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Zwei- oder mehrstufiges Druckservoventil Die Erfindung betrifft ein
zwei- oder mehrstufiges Druckservobekannter dieser Druckservoventile ventil. In
/ Weise wird der Kolben der zweiten Stufe/ als Stufenkolben gebildet, wobei die
eine der hierbei durch eine Führung voneinander getrennten Stirnflächen vom Druck
der ersten Stufe und die andere vom Druck des Verbrauchers beaufschlagt werden.
Da der Druck der ersten Stufe om Pump-ndruck abhängt, ist demnach mit einem soichen
Gerät ein konstanter Verbraucherdruck nicht zu gewährleisten, wenn der Pumpendruck
schwankt. Es ist weiter bekannt, normale Servoventile in zwei-oder äreistufiger
Ausführung mittels Druckmeßdosen im geschlossenen Regelkreis als Druckservoventile
zu betreiben. Mit einer solchen Anordnung läßt sich der Verbraucherdruck konstant
halten, da die Druckmeßdose den Druck unmittelbar im Verbraucher mißt und den gemessenen
Wert als elektrisches Signal dem Verstärker der ersten Stufe als Sollwertsignal
zuführt. Diese zusätzliche Anordnung eines elektrischen Regelkreises zur Konstanthaltung
des Verbraucherdruckes ist äußerst aufwendig und scheidet deshalb für die normale
Gebrauchshydraulik aus.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines zwei-oder
mehrstufigen Druckservoventils, das bei einem einfachen Aufbau eine Konstanthaltung
des Verbraucherdruckes bei schwankendem Pwtpend ruck und schwankendem Durchfluß
gewährleistet.
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Nach der Erfindung wird dies mit den kennzeichnenden Merkmalen des
Anspruches 1 erreicht.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
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Es zeigen: Figur 1 den schematischen Aufbau eines zweistufigen Drei-Wege-Druckservoventils
im Schnitt und Figur 2 den schematischen Aufbau eines dreistufigen Vier-Wege-Differenzdruckservoventils
im Schnitt.
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In den Figuren ist mit 1 die erste und mit 2 die zweite Stufe bezeichnet.
3 bezeichnet die dritte Stufe in Figur 2. Die erste Stufe besteht bei beiden Ausführungsbeispielen
aus einem elektrischen Steuermotor M, dessen Anker Ak mit einer Prallplatte Pp verbunden
ist, die mit zwei Düsen D1, D2 zusammenwirkt. Bei Zuführung eines elektrischen Signals
zum Steuermotor M lenkt sich der Anker Ak um einen entsprechenden Betrag gegen die
Kraft des diesen tragenden Federrohrs R aus. Damit nähert sich die mit dem Anker
verbundene Prallplatte P der einen Düse um einen p entsprechenden Betrag, während
sie sich von der anderen Düse um den gleichen Betrag entfernt. Da die Prallplatte
mit den Düsen Drosselstellen bildet und die Steuerflüssigkeit den Düsen über die
fest eingestellten gleich großen Drosselblenden 4a, 4b über die Gehäusekansle 5,
6 zugeführt wird, stellt sich bei
einer Aus lenkung der Prallplatte
aus der Ausgangsstellung in dem Gehäusekanal zwischen der einen Drosselblende und
der Düse, die mit der Prallplatte bei deren Auslenkung die Drosselstelle mit dem
größeren freien Querschnitt bildet, ein kleinerer Druck ein als in dem Gehäusekanal
zwischen der anderen Drosselblende und der Düse, die mit der Prallplatte bei deren
Auslenkung die Drosselstelle mit dem kleineren freien Querschnitt bildet. Dieser
Druckunterschied in den Gehäusekanälen 5, 6 wirkt über die Verbindungskanäle 7,
8 auch in den Steuerräumen 9, lo der zweiten Stufe. Durch das damit am Steuerkolben
11 der zweiten Stufe wirkende Druckungleichgewicht wird dieser in Richtung des Steuerraumes
mit dem kleineren Druck verschoben, so daß nach Figur 1 der Steuerkolben den Verbraucher
A entweder mit dem Druckanschluß ? oder mit dem Tankanschluß T verbindet je nach
dessen Verschieberichtung. Zwischen der ersten und zweiten Stufe ist eine hydromechanische
Druckrückführung DR angeordnet. Diese besteht aus dem Gehäuse 15, das in einer Führungsbohrung
16 einen Kolben 17 aufnimmt. Der Kolben 17 stützt sich mit seiner Stirnfläche 17a
an der Druckfeder 18 ab, die sich ihrerseits an der verstellbaren Anlagefläche 19
des Gehäuses 15 abstützt. Der Federraum 20 des Gehäuses 15 ist über die Anschlußbohrung
22 mit der Leckölleitung 23 verbunden. Die gegenüberliegende Stirnfläche 17b des
Kolbens 17 liegt in dem Steuerraum 24 des Gehäuses 15, der über Anschluß 26 und
Leitung 27 mit dem Verbraucher A in Verbindung steht. Somit wirkt der Kraft der
Druckfeder 18 am Kolben 17 der Verbraucherdruck entgegen. Je größer der Verbraucherdruck
ansteigt, umsoweiter verschiebt sich demnach der Kolben gegen die Kraft der Druckfeder
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in Richtung des Federraumes 20, so daß jeder Lage des Kolbens
17 ein bestimmter Verbraucherdruck entspricht. Für den Fall, daß das Lecköl aus
dem Federraum 20 nicht drucklos abströmen kann, wirkt selbstverständlich dieser
im Federraum 20 auftretende Druck des Lecköls gemeinsam mit der Kraft der Druckfeder
in Richtung des Druckraumes 24 auf den Kolben 17. Der Kolben 17 weist in seinem
mittleren Bereich eine umlaufende Nut 17c auf, in die das kugeiförmige Ende 30a
einer das mechanische Rückführungsylied bildenden stabförmigen elastischen Verlängerung
3o der Prallplatte p forn-lschlüssig eingreift. Damit ist die Prallpiatte Pp mit
dem Kolben 17 mechanisch gekoppelt. Eine Bewegung des Kolbens i7 löst gleichzeitig
eine Schwenkbewegung der Prallplatte aus und damit eine Veränderung der Abstände
der Prallplatte zu den Düsen, was wiederum eine Veränderung der Druckdiffcrenz zwischen
den beiden Steuerräumen des Steuerkolbens bewirkt und damit eine entsprechenae neue
Regelstellung desselben. In der gezeigten Ausgangslage des Ankers des Steuermotors
M,in der ein elektrisches Eingangssignal O am Steuermotor anliegt, befindet sich
die Prallplatte genau in der Mitte der beiden Düsen D1, D2, so daß in den beiden
Steuerräumen 9, lo der zweiten Stufe 2 der gleiche Druck herrscht. Damit stellt
sich ein Verbraucherdruck ein, der von der Vorspannung der Druckfeder 18 bzw. zusätzlich
vom Lecköldruck im Federraum 20 restgelegt ist. - In der Regel weist die Druckfeder
keine Vorspannung auf und der Lecköldruck entspricht dem Atmosphärendruck, so daß
der Verbraucherdruck ebenfalls dem Atmosphärendruck entspricht. -Steigt der Verbraucherdruck
durch eine äußere Kraft am Verbraucher an, verschiebt sich der Kolben 17 in Richtung
des Federraumes 2c und lenkt damit gleichzeitig über das mechanische Rückführungsslied
30
die Prallplatte Pp in Richtung der Düse D2 aus. Dies bew:irlt ein in den Steuerräumen
9, 1u herrschendes Druckungleichgewicht derart, daß der Steuerkolben 11 in Richtung
des Steuerraumes verschoben und damit der Verbraucheranschluß mit dem Tarslanschluß
T verbunden wird, und zwar solange, bis der Verbraucherdruck wieder den vorbestimmten
Wert erreicht hat.
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Entspricht der vorbestimmte Wert dem Atmosphärendruck, bleiht selbstverständlich
die Verbindung des Verbraucheranschlusses mlt dem Tankanschluß aufrechterhalten,
auch wenn durch Rückführung der Prallplatte in deren Ausgangsstellung mittels des
Rückführungsgliedes 30 und durch den damit ebenfalls in seine Ausgangsstellung zurückkehrenden
Kolben 17 der Steuerkolben 11 wieder druckausgeglichen ist.
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Wird in den Steuermotor M ein elektrisches Signal eingegeben, durch
das der Anker im Uhrzeigersinn verschwenkt wird, bewegt sich die Prallplatte in
Richtung der Düse D1 und bewirkt eine Druckerhöhung im Steuerraum 9 und eine entsprechende
Druckverminderung im Steuerraum 10. Durch dieses Druckungleichgewicht verschiebt
sich der Steuerkolben in Richtung des Steuerraumes lo und verbindet den Verbraucheranschluß
A mit dem Pumpenanschluß ?.
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Der damit verbundene Druckanstieg im Verbraucheranschluß pflanzt sich
über die Steuerleitung 27 zum Steuerraum 24 fort und bewirkt dort eine Verschiebung
des Kolbens 17 gegen die Kraft der Feder 1 in Richtung des Federrawres 2o, und zwar
um einen solchen Bet bis die Prallplatte über das Rückführungsglied 30 geringfügig
über ihre Ausgangsstellung zurückgeführt ist. Die damit verbundene in Richtung des
Steuerraumes 9 wirkende Druckdifferenz zwischen
den beiden Steuerra"umen
bewirkt eine Bewegung des Steuerkolbens in Richtung des Steuerraumes 9 und eine
Unterbrechung der Verbindung zwischen Pumpen- und Verbraucheranschluß, wobei der
Steuerkolben 11 letztlich eine Regel stellung einnimmt, durch die der über den Steuermotor
M festgelegte Verbraucherdruck gewhrleistet ist. Wert sich der Verbraucherdruck
durch äußere Elnflüsse beispielsweise durch Anfahren eines Arbeitszylinders an einen
Festanschlag, so daß sich der Verbraucherdruck plötzlich erhöht, wirkt dieser Druck
urnaittelbar auf den Kolben 17 und verschiebt diesen gegen die Kraft der Druckfeder
18 in Richtung des Federraumes 20, so daß sich über das Rückführungsglied 30 die
Prallplatte aus ihrer Mittelstellung in Richtung der Düse s2 auslenkt. Das damit
am Steuerkolben 11 wirkende Druckungleichgewicht verschiebt diesen in Richtung des
Steuerraumes 9 und verbindet den Verbraucheranschluß mit dem Tankanschluß während
die Verbindung des Pumpenanschlusses mit dem Verbraucheranschluß unterbrochen wird.
Der sich daraus ergebende Druckabfall am Verbraucher bewirkt gleichzeitig eine Verschiebung
des Kolbens 17 in Richtung des Kolbenraumes 24 und damit eine Auslenkung der Prallplatte
in ihre Mittel- bzw. Ausgangsstellung. Damit wird gleichzeitig das am Steuerkolben
11 wirkende Druckgefälle abgebnu-, bis es schließlich wieder den Wert Null erreicht.
Durch den damit verbundenen Druckausgleich am Steuerkolben i1 der zweiten Stufe
bleibt dieser zunächst noch in seiner Offenstellung In Richtung des Tankanschlusses
T. Damit sinkt der Verbraucherdruck noch weiter ab, so daß sich der Kolben 17 weiter
in Richtung des S=erraumes 24 bewegt und über das Rückführungsglied 30 die Prallplatte
.iter
in Richtung der Düse 1 verschwenkt. Durch das damit sich aufbauende in die Gegenschaltrich
ng des Steuerkolbens 11 wirkende DruckgefGlle wird der Steuerkolben zurück in seine
Ausgangsstellung bewegt, in der er letztlich durch einen Einschwingungsvorgang eine
solche Regelstellung einnimmt, die den durch die Größe des in den Steuermotor M
eingegebenen elektrischen Signals festgelegten Verbraucherdruck einstellt. Dadurch,
daß der Verbraucherdruck unmittelbar auf den sich an der Druckfeder 18 abstützenden
Kolben 17 wirkt und jedem Verbraucherdruck eine bestirtirnte Kolbenstellung entspricht,
die die jeweilige Rückführgröße zur ersten Stufe bildet und dort die Prallplatte
Pp um einen entsprechenden betrag ausgelenkt wird, ist eine Verfälschung des eingestellten
Verbraucherdruckes bei sich änderndem Pumpendruck ausgeschlossen. Dies gilt auch
hinsichtlich der ersten Stufe, da die Auslenkung der Prallplatte durch den Kolben
17 erst dann beendet ist, wenn sie sich in ihrer Mittelstellung befindet, in der
die von der ersten Stufe bewirkten beiden Steuerdrücke gleiche Werte aufweisen.
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Nach Figur 2 ist der Kolben 117 auf beiden Seiten von einem Verbraucher
A, B zu beaufschlagen und stützt sich deshalb auch auf beiden Seiten an Druckfedern
118a, 118b ab. Der Steuerkolben 11 der zweiten Stufe ist ebenfalls beidseitig an
Druckfedern lla, llb abgestützt. Diese Druckfedern'lla, lib bewirken ein proportionales
Steuerverhalten des Steuerkolbens. Der Steuerkolben 3a der dritten Stufe 3 weist
ebenso wie der Steuerkolben 11 nach Figur 1 keine Abstützfedern auf, so daß sich
ein besonders großer Verstärkungsfaktor für dieses Druckventil ergibt. Dadurch,
daß bei diesem
Ausführungsbeispiel beide Verbraucher A, B mit deIn
Kolben 117 in Wirkverbindung stehen, wird über den Steuermotor M die Druckdifferenz
zwischen den beiden Verbrauchern A, B eingestellt.
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Mit Erreichen dieser Druckdifferenz durch die Verbraucher A, B ist
mittels des Kolbens 117,an dem dieselbe Druckdifferenz wie zwischen den Verbrauchern
A, B wirksam ist, die Prallplatte wieder in die Mittelstellung und damit auch der
Steuerkolbon 117 der zweiten Stufe wieder in seine Ausgangsstellung zurückbewegt,
wobei die Druckfedern lla, lib gleichzeitig eine zentriFcn Funktion auf den Steuerkolben
11 ausüben. In diesem Steuerzustand der ersten und zweiten Stufe nimmt der Steuerkolben
3a der dritten Stufe eine Regelstllung ein, in der die am Steuermotor M der ersten
Stufe eingestellte Druckdifferenz zwischen den beiden Verbrauchern A, B gewährleistet
ist. Druckschwankunyen der Pumpe können sich auf die eingestellte Druckdifferenz
aus den gleichen Gründen wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 nicht auswirken.
Lediglich von außen auf die Verbraucher wirkende Kräfte können ine kurzzeitige Änderung
der eingestellten Druckdifferenz herbeiführen. Diese Änderung wird durch die damit
verbundene Verschiebung des Kolbens 117 sofort wieder beseitigt entsprechend dem
Ausführungsbeispiel nach Figur 1.