DE2249583A1

DE2249583A1 - Hydraulisches steuerventilsystem

Info

Publication number: DE2249583A1
Application number: DE2249583A
Authority: DE
Inventors: Paul F Hayner
Original assignee: Sanders Associates Inc
Current assignee: Lockheed Martin Corp
Priority date: 1971-10-12
Filing date: 1972-10-10
Publication date: 1973-04-19
Also published as: JPS4846768A; IL40426A0; AU4713072A; US3732887A; GB1399705A; FR2156201A1; IT968787B; NL7213820A; BE789975A

Description

DIPL.-ING. KLAUS BEHN

DIPL.-PHYS. ROBERT MÜNZHUBER

PATENTANWÄLTE
8 MÜNCHEN 22 Wl DENMAYERSTRASSE β

TEL. (0811) 22 25 30-29 5192 \ö » UlCt/ΟυβΓ

Unsere Zeichen: A 253 72 Kl/Ks

Firma SANDERS ASSOCIATES, INC., Daniel Webster Highway South, Nashua, New Hampshire 03060, USA

Hydraulisches Steuerventilsystem

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Ventilsysteme und insbesondere solcher Systeme, die den Fluß eines* Druckmediums zu einem hydraulischen Motor entsprechend einem Eingangssignal steuern.

Ein typisches Steuerventilsystem weist einen elektri-Gchen Vandlea? auf, der ein Eingangssignal erhält und in Abhängigkeit davon eine erste Stufe des Systems steuert. Diese erste Stufe, auch Leit- oder Steuerstufe oder hydraulischer Verstärker genannt, steuert ihrerseits eine

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ORIGINAL INSPECTEO

zweite Stufe, nämlich das Hauptventil. Letzteres steuert den Druckmittelstrom zu dem hydraulischen Motor oder einer sonstigen Lasteinrichtung.

Es sind Ventile bekannt, bei welchen mit unterschiedlichem Erfolg versucht wurde, eine Ausgangsbedingung unabhängig von der Änderung anderer Bedingungen konstant zu halten. So sind beispielsweise Systeme bekannt, bei denen es die Aufgabe ist, die Strömungsmenge unabhängig vom Lastdruck konstant zu halten, nämlich aus der US-Patentschrift 3 126 031 und der US-Patentschrift 3 561 4β8. Des weiteren existieren Systeme, bei welchen der Druck an der Belastung unabhängig von der Strömungsmenge konstant gehalten werden soll, wie etwa in der US-Patentschrift 2 931 389 beschrieben.

Die Industrie benötigt nun Steuerventile, bei denen der Ausgangswert zunächst so gesteuert wird, daß die Strömungsmenge oder auch Strömungsgeschwindigkeit unmittelbar einem Eingangssignal folgt, unabhängig davon, welcher Belastungsdruck herrscht, wonach das Ventil dann so gesteuert wird, daß der Druck unmittelbar einem Eingangssignal folgt, unabhängig von Genchwindigkeitsveränderungen. Diese Bedingungen treten z.B. bei Spritzgui?- oder Druckgußvorlgängen auf, bei welchen eine gleichmäßige

oder gesteuerte Geschwindigkeit der Strömung herrschen

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soll, !bis das Gießmaterial im wesentlichen alle Hohlräume der Form ausgefüllt hat, wonach dann der Druck sorgfältig gesteuert xfird, bis er ein bestimmtes Maximum erreicht und auf diesem Wert eine bestimmte Zeitspanne gehalten wird.

Ziel der Erfindung ist es, ein in dieser Richtung' verbessertes "Ventil zu erhalten. Dazu wird angestrebt, ein Ventilsystem zu schaffen, in dem das Haupt steuerv en til durch eine von zwei Steuerstufen gesteuert wird..

Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, ein- Ventil zu schaffen, bei dem entweder die Ausgangsgeschwindigkeit oder der Ausgangsdruck so gesteuert werden kann, daß diese Werte unmittelbar einem Eingangssignal folgen. Genauer gesagt wird mi¹- dieser Erfindung die Schaffung eines Ventils angestrebt, bei dem die Ausgangsgeschwindigkeit so gesteuert wird, daß sie einem Eingangssignal streng folgt,, bis ein bestimmter Druck erreicht ist, woraufhin dann der Druck automatisch so gesteuert wird, *aⁿ er allmählich bis auf einen bestimmten Maximalwert ansteigt, auf dem er solange wie gewünscht gehalten wird.

Das Ventilsystem nach der Erfindung weist eine erste und eine zweite Steuerstufe auf, die wahlweise durch ein Übertragungsventil anschließbar sand, so daß jede Stufe

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das Arbeiten des Hauptventils steuern kann, welches seinerseits den Druckmittelstrom zur Lasteinrichtung steuert. Die erste Steuerstufe erhält ein Signal, das für die gewünschte Veränderung einer ersten Bedingung, wie etwa der Geschwindigkeit, maßgebend ist, während". die zweite Stufe ein Signal maßgebend für eine gewünschte Veränderung einer zweiten Bedingung wie etwa des Druckes, erhält. Vorzugsweise werden Signale, die die tatsächlichen Werte dieser zwei Bedingungen angeben, am Ausgang des Hauptsteuerventils abgenommen und zu der entsprechenden Steuerstufe rückgeführt, so daß der Ausgang tatsächlich genau dem vom übeftragungsventil ausgewählten Parameter folgt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird die erste Steuerstufe so angeschlossen, daß zunächst die Geschwindigkeit des ausströmenden Druckmediums gesteuert wird, bis der Druck auf einen bestimmten Wert angestiegen ist, woraufhin die Anordnung dann automatisch die Steuerung an die zweite steuerstufe übergibt, die dann den Druck am Ausgang entsprechend dem Eingangssignal an ihrem Eingang steuert.

Nachfolgend wird die Erfindung nun in Verbindung mit einem in der Zeichnung dargestellten Ausgührungsbeispiel genauer beschrieben. Es zeigen:

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Fig.	1
Fig.	2
Fig.	3
Fig.	4-
Fig.

ein Blockdiagramm eines die Erfindung einschließenden Systems;

eine Schemadarstellung eines bevorzugten Ausfülirungsbeispiels des erfirtdungsgemäßen Ventilsystems;

die Ansicht einer Begrenzungsblende, die in der Erfindung verwendet wird;

ein elektrisches Schaltbild eines Teils der Anordnung; und

^ei^ne. grafische Darstellung,' die für die Erläuterung der Erfindung von Nutzen ist.

Zunächst soll Figur 1 "betrachtet werden, in welcher eine Belastung 11, etwa ein hydraulisches Zylinder-Korbenaggregat, dargestellt ist, welches mit einem unter Druck stehendem Medium aus einem gesteuerten Hauptsteuerventil 12 versorgt wird. Dieses Ventil kann ein Dreiwegeventil sein, das den Strom des Druckmittels zur Last 11 und von ihr weg über eine einzige hydraulische Verbindungsleitung steuert, oder es kann auch ein Vierwegeventil sein, welches den Druckmittelstrom zur Last 11 und von ihr weg über zwei hydraulische Verbindungsleitungen steuert, wobei jede der Leitungen den Strom nur in einer Richtung durchläßt. Es sind weiterhin zwei Signalgeneratoren 13 und 14 gezeigt, von denen der erste ein Signal erzeugt, das für die gewünschte Strömungsmenge maßgebend ist, d.h. also die Geschwindigkeit, mit der das Strömuiggsmedium zur Belastung 11 strömt, während der zweite Generator

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ein Signal erzeugt, das ein Maß für den Druck darstellt, der in der Belastung 11 herrschen soll. Jeder der Generatoren 13 und 14 kann entweder handbedienbar oder mit einem automatischen Ablauf versehen sein, um in Abhängigkeit von der Zeit die gewünschten Signale zu erzeugen. Die von den Generatoren I3 und 14 erzeugten Signale werden auch auf Steuerstufen 15 und 16 gegeben', welche verdrehende Motoren 17 und 18 und hydraulische Verstärker 19 und 20 enthalten. Die Ausgänge der beiden Steuerstufen 15 und 16 kommen auf ein Übertragungsventil 23* welches die eine oder die andere der Steuerstufen 15 und 16 anschließt, so daß sie dann das Hauptventil 12 steuert. Zwischen das Hauptsteuerventil 12 und die Belastung 11 sind noch Fühler eingeschla ltet, die hier insgesamt mit der Bezugsziffer 24 gekennzeichnet sind und Signale erzeugen, welche die Strömungsmenge des zur Last 11 strö-. menden Druckmediums und den in der Last 11 herrschenden Druck anzeigt. Diese Signale werden den Steuerstufen 15 und 16 rückgeführt und dort mit den den Steuerstufen zugeführten Signalen verglichen, wodurch dann die Signale entsprechend den Abweichungen erzeugt, werden, die der Hauptsteuerstufe 12 zugeführt werden, um ihren Ausgang so nah wie möglich den Eingangssignalen der jeweilig maßgebenden Steuerstufe, die gerade über das Übertragerventil 23 verbunden ist, anzupassen.

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In der Figur 2 ist die Belastung 11 als hydraulisches Zylinder-Korbenaggregat gezeigt. Das Hauptsteuerventil 12 ist hier als Dreiwegeventil mit einer mit Rippen 32, 33 und 3^ versehenen Spindel 31 dargestellt, die in einem Hohlzylinder 35 eingelagert ist. Eine Abzweigleitung 38 einer Leitung 37 schafft eine Verbindung mit dem Zylinder an einer Stelle zwischen den Rippen 32 und 33. Eine Druckmittelquelle 39 steht mit dem Hohlzylinder zwischen den Rippen 33 und 34- in Verbindung. Eine Öffnung 41 schafft Verbindung mit dem Reservoir oder Sumpf. Die öffnungen 36 und 41 haben vorzugsweise mehrere Begrenzungsstellen 42, wie etwa Röhrchen dünnen Burchmessers oder eine Matrix mit Prallflächen, die 'auf einander gegenüberstehenden Platten angeordnet sind, so daß Geräusch und Erosion, die mit der Strömung der Flüssigkeiten durch diese Kanäle verbunden sind, vermindert werden. Derartige Begrenzer sind jedoch für die Erfindung selbst nicht wesentlich und dem Fachmann bekannt, so daß Ausführungen an dieser Stelle dazu nicht gemacht zu werden brauchen.

Das Ventil 12 ist in Figur 2 in einer neutralen Gtellung^gezeigt, in der die Sippen 32 und 34 den Hauptteil der Öffnungen 4-1 und 36 abdecken, einen Abschnitt davon jedoch freilassen, so daß eine gewisse Menge Druckmedium von der Druckmittelquelle 39 in den Hohl- ' zylinder ein- und durch die öffnung 36, die Leitungen und 38 und die Öffnung ^l\A zum Sumpf strömen kann. Das -

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Ventil 12 weist Endhohlräume 43 und 44 auf, und der in dies'en Endhohlräumen auftretende Differentialdruck steuert in an sich bekannter Weise die Stellung der Spindel 31, wodurch die Strömung von der Druckmittelquelle 39 zur Belastung 11 vergrößert oder verringert wird« Ein Rückschlagventil 45 zwischen der Leitung 3? und dem Hohlzylinderabschnitt zwischen den Rippen 33 und 34· erlaubt Strömung in den Zylinder hinein, verhindert jedoch Druckmittelstrom in entgegengesetzter Richtung. In die Leitung 37 ist' zwischen das Ventil 12 und die Belastung'.! 11 eine Blende 47 eingesetzt. Diese Blende ist vorzugsweise so aufgebaut, daß der Druckabfall an ihr im wesentlichen eine lineare Punktion der sie durchströmenden Druckmittelmenge ist. Eine derartige Blende kann, wie dies Figur 3 zeigt, eine dünne, federnde Platte 48 mit einer Mittelöffnung 49 sein, von der eine Vielzahl von Schlitzen 5t radial nach auswärts verläuft, wodurch federzungenartige Blättchen entstehen. Eine derartige Blende bildet bei geeigneter Bemessung eine Öffnung, deren Flache sich mit der Quadratwurzel■des Druckabfalls an der Blende verändert, was zur Folge hat, daß die hindurchströmende Flüssigkeitsmenge sich im wesentlichen linear zum Druckabfall verhält.

Eg wird wieder auf Figur 2 Bezug genommen. Darin weist der hydraulische Verstärker 19 ein paar öffnungen ^ryj und y\ auf, die über Vorengur.gsstel le.n 55 und 56 mil; dor Druckmittelquolle 39 in Verbindung stehen. Zwi-

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sehen die Öffnungen 53 und 54- ist eine Wand oder Klappe 57 eingesetzt, die den llussigkeitsstrahlen aus den Öffnungen ausgesetzt ist und durch das Eingangssignal mit Hilfe eines Stellmotors 17 näher zu der einen oder anderen Öffnung bewegt wird. Durch eine derartige Verschiebung wird die Druckdifferenz zwischen den Öffnungen und 59 verändert, die sich ein kurzes Stück stromauf von den Öffnungen 53 und 54 in "bekannter Weise "befindet.

Das Umsetzerventil 23 weist eine mit Rippen 62, und 64- versehene Spindel 61 auf, die in einen Hohlzylinder 65 eingesetzt ist. Die Leitungen 58 und 59 sind mit Öffnungen derart verbunden, daß in neutraler Stellung der Ventilspindel die Rippe 64 gerade die öffnung verschließt, während die Rippe 63 gerade die öffnung abdeckt. Bei Verschiebung der Spindel 61 nach links kommt die Öffnung 58 mit der Kammer zwischen den Rippen 63 und 64 in Verbindung, während.die Leitung 59 mit der Kammer zwischen den Rippen 62 und 63 Verbindung bekommt. Eine Leitung 66 verbindet dauernd den Raum zwischen den Rippen 63 und 64 mit der Endkammer 44 des Hauptventils 12. In gleicher Weise verbindet eine Leitung 67 dauernd die Zylinderkammer zwischen den Rippen 62 und 63 mit dem anderen Endraum 43 des Hauptventils 12.

Die Klappe 57 wird auf gegenüberliegenden Seiten von

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einem paar von Betätigungselementen 71 und 72 "beaufschlagt nahe ihrem unteren Ende. Die Betätigungselemente 71 und 72 sind im wesentlichen kleine Kolben, die in Zylindern 73 "bzw. ψ\- arbeiten. Eine Leitung 75 verbindet das Innere des Zylinders 73 mit der Lastleitung 38 an einem Punkt stromab von der öffnung 47. Eine gleiche Leitung 76 verbindet das Innere des Zylinders 74- mit der Lastleitung 37 an einem Punkt stromauf von der öffnung 4-7.

Es soll nun einmal angenommen werdem, daß das Ubertraguncsventil aue der dargestellten Stellung nach, links verschoben ist, so daß die Leitungen 58 und 59 mit den Leitungen 66 und 67 in Verbindung treten und damit auch mit den Endkammern 43 und -44. Weiter soll angenommen werden, daß die mit dem Lastmotor 11 auf dessen rechter Seite verbundene Last mit gleichförmiger Geschwindigkeit bewegt werden soll. Der Signalgenerator 1J (Figur 1) erzeugt dann ein geeignetes Signal, das für diese Geschwindigkeit maßgebend ist, die natürlich proportional der durch die Leitung 37 strömenden Flüssigkeitsmenge ist. Der Stellmotor 17 bewegt die Klappe 57 nach rechts, wodurch der Druck in der Leitung 59 und damit auch in der Endkammer 43 über den in der Leitung 58 und zugehörig in der Endkammer 44 ansteigt, wodurch die "Ventilspindel 31 des Hauptventils nach links verschobpn wird und die

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Strömungsmenge durch die Leitung 37 und durch die Öffnung 47 zum Lastmotor 11 ansteigt. Ein Druckabfall tritt an der Blendenöffnung 47 auf, und dieser Druckabfall wird über die Leitungen 75 und 76 den Stellgliedern 71 und 72 zugeleitet. Dieser Differenzdruck drückt die Klappe 57 nach links entgegen der Verstellrichtung durch das Eingangssignal. Die Klappe 57 " wirkt als Summenbildner und addiert algebraisch das Eingangssignal vom Stellmotor 17· und das Rückkopplungssignal aus den Leitungen 75 und 76? wodurch ein der Regelabweichung entsprechendes Signal als Differenzdruck an den Leitungen 58 und 59 erscheint, der nun seinerseits die Spindel 31 des Hauptventils entsprechend verschiebt. Sobald eine GIeL chgewichtsstellung erreicht ist, in der die Klappe 57 in. ihre Mittelstellung zurückgekehrt ist und in den Endkammern 43 und 44· gleicher Druck herrscht, ist die Spindel 31 ausreichend verschoben, daß die Strömung durch die Leitung 37 genau dem Eingangssignal entspricht. Die Last bewegt sich 'dann mit gleichförmiger Geschwindigkeit fortdauernd nach rechts, bis das Eingangssignal des Stellmotors 17 verändert wird oder bis das Übertragungsventil 23 die Steuerung von .der Steuerstufe 15 wiexler entfernt.

Ein Paar von Öffnungen 81 und 32 ist durch Yerengungsstellen 83 und 84 mit der Druckmittelquelle 39 verbunden. Eine Klappe 85 ist zwischen diese Öffnungen ein-

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gesetzt und wird von den Strahlen aus diesen öffnungen beaufschlagt. Die Klappe kann ausserdem aus ihrer Mittelstellung durch enen Stellr.iotor 18 in die eine oder andere Richtung verschwenkt werden. Ein Paar Verbindungsleitungen 86 und 87 verbindet etwas stromauf von den öffnungen 81 und 82 diese mit dem Zylinder des Ubertragungsventils 23 derart, da.? in neutraler Stellung dieses Ventils die Leitungen gerade durch die Rippen 63 bzw. 62 verschlossen werden. Durch Verschieben der Spindel 61 nach rechts kommen*die Leitungen 86 und 87 mit den Leitungen 66 und 67 und dadurch mit den Endkammern 44 und 43 des Hauptventils 12 in Verbindung.

Ein insgesamt mit 89 bezeichnetes Schaltventil ist dafür vorgesehen, das Übertragungsventil 23 so zu betätigen, daß die Steuerung automatisch von der Steuerntufe 15» die vom Strömungsmengensignal betätigt wird, auf die Steuerstufe 16 übergeschaltet wird, die durch das Drucksignal betätigt wird. Das Ventil 89 enthält eine Ventilspindel 91 ■> die in einem Hohlzylinder 92 hin und her verschiebbar ist. Die als Hülse ausgebildete Spindel 91 besitzt eine Hippe 93 auf dem linken Ende, die über den Zylinder 92 hinaunstcht und gegen die Klappe 85 drückt. Die Hülse weirt weiterhin eine niittlero Rippe ^cKl und nine Rippe 9! am rechter Ende nuf.

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Die Druckmittelquelle 39 steht mit dem Innenraum dec Zylinders 91 über eine Öffnung 96 im Bereich der mittle— ren Rippe 94- in Verbindung. Leitungen 97 und 98 münden in das Innere des Zylinders 92 in Zonen links und rechts von der Mittelrippe 94- und stehen ausserdem mit den Endkammern 101 und 102 des Übertragungsventils 23 in Verbindung. Die Teile sind so dargestellt, wie sie liegen, v/enn die Klappe 85 die Mittelstellung einnimmt, was der Fall ist, wenn kein Druck durch eine Riegelabweichung vorhanden ist. Unter diesen Bedingungen nimmt die Hülse

91 die dargestellte lage ein, welche eine Lage links von ihrer Mittellage ist, so daß ds Druckmittelquelle 39 über die öffnung 96 und den Innenraum des Zylinders

92 mit der leitung 98 und dadurch mit der Endkammer 102 in Verbindung ist. Ausserdem gibt die Rippe 93 eine Öffnung 103 frei, welche mit dem Sumpf in Verbindung steht, so daß die Endkammer 101 über ^Jdie leitung 97 ebenfalls an den Sumpf angeschlossen·!ist. Mit dem in der Druckmittelquelle 39 vorhandenen Druck würde das Übertragungsventil 23 nach rechts von der neutralen Stellung geschoben werden mit der Folge, daß die Leitungen 86 und 87 mit den Endkammern 44- und 4-3 in Verbindung kommen, so daß das Hauptventil entsprechend dem Drucksignal gesteuert wird. In dieser Stellung des S haltventils 89 verschließt die Rippe 95 eine öffnung 104·, die mit dem Sumpf in Verbindung steht, während diese öffnung freigegeben vxird, v/enn die Hüls ο 91 nach rechts yer Lagert wird.

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Eine Stange 105 durchnetzt eine Mittelbohrung der Hülse 91 vollständig und ist mit dieser starr verbunden. Die Stange 105 bildet eine Rückkopplungsbetätigung, und ihr rechtes Ende erstreckt sich gleitend verschieblicli in eine Kammer 106. Diese Kammer ist über eine Leitung 107 mit der Lastleitung 37 nahe der Last 11 verbunden, so daß der in der Last wirkende Druck in die Kammer 1.06 übertragen wird. Das linke Ende der Betätigungsstange 105 steht über die Hülse 91 hinaus und durchsetzt eine öffnung in der Klappe 85 und liegt am Betätigungsglied eines Schnappschalter 108 an. Dieser Schalter ist in eingeschalteter Stellung gezeigt. Er ist ausgeschaltet, wenn die Stange 105 nach rechts verlagert ist.

Das Schaltventil 89 und der Schalter 108 sind für eine besondere Verwendung der Erfindung ausgelegt. Genauer gesagt werden sie verwendet, wenn gewünscht ist, daß die Geschwindigkeit der Bewegung der Last eng einem Eingangssignal folgt unabhängig von Druckveränderungen bis zu der Zeit, wo der Druck einen vorgegebenen Wert erreicht, wonach dann der der Last zugeführte Druck allmählich (unabhängig von Geschwindigkeitsveränderungen) auf einen bestimmten Maximaldruck ansteigt, auf welchem Maximalwert er danach gehalten wird. Das Schaltventil und der Schalter 108 werden in Verbindung mit der Schaltungsanordnung nach Figur ¹V eingesetzt, um diesen Ablauf

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zu erhalten.

Es soll deshalb jetzt die Figur 4 betrachtet werden.

Der Drucksignal generator 14-' enthält eine Signalquelle 110, die, für die "begrenzte Anwendung dieses speziellen Ausführungsbeispiels, einfach eine einstellbare Gleichnpannungsquelle sein kann. Eine Aucgangsklemme der Signalquelle 110 ist unmittelbar mit einer Klemme der Wicklung 111 des Stellmotors 18 verbunden. Die andere Klemme der Signalquelle 110 ist über einen ersten Stellwiderstand 112 an einen festen Kontakt 113 des Schalters 108 geführt und ausserdem über einen zweiten Stellwiderstand 114- auf einen anderen festen Kontakt 115 des Schalters 103. Dieser Schalter ist ein einpoliger Schalter mit zwei Schaltstellungen, und sein Bockpolkontakt 116 ist mit der anderen Klemme der Stellmotorwicklung 111 verbunden. Ein Kondensator 117 ist zwischen die Wicklungski em'men gelegt. Der Schalter 108 wird durch das Betätigungselement 105 gesteuert.

5 Zfigt schematise!! verschiedene Signale, Geschwindigkeiten und Drücke während eines typischen Druckgui/prel-'zykluu. Auf der Abszisnr int die Zeit ab netragev« während auf dor Ordinate sowohl die größte ihd !{"keife air; auch die Grüße dor: üruekr.s einge

BADOR₁G₁NAL ₃₀9βΐβ/.0·42

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tragen ist. Wie bereits gesagt, muß die Geschwindigkeit sorgfältig gesteuert werden, bis der Druck auf einen. vorgegebenen Wert angestiegen ist, wonach dann der Druck solange weitergesteuert wird, bis er. einen Maximalwert erreicht. Die gestrichelte Kurve 121 ist die durch den Widerstand 114 modifizierte Ausgangsgröße der Signalquelle 110, die zunächst der Wicklung 111 des _; Stellmotors zugeführt wird,und die für den vorgegebenen Wert des Druckes maßgebend ist. Zu Anfang befindet sich jedoch in der Leitung 37 und mithin auch in der Kammer 106 kein Druck mit der Folge, daß der Stellmotor 18 die Klappe 85 nach rechts verschiebt, wodurch sich der Druck von da? Druckmittelquelle 39 durch die Öffnung 96 des Schaltventils und durch"die Leitung 97 zur Endkammer 101 des Ubertragungsventils fortpflanzen kann, das nun nach links verschoben wird, so daß die Leitungen 58 und 59 tait den Endkammern 44 und 43 des Hauptventils 12 in Verbindung gebracht werden, so daß das Ventil 12 durch das Geschwindigkeitssignal gesteuert ist. Die gestrichelte Kurve 122 in Figur 5 stellt die gewünschte Geschwindigkeit dar, und dieses Signal wird dem Stellmotor 17 zugeführt. Der hydraulische Verstärker 19 arbeitet wie an früherer Stelle erläutert und steuert das Hauptventil 12 mit dem Ergebnis, daß die tatsächliche Geschwindigkeit dem Eingangssignal 122 direkt folgt, so daß die Geschwindigkeit mit derselben Kurve dargestellt werden kann. Während dieser Zeit kann der durch

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die ausgezogene Kurve 123 dargestellte Druck sich ändern, doch hat dies keinen Einfluß, bis der Druck auf den vorgegebenen Wert im Augenblick T^ angestiegen it. In diesem Zeitpunkt steigt der Druck in der Kammer 106 soweit an, daß er das Betätigungsglied 105 und die Hülse 91 nach links verschiebt, zxvar nicht bis in die neu-, trale Stellung gemäß Figur 2, jedoch weit genug, um die Druckmittelquelle 39 von der Leitung 97 zu trennen und mit der Leitung 98 in Verbindung zu bringen. Diese Verschiebung läßt es zu, daß Druck auf die Endkammer 102 des Übertragungsventils gelangt, wodurch die Steuerung des Hauptventils vom hydraulischen Verstärker 19 an den hydraulischen Verstärker 20 übergeben wird. Ausserdem ist der Schalter 108 betätigt worden, wodurch der Widerstand 114 aus dem Schaltkreis (Figur 4) herausgenommen und durch den Widerstand 112 ersetzt ist. Dieser Widerstand 112 hat einen erheblich kleineren Wert als der Widerstand 114, so daß die an der Wicklung 111 liegende Spannung plötzlich auf den durch den Teil 121' der gestrichelt gezeichneten Kurve dargestellten Maximalwert ansteigt. Durch den Kondensator 117 wird der Anstieg etwas geglättet, denn die Spannung am Kondensator kann nicht sprunghaft ansteigen, so daß der durch die Wicklung 111 fließende Strom nur allmählich ansteigt, was durch die Kurve 124 angedeutet ist, bis der Maximalwert erreicht ist.

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Der wirkliche Druck folgt dieser Kurve sehr eng. Obgleich also Schalter 108 von einem Widerstand plötzlich auf den anderen Widerstand überschaltet, steigen der Strom in der Stellmotorwicklung und der sich ergebende Druck nur allmählich an.

Die Anordnung ist so ausgelegt, daß die neutrale Stellung des Schaltventils 89» wenn sich die Rippe 94· mittig zur öffnung 96 befindet, einer Stellung des linken Endes der Rippe 93 entspricht, in welche die Klappe 85 sich beträchtlich rechts von ihrer Mittellage befindet. Solange also der wirkliche Druck in der Last 11 und in der Kammer 106 beträchtlich niedriger ist als der Druck, der durch das Signal am Stellmotor 18 verlangt wird, steuert das Strömungsirengensignal am Stellmotor 17 des Hauptventils 12. Wenn dann der Druck in der Kammer 106 den Wert erreicht, der durch das Eingangssignal am Stellmotor 18 verlangt wird, was eintritt, während die Klappe sich noch rechts von ihrer Mittelstellung befindet, geht die Steuerung des Hauptventils auf das dem Stellmotor 18 zugeführte Drucksignal über. Die Steuerung durch das Drucksignal währt dann bis zum Ende des Arbeitsspiels.

Aus vorstehender Beschreibung wird deutlich, daß mit der Erfindung eine neuartige Steueranordnung geschaffen ist. Es ist mit Hilfe der Erfindung möglich, die Aus-

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gangsgrößen eines Ventils so zu steuern, daß die Strömungsmenge einem Eingangssignal genau folgt, unabhängig von Druckschwankungen in der Belastung. Es ist
ebenfalls möglich, dasselbe Ventil so zu steuern, daß der Druck am Ausgang einem Eingangssignal unmittelbar folgt, unabhängig von der Strömungsmenge des Druckmediums. Die Steuerung, ob nun Steuerung der Strömungsmenge oder des Druckes, kann von Hand gewählt werden. Ausserdem wird im Zusammenhang mit der Erfindung eine spezielle Apparatur geschaffen für einen besonderen
Anwendungsfall, bei welcher die Steuerung von Strömungsmengensteuerung auf Drucksteuerung schnell und automatisch überwechselt.

Die vorstehende Beschreibung des Ausführungsbeispiels dient zur Erläuterung der Erfindung. Ts sind
Abweichungen davon im Rahmen des für den !Fachmann
selbstverständlichen möglich, ^o kann beispielsweise
statt eines Dreiwegeventils in der Figur 2 ein Vierwegeventil eingesetzt werden, bei welchem am Ausgang
das Medium in beiden Richtungen fließen kann. Dies
ist leicht möglich, wenn lediglich ein entsprechender Druckrückkopplungsmechanismus angewendet wird.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1.i Ventilsystem mit einer Quelle für ein unter Druck stehendes Arbeitsmedium, einer Belastung und einem Hauprventil zur Steuerung des Druckmittelstroms zwischen der Quelle und der Belastung, gekennzeichnet durch eine erste und eine zweite Steuerstufe zum Steuern des Hauptventils und Übertragungsmittel zum Überschalten der Steuerung des Hauptventils von der einen Steuerstufe auf die andere.

2. Ventilsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine erste und eine zweite Quelle von Eingangssignalen zur Steuerung der ersten bzw. der zweiten Steußrstufe.

3. Ventilsystem -nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Steuerstufe zur Steuerung eines ersten bzw. eines zweiten Zustande des zur Last strömenden Druckmittels dienen.

4-, Ventilsystem nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsmittel von einem der Zustände abhängig sind.

5. Ventilsystem nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zustände die Strömungsmenge und der

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- 21 Druck sind*

6. Ventilsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Steuerstufe beide auf Eingangs- und Bückkoppelungssignale ansprechen, die die Soll- "bzw. Istwerte der ersten und zweiten Bedingungen des zwischen dem Hauptventil und der Last strömenden Druckmittels angehen. '

7- Ventilsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsmittel solche Mittel enthalten, daß die Steuerung zunächst von der ersten Steuerstufe durchgeführt wird, und die Steuerung dann abhängig vom Erreichen einer vorbestimmten Größe der zweiten Bedingung auf die zweite Steuerstufe übergeschaltet wird.

8. Ventilsystem-mit einer Quelle für ein unter Druck, stehendes Arbeitsmittel, einer Belastung und einem Hauptventil zur Steuerung de.« Druckmittelstroms zwischen der Quelle und der Belastung, gekennzeichnet durch eine erste und eine zweite Quelle für Eingangssignale, welche gewünschte Werte eines ersten und einses zweiten Zustande des zur Last strömenden Druckmittels darstellen, Mittel zur Erzeugung eines ersten und einen zweiten Hilfssignals, die Istwerte der ersten und zweiten Bedingung wiedergeben, erste und zweite Steuerstufen, die auf den ersten Eingang

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das erste Hilfssignal bzw. die zweite Eingangsgröße und das zweite Hilfssignal gemeinsam ansprechen zur Steuerung des Hauptventils und Übertragungsmittel zum Überwechseln der Steuerung des Hauptventils von einer auf die andere Steuerstufe.

9. Ventilsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Zustand die Strömungsmenge bzw. der Druck sind.

10. Ventilsystem nach Anspruch 9? dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung eines ersten Filfssignals eine Blende enthalten mit einer öffnung, deren wirksame Weite sich mit der Quadratwurzel des Druckabfalls an der Blende verändert.

11. Ventilsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsmittel abhängig von einem der Zustände sind.

12. Ventilsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß beide Steuerstufen Klappenventile enthalten, deren Klappen auf die eine oder die andere eines Paares einander entgegengesetzt gerichteter Düsen gedrückt werden entsprechend einem der Eingangssignale, und daß Jede der Steuerstufen Mittel enthält, die in Abhängigkeit von einem der Hilfssignale die Klappen in eine Richtung

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- 23 entgegen der durch die Eingangssignale gedrückten drücken.

13· Ventilsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsmittel Mittel enthalten, so daß die Steuerung zunächst von der ersten Steuerstufe übernommen wird und dann in Abhängigkeit von einer vorherbestimmten Größe des zweiten Zustande die Steuerung auf die Zweite Steuerstufe überwechselt..

14-, Ventilsystem nach Anspruch 13> dadurch gekennzeichnet, daß jede Steuerstufe Mittel zur Erzeugung eines Differenzdruckes in einem Leitungspaar aufweist, welcher dem Hauptventil zugeleitet mrd, und daß die Übertragungen mittel ein Hilfsventil zur wahlweisen Verbindung eines oder eines anderen Paares von Leitungen zum Hauptventil besitzen.

15- Ventilsystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsmittel einen in Abhängigkeit von der Große des zweiten Zustande betätigbaren Schalter zum Betätigen des Hilfsventils besitzen.

16. Ventilsystem insbesondere zur Steuerung der Gde ßcharge zu einer Druckgußmaschine, gekennzeichnet durch ein Hauptventil zur Zuführung eines Druckmittels durch eine Leitung zur Presse unter gesteuerten Bedingungen von Geschwindigkeit und Druck, eine erste Quelle für ein

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erstes Signal, welches die gewünschten Veränderungen der Strömungsgeschwindigkeit unter anfänglichen Bedingungen darstellt, eine zweite Quelle für ein zweites Signal, welches eine bestimmte Druckschwelle darstellt, erste, in der Leitung untergebrachte Mittel zur Erzeugung eines dritten Signals, welches den Istwert der Strömungsgeschwindigkeit anzeigt, zweite Mittel zur Erzeugung eines vierten Signals zur Anzeige des Istwert des Druckes in der Leitung, eine erste Steuurstufe, die gemeinsam auf das erste und das dritte Signal anspricht und das Hauptventil steuert, eine zweite Steuerstufe, die auf das zweite und das vierte Signal gemeinsam anspricht und das Hauptventil steuert, übertragungsmittel zum Überwechseln der Steuerung des Hauptventils von der ersten zur zweiten Steuerstufe, einen elektrischen Schaltkreis zum Umschalten des zweiten Signals auf einen größeren Wert bei Betätigung, Mittel, die die übertragungsmittel und den elektrischen Schaltkreis betätigen, wenn das vierte Signal einen Schwellenwert des Druckes erreicht, und einen Kondensator, durch den bei Überschalten auf den größeren Signalwert der zweiten Stufe der Schaltsprung; abgeflacht wird, wodurch die zur Presse strömende Druckflüssigkeit mit einer Geschwindigkeit strömt, die solange vom ersten Signal vorgegeben ist, bis der Druck den Schwellenwert erreicht, wonach der Druck allmählich auf einen Maximalwert entsprechend dem größeren eingestellten Wert des zweiten Signals ansteigt.

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