DE2535035B2 - Vorgesteuertes Druckminderventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein vorgesteuertes Druckminderventil in 3-Wege-Ausführung gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruches 1.

Derartige Druckminderventile haben den Vorteil, daß sie auch bei kleiner Druckdifferenz zwischen Druckmittelquelle und Verbraucher einen hohen Durchflußwert aufweisen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein besonders ausgeprägtes Stabilitätsverhalten bei derartigen Druckminderventilen zu gewährleisten.

Nach der Erfindung wird dies mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 erreicht.

Weitere die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Ein Ausführungsbeispie! der Erfindung ist in der Zeichnung im Schnitt schematisch dargestellt.

In der Figur bezeichnen Si das Hauptsteuerventil und DR das Vorsteuerventil, das als Drei-Wege-Druckminderventil ausgebildet ist. Mit 1 ist das Ventilgehäuse und mit la die Ventilbüchse des Hauptsteuerventils bezeichnet, in deren Längsbohrung 2 der Regelkolben 3 mit den einander gegenüberliegenden Steuerkanten 3a, 3b geführt ist. Der Regelkolben weist ferner noch vier am Umfang gleichmäßig verteilte Feinsteuernuten 31,3r auf. Die Steuerkanten 3:a, 3b und Feinsteuernuten 3/, 3r des Regelkolbens wirken mit den Steuerkanten 5c, 7c der den Regelkolben umschließenden Ringräume 5e, 7e der Ventilbüchse la zusammen. Die Ringräume 5e, 7e stehen über Radialbohirungen 5a, 7a mit umlaufenden Kammern 5, 7 am Umfang der Ventilbüchse la in Verbindung und die Kammern 5, 7 mit dem den Pumpenanschluß P bildenden Gchäusekanal 4 b;tw. mit

ίο dem den TankanschluB T bildenden Gehäusekanal 6. Der von den einander .gegenüberliegenden Steuerkanten 3a, 3b eingeschlossene Ventilraum 3e steht über Radialbohrungen 8a in der Ventilbüchse la mit der umlaufenden Kammer 8 am Umfang der Ventilbüchse la in Verbindung und die Kammer 8 steht mit dem den Verbraucheranschluß V bildenden Gehäusekanal Sb in Verbindung. Die Sackbohrung 3m in Verbindung mit der Querbohrung 3/7 im Regelkolben 3 verbindet den Ventilraum 3e mit dem Regelkolbenraum 9, so daß letzterer vom Verbraucherdruck beaufschlagt ist Mit dem Ventilgehäuse 11 ist das Gehäuse 11 des Vorsteuerventils DR befestigt, dessen Steuerkolben 12 von einstellbaren Druckfedern 13 belastet ist, und zwar im Sinne einer Verbindung der Pumpenseite P mit der Verbraucherseite V des Vorsteuerventils. Hierbei wirkt die Steuerkante 12a des Steuerkolbens mit der Steuerkante Ha des Gehäuses 11 zusammen. In die Gegenrichtung beaufschlagt den Steuerkolben der Verbrai'chtrdruck, und zwar über den Verbindungskanal üb zwischen der Verbraucherseite Vund dem dem Federraum 13a gegenüberliegenden Steuerkolbenraum 126. Diese Verschieberichtung bewirkt unter Zusammenwirken der Steuerkante 12c des Steuerkolbens mit der Steuerkante lic des; Gehäuses eine Verbindung der Verbraucherseite mit der vom Federraum 13a gebildeten Tankseite. Die Stromführung erfolgt hierbei über den ringförmigen Steuerraum 12/ und über die Längsbohrung 12e in Verbindung mit den Querbchrungen 12d im Steuerkollben 12. Die Verbindung des Federraumes 13a mit dem Tankanschluß T des Hauptsteuerventils St erfolgt über den Anschlußkanal 22 und den Verbindungskanal 23 im Ventilgehäuse 1. Die Verbraucherseite V des Vorsteuerventils ist über den Gehäusekanal 21 mit dem dem Regelkolbenraum 9 gegenüberliegenden Regelkolbenraum 20 verbunden und die Pumpenseite P über den Gehäusekanal 18 mit der mit dem Pumpenanschluß P des Hauptsteuerventils verbundenen Kammer 5.

Die Wirkungsweise des vorgesteuerten Druckminderventils ist folgende:

Der durch die den Steuerkolben 12 in Richtung einer Verbindung der Druck- mit der Verbraucherseite des Vorsteuerventils DR beilastenden anstellbaren Druckfedj»n 13 festgelegte Miriderdruck auf der Verbraucherseite Vdes Vorsteuerventils wirkt über den Gehäusekanal 21 auch in dem Regelkolbenraum 20 des Hauptsteuerventils und beaufschlagt dort die Stirnfläche 3d des Regelkolbens in Richtung des Regelkolbenraumes 9. Der Druck des mit dem Verbraucheranschluß V des Hauptsteuerventils in Verbindung stehenden nicht dargestellten Verbrauchers, stellt sich über die Sackbohrung 3m in Verbindung mit der Querbohrung 3n im Regelkolben 3 auch im Kolbenraum 9 ein und beaufschlagt dort die Stirnfläche 3c des Regelkolbens in

b5 Regelrichtung des Regelkolbenraumes 20.

1st der im Regelkolbenraum 20 wirkende eingestellte, gegenüber dem Druck der Druckmittelquelle kleinere Minderdruck größer als der im Regelkolbenraum 9

wirkende Verbraucherdruck, verschiebt sich der Regelkolben in Richtung des Regelkolbenraumes 9. Hierbei geben zunächst die Feinsteuernuten 3/ und daran anschließend die umlaufenden Steuerkanten 3a die Steuerkante 5c des Ringraumes 5e frei, so daß von der nicht dargestellten Druckmittelquelle über¹ den Druckmittelanschluß P Arbeitsmittel dem Verbraucher V zuströmt und dort eine Druckerhöhung bewirkt. Solange die Summe aus der auf den Regelkolben wirkenden Strahlkraft des Arbeitsmittels und der Lieh aus dem Produkt aus dem im Kolbenraum 9 wirkenden Verbraucherdruck und der Stirnfläche 3cdes Regelkolbens 3 ergebenden Kraft kleiner ist, als die sich aus dem Produkt aus dem im Kolbenraum 20 herrschenden am Vorsteuerventil eingestellten Druck und der Stirnfläche 3d des Regelkolbens 3 ergebende Kraft, liegt letzterer an der Begrenzungswand 9a des Regelkolbenraumes 9 an. In dieser Regelstellung hat der Durchflußquerschnitt zwischen den Steuerkanten 3a und 5c seinen Größtwert. Steigt der Verbraucherdruck so weit an, daß die Summe aus der auf den Regelkolben wirkenden Strahlkraft und der aus dem Produkt aus dem Verbraucherdruck und der Stirnfläche 3c des Regelkolbens 3 resultierenden Kraft größer ist als die entgegengesetzt gerichtete, aus dem Produkt aus dem im Regelkolbenraum 20 herrschenden am Vorsteuerventil eingestellten Druck und der Stirnfläche 3d des Regelkolbens resultierenden Kraft, bewegt sich der Regelkolben in Richtung des Regelkolbenraumes 20. Die damit verbundene Verringerung des Durchflußquerschnittes zwischen den Steuerkanten 3a, 5c bzw. zwischen den Feinsteuernuten 3/ und der Steuerkante 5c des Ringraumes 5e bewirkt eine Herabsetzung der Durchflußmenge.

Dies bewirkt nun wiederum eine Herabsetzung der auf den Regelkolben wirkenden Strahlkraft Durch die Abnahme der auf den Regelkolben 3 wirkenden Strahlkraft mit kleiner werdender Durchflußmenge, nimmt der Regelkolben schließlich eine Regelstellung ein, die neben der Größe des Verbraucherdruckes von der Größe der Strahlkraft bestimmt ist Ist der Verbraucherdruck so weit angestiegen, daß dessen Größe der Größe des im Regelkolbenraum 20 wirkenden am Vorsteuerventil eingestellten Minderdruckes entspricht, nimmt der Regelkolben die gezeigte Schließstellung ein. Damit ist die Verbindung des Verbrauchers V mit der Druckmittelquelle getrennt, so daß eine weitere Druckerhöhung von Seiten der Druckmittelquelle unterbunden ist Steigt der Druck im Verbraucher beispielsweise durch Einwirken einer äußeren Kraft auf einen Arbeitszylinder auf einen Wert an, der größer ist als der eingestellte Druck im Regelkolbenraum 20, verschiebt sich der Regelkolben 3 in Richtung des Regelkolbenraumes 20 und verbindet durch Freigabe der Steuerkante Tc des Ringraumes 7e den Verbraucher mit dem Tankanschluß 7.' Damit entspannt sich der Verbraucher durch Abführen von Arbeitsmittel in den Tank T so weit bis der Verbraucherdruck geringfügig unter dem am Vorsteuerventil eingestellten Druck liegt Durch das damit am Regelkolben 3 wirkende Druckungleichgewicht verschiebt sich der Regelkolben wieder zurück in Richtung des Regelkolbenraumes 9, wobei die Verbindung des Verbrauchers mit dem Tank unterbrochen und im Bereich der Feinsteuernuten 3/ eine geringe Querschnittsöffnung zur Pumpenscite hin freigegeben wird, durch die wieder eine geringe zusätzliche Strahlkraft durch das Arbeitsmittel am Regelkolben 3 wirksam wird, die ein weiteres öffnen desselben in Richtung zur Pumpenseite verhindert und zugleich ein

ίο gedämpftes Einregeln des Regelkolbens in dessen Ausgangsstellung, in der der Verbraucher vom Tank und von der Druckmittelquelle getrennt ist, bew'rkt. Durch die Ausbildung des Regelkolbens 3 mit Feinsteuernuten 3/, 3r und durch das Zusammenwirken der umlaufenden Steuerkanten 3a, 3£> des Regelkolbens mit jeweils einer umlaufenden Steuerkante 5c, Tc der Ringräume 5e, Te ergibt sich nach Überfahren der Feinsteuernuten ein 360° verlaufender freier Steuerquerschnitt zwischen den Steuerkanten. In diesem Regelbereich erfolgt bei kleinen Stellungsänderungen des Regelkolbens eine verhältnismäßig große Steuerquerschnittsänderung, so daß ein schnelles Ausregeln des eingestellten Verbraucherdruckes gewährleistet ist. Die Stabilisierung der Regelung übernehmen die Feinsteuernuten 3/, 3r, indem diese eine intensive Abbremsung der Regelbewegung des Regelkolbens bewirken und besonders kleine, die Regelgenauigkeit begünstigende Strahlkräfte durch das Arbeitsmittel hervorrufen. Die Verwendung eines direktgesteuerten Druckminderventils als Vorsteuerventil DR hat den Vorteil, daß pumpenseitige Druckstöße auf die Regelstellung des Regelkolbens 12 des Vorsteuerventils praktisch ohne Einfluß auf dessen Regelstellung bleiben. Ferner werden Druckstöße im Verbrauchersystem, die über den Regelkolbenraum 20 des Hauptsteuerventils Si sowie über den Verbindungskanälen 24, 21 der Verbraucherseite V des Vorsteuerventils und von dort weiter über den Kanal llö den Steuerkolben 12 im Sinne einer Verschiebung in Richtung des Federraumes 13a beeinflussen, werden durch den Regelkolben des Vorsteuerventils dämpfend ausgeregelt, so daß ein Aufschwingen des Druckminderventils ausgeschlossen ist. Ein Ansprechen des Vorsteuerventils erfolgt durch die Null- bzw. Minus-Überdeckung des Regelkolbens 12 des Vorsteuerventils DR verzögerungsfrei. Bei Einsatz des Druckminderventils in Prozeßanlagen mit mehreren erforderlichen Druckeinstellungen wird der Auslaßkanal 22 des Federraumes 13a zum Tank unterbrochen und über den Anschluß 25 eine Steuerflüssigkeit mit dem jeweils erforderlichen Druck dem Federraum 13a zugeführt, der neben den Druckfedern 13 den Regelkolben 12 in Richtung einer Verbindung der Druck mit der Verbraucherseite des Vorsteuerventils beaufschlagt. Der Tankanschluß erfolgt hierbei über den Kanal 26, wobei die Axialbohrung 12e des Regelkolbens 12 des Vorsteuerventils, die eine Verbindung des Federraumes 13a mit dem mit der Verbraucherseite in Verbindung zu bringenden Steuerraum 12/¹ herstellt, verschlossen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Druckminderventil in 3-Wege-Ausführung, dessen Regelkolben in der einen Endstellung den Verbraucher mit der Druckmittelquelle und in der anderen Endstellung den Verbraucher mit dem Tank verbindet und der an der einen Stirnfläche vom Verbraucherdruck in Richtung seiner den Verbraucher mit dem Tank verbindenden Regelstellung beaufschlagt ist und die andere Stirnfläche des Regelkolbens von einem vorgegebenen, den Regelkolben in Richtung seiner die Druckmitteiquelle mit dem Verbraucher verbindenden Regelstellung beaufschlagenden konstanten den Verbraucherdruck festlegenden Minderdruck beaufschlagt ist gemäß Patent21 31 325, gekennzeichnet durch ein als direktgesteuertes Drei-Wege Druckminderventil (X>y?,Jausgebildetes Vorsteuerventil.

2. Druckminderventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkolben (3) Feinsteuernuten (3/, 3r) aufweist und nach Oberfahren der Feinsteuernuten eine 360°-öffnung freigibt.

3. Druckminderventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkolben (12) des Vorsteuerventils (DR) eine Null- oder Minusüberdeckung aufweist.

4. Druckminderventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkolben (3) eine Steuerölbohrung (3m, 3n) aufweist, die den mit dem Verbraucher in Verbindung stehenden, den Regelkolben (3) umschließenden Ringraum (3e) im Gehäuse (1, ta) mit dem einen an dem einen Ende des Regelkolbens liegenden und vom Verbraucherdruck zu beaufschlagenden Regelkolbenraum (9) verbindet

5. Druckminderventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeirmnet, daß der Federraum (\3a) des Vorsteuerventils (DR) mit einem zusätzlichen einstellbaren konstanten Steuerdruck beaufschlagt ist.