DE2347864B1 - Von einem Regelmagneten einzustellendes Druckventil - Google Patents

Description

Verschlußteils ihre maximale Kraft in Offnungsrichtung ausübt; in den

F i g. 3a und 3b sind Kennlinienfelder entsprechend den Ausführungsbeispielen nach den F i g. 1 und 2 dargestellt.

In den Fi g. 1 und 2 ist mit 1 das Ventilgehäuse bezeichnet, das eine abgestufte Axialbohrung la zur Aufnahme des Ventilsitzes 2 aufweist Dieser Ventilsitz 2 ist mit einem Gewindeteil 2a versehen, das mit einem Gewindebereich 16 der Axialbohrung la des Gehäuses 1 in Eingriff steht und damit in Achsrichtung der Axialbohrung la einstellbar ist. Mittels einer Schraube 3 ist der Ventilsitz 2 gegen Verdrehen gesichert. Der nach außen weisende Teil 2fa des Ventilsitzes weist ein Innensechskant 2e zum Ansetzen eines Schlüssels auf. Der Ventilsitz-Kante 2d des Ventilsitzes 2 wirkt mit dem Verschlußteil 4 zusammen. Die von der Ventilsitzflache 2c/ nach innen gerichtete Axialbohrung 2e des Ventilsitzes 2 verengt sich zu dem Bohrungsabschnitt 2f, der in eine Querbohrung 2g mündet. Die Querbohrung 2g steht ihrerseits mit dem Gehäuseraum Ic in Verbindung, der wiederum über eine Abflachung 2h am Ventilsit/ 2 mit dem Gehäuseraum Ic/ ve-bunden ist. Letzterer ist über die Gehäusebohrung Ie mit außen verbunden und steht beispielsweise über den Düseneinsatz 5 mit der Steuerölleitung eines durch dieses Ventil vorgesteuerten, nicht gezeigten Druckbegrenzungsventils in Verbindung. Über die Bohrung l/und den Düseneinsatz 6 ist der Hauptkolben des nicht gezeigten Druckbegrenzungsventils mit dem Vorsteuerventil verbunden.

Der Verschlußteil 4, der kegelförmig ausgebildet ist, weist ein Führungsteil 4a auf, das in dem Abschnitt \f der Axialbohrung la des Ventilgehäuses 1 geführt ist. Das Führungsteil 4a ist mit Längsnuten Ab versehen. die den Ventilraum \k mit dem über Gehäusebohrungen 1/j, 1/ mit außen in Verbindung stehenden Ventilraum Xg verbinden. Ferner hat das Führungsteil 4a des Verschluß';ils 4 eine in Axialrichtung verlaufende Sackbohrung 4c, in die der Magnetankerstößel 5a mit seinem äußeren Teil 5b eingreift und sich am Boden 4c/ dieser Sackbohrung abstützt. Der Magretankerstößel 5a ist in einer Führungshülse Td, die in die Durchgangsbohrung 7a des Magnetkerns 7 eingelassen ist, geführt. Der Magnetkern 7 ist mit Durchgangsbohrungen 7b versehen, die den Magnetankerraum 8a sowie über die Längsnuten 5g im Magnetanker 5 auch den Magnetankerraum 86 mit dem mit außen verbundenen Gehäuseraum ig verbinden. A? der dem Ventilsitz 2 abgewandten Seite des Magnetankers 5 ist ein Führungsstift 5c angeordnet, der in einer Bohrung 9a einer mit dem Spaltrohr IO fest verbundenen Führungshülse 9 geführt ist.

Nach F i g. 1 weist der Führungsstift 5c an seinem äußeren Teil 5c/ ein Schraubengewinde 5c auf, auf das ein Federteller i\A aufgeschraubt ist. Mittels einer Madenschraube 12 ist der Federteller HA gegen unbeabsichtigtes Verdrehen gesichert. An dem Federteller HA stützt sich eine Druckfeder 13A ab, die sich mit ihrem anderen Ende an der Führungshülse 9 abstützt. Damit wird der Magnetanker 5 über den Federteller 11/4 in Öffnungsrichtung des Verschlußteils 4 von der Druckfeder 13Λ belastet. Die Kraft der Feder 13Λ ist durch die axiale Lage des Federtellers IM auf dem Gewindeteil 5c/des F'ihrungsstiftes 5c festgelegt.

Das Magnetgehäuse 14 weist neben den Magnetwicklungen 15 auch den Anschlußstecker 16 auf. Der Magnetgehäusedeckel 17 schließt mittels des Dichtungsringes 18 den Federraum 19 flflssigkeitsdiclu nach außen ab. Die Schraube 20 im Magnetgehausedeekel dient zur Entlüftung sowohl der Magnetankerräume 8a, 8b, als auch des Federraumes 19. Das Magnetgeh8u.se 14 ist mittels nicht gezeigter Schrauben fest am Ventilgehäuse 1 und der Magnetgehäusedeckel 17 mittels Schrauben 21 am Magnetgehäuse 14 befestigt

Nach F i g. 2 ist der Führungsstift 5e des Magnetankers 5 mit einer auslaufenden Spitze Sf versehen, an der sich ein Federteller 11B für die Druckfeder 130 abstützt. Die Druckfeder 130 stutzt sich mit ihrem anderen Ende an der Bodenfläche 17a des Magnetgehäusedeckels 17 ab.

Die Einstellung und Wirkungsweise der Druckventile nach den F i g. I und 2 ist folgende:

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 wird zunächst der Federteller IM auf dem Gewindeteil Sddes Führungsstiftes 5c so weit in Richtung des Magnetankers 5 verdreht, bis der Anker 5 mit seiner Stirnfläche 5r an der Führungshülse 9 gerade anliegt und die Druckfeder 13A praktisch keine nennenswerte Vorspannung aufweist. Anschließer ; wird der Ventilsitz 2 so weit in Richtung des Verschluß'eils 4 verdreht, bis die Ventilsitzfläche 2c/ auf dem Verschlußteil 4 aufsitzt. Danach wird der Ventilsitz 2 etwa 0,4 mm entgegen dem Verschlußteil 4 zurückgedreht, so daß zwischen dem mit der Druckmittelanschlußbohrung lein Verbindung stehenden Ventilraum 1/ über die Bohrung 2g, 2e im Ventilsitz 2 und dem mit der Tankanschlußbohrung l/in Verbindung stehenden Ventilraum 1/ceine Verbindung besteht. Werden nun die Magnetwickiungen 15 erregt, verschiebt sich der Magnetanker 5 mit Verschlußteil 4 zunächst in Richtung der Ventilsitzfläche 2d um die eingestellte Wegstrecke von etwa 0,4 mm. Hierbei wird gleichzeitig die Druckfeder 13Λ entsprechend deren Kennlinie vorgespannt.

Der Verschlußteil 4 wird somit mit einer Kraft auf die Ventilsitzfläche 2c/ gedruckt, die sich aus der Differenz der Magnetkraft und der Kraft der Druckfeder 13/Λ in dieser Lage des Magnetankers 5 bzw. in der Schließstellung des Verschlußteils 4 ergibt.

Aus dem Kennlinienfeld nach F i g. 3a sind diese Verhältnisse zu ersehen. Auf der Ordinate ist die Magnet- und Federkraft kp und auf der Abszisse der gesamte Magnetankerhub aufgetragen, und zwar ab der Anlage der Fläche 22a des Distanzringes 22 an der Stirnfläche 7c des Magnetkernes 7 (Ausgangslage) bis zur Anlage der Stirnfläche 5r des Magnetankers 5 an dem Führungsteil 9 (Endlage). Dieser Gesamthub beträgt 1 mm. Die Federkennlinie ist mit a bezeichnet und die Magnetkennlinien bei verschiedenem Erregerstrom mit ,771, /772, m3, /774 und /ns. Während die Magnetkennlinien vom Magnethub O bis zum maximalen Magnethub leicht ansteigen, d.h. die Magnetkraft leicht zunimmt, fällt die Federkennlinie a vom Magnethub O in Richtung des maximalen Magnethubes ab, so daß die Federkraft bei dem Magnethub O ihren Größtwert und bei dem maximalen Magnethub den Wert O aufweist. Da die Federkraft in üffnungsrichtung des Verschlußteils wirksam ist, ist sie im Gegensatz zur Magnetkraft mit dem Minuszeichen zu versehen. Die sich aus der Differenz aus den Magnetkennlinien im, im, im, πκ, m und der Federkennlinie a sich ergebenden Gesamtkennlinien sind mit k\, Jh, h, ta uno la bezeichnet. Die bei einem Magnethub von 0,6 mm senkrecht verlaufende Linie s kennzeichnet die Lage der Ventilsitzfläche 2d im Sinne einer Begrenzung des Magnethubes in Richtung der Ausgangslage des Magnetankers. Nach Zu-

rücklegung eines Hubes von 0,4 mm sitzt der mit dem Magnetanker eine Verschiebeeinheit bildende Verschlußlieil 4 auf der Ventilsitzfläche 2d auf. Damit der Verschilußteil 4 bzw. der Magnetanker 5 aus seiner durch die Druckfeder 13/V fixierten Offenstellung bzw. Ausgangslage bis zum Ventilsitz 2d zu verschieben ist, muß zur Überwindung der Federkraft Pl an dieser Stelle die Magnetwicklung 15 entsprechend der Magnetkcnnlinie im erregt werden. Zur Erzielung einer bestimmten Druckkraft des Verschlußteils 4 auf die Ventilsitzfläche 2c/ beispielsweise von der Größe Pl muß die Erregerwicklung 15 entsprechend der Kennlinie im erregt werden. Steigt im von der Axialbohrung 2c gebildeten Raum der den VerschluBteil 4 in dessen Öffnungsrichtung beaufschlagende Druck auf einen Wert, der größer ist als der mittels des Regelmagneten eingestellte Wert, wird der Verschlußteil 4 von der Ventilsitzfläche 2c/abgehoben. Hierbei steigt die Abhebekraft entsprechend der Gesamtkennlinie In an. Wird der Verschlußteil 4 infolge des im von der Axialbohrung 2e gebildeten Raum und damit in der nicht gezeigten Hydraulikanlage wirkenden Druckes 0,1 mm von seiner Ventilsitzfläche 2t/ abgehoben - dies entspricht einem Magnethub von 0,7 mm — vergrößert sich die in Schließrichtung des Verschlußteils 4 wirkende Kraft Pi is auf Pz'. Je weiter der Verschlußteil 4 von seiner Ventilsitzfläche 2t/ abhebt, um so größer steigt demnach die in Schließrichtung des Verschlußteils 4 frei werdende Magnetkraft an. Aus dem Kennlinienfeld ist gleichzeitig ersichtlich, daß zur Erzielung eines großen Regelbe- reiches des Regelmagneten in bezug auf die Druckeinstellung der wirkliche von der Lage der Ventilsitzfläche 2t/ entsprechend der Linie s festgelegte Regelhub so klein wie möglich zu halten ist und die Druckfeder 13Λ in der Endlage des Magnetankers 5 bzw. des VerschluBteils 4 nach Möglichkeit keine Vorspannung aufweist

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist die Länge der Druckfeder 13ß so zu bemessen, daß sich bei deren Vorspannung von annähernd Null der Magnetanker 5 in der gezeigten Lage befindet und somit noch etwa 0,4 mm Hub zurücklegen muß, bis er mit seiner Stirnfläche 5r an der Führungshülse 9 anliegt. Die Einstellung des Ventilsitzes 2 mit Ventilsitzfläche 2d erfolgt ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 liegt beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 bei entregter Magnetwicklung 15 der Verschlußteil 4 auf der Ventilsitzfläche 2c/an, und zwar bei praktisch vorspannungsfreier Druckfeder 13ß. In der Praxis wird zur Vereinfachung der Einstellung die Druckfeder 130 eine Vorspannung entsprechend 3 bar erhalten. Dadurch, daß der Verschlußteil 4 bei entregtem Magneten bereits auf der Ventilsitzfläche 2c/aufliegt, ist es nicht erforderlich, die Magnetwicklung 15 zur Überwindung einer Federkraft zu erregen. In dem Kennlinienfeld nach F i g. 3b ist mit a die Federkennlinie und mit m\, im rm und rm sind die Magnctkennlinien bei verschiedenen elektrischen Erregungen der Magnetwicklungen 15 bezeichnet und die Gesamtkennlinien aus der Summe der Federkennlinie a und der jeweiligen Magnetkennlinie mit k\, ki ki und k*. Die bei einem Magnethub von 0.6 mm senkrecht verlaufende Linie s veranschaulicht ebenso wie in Fig.3a die Lage der Ventilsitzfläche 2c/. Der Magnethub mit dem Wert O, der der Anlage des Distanzringes 22 an dem Magnetkern 7 entspricht, bis zum Wert 0,6 mm läßt sich somit nicht ausfahren, sondern lediglich der Resthub von 0,6 mm. Bei einer Erregung des Magneten entsprechend der Kennlinie rm wird der Verschlußteil 4 auf die Ventilsitzfläche 2c/ i aispielsweise mit einer Kraft Pl gedrückt. Steigt der Druck im Raum 2e über den eingestellten Wert entsprechend Pl an. hebt der Verschlußteil 4 von der Ventilsiizflächt; 2c/ab, wobei neben der geringfügig ansteigenden Kraft des Magneten entsprechend der Kennlinie rm zusätzlich die Federkraft entsprechend der Kennlinie a zu überwinden ist. Der Kraftanstieg entspricht somit der Kennlinie Jb. Damit beispielsweise der Verschlußteil 4 0,1 mm von der Ventilsitzfläche 2d abhebt, ist eine Kraft entsprechend Pi' erforderlich.

Im Gegensatz zum Ausfühningsbcispiel nach F i g. 1 ist somit beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 die gesamte Magnetkraft für die Druckeinstellung des Ventils wirksam einzusetzen.

Bei beiden Ausführungsbeispielen ist bei entregterr Magneten ein druckloser Umlauf des Druckmittels ge währleistet, wobei beim Ausführungsbeispiel nacr F i g. 2 der geringe durch die Druckfeder 13S bedingt« Druckanstieg vernachlässigbar ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Von einem Regelmagneten einzustellendes Druckventil, wobei der mit dem Verschlußteil eine S Verschiebeeinheit bildende Magnetanker mit einer ortsfest abgestützten Feder zusammenwirkt und bei stromlosem Zustand des Regelmagneten der Verschlußteil in der Offenstellung kraftentlastet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (13A) in der Schließstellung des Verschlußteiles (4) ihre maximale in Öffnungsrichtung gerichtete, am Magnetanker (5) angreifende, der Magnetkraft entgegengerichtete Kraft aufweist, und zwar von solcher Größe, daß sie beim Abheben des Verschluß- >s teiles vom Ventilsitz (2b) eine Dämpfung des Verschlußteiles bewirkt (F i g. 1).

2. Von einem Regelmagneten einzustellendes Druckventil, wobei der mit dem Verschlußteil eine Verschiebeeinheit bildende Magnetanker mit einer ortsfest abgestützten Feder zusammenwirkt und bei ttromlosem Zustand des Regelmagneten der Ver- $chlußteil in der Schließstellung kraftentlastet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (13ß) in der Offenstellung des Verschlußteiles (4) ihre maximale in Schließrichtung des Verschlußteiles (4) gerichtete, am Magnetanker angreifende Kraft aufweist, und zwar von solcher Größe, daß sie beim Abheben des Verschlußteiles vom Ventilsitz (26) eine Dämpfung des Verschlußteiles bewirkt (F i g. 2).

3. Druck -entil nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Magnetanker (5) zusammenwirkende Feder (13Λ, 13ß) eine solche Kennlinie (a) aifweis·, daß die am Magnetanker (5) während dessen hubes in öffnungsrichtung des Verschlußteiles (4) wirksam werdende Reaktionskraft einen Anstieg von wenigstens 3 Kilopond pro Millimeter Hub des Magnetankers (5) aufweist (F i g. 3a, 3b).

4. Druckventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Magnetanker (5) zusammenwirkende Feder (13A. 13ß) an der dem Verschlußteil (4) abgewandten Stirnseite (5r) des Magnetankers (5) angeordnet ist.

5. Druckventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Verschlußteil (4) abgewandten Stirnseite (5r) des Magnetankers ein Führungsstift (5c) angeordnet ist, an dessen äußerem Teil (5d) auf einem Schraubengewinde (5e) der eine Federteller (11/1) für die als Druckfeder ausgebildete Feder (13/4) axialverstellbar aufgeschraubt ist (F i g. 1).

6. Druckventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Verschlußteil (4) abgewandten Stirnseite (5r) des Magnetankers (5) ein Führungsstift (5c) mit einer auslaufenden Spitze (51) zur Abstützung des einen Federtellers (llß) für die Feder (13ß) angeordnet ist (F i g. 2).

7. Druckventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (2) in Betätigungsrichtung des Verschlußteiles (4) einstellbar ist.

8. Druckventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der durch den Ventilsitz (2d) einerseits und durch ein Führungsteil (9) ⁶S andererseits begrenzte wirksame Hub des Magnetankers (5) etwa 0,5 mm beträgt.

Die Erfindung betrifft ein von einem Regelmagneten einzustellendes Druckventil entsprechend dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2.

Derartige Ventile werden vor allem als Vorsteuerventile für Druckventile eingesetzt. Bei geringem Durchflußstrom finden diese Ventile auch als direktgesteuerte Druckventile Verwendung. Infolge der geringen Masse des Magnetankers neigen diese bekannten Druckventile leicht zum Schwingen. Es wäre deshalb zur Erzielung einer ausreichenden Dämpfung erforderlich, dem Regelmagneten, d. h. vor allem dem Magnetanker eine große Masse zu geben. Nachdem sich bei Druckventilen mit Federeinstellung gezeigt hat, daß ein Schwingen bzw. Flattern des Verschlußteils dadurch zu unterbinden ist, wenn die der Druckeinstellung dienende Druckfeder eine entsprechend steile Kennlinie erhält, wäre es denkbar, eine Dämpfung des Verschlußteils bei mit Regelmagneten einzustellenden Sitzventilen auch dadurch herbeizuführen, wenn der verwendete Regelmagnet eine ähnlich verlaufende Kennlinie aufweisen würde. Die Schaffung eines derartigen Regelmagneien stößt jedoch auf erhebliche technische Schwierigkeiten.

Im bekannten Falle dient die mit dem Magnetanker zusammenwirkende Feder lediglich zum Rückhub des Magnelankers und ist demgemäß so ausgelegt, daß der Magnetanker bei entregtem Magneten in seine der Offenstellung des Ventilverschlußköi pers entsprechenden Ausgangsstellung durch Überwindung der hierbei auftretenden Widerstände zu verschieben ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein von einem Regelmagneten einzustellendes Druckventil zu schaffen, das auch bei Verwendung eines Regelmagneten mit kleiner Ankermasse ein schwingungsfreies Arbeiten des Verschlußteils gewährleistet.

Nach der Erfindung wird dies mit den Merkmalen des Anspruches I oder 2 erreicht.

Bei bekannten Druckreglern erfolgt die Dämpfung durch vom Anker eingeschlossene Schmierflüssigkeil. Eine solche Flüssigkeitsdämpfung erfordert, wenn sie optimale Werte erreichen soll, sehr hohe Fertigungsgenauigkeiten. Außerdem ist sie in hohem Maße viskositätsabhängig und damit wiederum von der Temperatur. Ferner sind elektromagnetisch gesteuerte Stromventile bekannt, deren Verschlußteil bei entregtem Elektromagneten mit maximaler Federkraft auf den Ventilsitz gedrückt ist. Je nach der Erregung des Elektromagneten wird der Verschlußtei! mehr oder weniger von seinem Ventilsitz abgehoben und damit der Flüssigkeitsstrom geregelt. Bei Stromventilen spielt jedoch die Dämpfung eine untergeordnete Rolle, da die Druckdifferenz vor und hinter dem Ventilsitz in der Regel gering ist.

Bekannte dynamische Schwingungsdämpfer, die au* einer kleinen Masse und einer Feder bestehen, sind zum Dämpfen von Druckvenlilen mit Regelmagnet ungeeignet.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich au; den Unteransprüchen. Nachfolgend werden Ausfüh rungsbeispiele der Erfindung beschrieben.

F i g. 1 zeigt einen Axialschnitt durch ein erfindungs gemäßes Druckventil, bei dem die mit dem Magnetan kcr zusammenwirkende Feder in der Offenstellung de; Verschlußteils ihre maximale Kraft in Schließrichtun; ausübt;

F i g. 2 zeigt einen Axialschnitt durch ein erfindungs gemäßes Druckventil, bei dem die mit dem Magnetan ker zusammenwirkende Feder in Schließstellung de