DE2222447A1

DE2222447A1 - HYDRAULIC FLOW REGULATOR

Info

Publication number: DE2222447A1
Application number: DE19722222447
Authority: DE
Inventors: Ernst Putschky; Hans Weidemann
Original assignee: SERVOTECHNIK GmbH
Current assignee: SERVOTECHNIK GmbH
Priority date: 1972-05-08
Filing date: 1972-05-08
Publication date: 1973-11-22

Description

Hydraulischer Mengenregler Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Mengenregler, gebildet durch einen ein verstellbares Drosselventil und eine Druckwaage enthaltenden Steuerblock, wobei die Druckwaage einen federbelasteten Schiebekolben aufweist und parallel zum Drosselventil geschaltet ist.Hydraulic flow regulator The invention relates to a hydraulic one Flow regulator, formed by an adjustable throttle valve and a pressure compensator containing control block, wherein the pressure compensator has a spring-loaded slide piston and is connected in parallel to the throttle valve.

Um den Druck am Verbraucher durch die Aurchfliessende Menge zu regeln oder aber auch zum Einstellen von Zeitverzögerungen, werden in der Hydraulik in ihrer Durchlassöffnung veränderbare Drosselv-entile eingesetzt. Me Verstellung des Drosselspaltes erfolgt bei den bekannten Geräten entweder manuell, wobei im allgemeinen ein Konusstift in die Zuleitung zum Verbraucher mehr oder weniger eingedreht wird, so daß auch ein mehr oder weniger großer Kreisringquerschnitt zum DurchstrUmen für die Hydraulikflüssigkeit verbleibt oder aber, im allgemeinen nach dem gleichen prinzip, elektromotorisch. Hierbei wird der Konusstift durch einen Elektromotor verschoben. I)ie manuelle Einstellung des Drosselventils kommt selbstverständlich nur da in Frage, wo nur eine einmalige Justierung des Drosselquerschnitts notwendig ist, oder doch die Justierung nur in größeren Zeiträumen-erfolgen muß. Ist hingegen eine Veränderung der Drosselwikung während eines bestimmten Arbeitsablaufes notwendig, so kann diese manuelle Verstellung nicht angewendet werden; hier wird dann die elektromotorische Verstellung eingesetzt. Eine weitere Möglich keit ergibt sich noch dadurch, daß der Konusstift gegen Bederkraft verschiebbar angeordnet ist, und daß die Verschiebung durch Nocken oder Tastrollen etc. erfolgt. Dies bedingt allerdings das Anbringen des Drosselventils an bewegten Teilen der zu steuernden Konstruktion was nicht immer möglich, auf jeden Fall stets mit einem zusätzlichen Aufwand verbunden ist.In order to regulate the pressure on the consumer by the amount flowing through or also for setting time delays, are in the hydraulics in Throttle valves that can be changed in their passage opening are used. Me adjustment of the Throttle gap takes place in the known devices either manually, in general a conical pin is more or less screwed into the supply line to the consumer, so that a more or less large circular ring cross-section to flow through for the hydraulic fluid remains or, generally according to the same principle, electromotive. Here, the cone pin is moved by an electric motor. I) The manual adjustment of the throttle valve comes naturally only there in Ask where only a one-time adjustment of the throttle cross-section is necessary, or but the adjustment only has to take place in longer periods of time. On the other hand, it is a change the Drosselwikung necessary during a certain work process, this can manual adjustments are not used; here then the electromotive Adjustment used. Another possibility arises from the fact that the cone pin against operator force is slidably arranged, and that the shift is carried out by cams or feeler rollers, etc. However, this requires attaching the throttle valve to moving parts of the structure to be controlled which is not always possible, in any case always associated with additional effort is.

Soll das Drosselventil in kurzen Zeiträumen oder während eines Arbeitsspiels auf verschiedene Durchlasserte eingestellt werden, so wurde also bisher stets die elektrische Steuerung über einen elektromotorischen Antrieb verwendet. Dies hat jedoch den Nachteil, daß die Steuerleistung verhältnismäßig groß ist, bei elektronischen Steuerungen also Verstärker notwendig sind, und auch, daß die Verstellung verhältnismäßig langsam ist, so daß unliebsame Totzeiten auftreten oder besondere Hilfskonstruktionen notwendig sind.Should the throttle valve be used in short periods of time or during a work cycle can be adjusted to different passages, so so far has always been the electrical control is used via an electric motor drive. this has however, the disadvantage that the control power is relatively large in electronic Controls so amplifiers are necessary, and also that the adjustment is proportionate is slow, so that undesirable dead times or special auxiliary constructions occur are necessary.

Erwünscht wäre die Steuerung eines derartigen Drosselventils durch im Rahmen von Elektronikschaltungen liegende Steuerströme, wobei die Verstellgeschwindigkeit in der Größenordnung der Verstellzeiten üblicher Hydraulikventile liegen soll.Control of such a throttle valve would be desirable Control currents lying within the scope of electronic circuits, the adjustment speed should be in the order of magnitude of the adjustment times of conventional hydraulic valves.

Dies wird in erfindungsgemäßer Weise, ausgehend von einem hydraulischen Mengenregler der gebildet ist durch einen ein verstellbares Drosselventil und eine Druckwaage enthaltenden Steuerblock, wobei die Druckwaage einen federbelasteten Schieber kolben aufweist und parallel zum Drosselventil geschaltet ist, dadurch erreicht, daß das Drosselventil ein über einen Hydraulik kolben verstellbarer federbelasteter Kolbenschieber ist.This is done in a manner according to the invention, starting from a hydraulic one Volume regulator which is formed by an adjustable throttle valve and a Control block containing pressure compensator, the pressure compensator being a spring-loaded Has piston piston and is connected in parallel to the throttle valve, thereby achieved that the throttle valve is a piston adjustable via a hydraulic spring-loaded Piston valve is.

Nicht mehr also wie bei den bekannten Konstruktionen besteht das Drosselventil aus einem manuell oder mittels elektromotorischer Kraft zu verschiebenden Konusstift, sondern aus einem Kolben schieber, der gegen Federkraft in einem Zylinder mit entsprechenden Öffnungen verschoben werden kann, wobei der Kolben diese Öffnungen mehr oder weniger weit verdeckt, so daß ein mehr oder weniger großer Drosselspalt verbleibt. Das Verschieben dieses Kolbenschiebers geschieht hierbei über einen Hydraulikkolben, der nach einem weiteren Erfindungsmerkmal über ein an sich bekanntes elektrisch stufenlos regelbares Druckminderventil oder ein ebenfalls stufenlos regelbares Druckbegrenzungsventil angesteuert werden kann. Die Steuerströme für das Druckminderventil beziehungsweise das Druckbegrenzungsventil liegen im Rahmen der Ströme-für Elektronikschaltungen, so daß die erste oben aufgestellte Porderung damit erfüllt ist. Weiter liegen jedoch auch die Ansprechzeiten derartiger Durchminderventile beziehungsweise Druckbegrenzungsventile in der Größenordnung der Ansprechzeiten von üblichen Hydraulikventilen, so daß die Veränderung des Drosselspaltes in der gevunschten kurzen Zeit erfolgt.The throttle valve no longer exists as in the known constructions from a conical pin that can be moved manually or by means of electromotive force, but from a piston slide, which counteracts spring force in a cylinder with corresponding Openings can be moved, with the piston these openings more or less covered, so that a more or less large throttle gap remains. This piston slide is moved here via a hydraulic piston, according to a further feature of the invention via a known electric Infinitely variable pressure reducing valve or a likewise infinitely variable pressure relief valve can be controlled. The control currents for the pressure reducing valve respectively the pressure relief valve are within the scope of the currents - for electronic circuits, so that the first requirement set up above is fulfilled. However, lie further also the response times of such reducing valves or pressure relief valves in the order of magnitude of the response times of conventional hydraulic valves, so that the The throttle gap is changed in the desired short time.

Wird der Hydraulikkolben einem weiteren Erfindungsmerkmal nach in den Steuerblock integriert, so ergibt sich eine sehr kompakte Steuereinheit auf die lediglich noch das iruckminderventil oder das Druckbegrenzungsventil aufgebaut werden muß. Hierbei kann auch gleichzeitig der Eingang des Druckminderventils innerhalb des Steuerblocks über eine verschliessbare Leitung mit der Rochdruckseite verbunden sein, so daß die Möglichkeit besteht das Druckminderventil sowohl über eine separate Steuer-Druckölleitung zu versorgen, wie auch durch das in den Steuerblock ein~ geleitete Drucköl.If the hydraulic piston is a further feature of the invention according to in Integrated into the control block, the result is a very compact control unit which only built up the pressure reducing valve or the pressure relief valve must become. At the same time, the inlet of the pressure reducing valve can also be inside of the control block is connected to the Roch pressure side via a closable line so that the possibility exists of the pressure reducing valve both via a separate To supply the control pressure oil line, as well as through the one introduced into the control block Pressure oil.

Das Zusammenfassen des durch einen federbelasteten Kolbenschieber gebildeten Drosselventils, der aus ehem federbelasteten Schieber kolben bestehenden Druckwaage und des den Kolbenschieber betätigenden Hydraulikkolbens in einem Steuerblock erbringt noch den Vorteil, daß diese Steuereinheit wahlweise als 3-Wege-Mengenreg ler oder als 2-Wege-Mengenregler eingesetzt werden kann dadurch, daß der Schiebekolben der Druckwaage mitsamt der ihn belastenden Feder von der Stellung bei der die Feder den Kolben in der Null-Lage zuhält umsteckbar ist in eine Stellung bei der die Feder den Kolben in der Null-Iage offenhält. Dadurch ergibt sich eine universell einsetzbare Steuereinheit bei der ein 3-Wege-Mengenregler oder 2-Wege-Mengenregler auf elektrischem Wege mit verhältnismäßig kleinen Steuer strömen sehr schnell gesteuert werden kann.The combining of the by a spring-loaded piston valve formed throttle valve, the piston consisting of formerly spring-loaded slide Pressure compensator and the hydraulic piston that actuates the piston valve in one control block has the advantage that this control unit can be used as a 3-way quantity regulator ler or as a 2-way flow regulator can be used in that the slide piston the pressure compensator together with the burdening it Feather from the standing in which the spring closes the piston in the zero position can be moved into a position in which the spring keeps the piston open in the zero position. This results in a Universally applicable control unit with a 3-way volume regulator or 2-way volume regulator electrically controlled with relatively small tax currents very quickly can be.

Auf der zeichnung sind die Schaltungen der Mengenregler sowie die beispielsweise Ausführung eines solchen Reglers schematisch dargestellt und zwar zeigen: Fig. 1 das Schalt schema eines 3-Wege-Mengenreglers mit Druck minderventil, Fig. 2 das Schaltschema eines 2-Wege-Mengenreglers mit Druckminderventil, Fig. 3 das Schaltschema eines 3-Wege-Mengenreglers mit Druckbegrenzungsventil, Pig. 4 das Schaltschema eines 2-Wege-Mengenreglers nkt Druckbegrenzungsventil, Fig. 5 den Schnitt durch einen Steuerblock mit Drosselventil, Druckwaage und Hydraulikzylinder.On the drawing are the circuits of the volume regulator as well as the for example, execution of such a controller shown schematically and that show: Fig. 1 the circuit diagram of a 3-way flow regulator with pressure reducing valve, FIG. 2 shows the circuit diagram of a 2-way flow regulator with pressure reducing valve, FIG. 3 the circuit diagram of a 3-way flow regulator with pressure relief valve, Pig. 4 that Circuit diagram of a 2-way flow regulator nkt pressure relief valve, Fig. 5 the section through a control block with throttle valve, pressure compensator and hydraulic cylinder.

In den Schaltschemen (Pig. 1 bis 4) sind der Pumpenanschluss mit p, der Verbraucheranschluss mit Z, der Tankanschluss mit T, der externe Steuerölanschluss mit X und die Steuerölrückführung mit L bezeichnet. Das Druckminderventil trägt die Bezeichnung DM, das Druckbegrenzungsventil die Bezeichnung DB. Mit DV ist das Drosselventil und mit K der das Drosselventil verstellende Hydraulikkolben bezeichnet. Die Druckwaage trägt die Kennzeichnung DW, wobei jeweils die Stellung des Schiebekolbens beziehungs, weise die Druckkraft der Feder entsprechend eingezeichnet ist.In the circuit diagrams (Pig. 1 to 4) the pump connection is marked with p, the consumer connection with Z, the tank connection with T, the external control oil connection with X and the control oil return with L. The pressure reducing valve carries the designation DM, the pressure relief valve the designation DB. With DV that is Throttle valve and with K denotes the hydraulic piston adjusting the throttle valve. The pressure compensator is marked DW, with the position of the piston in each case or, as the compressive force of the spring is drawn accordingly.

Im Schaltschema nach Fig. 1 gelangt der Hochdruck vom Pumpenanschluss P über das Drosselventil DV zum Verbraucheranschluss Z.In the circuit diagram according to FIG. 1, the high pressure comes from the pump connection P via the throttle valve DV to consumer connection Z.

Vor dem Drosselventil angeschlossen ist die Druckwaage DW, wobei die Feder den Kolben zuhält. Die Druckwaage hält hierbei die Druckdifferenz vor und hinter dem Drosselventil mit einer geringfügigen Abweichung konstant; überschüssiges Drucköl wird zum Tankanschluss T abgeleitet.The pressure compensator DW is connected upstream of the throttle valve, whereby the Spring holds the piston shut. The pressure compensator holds the pressure difference in front of and behind the throttle valve constant with a slight deviation; excess Pressurized oil is diverted to tank port T.

Die Verstellung des Blendenspaltes des Drosselventiles DV erfolgt über einen Hydraulikzylinder H. Der Hydraulikzylindèr H wird angesteuert von der Niederdruckseite eines Druckminderventils DM dessen Hochdruckseite entweder mit dem externen Steuerölanschluss X verbunden ist, oder mit dem Pumpenanschluss P. Zur-wahlweisen Verbindung dient eine Leitung 1 die mittels eines Stopfens St verschliessbar ist. Die Steuerölrückführung des Druckminderventisl DM führt nach L. Gesteuert wird das Druckminderventil DM durch einen Elektromagneten der den jeweils gewünschten Druck in der Niederdruckleitung einstellt.The adjustment of the diaphragm gap of the throttle valve DV takes place Via a hydraulic cylinder H. The hydraulic cylinder H is controlled by the Low pressure side of a pressure reducing valve DM either with its high pressure side is connected to the external control oil connection X, or to the pump connection P. A line 1, which can be closed by means of a plug St, is used for the optional connection is. The control oil return of the pressure reducing valve DM leads to L. It is controlled the pressure reducing valve DM by an electromagnet of the particular desired Adjusts the pressure in the low-pressure line.

Je nach der Einstellung des Elektromagneten des Bruckminderventils DM ergibt sich ein höherer oder niederer Druck in der Nieder druckleitung ND des Druckminderventils DM und damit ein mehr oder weniger starker Druck von dem Hydraulikkolben H auf den federbelasteten Kolbenschieber des Drosselventils DV. Danach stellt sich auch der Drosselspalt in dem Drosselventil DV ein, so daß durch geringfügige Änderungen des den Elektromagneten des Druckminderventils DM steuernden Stromes entsprechende Drosselspaltveränderungen des Drosselventils DV erzielt werden.Depending on the setting of the solenoid of the pressure reducing valve DM results in a higher or lower pressure in the low pressure line ND des Pressure reducing valve DM and thus a more or less strong pressure from the hydraulic piston H on the spring-loaded spool of the throttle valve DV. Then arises also the throttle gap in the throttle valve DV, so that by minor changes corresponding to the current controlling the electromagnet of the pressure reducing valve DM Throttle gap changes of the throttle valve DV can be achieved.

Fig. 2 zeigt in der gleichen Anordnung wie Fig. 1 die Verwendung des erfindungsgemäßen Mengenreglers als 2-Wege-Mengenregler.FIG. 2 shows the use of the in the same arrangement as FIG flow regulator according to the invention as a 2-way flow regulator.

Hierbei wird der vorherige Pumpenanschluss P verschlossen, eder vorherige Verbraucheranschluss Z an die Pumpe P angeschlossen, während der vorherige Tankanschluss T zum Verbraucheranschluss Z wird. Gleichzeitig wird der Schiebekolben der Druckwaage DW so umgesteckt, daß die Feder den Kolben nunmehr offen hält, die Beaufschlagung des Schiebekolbens durch den Hochdruck über den Pumpenanschluss P also von der Seite erfolgt die zuvor mit dem Verbraucheranschluss verbunden war.Here the previous pump connection P is closed, every previous one Consumer connection Z connected to the pump P, while the previous tank connection T becomes consumer connection Z. At the same time, the piston becomes the pressure compensator DW repositioned so that the spring now keeps the piston open, the Loading of the slide piston by the high pressure via the pump connection P, i.e. from the side takes place that was previously connected to the consumer connection.

Die Verstellung des Drosselventils DV erfolgt hierbei wiederum über ein elektrisch regelbares Druckminderventil DM.The adjustment of the throttle valve DV takes place here again via an electrically controllable pressure reducing valve DM.

In der gleichen Anordnung wie in den Fig. 1 und 2 sind auch ein 3-Wege-Mengenregler sowie ein 2-Wege-Mengenregler in den Fig. 3 und 4 gezeigt. Zum Unterschied gegenüber den vorherigen Schaltschemen, werden hierbei die Hydraulikzylinder H durch Druckbegrenzungsventile DB angesteuert. Hierbei ist selbstverständlich eine Verbindung des externen Steuerölanschlusses Xmit dem Pumpenanschluss P acht möglich, da der Druck des Steueröls ja wesentlich unter dem Druck des über p herangeführten Drucköls liegt.In the same arrangement as in FIGS. 1 and 2 there is also a 3-way volume regulator and a 2-way volume regulator shown in FIGS. 3 and 4. In contrast to the opposite the previous switching schemes, the hydraulic cylinders H are controlled by pressure relief valves DB controlled. Of course, this is a connection to the external control oil connection X possible with the pump connection P eight, since the pressure of the control oil is essential is below the pressure of the pressurized oil supplied via p.

Fig. 5 zeigteinen Querschnitt durch einen Steuerblock nach der Erfindung. Hierbei sind ein Drosselventil DV und eine Druckwaage DW nebeneinander angeordnet und über Bohrungen nut einander verbunden. Der Kolbenschieber 1 ist hierbei über eine Kolbenstange 2 mit dem Kolben S eines Hydraulikzylinders H verbunden an den direkt ein Druckminderventil DM angeflanscht ist. Zu dem Druckminderventil DM führt eine Leitung 1 die über eine als Stopfen St dienende Schraube absperrbar ist.Fig. 5 shows a cross section through a control block according to the invention. Here, a throttle valve DV and a pressure compensator DW are arranged next to one another and connected to one another via holes. The piston valve 1 is here over a piston rod 2 with the piston S of a hydraulic cylinder H connected to the a pressure reducing valve DM is flanged directly on. Leads to the pressure reducing valve DM a line 1 which can be shut off via a screw serving as a plug St.

Das Drucköl wird über den Pumpenanschluss P zugeleitet; es gelangt über einen Drosselspalt 4 der gebildet ist durch die Vorderkante des golbenschiebers 1 und-Öffnungen in dem Drosselventil DV zum Verbraucheranschluss Z. Gleichzeitig wird die Stirnseite eines Schiebekolbens 5 der Druckwaage DW durch das Drucköl beaufschlagt. Über Bohrungen 6, 7 und eine Drossel 8 ist der Verbraucheanschluss Z mit der Rückseite des schiebekolbens 5 verbunden, wodurch die Druckdifferenz zwischen dem Anschluss P und dem Anschluss Z konstant gehalten wird. berschüssiges Drucköl wird über den Anschluss T abgeleitet.The pressure oil is fed in via the pump connection P; it arrives via a throttle gap 4 which is formed by the front edge of the piston valve 1 and openings in the throttle valve DV to consumer connection Z. Simultaneously the end face of a sliding piston 5 of the pressure compensator DW is acted upon by the pressure oil. The consumer connection Z is connected to the rear via bores 6, 7 and a throttle 8 of the spool 5 connected, reducing the pressure difference between the port P and the connection Z is kept constant. Excess pressure oil is over the Port T derived.

Zum Einstellen des Drosselventils DV wird das Druckminderventil DM entsprechend angesteuert, wodurch sich ein bestimmter Druck vor dem Kolben 3 des Hydraulikzylinders H aufbaut. Hierdurch wird der Kolbenschieber 1 des Drosselventils DV mehr oder weniger weit gegen die Kraft einer Feder 9 verschoben, so daß sich auch ein mehr oder weniger großer Drosselspalt 4 ergibt. Da sich durch die Anordnung der verschiedenen Steuerelemente nur sehr kurze Verbindungswege ergeben, die Hydraulikventile außerdem sehr schnell ansprechen, ist die Verstellung des Drosselventils auch so schnell, daß sie allen Anforderungen der praxis genügt.To adjust the throttle valve DV, the pressure reducing valve DM controlled accordingly, whereby a certain pressure in front of the piston 3 of the Hydraulic cylinder H builds up. This becomes the piston slide 1 of the throttle valve DV shifted more or less far against the force of a spring 9, so that also a more or less large throttle gap 4 results. Because by the arrangement the various control elements result in only very short connection paths, the hydraulic valves also respond very quickly, so is the adjustment of the throttle valve quickly that it meets all practical requirements.

Claims

1. Hydraulic flow regulator, formed by an adjustable one Control block containing a throttle valve and a pressure compensator, the pressure compensator has a spring-loaded slide piston and is connected in parallel to the throttle valve is, characterized in that the throttle valve (DV) has a hydraulic piston (H) adjustable spring-loaded piston valve (1) t9).

2. Quantity regulator according to claim 1, characterized in that the hydraulic piston (H) is integrated in the control block.

3. Quantity regulator according to claim 1 or 2, characterized in that the hydraulic piston (H) via a known electric, continuously variable Pressure reducing valve (DM) is controllable.

4. Quantity regulator according to claim 3, characterized in that the input of the pressure reducing valve (DM) within the control block via a lockable (St) line (1) is connected to the high pressure side (P).

5. Quantity regulator according to claim 1 or 2, characterized in that the hydraulic piston (H) via a known electrically infinitely variable Pressure relief valve (DB) is controllable.

6. Flow regulator according to claim 1, characterized in that the sliding piston (5) of the pressure compensator (DW) together with the spring (10) that loads it from the pause in which the spring (10) holds the piston (5) shut in the zero position can be switched in a position in which the spring (10) holds the piston (5) open in the zero position.

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