerschieber 13 dargestellt, kann jedoch auch ohne weiteres mit diesem starr verbunden sein. Die linke Stirnfläche des Kolbens 27 ist zweimal so groß wie die rechte Stirnfläche des Hauptsteuerschiebers 13.

Der in dem linken Druckraum 33 des Kolbens 27 herrschende Druck sei gleich Pg. Im Gleichgewichtszustand ist der Druck Pg aufgrund des Gleichgewichts der Kräfte, das durch den für den reibungslosen Lauf der Schieber 12, 13 im Gehäuse erforderlichen Leckölstrom erzeugt wird, im wesentlichen doppelt so groß wie der Druck P-. Der Lecköldurchsetz liegt in der Praxis zwischen

50 und 200 cm /Min., d.h. wesentlich unter demjenigen bekannter Umsteuerventile mit kontinuierlichem LeckbUdurcheatz.

Verschiebt nun das Stellglied 2 die Schieberetange 3 und damit den Steuerschieber 12 nach links, so wird eine Verbindung zwischen dem Druckraum 33 Über die Kanäle 31, 30 sowie eine Kammer 34 zu dem Ölsumpf hergestellt. Wird der Druckraum 33 mit dem öü sumpf verbunden, so verschiebt sich der Hauptsteuerschieber 13 unter der Wirkung des Druckes P-j, der auf die rechte Stirnfläche wirkt, nach links. Auf diese Weise wird eine Verbindung der Anschlüsse 14, 15 hergestellt.

Wird dagegen die Schieberstange 3 durch die Stellkraft nach rechts verschoben, so ist der Druckraum 33 mit dem Druck P-beaufschlagt, und der Kolben 27 verschiebt sich,unter Mitnahm·

- 5 109821 /1438

des Hauptstellschiebers 13 nach rechts. Dadurch werden die Anschlüsse H und 16 miteinander verbunden.

Durch eine äußerst geringe Kraft, die durch den Auslenkstift auf die Schieberstange 3 wirkt, wird folglich der Hauptsteuerschieber 13 in die eine oder andere Richtung verschoben und folgt hierbei mit großer Genauigkeit den Bewegungen des Auslenkstiftes 9, so daß die Genauigkeit der statischen Einstellung fast ein Mikron erreicht und die dynamische Betriebsfrequenz bis etwa 60 Hz bei nur geringer Phasenverschiebung reicht«

Im Gegensatz zu bekannten zweistufigen Umsteuerventilen mit verstellbaren Klappen weisen die erfindungsgemäßen Ventile keine Durchflußöffnung von definiertem kleinsten Durchmesser auf und sind somit sehr viel weniger Bchmutζempfindlich. Man kann sich dabei erfindungsgemäß auf eine Filterschutzleistung von 30 Mikron Teilchengröße beschränken, während die !Filterschutzleistung bei derzeitig verwendeten Umsteuerventilen etwa 10 Mikron betragen dürfte. Außerdem weist ein erfindungsgemäßθβ Umsteuerventil kein einer ständigen Beanspruchung ausgesetztes und damit leicht verschleißendes elastisches Element auf und ist deshalb außerordentlich betriebssicher.

Aus der Wirkungsbeschreibung geht hervor, daß der Haupteteuerschieber mit großer Genauigkeit der Bewegung des elektrischen Stellgliedes folgt, das von beliebiger Bauart sein kann. Besonders vorteilhaft ist jedoch die Anwendung eines Elektromotors gemäß der französischen Patentschrift 1 193 810, der zwei getrennte Gegenkompoundwicklungen aufweist, wodurch die Dämpfung bei großen Leistungen nahezu stoßfrei gesteuert werden kann, ohne die bekannten Nachteile wie innerer Streuverluat, Eeibung oder Druck-Gegenkopplung.

Der Dauerverbrauch ist, wie schon erwähnt, auf die funktionsbedingte Leckölzufuhr beschränkt. Bei der erfindungsgemäßen Ausführung bilden Stellglied und Umsteuerventil zwei voneinander getrennte Einheiten. Dadurch wird ein Ausfall des Stell-

- 6 109821/H38

motors verhindert, wie er sonst durch gegebenenfalls vom Öl mitgeführte magnetische Metallteilchen verursacht werden könnte, die sich an den magnetischen Teilen und dem Magnet des Motors ansammeln.

Die Axialtoleranz der Schieberstange 3 gegenüber dem Kolben 27 ist auf einige Zehntel Millimeter beschränkt, wenn der Ventilhub des Hauptsteuerschiebers 13 mehrere Millimeter beträgt. Auf diese Weise kann über das Stellglied 2 der Kolben 27 zusammen mit dem Schieber 13 vor der Druckbeaufschlagung in die Arbeitsstellung geführt werden.

109821/1438

Claims

> 2055U7

Ana £_r ü c h_e £

M.) Elektrohydraulisches Umsteuerventil mit einem Hauptsteuerschieber sowie einem elektrischen Stellglied, gekennzeichnet durch einen seitens des Stellgliedes zu betätigenden, dem Hauptsteuerschieber (13) zugeordneten, ein Mehrwegeventil (Kolben 27, Steuerschieber 12) bildenden Steuerschieber (12).
2. Ventil nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (12) mit Hydraulikdruck beaufschlagt ist.
3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptsteuerschieber (13) in einem umgebenden, Fluidanschlüsse (15 - 18) nebst Steuerschlitzen aufweisenden Zylinder (25) frei beweglich geführt ist.
4. Ventil nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (12) sowie der Hauptsteuerschie·- bei? (13) koaxial angeordnet, jedoch mechanisch unabhängig voneinander geführt sind.
5. Ventil nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (2) als getrennte Einheit ausgebildet ist und zur Übertragung der Bewegung ein Übertragungsgestänge (4 - 9 ) mit einer Abdichtung (Lager 10), vorzugsweise in Form einer horizontalen Welle nebst einem umgebenden Lager (10) vorgesehen ist.

109821/U38

Leerseite