DE2131325C3

DE2131325C3 - Pressure reducing valve

Info

Publication number: DE2131325C3
Application number: DE19712131325
Authority: DE
Inventors: Rainer 8770 Lohr Bartholomäus
Original assignee: Indramat Gesellschaft fuer Industrie Rationalisierung und Automatisierung
Current assignee: Rexroth Indramat GmbH
Filing date: 1971-06-24
Publication date: 1976-12-16

Description

3. Druckminderventil nach den Ansprüchen 1 oder 2, gekennzeichnet durch Bildung einer Baueinheit mit einem den Minderdruck festlegenden Druckventil (I I).3. Pressure reducing valve according to claims 1 or 2, characterized by the formation of a structural unit with a pressure valve (I I) that determines the downstream pressure.

4. Druckminderventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Minderdruck beaufschlagte und von der Stirnfläche (3d) des Regelkolbens (3) begrenzte Veniilraum (20) über Verbindungsbohrungen (19, 20) mit dem Ventilraum (15) des Vorsteuerventils (II) über eine Drossel (17) oder einen Zulaufstromregler mit der Druckmittelquelle (P) verbunden ist.4. Pressure reducing valve according to claim 3, characterized in that the valve chamber (20), which is acted upon by the reduced pressure and is bounded by the end face (3d) of the control piston (3), via connecting bores (19, 20) to the valve chamber (15) of the pilot valve (II) is connected to the pressure medium source (P) via a throttle (17) or an inlet flow regulator.

5. Druckminderventil nach den Ansprüchen 3 und 4. dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkolben (3) des Hauptventils zwei einander gegenüberliegende Steuerkanten (3a, 3b) aufweist, die in der Mittelstellung des Regelkolbens (3) den Verbraucher (V) von Verengung des freien Durchflußquerschniues im Bereich des Regelkolbens bewirkt eine Herabsetzung der Durchflußmenge. Diese Verminderung der Durchfiußmenge ist besonders kraß bei kleiner Druckdifferenz zwischen Druckmittelquelie und Verbraucher.5. Pressure reducing valve according to claims 3 and 4, characterized in that the control piston (3) of the main valve has two opposing control edges (3a, 3b) , which in the central position of the control piston (3) the consumer (V) from narrowing of the free Durchflußquerschniues in the area of the control piston causes a reduction in the flow rate. This reduction in the flow rate is particularly sharp when the pressure difference between the pressure medium source and the consumer is small.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Druckminderventils, das auch bei kleiner Druckdifferenz zwischen Druckmittelquelle und Verbraucher durch Freigabe eines großen Durchflußquerschnittes eine große Durchflußmenge und damit einen hohen Durchflußwert aufweist und darüber hinaus ohne Beeinträchtigung dessen Durchflußcharakterisiik durch einfache Maßnahmen eine hohe Stabilität der Regelstellung des Regelkolbens zu erzielen ist.The object of the invention is to create a pressure reducing valve that can operate even with a small pressure difference between pressure medium source and consumer by releasing a large flow cross-section has a large flow rate and thus a high flow rate and moreover without impairment whose flow characteristics a high stability of the control position through simple measures of the control piston can be achieved.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die andere Stirnfläche des Regelkolbens von einem vorgegebenen, den Regelkolben in Richtung seiner die Druckmittelquelle mit dem Verbraucher verbindenden Regelstellung beaufschlagenden konstanten, den Ver-According to the invention this is achieved in that the other end face of the control piston of a predetermined, the control piston in the direction of its connecting the pressure medium source with the consumer Constant acting on the control position, the

braucherdruck festlegenden Minderdruck beaufschlagt ist.The low pressure defining the user pressure is applied.

Da dieser Minderdruck in seiner Größe im Gegensatz ZJ der Kraft einer Feder in jeder Regelstellung des Regelkolbens konstant ist. bewegt sich der Regelkolben erst dann in Richtung seiner Schließstellung, wenn der Verbraucherdruck so weit angestiegen ist, daß dieser gemeinsam mit der ebenfalls in Schließrichtung des Regelkolbens wirkenden Strahlkraft des durchströmenden Arbeitsmittels den Minderdruck übersteigt. Die Regelstellung des Regelkolbens bei einem bestimmten eingestellten Minderdruck ist hierbei durch den Anteil der neben den Verbraucherdruck ebenfalls in Schließrichtung wirkenden Strahlkraft mit festgelegt. Da die Strahlkraft durchflußmengenabhängig ist, d. h., mit kleiner werdender Durchflußmenge entsprechend kleiner werdendem Steuerspalt ebenfalls kleiner wird, übernimmt diese die Aufgabe einer Regelfeder. Da ferner in Schließstellung des Regelkolbens nur statische Druckkräfte auf denselben wirken, können dessen Steuerkan-Since this reduced pressure is in contrast to the force of a spring in every control position of the ZJ Control piston is constant. the control piston only moves in the direction of its closed position when the consumer pressure has risen so far that this together with the also in the closing direction of the Control piston acting jet force of the working medium flowing through exceeds the reduced pressure. the The regulating position of the regulating piston at a certain set reduced pressure is determined by the proportion the jet force also acting in the closing direction in addition to the consumer pressure. Since the Jet force is flow rate dependent, d. i.e., with decreasing flow rate, correspondingly smaller As the control gap also becomes smaller, it takes on the role of a control spring. Furthermore, since in In the closed position of the control piston, only static pressure forces act on it, its control channel

der Druckmittelquelle (P) und dem Tank (T) tren- 40 ten eine größere Überdeckung aufweisen, so daß ohne nen. Beeinträchtigung der Regelcharakteristik nur ein gerinthe pressure medium source (P) and the tank (T) separate 40 th have a greater overlap, so that without nen. Impairment of the control characteristics only slightly

ger Leckölverlust auftritt. Vorteilhafterweise erhält derlow leakage oil loss occurs. Advantageously, the

Regelkolben einen gegenüber bekannten Druckminderventilen überlangen Hub von wenigstens 45 0,4 · Regelkolbendurchmesser zur Herabsetzung der auf den Regelkolben wirkenden Strahlkräfte. Dadurch wird nicht nur ein besonders hoher Durchflußwert erzielt, sondern auch eine besonders hohe Regelslabilität. Zweckmäßigerweise bildet das Druckminderventil mit 50 einem den Minderdruck festlegenden Druckventil eine Baueinheit.Control piston has an over-long stroke of at least compared to known pressure reducing valves 45 0.4 · Control piston diameter to reduce the jet forces acting on the control piston. Through this not only a particularly high flow rate is achieved, but also a particularly high level of control instability. The pressure reducing valve expediently forms one with a pressure valve which defines the reduced pressure Unit.

Es ergibt sich eine besonders kompakte Bauweise, wenn der vom Minderdruck beaufschlagte und von der Stirnseite des Regeikolbens begrenzte Kolbenraum über Verbindungsbohrung :n mit dem Ventilraum des Druckventils in Verbindung steht und letzterer über eine Drossel oder einen Zulaufstromregler mit der Druckmiitelquelle verbunden ist.The result is a particularly compact design when the low pressure and the Piston space delimited at the end of the control piston via a connecting bore: n with the valve space of the Pressure valve is in communication and the latter via a throttle or an inlet flow regulator with the Pressure medium source is connected.

Die kompakte Bauweise läßt sich noch^adurch giinstig beeinflussen, daß der Regelkolben zwei einander gegenüberliegende Steuerkanten aufweist, die in der Ausgangsstellung des Regelkolbens den Verbraucher von der Druckmittelquelle und dem Tank trennen.The compact design can still be favorably achieved through this affect that the control piston has two opposite control edges that are in the Starting position of the control piston, separate the consumer from the pressure medium source and the tank.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargesielMAn embodiment of the invention is shown schematically in the drawing

F i g. 1 zeigt einen axialen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Druckminderventils undF i g. 1 shows an axial longitudinal section of a pressure reducing valve according to the invention and

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie H-Il der F i e. 1.F i g. 2 shows a section along the line H-II of FIG. 1.

Die Erfindung betrifft ein Druckminderventil in 3.Wege-Ausführung, dessen Regelkolben in der einen Endsiellung den Verbraucher mit der Druckmittelquelle und in der anderen Endstellung den Verbraucher mit dem Tank verbindet und der an der einen Stirnfläche vom Verbraucherdruck in Richtung seiner den Verbraucher mit dem Tank verbindenden Regelstellung beaufschlagt ist.The invention relates to a pressure reducing valve in 3rd way design, the control piston in one Ends the consumer with the pressure medium source and in the other end position connects the consumer with the tank and the one on one end face from the consumer pressure in the direction of its control position connecting the consumer to the tank is applied.

In Öffnungsrichtung ist der Regelkolben bei den bekannten Druckminderventilen von einer anstellbaren Druckfeder beaufschlagt. Dadurch wird die Druckminderung von der Kraft der anstellbaren Druckfeder bestimmt. Da mit Erreichen der geforderten Druckminderung die Druckmittelquelle von dem Verbraucher gelrennt sein muß, ist die den Regelkolben in öffnungsfichtung belastende Druckfeder derart anzustellen, daß #ire Federkraft in der Mittelstellung des Regelkolbens den geforderten Minderdruck entspricht. In der Offenitellung des Regeikolbens liegt somit entsprechend dem Kennlinienverlauf der Druckfeder eine geringere federkraft am Regelkolben an, so daß sich letzterer fcereits vor Erreichen der festgelegten Druckmindelling in Schließrichtung bewegt. Die damit verbundeneIn the opening direction, the control piston is in the known Pressure reducing valves acted upon by an adjustable compression spring. This will reduce the pressure determined by the force of the adjustable compression spring. Because when the required pressure reduction is reached the pressure medium source must be cut off by the consumer, the control piston is in the opening direction to adjust the loading compression spring in such a way that the spring force is in the middle position of the control piston corresponds to the required low pressure. In the open position of the control piston is therefore lower in accordance with the characteristic curve of the compression spring spring force on the control piston, so that the latter fcere already before reaching the specified pressure reducing moved in the closing direction. The Associated

In den Figuren ist mit 1 das Ventilgehäuse und mit la die Ventilbüchse bezeichnet, in deren Längsbohrung 2 der Regelkolben 3 mit den einander gegenüberliegenden Steuerkanten 3a und 3b geführt istIn the figures, 1 is the valve housing and la denotes the valve sleeve, in the longitudinal bore 2 of the control piston 3 with the mutually opposite Control edges 3a and 3b is performed

Die Steuerkante 3a wirkt mit den am Umfang gleichmäßig verteilten Durchbrüchen 5«? (Fig.2) der dem Regelkolben 3 zugewandten Begrenzungswand 5b der umlaufenden, über die Leitung 4 mit der Druckmittelquelle P in Verbindung stehenden Kammer 5 rusammen und die Steuerkante 36 mit den Durchbrüchen 7a der Begrenzunfiwand Tb der umlaufenden, über die Leitung 6 mit dem Tank Γ in Verbindung siehenden Kammer 7. Der von den einander gegenüberliegenden Steuerkanten 3a. 3b eingeschlossene Ventilraum 3e ist über die Leitung 8 mit dem Verbraucher V verbunden. Von der Leitung 8 zweigt die zu dem Kolbenraum 9 führende Leitung 10 ab.The control edge 3a works with the openings 5 ″ which are evenly distributed around the circumference. (Fig.2) of the control piston 3 facing boundary wall 5b of the circumferential chamber 5 communicating with the pressure medium source P via the line 4 and the control edge 36 with the openings 7a of the boundary wall Tb of the circumferential, via the line 6 with the tank Γ in connection see chamber 7. Of the opposing control edges 3a. Valve chamber 3e enclosed in 3b is connected to consumer V via line 8. The line 10 leading to the piston chamber 9 branches off from the line 8.

Mit dem Ventilgehäuse 1 ist das Gehäuse 11a des Druckventils 11 befestigt, dessen Ventilsitz 12 mit einem von einer einstellbaren Druckfeder 13 belasteten Ventilkegel 14 zusammenwirkt. Der Ventilraum 15 steht über die Leitung 16 mit Drossel 17 sowie über den Leitungsabschnitt 18 im Ventilgehäuse 1 mit der unter dem Druck der Druckmittelquelle Pin Verbindung stehenden Kammer 5 in Verbindung. Die vom Ventilraum 15 wegführende Leitung 19 ist mit der in den Kolbenraum 20 mündenden Leitung 21 verbunden.With the valve housing 1, the housing 11a of the pressure valve 11 is attached, the valve seat 12 with a valve cone 14 loaded by an adjustable compression spring 13 cooperates. The valve chamber 15 is via the line 16 with the throttle 17 and the line section 18 in the valve housing 1 with the below the pressure of the pressure medium source pin connected Chamber 5 in connection. The line 19 leading away from the valve chamber 15 is connected to that into the piston chamber 20 opening line 21 connected.

Die Wirkung des Druckminderventils ist folgende:The effect of the pressure reducing valve is as follows:

Der durch die den Ventilkegel 14 in Schließrichtung belastende anstellbare Druckfeder 13 festgelegte y< Druck im Ventilraum 15 des dem letzteren über die Drossel 17 zuströmenden und über den Ventilkegel 14 sowie den ^rederraum 24 aus diesem dauernd abströmenden Arbeitsmittels von der Druckmittelquelle P wirkt über die Verbindungsleitungen 19, 21 auch in dem Kolbenraum 20 und beaufschlagt dort die Stirnfläche 3c/des Steuerkolbens in Richtung des Kolbenraumes 9. Der im Verbraucher V wirkende Druck stellt sich über die Verbindungsleitung 10 auch im Kolbenraum 9 ein und beaufschlagt die Stirnfläche 3c des Steuerkolbens in Richtung des Kolbenraumes 20. Ist der im Kolbenraum 20 wirkende, eingestellte, gegenüber dem Druck der Druckmittelquelle P kleinere Minderdruck größer als der im Kolbenraum 9 wirkende Verbraucherdruck, verschiebt sich der Regelkolben in Richtung des KoI-benraumes 9. Hierbei gibt die umlaufende Steuerkante 3a die Durchbrechungen 5a der Begrenzungswand 5b frei, so daß von der Druckmittelquelle P Arbeitsmittel dem Verbraucher V zuströmen. Solange die Summe aus der auf den Regelkolben wirkenden Strahlkrafl und der resultierenden Kraft aus dem im Kolbenraum 9 wirkenden Druck in Verbindung mit der Stirnfläche 3c des Regelkolbens 3 kleiner ist als die resultierende Kraft aus dem im Kolbenraum 20 herrschenden Druck in Verbindung mit der Stirnfläche 3d des Regelkolbens 3. liegt letzterer an der Begrenzungswand 9a des Kolbenraumes 9 an. In dieser Regelstellung gibt die Steuerkante den gesamten Querschnitt der Durchbrechungen 5a frei. Der Durchflußquerschnitt erhält damit seinen Größtwert. Steigt der Verbraucherdruck so weit an, daß die Summe aus der auf den Regelkolben wirkenden Strahlkraft und der resultierenden Kraft aus dem Verbraucherdruck in Verbindung mit der Stirnfläche 3c des Regelko'.bens 3 größer ist als die entgegengesetzt gerichtete resultierende Kraft aus dem im Kolbenraum 20 herrschenden, eingestellten Druck in Verbindung mit der Stirnfläche 3</ des Regelkolbens, bewegt sich der Regelkolben in Richtung des Kolbenraumes 20. Die damit verbundene teilweise Überdeckung der Durchbrechungen 5a in der Begrenzungswand 5b bewirkt eine Herabsetzung der Durchflußmenge. Dies bewirkt nun wiederum eine Herabsetzung der auf den Regelkolben wirkenden Strahlkraft. Durch die Abnahme der auf den Regelkolben 3 wirkenden Strahlkraft mit kleiner werdender Durchflußmenge nimmt der Regelkolben eine Regelstellung ein, die neben der Größe des Verbraucherdruckes von der Größe der Strahlkraft bestimmt ist. Ist der Verbraucherdruck so weit angestiegen, daß dessen Größe der Größe des im Kolbenraum 20 eingestellten Minderdruckes entspricht, nimmt der Regelkolben die gezeigte Schließstellung ein. Damit ist die Verbindung des Verbrauchers V mit der Druckmittelquelle getrennt, so daß eine weitere Druckerhöhung von Seiten der Druckmiti "uelle unterbunden ist. Steigt der Druck im Verbraucher beispielsweise durch Einwirken einer äußeren Kr,;^rt auf einen Arbeitszylinder auf einen Wert an, der größer ist als der eingestellte Druck im Kolbenraum 20, /erschiebt sich der Regelkolben 3 in Richtung des Kolbenraumes 20 und verbindet durch Freigabe der Durchbrechungen 7a in der Begrenzungswand 7b der mit dem Tank T verbundenen Kammer 7 mit seiner umlaufenden Steuerkante 3b den Verbraucher V mit dem Tank T. Damit entspannt sich der Verbraucher durch Abführen von Arbeitsmittel in den Tank T. Auch in dieser Regelstellung des Regelkolbens 3 wirkt die Strahlkraft in Schließrichtung gemeinsam mit der resultierenden Kraft aus dem eingestellten Druck im Kolbenraum 20 in Verbindung mit der Stirnfläche 3d des Regelkolbens. Sobald auf beiden Stirnflächen des Regelkolbens wieder der gleiche Druck herrscht, nimmt der Regelkolben die gezeigte Ausgangsstellung, in der sowohl die Verbindung der Druckmittelquelle P mit dem Verbrauc! er V als auch die Verbindung des Verbrauchers V mit dem Tank T unterbrochen ist.By the valve plug 14 in the closing direction onerous engagable compression spring 13 fixed y <pressure in the valve chamber 15 of the latter via the throttle 17 flowing into and over the valve plug 14 and the ^r Eder space 24 from this constantly flowing working medium from the pressure medium source P acts via the connecting lines 19, 21 also in the piston chamber 20 and acts there on the end face 3c / of the control piston in the direction of the piston chamber 9. The pressure acting in the consumer V is also established in the piston chamber 9 via the connecting line 10 and acts on the end face 3c of the control piston in the direction of the Piston chamber 20. If the set lower pressure acting in piston chamber 20, compared to the pressure of pressure medium source P, is greater than the consumer pressure acting in piston chamber 9, the control piston shifts in the direction of piston chamber 9. Here, circumferential control edge 3a provides openings 5a the boundary wall 5b free, so that of d he pressure medium source P working medium to the consumer V flow. As long as the sum of the jet force acting on the control piston and the resulting force from the pressure acting in the piston chamber 9 in connection with the end face 3c of the control piston 3 is smaller than the resulting force from the pressure prevailing in the piston chamber 20 in connection with the end face 3d of the Control piston 3, the latter rests against the boundary wall 9 a of the piston chamber 9. In this control position, the control edge releases the entire cross section of the openings 5a. The flow cross-section thus receives its maximum value. If the consumer pressure rises so far that the sum of the jet force acting on the control piston and the resulting force from the consumer pressure in connection with the end face 3c of the Regelko'.bens 3 is greater than the oppositely directed resulting force from that prevailing in the piston chamber 20 , set pressure in connection with the end face 3 </ of the control piston, the control piston moves in the direction of the piston chamber 20. The associated partial overlap of the openings 5a in the boundary wall 5b causes a reduction in the flow rate. This in turn causes a reduction in the jet force acting on the control piston. Due to the decrease in the jet force acting on the control piston 3 as the flow rate decreases, the control piston assumes a control position which, in addition to the size of the consumer pressure, is determined by the size of the jet force. If the consumer pressure has risen so far that its size corresponds to the size of the reduced pressure set in the piston chamber 20, the control piston assumes the closed position shown. The connection of the consumer V is separated with the pressure medium source, so that a further increase in pressure on the part of Druckmiti "uelle inhibited is. If the pressure increases in the consumer, for example by action of an external Kr ,; ^r t on a working cylinder to a value of is greater than the set pressure in the piston chamber 20, / the control piston 3 pushes in the direction of the piston chamber 20 and, by releasing the openings 7a in the boundary wall 7b of the chamber 7 connected to the tank T with its circumferential control edge 3b, connects the consumer V to the Tank T. This relaxes the consumer by discharging working fluid into the tank T. In this control position of the control piston 3, the jet force acts in the closing direction together with the resulting force from the set pressure in the piston chamber 20 in conjunction with the end face 3d of the control piston. As soon as the pressure is the same again on both end faces of the control piston scht, the control piston takes the starting position shown, in which both the connection of the pressure medium source P with the Consumption! he V and the connection of the consumer V to the tank T is interrupted.

Der wirksame Hub des Regelkolbens entspricht in beiden Bewegungsrichtungen der axialen Erstreckung der der jeweiligen Bewegungsrichtung zugeordneten Durchbrechungen 5a bzw. 7a der Begrenziingswände 5b. 7b der Kammern 5, 7 zuzüglich eines die Leckverluste herabsetzenden Überdeckungsbetrages der Steuerkanten 3a bzw. 3b in der Größenordnung von wenigstens 0,4 · Regelkolbendurchmesser. Der maximale Querschnitt für das Arbeitsmittel wird von der Anzahl und der Größe der Durchbrechungen 5a bzw. 7a festgelegt. Der jeweilige Regelquerschnitt ergibt sich aus dem Grad der Überdeckung der Durchbrechungen durch die Steuerkanten 3a bzw. 3b des Regelkolbens 3. Je größer die axiale Erstreckung der Durchbrechungen gewählt wird, um so größer muß der Hub zur Freigabe eines bestimmten Durchflußquerschnittes sein und um so kleiner wird die auf den Regelkolben wirkende Strahlkraft. Ie kleiner die Strahlkraft ist, um so günstiger ist das Durchflußverhalten des Druckminderventils.The effective stroke of the control piston corresponds to the axial extent in both directions of movement the openings 5a or 7a of the boundary walls assigned to the respective direction of movement 5b. 7b of the chambers 5, 7 plus an overlap amount of the control edges which reduces the leakage losses 3a and 3b in the order of at least 0.4 x control piston diameter. The maximum The cross section for the work equipment is determined by the number and size of the openings 5a and 7a. The respective standard cross-section results from the degree of overlap of the openings through the control edges 3a and 3b of the control piston 3. The greater the axial extent of the openings is selected, the greater the stroke must be to release a certain flow cross-section and around this is how smaller the jet force acting on the control piston becomes. The smaller the radiance, the cheaper it is is the flow behavior of the pressure reducing valve.

Die im Druckventil vorgesehene Drossel 17 wird so klein wie möglich ausgefünrt, um die Verluste des bei geöffnetem Ventilkegel 14 in den Federraum 24 gelangenden und von dort über die Leitungen 22, 23 über die Kammer 7 in den Tank 7 entströmenden Steueröls gering zu halten. Um die Verluste weiter zu verkleinern, kann statt der Drossel 17 ein kleiner Zulaufstromregler verwendet werden.The throttle 17 provided in the pressure valve is made as small as possible in order to reduce the losses of the open valve cone 14 in the spring chamber 24 and from there via the lines 22, 23 via the Chamber 7 to keep the control oil flowing out of the tank 7 low. To further reduce the losses, a small inflow flow regulator can be used instead of the throttle 17.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

2121

J. Pressure reducing valve in 3-way design, the control piston of which connects the consumer with the pressure medium source in one end position and the consumer with the tank in the other end position and the consumer pressure on one end face in the direction of its control position connecting the consumer with the tank is acted upon, characterized in that the other end face (3d) of the control piston (3) is acted upon by a predetermined constant low pressure which acts on the control piston in the direction of its control position connecting the pressure medium source with the consumer and which defines the consumer pressure ;.

2. Pressure reducing valve according to claim 1, characterized in that the control piston (3) for reduction the jet forces have an overlong stroke of at least 0.4 x control piston diameter.