DE2353262A1 - Drucksteuerventil - Google Patents

Description

Jos. Schnei der &Co., Optische Werke, Bad Kreuznach

"Drucksteuerventil"

Die Erfindung betrifft ein!Drucksteuerventil, bestehend aus einem Ventilgehäuse, in dem eine Ausnehmung zur Aufnahme eines Steuerkolbens vorgesehen ist, der über eine Steuerkante den Ölstrom zwischen einer Zulaufbohrung und einer Ablaufbohrung steuert und aus einem an dem Ventilgehäuse angeflanschten Kraftgeber, der zur Kraftbeeinflussung des Steuerkolbens dient,

Es sind derartige Drucksteuerventile bekannt, die als Kegel— oder Kegelsitzventil arbeiten, deren Stabilität jedoch schwer zu beherrschen ist. -'.- ,

Weiter sind Druckventile bekannt, die als elektrischen Antrieb einen Torquemotor verwenden, wobei der Kraftvergleich Über einen zusätzlichen Referenzkraftkolben vorgenommen wird. Diese Geräte erfordern einen besonderen gerätetechnischen Aufwand zur Justage und weisen - einstufig angewandt - eine erhebliche Druckdrift bei Durchflussänderungen auf.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drucksteuerventil mit linearer Kennlinie in weitem Bereich, flacher Q-P-Charakteristik, hoher Stabilität, geringer Drift, geringer Verschmutzungsempfindlichkeit, geringer Abhängigkeit von der Ölviskosität, ohne erforderliche Justageeinrichtung, bei hoher Zuverlässigkeit und niedrigem Fertigungsaufwand zu erstelle«, wobei das Drucksteuerventil ein- und zweistufig anwendbar sein soll.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Steuerkante an dem zylindrischen Steuerkolben mit einer in dem Ventilgehäuse angeordneten Steuerkante eine Steuerdrossel bildet, die Über den Kraftgeber direkt gegen den zu steuernden Druck steuerbar ist.

Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass der Kraftgeber ein Regelmagnet ist.

In besonders zweckmässiger Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ist vorgesehen, dass der Kraftgeber ein Regelmagnet ist, der in einem relativ grossen Hubbereich eine dem Eingangsstrom proportionale Kraft abgibt.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Steuerdruck an einer Steuerfläche des Steuerkolbens Über eine. Verbindungsbohrung und eine Dämpfungsdrossel einwirkt.

Gemäss einer vorzugsweisen Ausfuhrungsform der- Erfindung kann in dem Regelmagneten ein Ankerdämpfungssystem vorhanden sein, das von einer Verbindungsbohrung, einer Dämpfungsdrossel, einer weiteren Verbindungsbohrung, einem hinteren Ankerraum, einer Entkopplungsdrossel und einem vorderen Ankerraum gebildet ist, auch kann das Lecköl Über das Ankerdämpfungssystem in dem Regelraagneten ableitbar sein.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ergibt sich dadurch, dass durch Ergänzung mit einer Zulaufdrossel und einer Steuerbohrung das Drucksteuerventil auf einer bekannten Druckventil-Hauptstufe als Vorsteuerstufe anwendbar sein kann.

Genäss einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass durch Hinzufügen eines Verbindungskanals in den Steuerkolben das Drucksteuerventil als Differenzdrucksteuerventil anwendbar sein kann.

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Auch ist eine Kugel vorgesehen, die die Kraft des Kraftgebers koaxial auf den Steuerkolben übertrögt.

In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ist vorgesehen, dass eine Zulaufbohrung als tangentiale Zulaufbohrung in einem Zulauf-Ringkanal einmündet, der von dem Steuerkolben und einer Hauptbohrung gebildet ist. -

Schliesslich ist es Bestandteil der Erfindung, dass in dem Ventilgehäuse angeordnete Abströmbohrungen Bohrungskanten aufweisen, die mit der Steuerkante des Steuerkolbens Steuerdrosseln bilden, wobei die Abströmbohrungen, die zum Steuerkolben symmetrisch angeordnet sind, durch Schrägbohrungen mit einem Ablauf verbunden sind.

Die Zeichnung veranschaulicht schematisch zweckmässige AusfUhrungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Schnittbild eines Drucksteuerventils, Fig. 2 eine Kraft-Hub-Kennlinie eines Regelmagneten, Fig. 3 eine vereinfachte Ausführung eines Drucksteuerventils,

Fig. 4 eine tangential verlaufende Zulaufbohrung im Schnitt A-B nach Fig. 1,

Fig. 5 einen Regelmagneten mit einem Ankerdämpfungssystem, Fig. d eir Schnittbild einer zweistufigen Ventilausführung,

Fig. 7 ein Schnittbild einer Ventilausführüng als Differenzdrucksteuerventil,

Fig. 8 eine Ventilausführung mit Ablaufbohrungen als Steuerbohrungen,

Fig. 9 einen Schnitt C-D nach Fig. 8 mit Ablaufbohrungssystem.

In Fig. 1 ist ein als Regelmagnet 3 ausgebildeter Kraftgeber, der zur Erzeugung der stromabhängigen proportionalen Kraft angewandt wird und ein Ventilgehäuse 1 dargestellt, das der Aufnahme eines Steuerkolbens 2 dient.

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Der Regelmagnet 3 ist derart an dem Ventilgehäuse angeordnet, dass ein Magnetstössel 18 die Kraft des Regelmagneten 3 koaxial über eine Kugel 17 auf den Steuerkolben 2 überträgt. Durch die Verwendung der Kugel 17 werden Kippmomente am Steuerkolben 2 ausgeschlossen, womit geringe Reibungskräfte erzielt werden.

Der Steuerkolben 2 ist in einer Hauptbohrung 11 des Ventilgehäuses 1, dessen eines Ende mit einem Verschluss-Stopfen 4 verschlossen ist, so angeordnet, dass durch Zusammenwirken einer S^euerkante 13 an dem Steuerkolben 2 und einer Steuerkante 12 in dem Ventilgehäuse 1 eine Steuerdrossel 14 gebildet wird.

Der Steuerkolben 2 hat einen Zulauf-Ringkanal 6, von dem durch eine Verbindungsbohrung 7 das Steueröl über eine Dämpfungsdrossel 8 in eine Steuerkammer 9 gelangt und auf die Steuerfläche 10 einwirkt. Diese hydraulische Steuerkraft hält der elektromechanischen Kraft des Regelmagneten 3 im ausgeregelten Zustand das Gleichgewicht. Bei auftretenden Druckschwankungen wirkt die hydraulische Steuerkraft so lange über den Steuerkolben 2 auf die Steuerdrossel 14 ein, bis das Gleichgewicht zur Regelmagnetkraft wieder hergestellt ist.

Die Dämpfungsdrossel 8 hat die Aufgabe, bei plötzlich auftretenden Druckänderungen, die von einem Verbraucher 20 über eine Zulaufbohrung 5 auf das Ventil einwirken, wie auch bei Aufschaltung von elektrischen Signalen die Bewegung des Steuerkolbens 2 zu dämpfen und das Drucksteuerventil damit zu stabilisieren*

Bei Aufschaltung eines Stromsignals auf den Regelmagneten 3 während einer eingeschalteten Pumpe 19 wirkt die Stellkraft des Magnetstössels 18 über die Kugel 17 auf den Steuerkolben 2 und schliesst die Steuerdrossel 14, wodurch die Strömung von der Zulaufbohrung 5 durch den Zulauf-Ringkanal 6 über die Steuerdrossel 14 und einen Ablauf-Ringkanal 15 in eine Äblaufbohrung 16 zu einem Behälter 21 so lange angedrosselt wird/ bis die hydraulische Steuerkraft, die auf

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die Steuerfläche 10 einwirkt, der Regelmagnetkraft das Gleichgewicht

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In Fig. 2 ist die Hub-Kraft-Charqkteristik des Regelmagneten 3 nach Fig. 1 dargestellt, wobei die Werte für den Hub auf der Abszisse und die Werte für die Kraft auf der Ordinate eingesetzt sind.

Durch den grossen Regelbereich dieses Kraftgebers ist eine zusätzliche Justage der Steuerkanten 12 und 13 zueinander nicht erforderlich. Es treten bei einer derartigen Regeimagnetcharakteristik bei Durchflussänderungen in der Zulaufbohrung 5 nur geringfügige Druckschwankungen auf.

In Fig. 3 ist eine vereinfachte Ausführung eines Drucksteuerventils ohne Steuerkolbendämpfungssystem dargestellt. Der Steuerkolben 2 nach Fig. 1 ist durch einen Steuerkolben 2' ersetzt worden.

In Fig. 4 ist eine Ausführung einer Zulaufbohrung 5' gezeigt, die tangential in den Zulauf-Ringkanal 6 einmündet, der von dem Steuerkolben 2 und der Hauptbohrung 11 gebildet ist. Hierdurch werden die Steuerkölbenreibung*kräfte niedrig gehalten.

In Fig. 5 ist eine spezielle Ausführung des Regelmagneten 3 mit einem Ankerdämpfungssystem und einer Lecköläbführung dargestellt. Das Ankerdämpfungssystem setzt sich aus einer Verbindungsbohrung 26, einer Dämpfungsdrossel 27, einer weiteren Verbindungsbohrung 28, einem hinteren Ankerraum 29, einer Entkopplungsdrossel 30 und einem vorderen Ankerraum 32 zusammen. Durch das im Regeleagneten 3 angeordnete Ankerdämpfungssystem kann das 'Drucksteuerventil stabilisiert werden. Das Lecköl von der Seite des Magnetstössels 18 des Steuerkolbens 2 wird über einen Ringspalt 31 dm Magnetstössel 18 in den vorderen Änkerraum 32 und von dort durch einen Magnetanker 22 über die Verbindungsbohrung 26, die Dämpfyngsdrossel 27 und dLie andere Verbindungsbohrung 28 in den hinteren Ankerraum 29 und von dort durch die Entkopplungsdrossel 30 irr eine Leckölleitung 23 geleitet.

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Bei Ansteuerung mit einem Steuerimpuls wird die Bewegung des Magnetankers 22, der mit Ankerführungen 25 in einer Ankerführungsbohrung 24 geführt ist, dadurch gedämpft, dass die Dämpfungsdrossel 27 ein schnelles Überströmen der zu verdrängenden Ölmengen zwischen dem hinteren Ankerraum 29 und dem vorderen Ankerraum 32 verhindert. Die Entkopplungsdrossel 30 unterstützt den Dämpfungseffekt, indem sie keinen schnellen Ölaustausch zwischen dem hinteren Ankerraum 29 und der Leckölleitung 23 zulässt.

Die Anwendung einer besonderen Ausführung des erfindungsgemtlssen Drucksteuerventils als Vorsteuerstufe zur Ansteuerung einer bekannten Druckventil-Hauptstufe 35 ist in Fig. 6 dargestellt. Die Versorgung der Vorsteuerstufe erfolgt aus einer Pumpenleitung 38 über eine Versorgungsbohrung 36 in der Druckventil-Hauptstufe 35. Die Zulaufbohrung 5 ist ergänzt durch eine Zulaufdrossel 33, die den Vorsteuerdurchfluss begrenzt und gleichzeitig eine Beeinflussung des dynamischen Verhaltens des Gesamtsystems ermöglicht, über eine Steuerbohrung 34 wirkt der sich in der Vorsteuerstufe über die elektro-mechanische Kraft des Regelmagneten 3 eingestellte Druck auf die Hauptstufe. Der Ablauf des Vorsteueröls erfolgt über eine Ablaufbohrung in der Druckventil-Hauptstufe 35 zu dem Behälter 21.

Fig. 7 zeigt, dass durch Ergänzung des Steuerkolbens 2 mit einem Verbindungskanal 39 das erfindungsgemässe Drucksteuerventil als Differenzdrucksteuerventil eingesetzt werden kann. Durch die Beaufschlagung der regelmagnetseitigen Steuerkolbenfläche mit dem Ablaufdruck in der Ablaufbohrung 16 über einen Verbindungskanal 39 kann unabhängig vom absoluten Druckniveau ein Differenzdruck zwischen der Zulaufbohrung 5 und der Ablaufbohrung 16 gesteuert werden.

In den Fig. 8 und 9 ist ein spezielles Ablaufbohrungssystem dargestellt, durch das die fertigungstechnisch schwierige Ausführung der

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Steuerkante 12 in dem Ventilgehäuse 1 entfallen kann. Das durch die Zulaufbohrung 5 zulaufende Medium wird beim Abströmen aus einer Kolbenkammer 40 an Bohrungskanten 42 und 43 der Abströmbohrungen 44 und 45 angrirosselt, bis die hydraulische Kraft an einer Kolbenfläche 41 der Steuerkraft des Kraftgebers entspricht. Die Abströmbohrungen 44 und 45 sind zur Druckentlastung des Steuerkolbens -2' symmetrisch angeordnet und leiten ihre Teilströme in Schrägbohrungen 46 und 47 ab, die in einen gemeinsamen Ablauf 48 münden.

Der in den Ausfuhrungsbeispielen eingesetzte Regelmagnet kann durch einen pneumatischen, hydraulischen oder mechanischen Kraftgeber ersetzt werden. »

Das erfindungsgemässe Drucksteuerventil bringt den Vorteil, dass durch Verwendung eines Kraftreglers mit der aufgezeigten Charakteristik und dem direkten Kraftvergleich zwischen der vom Kraftgeber abgegebenen Kraft und der hydraulischen Kraft eine lineare steuerstromabhängige Drucksteuerung bei einfachstem Aufbau und damit hoher Zuverlässigkeit ermöglicht wird.

Die Stabilität des Drucksteuerventils nach der Erfindung ist über mögliche Drosselsysteme am Steuerkolben und/oder Magnetanker leicht zu beherrschen. Weiter zeichnet sich die Erfindung durch die geringe Verschmutzungsempfindlichkeit, flache Q-P-Charakteri'stik und geringe Driftempfindlichkeit in Funktion der Ölviskosität aus.

Durch verschiedene Konstruktionsvarianten bietet das erfindungsgemässe Drucksteuerventil die Möglichkeit, einen weiten Anwendungsbereich mit geringfügigen Veränderungen abzudecken.

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Claims (11)

1. ' - ⁸ - 23532B2

   Patentansprüche

   \X.yDrucksteuerventil, bestehend aus einem Ventilgehäuse, in dem eine Ausnehmung zur Aufnahme eines Steuerkolbens vorgesehen ist, der Über eine Steuerkante den ölstrom zwischen einer Zulaofbohrung und einer Ablaufbohrung steuert und aus einem an dem Ventilgehäuse angeflanschten Kraftgeber, der zur Kraftbeeinflussung des Steuerkolbens dient, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkante (13) an dem zylindrischen Steuerkolben (2 oder 2*) mit einer in dem Ventilgehäuse (l) angeordneten Steuerkante (12) eine Steuerdrossel (14) bildet, die Über den Kraftgeber direkt gegen den zu steuernden Druck steuerbar ist.
2. 2. Drucksteuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftgeber ein Regelmagnet (3) ist.
3. 3. Drucksteuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftgeber ein Regelmagnet (3) ist, der in einem relativ grossen Hubbereich eine dem Eingangsstrom

   (j) proportionale Kraft (F) abgibt.
4. 4. Drucksteuerventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerdruck an einer Steuerfläche (lO) des Steuerkolbens (2) über eine Verbindungsbohrung (7) und eine Dämpfungsdrossel (8) einwirkt.
5. 5. Drucksteuerventil nach Anspruch 2, 3 oder A, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Regelmagneten (3) ein Ankerdämpfungssystem vorhanden ist, das von einer Verbindungsbohrung (26), einer Dämpfungsdrossel (27), einer Verbindungsbohrung (28), einem hinteren Ankerraum (29), einer Entkopplungsdrossel (30)' und einem vorderen Ankerraum (32) gebildet ist.

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6. 6. Drucksteuerventil nach Anspruch 5> d ρ d υ r c h g e ken η ζ ei c h net, dass das Lecköl über das Ankerdämpfungssystem (26, 27, 28, 29, 30, 32) in dem Regeimagneten ableitbar ist.
7. 7. Drucksteuerventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch g e k e η η ζ e i chh et , dass durch Ergänzung mit einer Zulaufdrossel (33) und einer Steuerbohrung (34) das Drucksteuerventil auf einer bekanntenDruckventil-Hauptstufe (35) als Vorsteuerstufe anwendbar ist.
8. S. Drucksteuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d υ r c h g e k e η η ζ ei c h η e t , dass durch Hinzufügen eines Verbindungskanals (39) in den Steuerkolben (2) das Drucksteuerventil als Differenzdrucksteuerventil anwendbar ist. ;
9. 9. Drucksteuerventil nach Anspruch 1, d α du rc h g e -

   k e η η ζ ei c h η et ,dass eine Kugel (l7) die Kraft des Kraftgebers koaxial auf den Steuerkolben (2) überträgt.
10. 10. Drucksteuerventil nach Anspruch 4, da du r c h g e -

    k e η η ζ eic h η e t , dass eine Zulaufbohrung (5) als tangentiale Zulaufbohrung (5¹) in einem Zulauf-Ringkänal (6) einmündet, der von dem Steuerkolben (2) und einer Hauptbohrung (ll) gebildet ist*
11. 11. Drucksteuerventil nach einem der vorherigen Ansprüche, d a d υ r c h ge k e η η ζ ei c h η et , dass in dem Ventilgehäuse (l) angeordnete Abströmbohrungen (44 und 45) Bohrungskanten (42 und 43) aufweisen, die mit der Steuerkante (l3) des Steuerkolbens (2 oder 2') Steuerdrosseln (l4') bilden, wobei die Abströmbohrungen (44 und 45), die zum Steuerkolben (2 oder 2') symmetrisch angeordnet sind, durch Schrägbohrungen (46 und 47) mit einem Ablauf (48) .--» verbunden sind» : .

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