DE2416235A1

DE2416235A1 - Hydraulic pressure regulating valve - with control spool positioned by error signal from P-I-D shaping circuit with position feedback

Info

Publication number: DE2416235A1
Application number: DE2416235A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Sopha
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1974-04-03
Filing date: 1974-04-03
Publication date: 1975-10-16

Abstract

A two stage pressure regulating valve consists of a main output stage, a pilot stage a control action stage, a position sensor, summing function and shaping circuit and a electrical to hydraulic interface. The operation of the valve to provide a predetermined output pressure is dependent upon the spring biased needle valve. This is controlled by the spool that is supplied with control signals on either side. The control signals are provided by the interface state which is under direct control of the summing junction. Any reference set into the junction is compared with the position of the induction coil. The summing junction can be designed to provide full P-I-O shaping action to optimise regulator performance.

Description

Drucksteuerventil Die Erfindung betrifft -ein Drucksteuerventil mit einem von einem Vorsteuerventil beeinflußten Hauptventil und mit einem von einem elektrofluidischen Wandler angesteuerten Stellkolben, der die Kraft mit welcher ein von einer Feder belastetes Schließglied des Vorsteuorventils auf seinen Sitz gedrückt wird in Abhängigkeit eines elektrischen Sollwert-Signals verändert, und mit einer Rückführung zwischen Stellkolben und elektrofluidischen Wandler.Pressure control valve The invention relates to a pressure control valve a main valve influenced by a pilot valve and with one by one electro-fluidic transducer controlled actuating piston, which the force with which a spring-loaded closing element of the pilot valve on its seat pressed is changed depending on an electrical setpoint signal, and with a return between the actuating piston and the electrofluidic converter.

Bei einem bekannten Drucksteuerventil dieser Art> ist ein Stellkolben zum Verändern der Federvorspannung unmittelbar im Gehäuse des Vorsteuerventils angeordnet. Am gleichen Gehäuse ist ein elektrohydraulischer Prallplattenverstärker angebaut, dessen Prallplatte über eine als Rückführung dienende Feder mit dem Stellkolben Wirkverbindung hat. B<i dieser Bauart des Drucksteuerventils eignen sich die einzelnen Bauelemente kaum für ein Baukastensystem, das vielseitigen Anforderungen gerecht werden soll; vielmehr sind die Bauelemente speziell an dieses Drucksteuerventil angepaßt.In a known pressure control valve of this type> is an actuating piston to change the spring preload arranged directly in the housing of the pilot valve. An electro-hydraulic baffle plate amplifier is attached to the same housing, its baffle plate via a spring serving as a return with the actuating piston Has operative connection. B <i of this type of pressure control valve are suitable individual components hardly for a modular system that meets a wide range of requirements should be fair; rather, the components are specifically designed for this pressure control valve customized.

Auch genügt die mechanische Rückführung nicht sehr hohen Anforderungen an das Drucksteuerentil in Bezug auf die Genauigkeit urd StabilitEt, da eine mechanische Rückführung kaum in ihrer Charakteristik einstellbar ist.The mechanical feedback also does not meet very high requirements to the pressure control valve in terms of accuracy and stability, as a mechanical Feedback is hardly adjustable in its characteristics.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der erwähnten Nachteile ein Drucksteuerventil der genannten Art möglichst einfach so auszubilden, daß seine wesentlichen Elemente Teile eines B&ukastensystams wilden, die besonders leicht austauschbar und vielseitig verwendbar sind; außerdem soll das Drucksteuerventil sehr genau arbeiten.The object of the invention is to avoid the disadvantages mentioned to design a pressure control valve of the type mentioned as simply as possible so that its essential elements parts of a B & ukastensystams wild that are particularly easy are interchangeable and versatile; also should the pressure control valve work very precisely.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß daß der Stellkolben in einem vom Vorsteuerventil getrennten Gehäuse angeordnet ist, an dem auf zwei einander gegenüberliegenden, senkrecht zur Bewegungsrichtung des Stellkolbens verlaufenden Seiten des Gehäuses das Vorsteuerventil und ein induktiv arbeitender Wegaufnehmer angeordnet sind, und daß an einer dritten Seite des Gehäuse der elektrofluidische Wandler angeflanscht ist.This is achieved according to the invention in that the actuating piston is arranged in a housing separate from the pilot valve, on which two opposing, perpendicular to the direction of movement of the actuating piston On the side of the housing the pilot valve and an inductive position transducer are arranged, and that on a third side of the housing of the electrofluidic Converter is flanged.

Auf diese Weise kann durch Verwendung von bei anderen Ventilen bereits vorhandenen Bauelementen mit geringem Aufwand ein hohen Ansprüchen genügendes Drucksteuerventil geschaffen werden, das besonders flexibel ist.This can be done by using other valves already existing components with little effort a pressure control valve that meets high demands be created that is particularly flexible.

Besonders vorteilhafte Aus gestaltungen ergeben sich aus den UnteransprAchen, der Beschreibung sowie der Zeichnung, Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung wiedergegeben, deren einzige Figur ein vorgesteuertes, elektrisch verstellbares Druckbegrenzungsventil zeigt.Particularly advantageous designs result from the subclaims the description and the drawing, An embodiment of the The subject of the invention is shown in the drawing, the only figure of which is a shows pilot operated, electrically adjustable pressure relief valve.

Das Druckbegrenzungsventil 10 besteht im wesentlichen aus einem Hauptventil 11, einem Vorsteuerventil 12, einer Stelleinrichtung 13, einem induktiven Wegaufnehmer 14 sowie einem über einen elektronischen Difforenzverstärker 15 angesteuerten elektrofluidischen Wandler 16 in Stahlrohrbauart.The pressure relief valve 10 consists essentially of a main valve 11, a pilot valve 12, an adjusting device 13, an inductive displacement transducer 14 and an electrofluidic which is controlled via an electronic differential amplifier 15 Converter 16 in tubular steel design.

Das Hauptventil 11 hat in einem Gehäuse 17 einen Zulauf 18, in dem der Druck geregelt werden soll, einen Rücklauf 19, einen Steuerölablauf 20 und einen mit Einer Drossel 21 versehenen und von einer Hauptfeder 22 belasteten Schieber 23.The main valve 11 has an inlet 18 in a housing 17 in which the pressure is to be regulated, a return 19, a control oil drain 20 and a provided with a throttle 21 and loaded by a main spring 22 slide 23

Auf das Gehäuse 17 ist in üblicher Weise das Vorsteuerventil 12 mit seinem Ventilgehäuse 24 gesetzt, das in seinem Innern ein von einer Feder 25 belastetes Schließglied 26 aufnimmt.The pilot valve 12 is connected to the housing 17 in the usual manner its valve housing 24 set, which is loaded by a spring 25 in its interior Closing member 26 receives.

Die Feder 25 stützt sich ferner an einem kolbenartigen Spann element 26' ab, das in einer Bohrung 27 des Ventilgehäuses 24 geführt ist. Koaxial zur Bohrung 27 ist außen am Ventilgehäuse 24 auf dessen Verstellseite 28 ein Absatz 29 angedreht.The spring 25 is also supported on a piston-like clamping element 26 ', which is guided in a bore 27 of the valve housing 24. Coaxial to the bore 27, a shoulder 29 is turned on the outside of the valve housing 24 on its adjustment side 28.

Die Stelleinrichtung 13 ist mit ihrem Gehäuse 30, das eine auf einer ersten Seite 31 zum Absatz 29 passende Ausnehmung 32 aufweist, am Ventilgehäuse 24 angeflanscht. Von der ersten Seite 31 führt eine durchgehende Bohrung 33 zu einer zweiten Seite 34 des VentilgehRuses 24. Ein in der Bohrung 33 dicht und gleitend geführter Stellkolben 35 teilt die Bohrung 33 in zwei Druckräume 36, 37, die nach außen durch Dichtungen 38, 39 abgesperrt sind. Eine zum Stellkolben 35 gehörende Kolbenstange 41 ist durch beide Dichtungen 38, 39.hindurchgeführt und hat mit einem Ende auf der ersten Seite 31 des Ventilgehäuses 24 mit dem Spannelement 26' Wirkverbindung.The adjusting device 13 is with its housing 30, the one on a first side 31 has recess 32 matching paragraph 29, on the valve housing 24 flanged. From the first side 31, a through hole 33 leads to one second side 34 of the valve housing 24. One in the bore 33 tight and sliding guided actuating piston 35 divides the bore 33 into two pressure chambers 36, 37, which after are shut off by seals 38, 39 on the outside. One belonging to the actuating piston 35 Piston rod 41 is passed through both seals 38, 39 and has a End on the first side 31 of the valve housing 24 with the clamping element 26 'operative connection.

Von einer dritten, dem Hauptventil 11 abgewandten Seite 42 des Ventilgehäuses 24 führen zwai Kanäle 43, 44 in die Druckräume 36, 37. Die Kolbenstange 41 steht mit ihrem anderen Ende mit einem beweglichen Glied 45 des induktiven Wegaufnehmers 14 in Wirkverbindung, der an der zweiten Seite 34 angeflanscht ist. Von einem elektrischen Ausgang 46 des Wegaufnehmers 14 führt eine Leitung 47 zu einem Eingang 48 des elektrischen Verstärkers 15, an dessen anderem Eingang 51 das Sollwertsignal eingegeben wird. Ein Ausgang 52 des Verstärkers 15 hat mit dem elektrischen Eingang 51 des Wandlers 16 Verbindung, dessen beide fluidischen Ausgänge 53, 54 mit den Kanälen 43, 44 verbunden sind. Zur ext ernen Versorgung mit Steueröl ist der Wandler 16 mit einer Zwischenplatte 55 versehen, an die eine Steuerölzu- und Ableitung 56, 57 heranführen.From a third side 42 of the valve housing facing away from the main valve 11 24 lead two channels 43, 44 into the pressure chambers 36, 37. The piston rod 41 is stationary with your other end with a movable member 45 of the inductive Displacement transducer 14 in operative connection, which is flanged to the second side 34. A line 47 leads from an electrical output 46 of the displacement transducer 14 an input 48 of the electrical amplifier 15, at the other input 51 the Setpoint signal is entered. An output 52 of the amplifier 15 has with the electrical Input 51 of the converter 16 connection, the two fluidic outputs 53, 54 with the channels 43, 44 are connected. For the external supply of control oil the converter 16 is provided with an intermediate plate 55 to which a control oil supply and Lead lead 56, 57.

Sehr vorteilhaft bei vorliegendem Druckbegrenzungsventil ist die gleichachsige Anordnung von Sparnelement 26', Stellkolben 35 und beweglichem Glied 45, so daß relativ große Fertigungstoleranzen möglich sind, ohne dadurch Nachteil hinsichtlich genauer Arbeitsweise in Kauf nehmen zu müssen.The coaxial one is very advantageous in the present pressure relief valve Arrangement of saving element 26 ', actuating piston 35 and movable member 45, so that relatively large manufacturing tolerances are possible without any disadvantage in terms of having to accept a more precise way of working.

Bei vorliegender Bauart kann weitgehendst das Vorsteuerventil 12 verwendet werden, das sonst bei einem Druckbegrenzungsventi:L mit z.B. Handradverstellung verwendet wird. Der Wegaufnehmer 14 stellt ein handelsübliches und damit äußerst billiges Bauelement dar, während der Wandler 16 bereits bei üblichen elektrohydraulischen Servoteilen verwendet wird. Es bedarf somit lediglich einer einfach bauenden, gesonderten Stelleinrichtung 13, um in Kombination mit vorhandenen, bekannten Bauteilen ein äußerst hochlfertiges Druckbegrenzungsventil zu bekommen.In the present design, the pilot valve 12 can largely be used otherwise with a pressure relief valve L with e.g. handwheel adjustment is used. The displacement transducer 14 is a commercially available and therefore extremely cheap component, while the converter 16 is already in the usual electrohydraulic Servo parts is used. All that is required is a simple, separate one Adjusting device 13 to be used in combination with existing, known components to get extremely high-quality pressure relief valve.

Die Wirkungsweise des Dr uckbegrenzungsventils 10 ist wie folgt kurz erläutert, wobei die Funktion von hauptventil 11, Vorsteuerventil 12, Wegaufnehmer 14, Verstärker 15 und War,dler 16 für sich als bekannt vorausgesetzt wird. Ein Maß für den zu steuernden Druck im Zulauf 18 ist die Vorspannung der Feder 25 im Vorsteuerventil 12; deren Vorspannung ist proportional zur Stellung des Stellkolbens 35. Die Lage des Stellkolbens 35 wird aber proportional zum elektrisch eingegebenen Sollwert geregelt. Dazu wird ein lageabhängiges Signal vom Wegaufnehmer 14 an den Verstärker 15 gemeldet, vom Sollwert subtrahiert und ein daraus resultierendes Differenzsignal verstärkt und modifiziert an den Wandler 16 gegeben. Der Wandler 16 steuert proportional zum eingegebenen, elektrischen Differenzsignal die hydraulischen Ausgangssignale Druckdifferenz und Steuerölstrom in.den Druckräumen 36 und 37. Hat der Stellkolben 35 eine dem Sollwertsignal entsprechende Stellung eingenommen, dann herrscht auch im Zulauf 18 der der jetzt eingestellten Spannung der Feder 25 entsprechende Druck.The operation of the pressure relief valve 10 is briefly as follows explained, the function of the main valve 11, pilot valve 12, displacement transducer 14, amplifier 15 and war, dler 16 is assumed to be known per se. A measure for the pressure to be controlled in the inlet 18 is the bias of the spring 25 in the pilot valve 12; their bias is proportional to the position of the actuating piston 35. The position of the actuating piston 35 is however proportional to the electrically entered setpoint regulated. For this purpose, a position-dependent signal is sent from the transducer 14 to the amplifier 15 reported from the setpoint subtracted and a resulting The difference signal is amplified and given to the converter 16 in a modified form. The converter 16 controls the hydraulic ones proportionally to the entered electrical differential signal Output signals pressure difference and control oil flow in.den pressure chambers 36 and 37. Has the actuating piston 35 assumed a position corresponding to the setpoint signal, then the tension of the spring 25 that is now set also prevails in the inlet 18 Pressure.

Um diesen Druck aufrechtzuerhalten, muß der Wandler 16 eine solche Druckdifferenz an den Stellkolben 35 legen, daß die unter Berücksichtigung der wirksamen Kolbenfläche sich ergebend Kraft der Kraft der vorgespannten Feder 25 das Gleichgewicht hält. Daraus geht auch hervor, daß durch Änderung des Durchmessers am Stellkolben 35 die Stelleinrichtung 13 leicht an unterschiedllche Anwendungsfälle anpaßbar ist. Von besonderem Vorteil ist die elektrische Rückführung mit Verstärkung des Lagefehlersignals, wodurch das Druckbegrenzungsventil 10 besonders hohen Anforderungen hinsichtlich Linearität, AnsprechempfindlichkeIt, Hysterese und Dynamik gerecht wird. Ein weiterer Vorteil der elektrischen Rückführung besteht darin, daß die Kenngrößen des zugehörigen elektronischen Regelverstärkers 15 - Verstärkung P-,I-,D-Anteil - leicht verstellt werden können, so daß das Verhalten des Drucksteuerventils auf spezielle Anwendungserfordernisse optimiert werden kann.In order to maintain this pressure, the transducer 16 must have one Pressure difference on the actuating piston 35 put that taking into account the effective Piston area resulting from the force of the force of the pretensioned spring 25 the equilibrium holds. This also shows that by changing the diameter on the actuating piston 35 the actuating device 13 can be easily adapted to different applications. The electrical feedback with amplification of the position error signal is particularly advantageous, whereby the pressure relief valve 10 is particularly high in terms of requirements Linearity, response sensitivity, hysteresis and dynamics. Another The advantage of electrical feedback is that the parameters of the associated electronic control amplifier 15 - gain P, I, D component - slightly adjusted can be, so that the behavior of the pressure control valve to special application requirements can be optimized.

Selbstverständlich ist der Gegenstand der Erfindung nicht auf das gezeigte Druckbegrenzungsventil eingeschränkt, sondern auch auf Druckregel- oder Druckminderventile anwendbar; das Hauptventil 11 kann auch eine Schaltfunktion haben.Of course, the subject of the invention is not on that shown pressure relief valve limited, but also to pressure control or Pressure reducing valves applicable; the main valve 11 can also have a switching function.

Claims

Expectations

Pressure control valve with one influenced by a pilot valve Main valve and with an actuating piston controlled by an electrofluidic converter, which is the force with which a spring-loaded closing element of the pilot control valve is pressed on its seat, depending on an electrical setpoint signal changed, and dischen with a return between the actuating piston and elektroflui Converter, characterized in that the actuating piston (35) is in one of the pilot control valve (12) separate housing (30) is arranged on which on two opposing, sides (31, 34) of the Housing the pilot valve (12) and an inductive position transducer (14) are arranged, and that on a third side (42) of the housing (30) of the electrofluidic Converter (16) is flanged.

2. Pressure control valve according to claim 1, characterized in that the housing (30) has a through hole (33) in which the actuating piston 135) is tight and sliding and separates two pressure chambers (36, 37) from one another, which are delimited to the outside by seals (38, 39) through which each one Piston rod (41) is passed and that a channel from each pressure chamber (36, 37) (43, 44) leads to the third side (42).

3. Pressure control valve according to claim 2, characterized in that the electrofluidic transducer (16) is designed as a beam tube amplifier, whose both outputs (53, 54) are connected to the channels (43, 44).

4. Pressure control valve according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the electrical output (46) of the transducer (14) with an input of a electronic amplifier (15) is connected, the other input with a Setpoint encoder and its output (52) with the electrical input of the converter (16) Have connection.

5. Pressure control valve according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the closing member (26) of the pilot valve (12) 1 of the actuating piston (35) as well the movable member (45) of the transducer (14) are arranged coaxially.

6. Pressure control valve according to one of claims 2 to 5, characterized in that that the spring (25) supported on the closing member (26) on one in the valve housing (24) guided clamping element (26 ') rests against the one on the spring (25) opposite Side a piston rod (41) is in contact. i Blank page