DE2914196A1

DE2914196A1 - Ventil zum steuern von druckmittel

Info

Publication number: DE2914196A1
Application number: DE19792914196
Authority: DE
Inventors: Reiner Bartholomaeus
Original assignee: GL Rexroth GmbH
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1979-04-07
Filing date: 1979-04-07
Publication date: 1980-10-23
Also published as: DE2914196C2

Description

"Ventil zum Steuern von Druckmittel"
Die Erfindung betrifft ein Ventil entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein möglichst preiswertes, nach Belieben einstellbares Durchsatzsteuerventil zu schaffen, das keine besondere Steuermittelzufuhr braucht. Diese Aufgabe wird entsprechend dem Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 erfindungsgemäß gelöst. Das erfindungsgemäße Ventil ist aus einfachen Ventilelementen zu einer kompakten Baueinheit zusammensetzbar und daher preiswert herzustellen.
Es braucht keine besondere Steuermittelzufuhr. Das Ventil nach dem Anspruch 1 oder 2 kann in einfacher Weise in ein Ventil nach Anspruch 3 umgerüstet werden und umgekehrt.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung. In dieser sind vier Ventile als Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen Fig. 1 bis 4 je ein Schaltbild der vier Ausführungsbeispiele; Fig. 5 einen Längsschnitt durch das in Fig. 2 als Schaltbild dargestellte zweite Ausführungsbeispiel; Fig. 6 einen Ausschnitt aus Fig. 5 mit zusätzlichem Längsschnitt in größerem Maßstab.
Eine Druckmittelquelle 1 (Gas- oder Flüssigkeitsquelle) ist über eine Leitung 2 an ein Steuerventil 3 und an ein Vorsteuerventil 4 angeschlossen.
Das Steuerventil 3 hat einen Steuerkolben 5, der in einem Steuergehäuse 6 axial verschiebbar gelagert ist und zwei einander gegenüberliegende, in seiner Schließlage im Bereich seines Mantels liegende und das Steuergehäuse 6 durchsetzende Durchflußbohrungen 7 überwacht. Die Leitung 2 ist an die Stirnseite des Steuergehäuses 6 angeschlossen. Auf der von seiner mit der Leitung 2 verbundenen Seite des Steuerkolbens 5 abgewandten Seite ist eine Steuerfeder 8 angeordnet, die sich am Steuergehäuse 6 und auf dem Steuerkolben 5 abstützt.
Der Steuerkolben 5 hat an seinem federseitigen Ende einen mit einer Schulter im Steuergehäuse 6 zusammenwirkenden Anschlagbund 9. An die Durchflußbohrung 7 ist ein Verbraucher 10, z. B. ein Hydromotor, ein Arbeitszylinder oder dgl., angeschlossen.
Das Vorsteuerventil 4 hat ein Vorsteuergehäuse 11, in dem ein Vorsteuerschieber axial verschiebbar ist, der zwei durch eine Verbindungsstange 12 miteinander verbundene Vorsteuerkolben 13, 14 hat. Der Vorsteuerkolben 14 dient zum Steuern von im Vorsteuergehäuse 11 angeordneten Vorsteuerbohrungen 15. Auf den Vorsteuerschieber 12 bis 14 wirkt auf der einen Stirnseite eine Vorsteuerfeder 16 und auf der anderen Stirnseite ein Proportionalmagnet 17. An die Stelle eines Proportionalmagneten kann auch ein hydraulisch oder pneumatisch beaufschlagter Arbeitszylinder, eine in ihrer Kraft veränderbare Druckfeder oder dgl. treten.
Der die Steuerfeder 8 aufnehmende Federraum 18 ist über eine Leitung 19 mit den Vorsteuerbohrungen 15 verbunden.
Eine Leitung 20 ist an die Leitung 19 angeschlossen und mit dem Innenraum des Proportionalmagneten 17 und zugleich mit der von der Vorsteuerfeder 16 abgewandten Seite des Vorsteuerschiebers 12 bis 14 verbunden. Der Raum zwischen den beiden Steuerkolben 13, 14 ist über eine Leitung 21 an einen Vorratsbehälter 22 angeschlossen.
An den Proportionalmagneten 17 wird eine Spannung angelegt, die einer gewünschten Durchflußmenge entspricht, welche in der Zeiteinheit durch die Durchflußbohrung 7 hindurchtreten soll. Durch den Druck in der Druckmittelquelle 1 werden die Stirnseiten des Steuerkolbens 5 und des Vorsteuerschiebers 14 beaufschlagt. Hierbei werden der Steuerkolben 5 entgegen der Kraft der Steuerfeder 8 und dem Druck im Federraum 18 und der Vorsteuerschieber 12 bis 14 entgegen der Kraft des Proportionalmagneten 17 und dem Druck im Federraum 18 angehoben, wodurch die Durchflußbohrung 7 für den Durchfluß von Druckmittel freigegeben wird. Über die Steuerbohrung 15 gelangt Druckmittel in den Federraum 18 und auf die von der Vorsteuerfeder 16 abgewandten Seite des Vorsteuerkolbens 13, wenn der Vorsteuerschieber 12 bis 14 über ein bestimmtes Maß angehoben wird. In diesem Fall wird der Steuerkolben 5 so weit in Schließrichtung bewegt, bis der Querschnitt der Durchflußbohrung 7 der in der Zeiteinheit gewünschten Durchflußmenge entspricht. In geschlossener Lauge des Steuerkolbens 5 ist der Proportionalmagnet 17 ohne Spannung. Die Vorsteuerfeder 16 stellt dann sicher, daß der Vorsteuerschieber 12 bis 14 und 8« Anker des Proportionalmagneten 17 so weit verschoben werden, daß der druckausgelicheneSteuerkolben 5 durch die Steuerfeder 8 in seine Schließlage bewegt wird. Dabei wird der Ankerraum des Proportionalmagneten 17 mit dem Einqanqsdruck des Steuerventils 5, 6 beaufschlagt. In dieser Lage des Vorsteuerschiebers 12 his 14 ist die Verhinduna zum Vorratsbehälter 22 geschlossen.
Im Vorsteuerventil 4 wirken der Druck in der Leitung 2 und die Vorsteuerfeder 16 im Sinne einer Verbindung der Leitung 2 mit der Vorsteuerbohrung 15 und der Druck auf der von der Vorsteuerfeder 16 abgewandten Seite des Vorsteuerschiebers 12 bis 14 sowie die Kraft im Proportionalmagneten 17 wirken im Sinne der Verbindung der Leitung 19 mit der zum Vorratsbehälter 22 führenden Leitung 21. Der Steuerkolben 5 wird mittels des Vorsteuerventils 4 den Druckmittelschwankungen entsprechend eingestellt, so daß dem Verbraucher 10 in der Zeiteinheit stets die gleiche Druckmittelmenge zugeführt wird.
Anstelle der Verbindung der Federseite 18 mit der Druckmittelquelle 1 über das Vorsteuerventil 4 kann eine Drosselstelle vorgesehen werden, die nach einmaliger Einstellung ihren Drosselquerschnitt beibehält. Statt der vorbeschriebenen Zweikantensteuerung wird hierdurch eine dieser in gewisser Beziehung unterlegene Einkantensteueruns erreicht.
Bei den übrigen Ausführungsbeispielen sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel abgewandelte Teile mit den Kleinbuchstaben a, b bzw. c versehen sind, je nachdem, ob es sich um das zweite, dritte oder vierte Ausführungsbeispiel handelt.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist der Steuerkolben 5 mit einem induktiven Weggeber 23 mechanisch verbunden, der über einen Verstärker mit dem Proportionalmagneten 17 elektrisch verbunden ist, so daß die Lage des Steuerkolbens 5 mit ein Maß für die an den Proportionalmagneten 17 angelegte Spannung ist. Die dem Proportionalmagneten 17 zugewandte Stirnseite des Vorsteuerschiebers 12 bis 14 ist nicht mit der Leitung 19, sondern über eine Leitung 20a mit der Federseite des Vorsteuerschiebers 12 bis 14 verbunden.
Ist der vom Steuerkolben 5 aufgesteuerte Querschnitt der Durchflußbohrung 7 zu weit, so wird der Vorsteuerschieber 12 bis 14 in Richtung zum Proportionalmagneten 17 bewegt und der Druck im Federraum 18 wird durch dessen gegebenenfalls gedrosselte Verbindung mit der Leitung 2 erhöht. Ist jedoch der Durchflußquerschnitt durch die Durchflußbohrung 17 zu klein, so wird der Vorsteuerschieber 12 bis 14 im Gegensinne betätigt.
Das dritte Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 nur durch eine andere Ausbildung des Vorsteuerventils 4b. Dieses hat zwei Vorsteuerbohrungen 15 und 24. Die Vorsteuerbohrung 15 wird durch den Vorsteuerkolben 13b und die Vorsteuerbohrung 24 wird durch den Vorsteuerkolben 14b gesteuert. Die Leitung 19b verbindet den Federraum 18 mit dem Raum im Vorsteuergehäuse 11b, der im Bereich der die Vorsteuerkolben 13b und 14b verbindenden Verbindungsstange 12 liegt. Die Leitung 2 ist nicht mit der Federseite des Vorsteuerschiebers 12, 13b, 14b sondern mit der Vorsteuerbohrung 15 verbunden und die Leitung 21 ist an die Steuerbohrung 24 angeschlossen.
Das dritte Ausführungsbeispiel wirkt in gleicher Weise wie das zweite Ausführungsbeispiel.
Beim vierten Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist das Vorsteuergehäuse 11c koaxial zum Steuergehäuse 6c angeordnet und der die Vorsteuerfeder 16 aufnehmende Raum des Vorsteuerventils 4c ist mit dem Federraum 18 verbunden. Die Vorsteuerfeder 16 stützt sich zwischen der Stirnseite des Vorsteuerkolbens 14b und einer mit dem Steuerkolben 5 mechanisch verbundenen Stange 25 ab. Im übrigen ist das Steuerventil 3c gleich ausgebildet wie das Steuerventil 3 und das Vorsteuerventil 4c ist gleich ausgebildet wie das Vorsteuerventil 4b.
Die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 1 und 4 wirken in gleicher Weise.
Eine Bauform des zweiten Ausführungsbeispieles nach Fig. 2 ist in den Fig. 5 und 6 dargestellt. Der im Querschnitt H-förmige Steuerkolben 5 ist in einem hohlzylinderartigen Gehäuse 6 axial verschiebbar, das an einen Deckel 31 angeschraubt ist. Die Steuerfeder 8 stützt sich auf dem Grund des Steuerkolbens 5 und einer in das Steuergehäuse 6 eingeschraubten Hohlschraube 32 ab. Der Kolben 5 ist mittels einer Stange 33 mit dem nicht dargestellten Kern des induktiven Weggebers 23 mechanisch verbunden.
In dem in ein nicht dargestelltes Gehäuse eines Druckmittelgerätes einsetzbaren und mittels Schrauben befestigbaren Deckels 31 ist eine an ihrem Außenumfang abgestufte Buchse 34 eingesetzt. Der Spalt zwischen dem Deckel 31 und jeder der drei Stufen der Buchse 34 ist durch je einen Dichtring abgedichtet. Die Buchse 34 hat eine Längsbohrung, in welcher der im Längsschnitt im wesentlichen H-förmig ausgebildete Vorsteuerschieber 12 bis 14 axial verschiebbar ist (Fig.
6). In die im Vorsteuerschieber 12 bis 14 befindliche Trennwand ist ein hohler Gewindestift 35 eingeschraubt. Durch den Hohlraum im Gewindestift 35 sind die beiden Stirnseiten des Vorsteuerschiebers 12 bis 14 miteinander verbunden. Die Feder 16 ist zwischen einem in die Buchse 34 eingesetzten Federring 36 und einem nach außen vorstehenden Bund des Vorsteuerschiebers 12 bis 14 eingespannt. Der Vorsteuerkolben 14 steuert die Vorsteuerbohrung 15, die über den Kanal 19 mit dem Federraum 18 verbunden ist. Die Buchse 34 hat im Bereich der Verbindungsstange 12 des Vorsteuerschiebers 12 bis 14 eine Verbindungsbohrung 37, die über den in Fig. 5 zum Teil gestrichelt eingezeichneten Kanal 38 mit der Leitung 21 verbunden ist.
Die Leitung 2 ist über einen Kanal 39 und über an der Buchse 34 stirnseitig angebrachten Einschnitten 40 mit dem die Vorsteuerfeder 16 aufnehmenden Raum verbunden.
Die Buchse 34 hat einen achsparallel zu ihr angeordneten Verbindungskanal 41, der die Vorsteuerbohrung 15 mit dem Innenraum 42 des Proportionalmagneten 17 bzw. der freien Stirnseite des Steuerkolbens 13 verbindet. Der Verbindungskanal 41 ist durch einen Gewindestift 43 abgeschlossen.
Die das zweite Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 verwirklichende Bauform nach den Fig. 5 und 6 kann in einfacher Weise in eine das erste Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 verwirklichende Bauform umgewandelt werden. Hierzu werden der induktive Weggeber samt Verbindungsstange 33 entfernt und die Anschlußstelle des induktiven Weggebers im Deckel 31 geschlossen.
Der hohle Gewindestift 35 wird durch einen massiven Gewindestift ersetzt und der Gewindestift 42 wird entfernt.

Claims

Ansprüche X Ventil zum Steuern der in der Zeiteinheit hindurchfließenden Menge an Druckmittel mit einem eine Durchflußbohrung steuernden, unter der Kraft einer Steuer feder stehenden Steuerkolben, der auf seiner von der Steuerfeder abgewandten und die Durchflußbohrung steuernden Seite mit der Eingangsdruckseite verbunden ist, und mit einem unter der Kraft einer Vorsteuerfeder stehenden Vorsteuerkolben, auf dessen von der Vorsteuerfeder abgewandten Seite ein Betätigungsorgan ansteht, wobei die Steuerfederseite des Steuerkolbens über eine vom Vorsteuerschieber zu steuernde Bohrung mit einem Vorratsbehälter verbindbar oder davon trennbar ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Steuerfederseite (18) des Steuerkolbens (5) über eine vom Vorsteuerschieber (12 bis 14) zu steuernde Bohrung (15) mit der EinqanqsdrucZ-seite verbindbar oder davon trennbar ist.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Steuerfederseite (18) des Steuerkolbens (5) mit der von der Vorsteuerfeder (16) abgewandten Seite des Vorsteuerschiebers (12 bis 14) verbunden ist.
3. Ventil zum Steuern der in der Zeiteinheit hindurchfließenden Menge an Druckmittel, mit einem eine Durchflußbohrung steuernden, unter der Kraft'einer Steuerfeder stehenden Steuerkolben, der auf seiner von der Steuerfeder abgewandten und die Durchflußbohrung steuernden Seite mit der Einqansdruckseite verbunden ist, und mit einem unter der Kraft einer Vorsteuerfeder stehenden Vorsteuerschieber, auf dessen von der Vorsteuerfeder abgewandten Seite ein Betätigungsorgan ansteht, wobei die Steuerfederseite des Steuerkolbens über eine vom Vorsteuerschieber zu steuernde Bohrung mit einem Vorratsbehälter verbindbar oder davon trennbar ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Steuerfederseite (18) des Steuerkolbens (5) über eine vom Vorsteuerschieber (12 bis 14) zu steuernde Bohrung (15) mit der Einqanqsdruckseite (1) verbindbar oder davon trennbar ist, daß der Steuerkolben mit einem Weggeber (23) verbunden ist, der auf das Betätigungsorgan (17) des Vorsteuerschiebers wirkt und daß die Stirnseiten des Vorsteuerschiebers miteinander verbunden sind.
4. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Vorsteuerschieber (12 bis 14) auf seiner der Vorsteuerfeder (16) zugewandten Seite mit der Eingangsdruckseite verbunden ist.
5. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Vorsteuerschieber (12 bis 14) von einem Antriebsorgan (17) antreibbar ist, das darauf eine vorbestimmte Kraft ausübt.
6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß das Antriebsorgan (17) in seinem Innern von einem Druck beaufschlagbar ist, der dem Druck der Eingangsdruckseite entsprechen kanr.
7. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Vorsteuerschieber (12 bis t4) in seiner Längsachse einen seine beiden Stirnseiten verbindenden Kanal aufweist, daß der den Vorsteuerschieber lagernde Teil (Buchse 34) einen Längskanal aufweist, der den Steuerfederraum 418) mit der von der Vorsteuerfeder (16) abgewandten Seite des Vorsteuerschiebers verbindet, und daß einer der beiden Kanäle mittels eines Verschlußgliedes (43) wechselweise schließbar ist.
8. Ventil nach einem der vorheraehenden Anspriiche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daR sich die Vorsteuerfeder (16) auf dem xteuerkolben 6) abstÜtzt.
9. Ventil nach einem der vorhergehenden AnsprÜche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Steuerkolben (5) auf seiten des Eingangsdruckes und der Steuerfeder (8) gleiche mit Druckmittel zu beaufschlaaende Flachen aufweist.
10. Ventil nach Anspruch 6, dadurch a e k e n n z e i c h -n e t , daß in geschlossener Lage des Steuerkolbens (5) der Ankerraum des als Proportionalmaanet ausqehildeten Antriebsorrans (17) mit der Einqangsdruckseite verbunden ist.