DE2253871B2

DE2253871B2 - Hydraulic pressure regulator

Info

Publication number: DE2253871B2
Application number: DE2253871A
Authority: DE
Inventors: Hermann 5221 Bruechermuehle Klein; Heinz 5960 Olpe Stahl
Original assignee: ELMEG Elektro Mechanik GmbH
Current assignee: ELMEG Elektro Mechanik GmbH
Priority date: 1972-11-03
Filing date: 1972-11-03
Publication date: 1975-11-13
Also published as: DE2253871A1; FR2206011A5

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Druckregler gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Es sind Diuckregler in der Bauform eines einzelnen Gerätes bekannt, die als Druckbegrenzungsventil oder als Druckminderventil für bestimmte Ölstrombereiche eingesetzt werden. Bei diesen Druckreglern ändert sich der Ausgangsdruck systembedingt bei Änderungen des durchfließenden Ölstroins, der Viskosität und der Temperatur. Kennzeichnend für die Abhängigkeit des Ausgangsdruckes von den obengenannten Größen ist ein gegen eine Feder mit fester Endlage arbeitender Steuerkolben, dessen Lage proportional des auf der Stirnfläche anliegenden Ausgangsdruckes ist. Das Zeitverhalten des Steuerkolbens ist dadurch proportional. Dieser Druckregler kann auftretende Störgrößen, wie z. 1:1. ölstromänderungen, nicht vollkommen ausregeln, da bekanntlich Regelungen mit proportional wirkendem Regler immer eine bleibende Regelabweichung haben.The invention relates to a hydraulic pressure regulator according to the preamble of claim 1. It pressure regulator in the form of a single device known as a pressure relief valve or can be used as a pressure reducing valve for certain oil flow ranges. With these pressure regulators the outlet pressure changes depending on the system with changes in the flowing oil flow, the viscosity and the temperature. Indicative of the dependency the output pressure of the above sizes is one against a spring with fixed End position of working control piston, the position of which is proportional to the outlet pressure on the face is. The time behavior of the control piston is therefore proportional. This pressure regulator can occur disturbances, such as 1: 1. oil flow changes, do not regulate completely, as it is well known that regulators always have a proportionally acting regulator have a permanent control deviation.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen hydraulischen Druckregler mit integralern Zeitverhalten zu schaffen, dessen Ausgangsdruck von dem durchfließenden ölstrom, der Viskosität und der Temperatur unabhängig ist.It is therefore the object of the invention to provide a hydraulic pressure regulator with integral time behavior create the output pressure of the flowing oil flow, the viscosity and the temperature is independent.

Diese Aufgabe wird erfindungsgernäß dadurch gelöst, daß der Sollwert ein hydraulischer Druck ist, der über eine Drossel den Kolben zugeführt wird, und dsß der Kolben als Ventilschieber ausgebildet ist, durch den eine Verbindung zwischen dem Verbraucheranschluß und dem Hochdruckanschluß oder zwischen dem Verbraucheranschluß und der Rücklaufleitung herstellbar ist.This object is achieved according to the invention in that the setpoint is a hydraulic pressure which is fed to the piston via a throttle, and the piston is designed as a valve slide, through which a connection between the consumer connection and the high pressure connection or between the consumer connection and the return line can be produced.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß eine Regelung mit dem integral- 6" wirkenden Regler alle Störgrößen vollkommen ausregelt, d.h. es gibt keine bleibende Regelabweichungen mehr.The advantage achieved with the invention is in particular that a control with the integral 6 " acting controller regulates all disturbance variables completely, i.e. there are no permanent control deviations more.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt, wobei die Figur einen Querschnitt durch den hydraulischen Druckregler zeigt.An embodiment of the invention is shown schematically in the drawing, the figure shows a cross section through the hydraulic pressure regulator.

In der Aufnahmehülse 12 liegt axial verschiebbat ein mit Steuerschlitzen 8a, Sb versehener Steuerkoll»en 4. Auf diesem Steuerkolben 4 liegen in axialer Richtung entgegengesetzt wirkende Stellkräfte an, die sich im stationären Zustand aufheben. Die beiden auf den Steuerkolben 4 wirkenden Stellkräfte werden an der Vorsteuerkolbenfläche dl und an der Rückführungskolbenfläche dl gebildet. Die Kraft vom axial beweglichen Vorsteuerkolben 6 wird an der Feder 5 auf den Steucrkolben 4 übertragen. Die Kraft vom Rückführungskolben 7, der axial beweglich in einer Führungshülse 10 liegt, wirkt direkt auf den Steuerkoiben 4. Die auf den Rückführungskolben 7 arbeitende Ausgleichsfeder 13 hat nur geringen Einfluß, sie sorgt dafür, daß der Restdruck des nicht gezeichneten Vorsteuerdruckreglers kompensiert wird. Die Funktion des Druckreglers bleibt auch ohne die Ausgleichsfeder 13 die gleiche. Der Steuerkolben 4 trag; auf dem mittleren Steg Steuerschlitze 8a, 8/). die je nach Lage des Steuerkolbens 4 einen veränderbaren Querschnitt vom Kanal 1 nach Kanal 2 oder von Kanal 2 nach Kanal 3 freigeben. In der mittleren Lage des Steuerkolbens 4 (siehe Fig. 1) wird der Ölstrom von Kanal 1 nach Kana! 2 und von Kanal 2 nach Kanal * abgesperrt. Vom Ausgangsdruckanschluß 2 (Kanal 2) führt eine Verbindungsleitung den Ausgangsdruck auf den Rückführungskolben 7. Im stationären Zustand (Steuerkolbengeschwindigkeit gleich Null) fließt durch die Verbindungsleitung kein Ölstrom. In the receiving sleeve 12 there is an axially displaceable control cylinder 4 provided with control slots 8a, Sb . On this control piston 4, oppositely acting actuating forces are applied in the axial direction, which cancel each other out in the stationary state. The two actuating forces acting on the control piston 4 are formed on the pilot piston surface dl and on the return piston surface dl . The force from the axially movable pilot piston 6 is transmitted to the control piston 4 at the spring 5. The force from the return piston 7, which is axially movable in a guide sleeve 10, acts directly on the control piston 4. The compensating spring 13 working on the return piston 7 has only a slight influence, it ensures that the residual pressure of the pilot pressure regulator, not shown, is compensated. The function of the pressure regulator remains the same even without the compensating spring 13. The control piston 4 wear; on the middle web control slots 8a, 8 /). which, depending on the position of the control piston 4, release a variable cross-section from channel 1 to channel 2 or from channel 2 to channel 3. In the middle position of the control piston 4 (see Fig. 1) the oil flow from channel 1 to Kana! 2 and blocked from channel 2 to channel *. From the outlet pressure connection 2 (channel 2), a connecting line carries the outlet pressure to the return piston 7. In the steady state (control piston speed equal to zero), no oil flow flows through the connecting line.

1. Funktion als Druckbegrenzungsventil1. Function as a pressure relief valve

(einstellbarer Druckregler)(adjustable pressure regulator)

Kanal 1 verschlossen, Kanal 3 mit öltank verbunden (druckloser Abfluß des Rücklauföles).Channel 1 closed, channel 3 connected to the oil tank (pressureless drainage of the return oil).

Wird vom Vorsteuerdruckregler kein Öldruck vorgegeben, und fließt im Kanal 2 ein konstanter Ölstrom in den Druckregler, so baut sich zunächst im Kanal 2 ein Öldruck auf, der sich über die Verbindungsleitung zum Rückführungskolben 7 fortsetzt. Dort erzeugt der Öldruck, multipliziert mit der Rückiührungskolbenfläche dl, eine Kraft auf den Steuerkolben 4, die diesen in negativer Richtung bewegt und den Steuerschlitz 8fc öffnet. Da keine Kraft in positiver Richtung auf den Steuerkolben wirkt, wird dieser bis zur Endlage bewegt und ein maximaler Querschnitt im Steuerschlitz 8b freigegeben. Der ölstrom kann jetzt praktisch ungedrosselt über den Steuerschlitz 8b zum Tankanschluß 3 fließen, und somit ist der Öldruck im Kanal 2 fast Null. Der Steuerkolben 4 bleibt in dieser Lage stehen, auch wenn kein ölstrom fließen würde, da keine Stellkräfte auf ihn einwirken bzw. die Summe der Stellkräfte in axialer Richtung gleich Null ist. Wird nun der Vorsteuerdruck Pv auf ζ. Β 10 bar erhöht, so wirkt eine Kraft, gebildet aus Vorsteuerdruck multipliziert mit der Vorsteuerkolbenfläche dl, in positiver Richtung auf den Steuerkolben 4, so daß der Stcuerkolben 4 sich mit einer durch die Festdrossel 9 vorgegebenen Geschwindigkeit in positiver Richtung bewegt. Der Querschnitt des Steuerschlitzes 8b wird verringert, womit sich gleichzeitig der Öldruck im Kanal 2 erhöht. Der Steuerkolben 4 bewegt sich so lange und verändert den Querschnitt in dem Steuerschlitz 8b, bis der Öldruck im Kanal 2 einen Wert erreicht hat, der die Kraft vom Vorsteuerdruck Pv kompensiert. Der Öldruck im Kanal 2 hat dann unabhängig von dem ölstrom, der Temperatur und der Viskosität einen Wert erreicht, der genau dem Flächenverhältnis μ von der Vorsteuerkolbenfläche dl zur Rückfüh-If no oil pressure is specified by the pilot pressure regulator and a constant flow of oil flows into the pressure regulator in channel 2, an oil pressure first builds up in channel 2 and continues via the connecting line to the return piston 7. There, the oil pressure, multiplied by the return piston area dl, generates a force on the control piston 4, which moves it in the negative direction and opens the control slot 8fc. Since there is no force acting on the control piston in the positive direction, it is moved to the end position and a maximum cross section is released in the control slot 8b. The oil flow can now flow practically unthrottled via the control slot 8b to the tank connection 3, and thus the oil pressure in channel 2 is almost zero. The control piston 4 remains in this position, even if no oil flow would flow, since no actuating forces act on it or the sum of the actuating forces in the axial direction is equal to zero. If the pilot pressure Pv is now on ζ. Β 10 bar increased, a force, formed from the pilot pressure multiplied by the pilot piston area dl, acts in the positive direction on the control piston 4, so that the piston 4 moves at a speed predetermined by the fixed throttle 9 in the positive direction. The cross section of the control slot 8b is reduced, so that the oil pressure in channel 2 increases at the same time. The control piston 4 moves and changes the cross section in the control slot 8b until the oil pressure in channel 2 has reached a value that compensates for the force from the pilot pressure Pv. The oil pressure in channel 2 has then reached a value regardless of the oil flow, the temperature and the viscosity, which corresponds exactly to the area ratio μ of the pilot piston area dl to the return

fungskolbenfläche dl entspricht. Nach I ig. 1 r.t das Flächen verhältnis H= 4 und somit der Ausgangsdruck 90 bar bei einem Vorsteuerdruck /Y von 10 bar. Da der Steuerkolben 4 als I-Regler arbeitet, d.h. die Lage des Steuerkolbens 4 ist proportional dem Zeitinlegrai der auf ihn wirkenden Stellkräfte, regelt der Steuerkolben 4 alle Störgrößen vollkommen aus und verstärkt den Vorsteuerdruck /Y genau dem Flächenverliältnis ü. Fung piston area corresponds to dl. According to I ig. 1 rt is the area ratio H = 4 and thus the output pressure 90 bar with a pilot pressure / Y of 10 bar. Since the control piston 4 works as an I-regulator, ie the position of the control piston 4 is proportional to the time factor of the actuating forces acting on it, the control piston 4 completely regulates all disturbances and amplifies the pilot pressure / Y exactly to the area ratio ü.

Für eine stabile Arbeitsweise des Druckreglers *orgt die Fistdrossel 9. indem die Größe des I-Anteils. d.h. die Geschwindigkeit des Steuerkolbens 4. durch die Festdrossel 9 vorgegeben wird. Die Feder 5 verbessert das dynamische Verhalten des Druckreglers, Indem die Schnelligkeit eines Druckbegrenzungsvenliis erhalten bleibt, das im Gegensatz zu diesem Druckregler eine Feder mit veränderbarer Endlage besitzt. Durch die spezielle Form der Steuerschlitze 8ö, 86 ist das Zeitverhallen des Druckreglers nahezu unabhängig vom Druckbereich und dem Ölstrom. Der freigegebene Querschnitt in den Steuerschützen 8ü. 86 verändert sich mit der Lage des Steuerkolbens 4 derart, daß bei einem konstanten Ölstrom der Ausgangsdruck näherungsweise proportional mit der Lage des Steuerkolbens 4 sich ändert. Durch ein Ineinanderfügen von 4 verschiedenen Quersehnittsabschniiten entsprechend vier verschiedenen Ölströmen wird erreicht, daß sich auch für verschiedene Ölströme der Ausgangsdruck näherungsweise proportional mit der Lage des Steuerkolbens ändert, wodurch der Druckregler ein nahezu konstantes Zeitverhalten erhält.For a stable operation of the pressure regulator *, the fist throttle 9. adjusts the size of the I component. i.e. the speed of the control piston 4 is specified by the fixed throttle 9. The spring 5 improved the dynamic behavior of the pressure regulator, by increasing the speed of a pressure limiting valve What remains is that, in contrast to this pressure regulator, a spring with a variable end position owns. Due to the special shape of the control slots 8ö, 86, the time delay of the pressure regulator is almost independent of the pressure range and the oil flow. The released cross-section in the control contactors 8ü. 86 changes with the position of the control piston 4 such that with a constant oil flow the outlet pressure changes approximately proportionally with the position of the control piston 4. By joining 4 different cross-section sections corresponding to four different oil flows is achieved that the different oil flows Output pressure changes approximately proportionally with the position of the control piston, causing the pressure regulator receives an almost constant time behavior.

2. Funktion als Druckregelventil (Druckminderventil)2. Function as a pressure control valve (pressure reducing valve)

Ein Druckminderventil ist ein Druckregler, der den Ausgangsdruck gegen einen erhöhten Eingangsdruck konstant hält. Der Eingangsdruck liegt im Kanal 1 an, der Ausgangsdruck im Kanal 2 und der Kanal 3 ist mit dem Öltank verbunden (druckloser Abfluß de-, überschussigen Öls).A pressure reducing valve is a pressure regulator that reduces the output pressure against an increased input pressure keeps constant. The inlet pressure is in channel 1, the outlet pressure in channel 2 and channel 3 connected to the oil tank (pressureless discharge of excess oil).

Wird ein Vorsteuerdruck /V von z. 3. 10 bar über die Festdrossel 9 auf den Vorsteuerkolbe.i 6 gegeben, und liegt im Kanal 1 ein Eingangsdruck von z.B. 100 bar oder mehr an so bev-egt sich der Steuerkolben 4 in positiver Richtung, da zunächst der Ausgangsdruck noch Null ist oder aber den Endwert ii mal Pv nicht erreicht hat. Der Querschnitt des Steuerschlitzes 8üIf a pilot pressure / V of z. 3. 10 bar is applied to the pilot piston 6 via the fixed throttle 9, and if there is an input pressure of, for example, 100 bar or more in channel 1, the control piston 4 moves in a positive direction, since the output pressure is initially still zero or but has not reached the final value ii times Pv. The cross section of the control slot 8ü

i«¹ wird geöffnet bzw. vergrößert, so daß ein ölstrom vom Kanal 1 nach Kanal 2 fließt und dort den Ausgangsdruck so lange erhöht, bis wieder ein Kräftegleichgewicht der Stellkräfte vorhanden ist und der Steuerkolben 4 in einer bestimmten Lage stehenbleib;. Diei « ¹ is opened or increased, so that an oil stream flows from channel 1 to channel 2 and there increases the output pressure until there is an equilibrium of forces again and the control piston 4 remains in a certain position. the

'5 Lage des Steuerkolbens 4 hängt dann von der Druckdifferenz Eingangsdruck zu Ausgangsdruck und v;>:; dem durch den Steuerschlitz 8a fließenden Ölstrom ab. Der Ausgangsdruck ist dann bei einem Übersetzungsverhältnis von 9 gleich VO bar. und zwar unab hängig vom Ölstrom, der Viskosität und der Temperatur. Wird der Vorsteuerdruck Pv nun verringert aui z. FL 5 bar. so bewegt sich der Stcuerkolben 4 in negativer Richtung, da die negative Stellkraft zunächst noch größer ist als die positive Stellkraft. Der Querschnitt in Steuerschlitz 8<7 wird so lange verringert, bis der Ausgangsdruck auf 45 bar abgesunken ist und durch das Gleichgewicht der Stellkräfte der Steuerkolben 4 stehenbleibt. Wird kein Ölstrom aus Kanal 2 entnommen oder ist der Ölstrom zu gering für ein schnelles Absinken des Ausgangsdruckes, so wird der Steuerkolben 4 kurzzeitig so weit in negativer Richtung bewegt, bis über dem Steuerschlitz Hb das überschüssige Öl abfließen kann und der Ausgangsdruck auf den gewünschten Wert reduziert wird. Die Steuer schlitze Ha und Hh haben die gleiche Form, so daß mit der gleichen Festdrossel 9 eine stabile Arbeitsweise des Druckreglers erreicht wird.'5 The position of the control piston 4 then depends on the pressure difference between the inlet pressure and the outlet pressure and v;>:; the oil flow flowing through the control slot 8a. The output pressure is then equal to VO bar with a transmission ratio of 9. regardless of the oil flow, viscosity and temperature. If the pilot pressure Pv is now reduced aui z. FL 5 bar. the piston 4 moves in the negative direction, since the negative actuating force is initially even greater than the positive actuating force. The cross section in the control slot 8 <7 is reduced until the outlet pressure has dropped to 45 bar and the control piston 4 stops due to the equilibrium of the actuating forces. If no oil flow is taken from channel 2 or if the oil flow is too low for the outlet pressure to drop quickly, the control piston 4 is briefly moved in the negative direction until the excess oil can flow out through the control slot Hb and the outlet pressure reaches the desired value is reduced. The control slots Ha and Hh have the same shape, so that a stable operation of the pressure regulator is achieved with the same fixed throttle 9.

Hierzu I Blatt ZeichnunuenFor this I sheet of drawings

Claims

22 53 8 "1 claims:

1. Hydraulic pressure regulator with integral time response with a control piston that is inserted into each other opposite directions of action with the pressure of the consumer to be regulated (actual value) and one corresponding to the setpoint Force is loaded, characterized in that the setpoint is a hydraulic: pressure is the is fed to the piston via a throttle, and that the piston is designed as a valve slide, through the connection between the consumer connection and the high pressure connection or between the consumer connection and the Return line can be produced.

2. Pressure regulator according to claim 1, characterized in that that the pressure representing the setpoint is indirectly via a piston and a self subsequent spring is transferred to the control piston.