DE2308106A1

DE2308106A1 - Stroemungssteuerventil mit einziger spindel

Info

Publication number: DE2308106A1
Application number: DE19732308106
Authority: DE
Inventors: Jun James O Byers
Original assignee: Sanders Associates Inc
Current assignee: Lockheed Martin Corp
Priority date: 1972-02-24
Filing date: 1973-02-19
Publication date: 1973-08-30
Also published as: AU5198973A; JPS5426676B2; CH568489A5; FR2172988A1; FR2172988B1; SE373915B; US3742981A; GB1413622A; AU467281B2; JPS4898280A

Description

A 36972 Ml/Fr

Firma SANDERS ASSOCIATES, INC., Daniel Webster Highway, South, Nashua, New Hampshire O3O6O / USA

Strömungssteuerventil mit einziger Spindel

Die Erfindung betrifft allgemein hydraulische Ventilsysteme zur Steuerung der Strömung einer Flude zu und von einer Belastung und insbesondere derartige Ventile, bei denen die Menge des Fludenstroms zur Belastung ausschließlich von einem. Eingangssignal gesteuert wird und unabhängig vom RUckstaudruck ist, der von der Belastung ausgeht.

Es gibt viele Anwendungsfälle für Ventile, bei denen es wünschenswert ist, die Strömungsmenge der Flude, die der Last zugeführt wird, unabhängig vom RUckstaudruck zu machen. Eine Annäherung an die Lösung dieses Problems, die in der

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Telegrammadresse: Patentsenior

US-PS 3.126.O3I beschrieben ist, schlägt vor, die tatsächliche Strömungsmenge zur Last zu messen und ein Signal, das diesem gemessenen Wert entspricht, der ersten Stufe rückzufUhren.

Eine weitere Annäherung an die Lösung des Problems ist in der US-PS 3.561.488 der Anmelderin selbst beschrieben. Es ist darin ein Zweistufenventil beschrieben, in dem die Fludenströmung zur Last nicht nur der Strom aus der zweiten Stufe sondern auch ein Stromanteil aus der ersten Stufe ist. Es wird darin erläutert, daß die zur Last strömende Menge, die von der ersten Stufe kommt, ausschließlich von einem Eingangssignal abhängt, und die von der zweiten Stufe zügeführte Strömungsmenge proportional zu derjenigen aus der ersten Stufe ist. Polglich ist die gesamte zur Last strömende Strömungsmenge ausschließlich abhängig vom Eingangssignal.

Ein AusfUhrungsbeispiel (das der Fig. 1), das in der genannten US-PS 3.561.488 beschrieben und beansprucht ist, benutzt einen Steilmotor zur Steuerung eines Spindelventils der ersten Stufe, das seinerseits die zweite Stufe steuert. Die zweite Stufe selbst enthält zwei Spindeln, die wechselweise aktiv sind, je nach dem Richtungssinn des Eingangssignals.

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Während diese Anordnung im Betrieb vollkommen ausreicht, ist der Aufbau der Spindel doch sehr komplex, klobig und erfordert einige Zwischenverbindungen. Bei dem Versuch, die Funktion der beiden Spindeln in einer einzigen Spindel zu vereinigen, traten zahlreiche Probleme auf, wobei die nicht geringsten diejenigen waren, daß an den Spindelenden einander widerstrebende Forderungen an die Drücke gestellt wurden. Bei der Zweispindelkonstruktion ist ein Ende jeder Spindel an den Druck der Zuführung zur zweiten Stufe angeschlossen, während die beiden restlichen Enden unter dem Druck der ersten und zweiten Steuerleitung von der ersten Stufe stehen. Wenn somi.t ein Entwurf mit einer einzigen Spindel angestrebt wird, dann sind drei getrennte Drücke bei nur zwei Spindelenden, auf die sie einwirken können, unterzubringen. Die Lösung dieser einander widersprechenden Forderungen hat noch keine erfolgreichen Versuche bisher aufkommen lassen, die beiden Spindeln durch eine zu ersetzen.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Zweistufenventilsystem zu schaffen, in dem in der ersten Stufe ein Spindelventil verwendet wird, dessen Steuerungsmenge zur Last lediglich vom Eingangssignal abhängt, wobei ferner die zweite Stufe ebenfalls nur eine einzige Spindel erfordert.

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Ein bevorzugtes AusfÜFhrungsbeispiel des die Erfindung enthaltenden Ventilsystems verwendet in der ersten Stufe ein Spindelventil, dessen zwei von ihm ausgehenden Steuerleitungen mit einander gegenüberliegenden Endkammern eines Vierwegeventils der zweiten Stufe verbunden sind, die einen Ventilkörper und eine Spindel aufweist, die mit den geeigneten öffnungen und Spindelbunden versehen sind, um wahlweise erste und zweite Belastungsleitungen mit Zufuhr- bzw. Rückführleitungen zu verbinden.

Die Spindel der zweiten Stufe ist außerdem mit ersten und zweiten Durchtrittswegen versehen, mit denen die einander gegenüberliegenden Endkammern mit weiteren Durchtrittswegen verbunden sind, die bei einer Verschiebung der Spindel gleichzeitig mit dem öffnen der üblichen Durchtrittswege von der Zuführung des Druckmittels zur Last geöffnet werden. Diese Durchtrittswege sind den in der oben genannten US-PS 3.561.48ο beschriebenen gleich. Zusätzlich ist, wenn eine Endkammer dem Pludenstrom aus der ersten Stufe ausgesetzt ist, die andere Endkammer automatisch durch den Druck der Druckzuführung zur zweiten Stufe vorbelastet. Diese Druckvorbeiastung kann durch ein Ventil oder noch einfacher durch Drosseln wie etwa zwei öffnungen erreicht werden, die in der zweiten Spindel eingeformt sind, so daß eine gedrosselte Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Durchtrittsweg und dem Inneren des Ventilkörpers im Bereich der ZufUhröffnung besteht.

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Zum besseren Verständnis der Erfindung soll nun auf die Figuren der Zeichnung im einzelnen Bezug genommen werden. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch einen Schnitt durch ein die Erfindung enthaltendes Ventilsystemj

Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. j5 eine Teilansicht des Teils der Spindel, der in der Fig. 2 dargestellt ist;

Fig. 4 einen schematischen Schnitt durch ein weiteres

AusfUhrungsbeispiel des erfindungsgemaßen Ventilsystems;

Fig. 5 bis 8 Schemadiagramme, die verschiedene Ausbildungsformen der ersten Stufe wiedergeben.

Zunächst wird die Fig. 1 betrachtet, die ein Zweistufenventilsystem zeigt, dessen erste Ventilstufe ein Dreiwegespindel ventil ist, das insgesamt mit 11 bezeichnet ist, während die zweite Ventilstufe ein Vierwegespindelventil ist, das insgesamt das Bezugszeichen 12 trägt. Die ersten Ventilstufe 11 weist einen Ventilkörper Ij5 auf, der einen Hohlzylinderraum 14 hat. Eine Ventilspindel ist in den Zylinder eingesetzt und in ihrer Gesamtheit mit 15 bezeichnet. Die einzelnen Abschnitte der Spindel tragen die Bezugsziffer 15 mit einem zusätzlichen Buchstaben. Genauer gesagt hat die Spindel 15 einen zentralen Bund 15a und an den beiden Enden Bunde 15 b und 15c, die mit

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der Innenfläche des Hohlzylinders 14 abdichten und die durch Abschnitte verringerten Durchmesseis 15d und 15e miteinander verbunden sind. Der Zylinder 14 ist langer als die Spindel 15, so daß Endkammern l6 und 17 entstehen, in denen Zentrierfedern 18 und 19 liegen. Beide Endkammern sind mit einer Sumpfleitung verbunden, die zum Sumpf R führt. Der Ventilkörper 13/§itzt für den Zylinder auch eine mittlere Ringnut oder öffnung 21, die über eine Leitung 22 mit einer Druckmittelquelle 23 des Druckes Pl in Verbindung steht. In der neutralen oder Bezugsstellung der Spindel 15, die in Fig. 1 gezeichnet ist, schließt der Bund 15a die öffnung 21 ab. Zwei Steuerleitungen 24 und 25 verlaufen vom Innern des Zylinders auf ihnen gegenüberliegenden Seiten der öffnung 21 im Bereich der Abschnitte 15d und 15e der Spindel mit verringertem Durchmesser nach außen. Ein Stellmotor 26 ist mit der Spindel 15 über einen Spindelteil mit verringertem Durchmesser 15f verbunden.

Die zweite Stufe 12 weist einen Ventilkörper 31 auf, der in sich einen Hohlzylinderraum 32 mit zwei Endkammern 33 und 33' hat. Die insgesamt mit 35 bezeichnete Spindel liegt in dem Zylinder 32 und weist Bunde 35a, 35b, 35c und 35d, die mit dem Zylinder 32 abdichten und untereinander mit Abschnitten verringerten Durchmessers 35e, 35f und 35g verbunden sind. Die Endkammer 33 steht mit der Steuerleitung 24 in Verbindung und

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hat außerdem in sich eine Kompressionsfeder 36, die zwischen eine mit einem Plansch versehene Scheibe 37, die gegen das Ende des Zylinders 32 drückt, und eine weitere mit Flansch versehene Scheibe 3b¹ drückt. Befindet sich die Spindel 35 in ihrer neutralen Stellung, wie sie dargestellt ist, dann berührt der mittlere Abschnitt der Scheibe 38 die Stirnfläche des Bundes 35a» während der äußere Teil, dessen Durchmesser größer ist als der des Bundes 35a, gegen eine Schulter 39 des Ventilkörpers 3I anliegt. Die Endkammer 33' steht mit der Steuerleitung 25 in Verbindung und enthält ähnliche Teile, nämlich eine Feder 36' und zwei mit Flanschen versehene Scheiben 37' und 38', die in entsprechender Weise angeordnet sind. Die Federn 36 und 36'sind vorgespannt und halten so die Spindel 35 in einer definierten Neutralstellung.

In dem Ventilkörper 3I sind Ringnuten eingeformt, die auch als Öffnungen 4l und 42 bezeichnet sind, die über Leitungen 43 und 44 mit einer Belastung 45 in Verbindung stehen. In der Neutralstellung der Spindel 35 verschließen die Bunde 35b und 35c die Öffnungen 41 und 42 vollständig. Das Innere des Zylinders 32 im Bereich der Abschnitte 35e und 35g mit verringertem Durchmesser ist mit einer Sumpfleitung verbunden. Eine Druckmittelquelle für eine unter dem Druck P2 stehende Druckflude, deren Druck P2 kleiner ist als der Wert Pl, ist an das Innere

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des Zylinders 12 im Bereich zwischen den Lastöffnungen 41 und 42 angeschlossen. Die Druckmittelquellen 23 und 46 können voneinander unabhängig sein oder die Druckmittelquelle 46 kann von der Druckmittelquelle 23 mit Hilfe eines Druckminderventils abgeleitet sein, oder schließlich kann die Druckmittelquelle 23 von der Druckmittelquelle 46 mit Hilfe eines Druckverstärkers abgeleitet werden. Wichtig ist lediglich, daß Pl größer als P2 ist.

Die Spindel 35 besitzt einen eingeformten Längskanal 51, der sich von der Endkammer 33' zu der Stirnfläche 52 des Bundes 35b erstreckt, auf die der Druck P2 einwirkt. Die Spindel 35 weist außerdem einen Vorsprung oder Ansatzzapfen 53 auf, der aus der Stirnfläche 51* sich längs über eine kurze Distanz erstreckend, herauswächst und sich außerdem radial vom Abschnitt mit verringertem Durchmesser 35f bis zur Zylinderinnenfläche erstreckt. Wie sich aus den Figuren 2 und 3 am besten ersehen läßt, erstreckt sich dieser Ansatz 53 nur ein geringes Stück in Umfangsrichtung, und seine Außenfläche ist konvex und entspricht der konkaven Innenfläche des Zylinders. Der Ansatz 53 und der Teil 35f der Spindel 35 weisen einen Schlitz auf, durch den ein im wesentlichen rechteckiger Radi al durchtrittsweg 5^ gebildet ist, dessen eine Wand die im wesentlichen plane Stirnfläche 52 des Bundes 35b ist. Der radiale Durchtrittsweg 54 ist an der äußeren konvexen Fläche des Ansatzes 53 offen und erstreckt sich bis und ist in Verbindung

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mit dem längsKrerl auf enden Durchtrittsweg 51. Die Anordnung des längs verlaufenden und des radialen Durchtrittsweges ist insoweit der im US-Patent 3.561.488 beschriebenen gleich, außer daß der radiale Durchtrittsweg bei der Erfindung sich nur in einer radialen Richtung erstreckt und nicht auf einen Durchmesser wie bei der älteren Patentschrift. Zusätzlich bildet jedoch die Spindel 35 und genauer gesagt der Spindelabschnitt 35f einen Durchtrittsweg mit verringertem Durchmesser, vorzugsweise in Gestalt einer öffnung 55* durch die der längs verlaufende Durchtrittskanal 51 mit dem Bereich des ZyIinderinnern in Verbindung steht, der an die Druckmittelquelle 36 mit dem Druck P2 angeschlossen ist.

Der längs verlaufende Durchtrittskanal 5I' ist dem Durchtrittskanal 51 gleich und erstreckt sich von der Endkammer 33 bis zu der Stirnfläche des Bundes 35c, auf die der Druck P2 einwirkt. Der Längskanal 51' steht mit einem radial verlaufenden Durchtrittsweg 54' ähnlich dem radialen Durchtrittsweg 54 in Verbindung und ist in derselben Weise ausgebildet. Eine öffnung 55* verbindet den längs verlaufenden Durchtrittskanal 51' mit dem Teil des Zylinders 32, der mit der Druckmittelquelle 36 des Druckes P2 in Verbindung steht.

Liegt kein Eingangssignal des Stellmotors 26 vor, dann befinden sich alle Teile in ihrer Neutralstellung oder Bezugs-

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stellung, die in der Zeichnung dargestellt ist. Der Druck P2 der Druckmittelquelle 46 wird durch die öffnungen 35 und 55' und die Längskanäle 51 und 51' auf die Endkammern 33 und 33' übertragen. Die radialen Durchtrittswege 54 und 54' sind durch die Innenflächen des Zylinders 32 abgeschlossen. Es soll nun angenommen werden, daß ein Eingangssignal auf den Stellmotor 26 kommt und daß aufgrund dieses Signals der Stellmotor 26 die Spindel 15 nach links verschiebt. Durch diese Verschiebung wird ein Durchtrittsweg an dem Bund 15a von der öffnung 21 in das Innere des Zylinders 14 aufgetan, so daß von der Druckmittelquelle 23 durch die Leitung 22, die öffnung 21 und den Zylinder 14 ein Druckmittel zur Steuerleitung 25 gelangt. Da der Druck Pl größer als der Druck P2 ist, fließt aus der Leitung 25 das Druckmittel in die Endkammer 33', durch den Längskanal 51 und die öffnung 55 zur Druckmittelquelle 46. Durch diesen Fludenstrom entsteht ein Druckabfall am Bund 15a und ein weiterer Druckabfall an der öffnung 55· Der Druck in der Endkammer 33' wächst zwar an, doch die Spindel 15 wird zunächst durch die Wirkung der Feder 36 noch in Stillstand gehalten. Der Fludenstrom wird fortgesetzt und der Druckabfall an der öffnung 55 vergrößert, wodurch der Druck in der Endkammer 33' anwächst. Wenn dieser Druck ausreicht, die Vorbelastung durch die Feder 36 zu überwinden, wird die Spindel 51 nach links verschoben, wodurch der radiale Durchtrittsweg 5^ zum Teil geöffnet wird, so daß ein Fludenstrom zur Lastöffnung 4l gelangt.

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Der Druckabfall an der öffnung 55 steigt n-icht weiter an sondern bleibt konstant auf dem Wert, der nötig ist, die Feder 36 zu überwinden. Da die Spindel 35 weiter nach links verschoben ist, führt der Anstieg der Strömung durch den Durchtrittsweg 5^ zu einem Anstieg des Druckabfalls am Bund 15a, bis der Druck in der Endkammer 33' gleich dem Druck P2 plus der Kraft, die nötig ist, um die Feder zu Uberw inden, ist. Mathematisch ausgedrückt wird der Druck in der Endkammer 33' gleich P2 + F/A, worin F die durch die Feder einwirkende Kraft und A die effektive Fläche des Endes der Spindel 35 ist, auf die das Druckmittel einwirken kann. Wenn dieser Druck erreicht ist, hört die Verschiebung der Spindel 35 auf, und sie bleibt dann in der eingenommenen Stellung, solange diese Druckverhältnisse unverändert bleiben.

Die Arbeitsweise kann durch Beachten verschiedener Bedingungen erläutert werden:

1. Für jeden Wert des Eingangssignals des Stellmotors 26 ergibt sich eine bestimmte Verschiebung der Spindel 15.

2. Im Betrieb entstpeht am Bund 15a ein Druckabfall & P, der immer auf denselben Wert stabilisiert ist, nämlich P₁ -(P₂ ^{+ F}/^A)» unabhängig von der Stärke der Spindelverschiebung.

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3. Für Jede Verschiebung der Spindel 15 ergibt sich eine entsprechende Strömungsmenge der Druckflude durch die erste Stufe. Diese Strömungsmenge soll mit Q. bezeichnet werden.

4. Für jede Strömungsmenge durch die erste Stufe ist eine entsprechende Strömungsmenge durch den Durchtrittsweg 54 zur Last vorhanden. Diese Strömungsmenge ist gleich Q₁ - Q₂, worin Q₂ die Strömungsmenge durch die öffnung 55 ist. ( Diese Strömung ist gering und tritt nur auf, da die Feder 36 einen Druck in der Endkammer 33' und im Längskanal 51 erfordert, der etwas größer als P₂ ist.)

5. Für jeden Wert des Eingangssignals zum Stellmotor 26 ergibt sich somit eine entsprechende Strömungsmenge durch den Durchtrittsweg 54 zur Last.

6. Gleichzeitig mit der öffnung des kleinen Durchtrittsweges 54 zur Lastöffnung 41 infolge der Verschiebung der Spindel 35 wird der größere Durchtrittsweg um den Restteil des Bundes 35b ebenfalls geöffnet, so daß Druckflude von der Druckmittelquelle 46 zur Last fließen kann. Die Querschnitte dieser beiden Durchtrittswege ergeben sich durch die Längen der entsprechenden Bogenstücke, durch die die Flude strömt, und da diese Längen zueinander in festem Verhältnis stehen, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind diese Flächen direkt proportional zueinander. Die Druckabfälle an diesen Durchtrittswegen entsprechen einander ebenfalls und sind nahezu gleich. Der Druck

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auf der einen Seite der beiden Durchtrittswege ist der an der Last. Der Druck auf der anderen Seite des größeren Durchtrittsweges ist Pp, während der an der entsprechenden Seite des kleineren Durchtrittsweges P2 + P/A ist. Deswegen ist für Jede Strömungsmenge von der ersten Stufe durch den Durchtrittsweg 5^ zur Last eine genau entsprechende Strömungsmenge von Druckmittelquelle 46 zur Last vorhanden. Diese zwei Strömungsmengen sind angenähert proportional. Die Beziehung weicht von der Linearität nur deswegen ab, weil der Druck im Längskanal 51 größer als Pp ist. Wenn die Feder 36 und die Feder 36' nicht vorhanden wären, wäre die Beziehung absolut linear. Aber auch bei Vorhandensein der Federn ist die Abweichung von der Linearität so gering, da im Vergleich zu den normalerweise auftretenden FludendrUcken die Kraft der Federn sehr klein ist, so daß sie gewöhnlicherweise gerade ausreichen, um einen kleinen "Totraum" zu bilden, wenn kein Eingangssignal vorhanden ist, so daß ein geringer Schwellwert des Eingangssignals zunächst erreicht waden muß, bis das Ventil in Wirkung tritt.

Jede Veränderung des Eingangssignals erzeugt eine entsprechende Veränderung in der Strömungsmenge zur Last; wenn das Eingangssignal auf Null verringert wird, kehrt der Druck in beiden Endkammern 33 und 33' auf den Wert Pp zurück, und

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die Federn 36 und 36' lassen die Spindel 35 in ihre neutrale Stellung zurückkehren. Wenn das Signal in der entgegengesetzten Richtung wirkt, läuft eine entsprechend entgegengesetzte Folge von Schritten ab, wobei die Spindeln 15 und 35 nach rechts verschoben werden und die Flude durch den Längskanal 54' und über die Kante des Bundes 35c zur Lastöffnung 42 fließt.

Es wird jetzt die Fig. 4 betrachtet, in der ein eatwas abgewandeltes Ventil gezeigt ist. Der Ventilkörper 3I ist derselbe wie in Fig. 1, und er besitzt denselben Hohlzylinder 32 mit den Endkaimnern 33 und 33' sowie den Lastöffnungen 41 und 42. Die gleichen Zentrierfedern 36 und 36' drücken gegen Scheiben 37 und 37' bzw. 38 und 38'. Steuerleitungen 24 und 25 sind mit den Endkaimnern 33 und 33' verbunden wie zuvor. Die Last 45 ist durch Leitungen 43 und 44 an die öffnungen 41 und 42 angeschlossen. Die Spindel jedoch, die insgesamt mit 6l bezeichnet ist, hat abgewandelte Gestalt. Sie besitzt Bunde 6la, 6lb, 6lc und 6ld, die mit der Innenwand des Zylinders 32 abschließen. Sie sind durch sie verbindende Abschnitte mit vermindertem Durchmesser 6le, 6lf und 6lg verbunden.

Druck- und Sumpfleitungen sind gegenüber den in Fig. 1 gezeigten vertauscht. Die Sumpfleitung R ist mit dem Inneren des Zylinders 32 nahe der Mitte in einem Bereich zwischen den Bunden 6lb und 6l c verbunden. Die Druckmittelquelle P2 ist mit dem

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Inneren des Zylinders 32 an zwei Stellen in Verbindung, nämlich im Bereich zwischen den Bunden 6la und 6lb und im Bereich zwischen den Bunden 6lc und 6ld.

Die Spindel 61 hat einen Längskanal 62 ähnlich dem Längskanal 51 in Pig. 1, der sich von der Endkammer 33' bis zu einem radialen Kanal 63 (ähnlich dem radialen Kanal 54 in Fig. 1) erstreckt und der entlang der Stirnfläche des Bundes 6lc verläuft, auf die der Druck P2 einwirkt. Ein Drosselkanal, wie derjenige der öffnung 64, erstreckt sich von dem Längskanal 62 zum Inneren des Zylinders 32 im Bereich, in dem dieser mit dem Druck P2 Verbindung hat. Das gegenüberliegende Ende der Spindel 6l weist einen entsprechenden komplementären Kanal 6l' und 63¹ auf, der den Kanälen 51¹ und 5V in Fig. entspricht. Da die beiden Längskanäle nicht nebeneinander verlaufen müssen, können sie in der Achse der Spindel 6l angebracht sein, was jedoch nicht wesentlich ist. Die radialen Kanäle 63 und 63' können in einer Weise ausgebildet sein, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben wurde, und sie können auch in doppelter Ausführung vorgesehen sein, so daß duale Kanäle in diametraler Richtung zueinander vorhanden sind, ähnlich der Anordnung des Patentes 3. 561.488. Die Arbeitsweise der in Fig. 4 beschriebenen Vorrichtung ist im wesentlichen dieselbe wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben.

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Wie sMi aus der Fig. 5 ersehen läßt, kann die Erfindung auch mit einem Vierwegespindelventil der ersten Stufe eingesetzt werden. In dem gezeigten Schema wird das Vierwegeventil 71 durch einen Stellmotor 72 bedient. In der neutralen Stellung ist die Druckmittelquelle Pl abgetrennt oder auch blockiert, während der Sumpf 73 mit beiden Ausgangsleitungen 74 und 75 verbunden ist. Die Leitungen sind ihrerseits über Rückschlagventile 76 und 77 mit den Steuerleitungen 24 und 25 verbunden. Der Stellmotor 72 verbindet wahlweise den Druck Pl und den Sumpf mit den Leitungen 74 und 75 in einem Sinne, wie er durch das Eingangssignal zum Stellmotor 72 bestimmt wird. Die Rückschlagventile verhindern den Rückstrom, wenn das Ventil in neutraler Stellung steht. Die zweite Stufe kann entweder gemäß Fig. 1 oder gemäß Fig. 4 gestaltet sein, wobei deren Arbeitsweise einander gleich sind.

Fig. 6 zeigt eine etwas abgewandelte Anordnung mit einem · Vierwegeventil 8l, das so angeordnet ist, daß es den Druck der ersten Stufe Pl und den niedrigeren Druck der zweiten Stufe P2 mit den Steuerleitungen 24 und 25 in einem Sinne verbindet, wie er durch den Sinn des Eingangssignal vorgegeben wird. Die zweite Stufe kann durch.die Ventile gemäß Figuren 1 oder 4 gebildet sein, und Rückschlagventile sind bei dieserAnordnung nicht erforderlich. Zusätzlich können die öffnungen 51, 51' und 64, 64' fortgelassen werden, obgleich der Betrieb auch mit diesen öffnungen zufriedenstellend ist. Der Betrieb ent-

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spricht im wesentlichen dem an früherer Stelle bereits beschriebenen.

Fig. 7 zeigt eine Anordnung, in der eine fest vorbestimmte Strömungsmenge in jeder Richtung wiederholt erzielt werden kann. Bei dieser Anordnung wird das Vierwegeventil 71 nach Fig. 5 eingesetzt, während der Stellmotor 72 durch zwei Stellmagnete 91 und 92 ersetzt ist, die, wenn sie erregt werden, das Ventil in der einen bzw. anderen Richtung voll öffnen. Die vorbestimmten Strömungsmengen werden durch Einstellen zweier variabler Drosseln 93 und 94 festgelegt, die zwischen die Rückschlagventile J6 und 77 und die Steuerleitungen 24 und 25 eingefügt sind.

Fig. 8 zeigt eine Anordnung ähnlich der der Fig. 7. Das Ventil 8l der Fig.6 wird durch zwei Elektromagnete 91 und 92 betätigt. Die Ausgangsleitungen 74 und 75 sind direkt an&teilbare Drosseln 93 und 94 angeschlossen. Rückschlagventile sind nicht nötig, da bei neutraler Stellung des Ventils 8l sämtlicher Strom unterbrochen ist.

Mit der Erfindung ist ein Steuerventil mit Einzelspindel in der zweiten Stufe geschaffen worden, das neue Eigenschaften hat. Während das eine Ende der Spindel dem Druck der ersten Stufe ausgesetzt ist, der durch die Steuerung durch die erste

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Stufe hindurch modifiziert ist, ist das andere Ende automatisch durch den Druck der Zuführung zur zweiten Stufe vorbelastet. Diese Vorbelastung kann durch verschiedene Anordnungen von Ventilen und/oder Drosseln erzielt werden, von denen bevorzugte AusfUhrungsbeispiele dargestellt sind. Von diesen bevorzugten Beispielen kann abgewichen werden. Zum Beispiel können die Drosseln überall zwischen der Zuführung zur zweiten Stufe und den Endkammern eingesetzt werden und brauchen nicht Form der öffnungen in der Spindel selbst gestaltet seLn, wenngleich dies die augenblicklich bevorzugte Anordnung ist. Viele andere Abwandlungen sindßem Fachmann noch möglich, ohne dass der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Ventilsystem zur Steuerung des Fludenstroms zu einer Last, das zweistufig ist und in der ersten und der zweiten Stufe Spindelventile hat und das Ventil der zweiten Stufe so konstruiert ist, daß es einen Durchtrittsweg von der ersten Stufe zur Last bildet und gleichzeitig mit dem öffnen eines Durchtrittswegs der FludenzufUhrung von der zweiten Stufe zur Last öffnet, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilsystem Mittel aufweist, die nach dem Einwirken des Steuerdrucks vom Ventil der ersten Stufe (11) auf ein Ende der Spindel (35) des Ventils der zweiten Stufe (12) automatisch das andere Ende der Spindel (35) dem Druck der Druckmittelquelle (P2) zur zweiten Stufe unterwirft.
2. Ventilsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende der Ventilspindel (35) über einen mit einer Drosselstelle (55» 55') versehenen Kanal mit der Druckmittelquelle der zäweiten Stufe (P2) verbunden ist.

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3. Ventilsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster und ein zweiter Kanal mit Drosselstelle (51, 55; 51', 55') die Druckmittelquelle der zweiten Stufe (P2) mit je einem Ende der Spindel (35) der zweiten Stufe verbinden.
4. Ventilsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstellen durch öffnungen (55, 55') in der Spindel (35) gebildet sind, die dfe Druckmittelquelle (P2) der zweiten Stufe mit je einem Ende der Spindel (35) verbinden.
5. Ventilsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil der ersten Stufe ein Vierwegeventil (71) ist, das ein erstes und ein zweites Rückschlagventil (76, 77) in den Steuerleitungen (24, 25) zwischen der ersten und der zweiten Stufe aufweist, die einen Druckmittelstrom von der zweiten Stufe zur ersten Stufe unterbinden.
6. Ventilsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ventilstufe durch ein Vierwegeventil gebildet ist, das wahlweise eine erste und eine zweite Druckmittelquelle mit den gegenüber liegenden Enden (33, 33') der Spindel (35)der zweiten Stufe in einem durch ein Eingangssignal vorgegebenen Sinne verbinden.

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7. Ventilsystem nach Anspruch 1 mit einer ersten und einer z-weiten Druckmittelquelle für die erste bzw. die zweite Stufe, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Druckmittelquelle der zweiten Stufe geringer als der der ersten Stufe ist und das Ventil der ersten Stufe ein Vierwegeventil ist, das im Sinne eines Eingangssignals die ersten und die zweite Druckmittelquelle mit gegenüberliegenden Enden (33, 33¹) der Spindel (35) der zweiten Stufe verbindet.
8. Ventilsystem zur Steuerung des Pludenstroms zu einer Last mit einer ersten und einer zweiten Spindelventilstufe (11, 12) und einer ersten und zweiten Druckmittelquelle für unter Druck stehende Flude für die erste bzw. zweite Stufe, wobei die zweite Druckmittelquelle einen Druck hat, der kleiner ist als der der ersten Druckmittelquelle, und mit Mitteln, die wahlweise ein ünde der Spindel der zweiten Ventilstufe an einen Steuerdruck der ersten Stufe anschließen und das Ventil der zweiten Stufe so gestaltet ist, daß es einen Durchtrittsweg vom Ende der Spindel der zweiten Stufe, an dem der Steuerdruck herrscht, zur Last öffnet, gleichzeitig mit dem öffnen eines Durchtrittsweges von der DruckmittelzufUhrung der zweiten Stufe zur Last, gekennzeichnet durch Mittel, die auf die Zuführung des Steuerdrucks zu einem Ende der Spindel (35) hin das andere Ende der Spindel automatisch mit dem Druck der DruckmittelzufUhrung (P2) zur zweiten Stufe (12) versehen.

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9. Ventilsystem nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen verengten Durchtrittsweg, der die zweite Druckmittelquelle mit dem anderen Ende der Spindel (35) der zweiten Stufe (12) verbindet.
10. Ventilsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster und ein zweiter verengter Kanal (51, 55; 51', 55') die Druckmittelquelle (P2) der zweiten Stufe mit je einem Ende (33, 33') der Spindel (35) der zweiten Stufe (12) verbinden.
11. Ventilsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die verengten Kanäle eine in die Spindel (35) eingeformte öffnung (55, 55') aufweisen.
12. Ventilsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stufe ein Vierwegeventil aufweist und erste und zweite Steuerleitungen, die das Vierwegeventil mit den Enden der Spindel (35) der zweiten Stufe (12) verbinden, und daß ein erstes und ein zweites Rückschlagventil (76, 77) in die Steuerleitungen (24, 25) eingesetzt sind, um einen Druckmittelstrom von der zweiten Stufe (12) zur ersten Stufe (11) zu unterbinden.

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13. Ventilsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stufe ein Vierwegeventil aufweist, das die erste und die zweite Druckmittelquelle (Pl, P2) jeweils mit den gegenüberliegenden Enden (33, 33') der Spindel O5) der zweiten Stufe (12) in einem durch ein Eingangssignal vorbestimmten Sinne verbindet.
14. Ventilsystem zur Steuerung des Druckmittelstroms

zu einer Last mit einem Vierwegespindelventil, das als z£weite Ventilstufe in einem ein Spindelventil als erste Stufe verwendenden System benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

(51, 51¹J das Vierwegeventil Längsdurchtrittskanäle/aufweist in der Spindel (35), die die Endkammern (33, 33') mit Durchtrittskanälen (54, 5^') verbinden, die zu Lastleitungen (43, 44) gleichzeitig mit dem öffnen von Durchtrittswegen zu den Lastleitungen von der Druckmittelquelle der zweiten Stufe geöffnet werden, und daß verengte Durchtrittswege vorhanden sind, die die Drucktnittelquelle der zweiten Stufe jeweils mit einer, der Endkammern (33, 33') verbinden.
15. Ventilsystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die verengten Durchtrittswege (55, 55') quer in ete« die Spindel (35) eingeformt sind, so daß sie die Längsdurchtrittskanäle (51, 51') mit einem mit der Druckmittelquelle (P2) in Verbindung stehenden Raum verbinden.

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l6. Ventilsystem zur Steuerung des Druckmittelstroms zu einer Last mit einer ersten Stufe, in der eine erste Spindel bewegbar in einen ersten Hohlzylinder eingesetzt ist und auf ein Eingangssignal hin einen Durchtrittsweg von einer ersten Druckmittelquelle wahlweise zu einer ersten oder einer zweiten Steuerleitung entsprechend dem Sinn des Eingangssignals öffnet, einer zweiten Ventilstufe, die ein Vierwegeventil mit einem Gehäuse aufweist, in das ein zweiter Hohlzylinder mit darin beweglicher Spindel eingeformt ist, wobei das Gehäuse öffnungen zur Verbindung rrtfc einer ersten und einer zweiten Lastleitung, einer Sumpfleitung und mit einer zweiten Druckmittelquelle aufweist, deren Druck niedriger als der der ersten Druckmittelquelle ist, während die Spindel erste und zweite Bunde besitzt, die in ihrer neutralen Stellung die ersten und zweiten Lastöffnungen verschließen und welche Bunde Stirnflächen haben, deren eine dem Druck der zweiten Druckmittelquelle und deren andere dem Druck der Sumpfleitung ausgesetzt ist, wobei die Bunde so angeordnet sind, daß sie bei einer Verschiebung der Spindel die Lastleitungen im durch ihre Verschiebungsrichtung vorgesehenen Sinne mit der zweiten Druckmittelquelle bzw. der Sumpfleitung verbinden und der zweite Zylinder und das Gehäuse so gestaltet sind, daß an gegenüberliegenden Enden eine erste

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und eine zweite Endkammer entsteht, die an die ersten bzw. zweite Steuerleitung angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel der zweiten Stufe (35) einen ersten und einen zweiten Längskanal (51, 51') aufweist, die mit den Endkammern (33, 33') verbunden sind wie auch mit einem ersten und einem zweiten radialen Durchtrittsweg (54, 54'), die durch einen Schlitz (54) in einem Ansatz (53) gebildet sind, welcher auf der Stirnfläche (52) desjenigen Bundes aufsitzt, auf den der Druck der zweiten Druckmittelquelle (P2) einwirkt, und dia der Endkammer (33» 33') zugewandt ist, die mit dem zugehörigen Längskanal (51» 51') verbunden ist, wobei die radialen Durchtrittswege sich bis zur äußeren ZyIinderbegrenzungsfläche des Bundes erstrecken» und daß erste und zweite Mittel vorgesehen sind,, die einen verengten Durchtrittsweg (55, 55') zur Verbindung der zweiten Druckmittelquelle mit der ersten und der zweiten Endkammer (33, 33') aufweisen.

17* Ventilsystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet daß die verengten Durchtrittswege eine erste und eine zweite öffnung (55^ 55') aufweisen, die in die Spindel (35) der zweiten' Stufe an Stellen eingeformt sind, an denen sie den ersten und¹ den zweiten Längskanal (51, 51') mit einem Kammerbereich innerhalb des zweiten Zylinders (32) verbinden, der mit der Druckmittelqiuelle der zweiten Stufe (P2) verbunden ist.