DE2938889A1

DE2938889A1 - Hydrodynamische regeleinrichtung zur druckmittel-stromregelung des steuerkolbens eines elktrohyraulischen servoventiles

Info

Publication number: DE2938889A1
Application number: DE19792938889
Authority: DE
Inventors: Reinhard Ing.(grad.) 4050 Mönchengladbach Kucharzyk
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-09-26
Filing date: 1979-09-26
Publication date: 1981-04-09

Description

Ein mit solchen Einrichtungen verseherner Steuerkolben für den Druckmittelfluß vom Druckmittelanschluß A oder B zum Druckmittelanschluß T ermöglicht eine lastunabhängige und lasteingespannte Steuerung und Regelung eines damit gesteuerten Druckmittel-Rotations- oder Linearmotores, wenn der gleichzeitige Druckmittelfluß vom Druckmittelanschluß P zum Druckmittelanschluß A oder B vorzüglich ungedrosselt
erfolgt.
Dagegen ist ein mit solehen Einrichtungen verseharer Steuerkolben für den Druckmittelfluß vor Druckmittelanschluß P zum Druckmittelanschluß A oder B nur für eine lasturahbängige Steuerung und Regelung eines damit gesteuerten Druckmittel-Rotations- oder Linearmoteres geeignet, wenn der gleichzeitige Druckmittelfluß vom Druckmittelanschluß A oder B zum Druckmittelanschluß T vozüglich ungedreselt errfolgt.
Für den Erfindungsgenstand ist es unerheblich, ob die proportionals Soll-Lage des Steuerkolbens, zur elektrischen signalgröße im zugehärend n Regelmagneten, durch hydrostatische Druckmittelregelung mit barametrischer Rückführung erfolgt, wie diese beim Proportionalventil der Firma Rexroth in Lohr am Main vorhanden ist, oder ob dazu die Kombination zwischen hydrostatischer Druckmittelregelung und mechanischer Rückführung verwendet wird, wie diese in Figur 1 der Patentanmeldung Nr. P 29 32 810.7 beschrieben ist.
Für das Zustandekommen der hier genannten Erfindung waren folgende Tastachen maßgebend, wobei vorwiegend an den Einsatzbereich entfeinerter Servoventile gedacht wurde, wie diese derzeitig unter dem Betriff "Proportionalventile" auf dem Markt sind.
Bei den auf dem Markt befindlichen Proportionalventilen wird die lastunabhängige und/oder lasteinge- @@@rnt@ Steuerung und Regelung durch eine Zusatzeinrichtung in Form iner Druckvaage erreicht, wie diese in ähnlicher Form bei den bekannten Stromregelventilen vorhanden ist.
Um den Preis eines Proportionalventiles in der sogenannten Standartausführung gerigt zu halten, verzichten in dieser Ausführung verschiedene U@rsteller auf die lastunabhängige und lasteingespannte Steuerung und Regelung und stellen nur ein Proportionalventil mit Drosselfunktionen zur Verfügung. Für die lastunabhängige und lasteingespannte Steuerung und Regelung wird dann zusatzlich eine Zwischenplatte mit Druckvaagen-Einrichtungen angeboten, deren Preis oft über Preis der Proportional-Grundausführung liegt.
Genannte Ausführungen dürften zur gewünschten Universal-Steuerung führen, die auch preislich normale Kangnetventile mit Drosselplattenersetzt, da die zu erwertenden Herstell-Stückzahlen uninteressant bleiben.
Doch hier besteht deshalb eine Marktlücke, weil beim Bau vollautomatischer Produktionsanlagen der Wunsch besteht, die vorhandenen Druckmittel-Linearmotor-Steuerungen den wechselnden Betriebsverhältnissen anpassen zu können, was durch Steuerungen mit normalen Magnet-Megeventilen und Drosselrückschlagventilen nicht immer möglich ist. Könnten hier aus preislichen Gründen diese Steuerungen mit Proportionalventilen erfolgen, die außerdem den Erfindungsgegenstand besitzen, so wären späters Anpa@sungen an verard@rt@ Betriebsverhältnis@@@weitgehend unprobl@retisch und man brauchte bei der Projektierung für den größten Teil der Anvendungsfälls nur eine Steuerungsart vorzusehen.
Die Erfindung wird nun an zwei Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnungen näher beschrieben, so daß Merkmale der Erfindung deutlich werden.
Es zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch ein elektrohydraulisches Servoventil mit hydrostatisch geregelter Soll-Position und mechanischer Rückführung des Steuerkolbens für lastunabhängige und lasteingespannte Steuerung und Regelung und Fig. 2 einen Schritt durch ein elektrohydraulisches Servoventil mit hydrometrischer geregelter Soll-Pösition und barometrischer Rückführung des Steuerkolbens für obenfalls lasttunabhängige und lasteingespannte Steuerung und Regelung.
In den Schnittzeichrungen sind Regelmagneten, Druckmittelanschlüsse und Steuerdruckmittelanschlüsse mit den in der Literatur üblichen Ruchstaben bezeichnet.
Die dabei verwendeten Buchtstaben haben folgende Bedeutung: A = Druckmittelanschluß zum gastteuerten Druckmittel-Linear- oder Rotationsmotor.
B = zweiter Druckmittelsanschluß zum gesteuerten Druckmittel-Linear- oder Rotationsmotor.
P = Druckmittelanschluß von der Druckmittelquelle T = Druckmittelanschluß zum Saugbehälter der Druckmittelquelle X = Steuerdruckmittelanschluß von der Druckmittelquelle Y = Steuerdruckmittelanschluß zum Saugbehälter der Druckmittelquelle Dabei ist dac Druckmittel an dcn Anschlüssen T und Y drucklos.
Im Einzelnen ist die Funktion des im Schnittbild der Fig. 1 dargestellten elektrohydraulischen Servoventiles für lastnabhängige und lastainge spannt Steuerung und Regelung folgende: In Abhängigkeit eincr elektrischen Signalgröße, die im Regelmagnet a wirkt, wird der Druckregelkolben 1 gegen die mechanische Rückführungsfeder 2 geschoben und ein geregelter Druckmitteldruck in den Kammern 3 und 14 aufgebaut, die mit den Bohrungen 5 verbunden sind. Dadurch wird der Steuerkolben 8 aus seiner Mittellage gegen die mechanische Rückführungsfeder 2 geschoben, bis in der Kammer 3 der stirnseitig auf den Druckregelkolben 1 wirkende geregelte Druckmitteldruck mit der Federkraft der mechanischen Rückführungsfeder 2, die gegen die Hubkraft des Regelmagneten a wirken, gleich groß sind.
Das nun fließende Druckmittel aus dem Druckmittelanschluß P, durch den Steuerkolben 8, den Druekmittelanschluß B in den einen Anschluß des Druckmittel-Linear- oder Rotationsmotores verursacht das Ausfließer das Druckmittels aus den sweiten inschluß zum Druckmittelanschluß A, durch den Steuerkalben 8, in die eins@itig offene Ringkammer 9 und weiter durch @chlitze und/oder Rohrungen 7 in den Druckmittelanschluß T, in den es in Abhängigkeit des Diferenzdruckes mit hoher Geschwindigkeit drucklos hineinfließt. Da die Schlitze und/oder Rohrungen 7 eine bestimmt Weigung zur Längsachse des Steuerkelbens 8 bezitzen, verusacht das durchfließende Druckmittel in Abhängigkeit der Druckmittelmenge eine zugeordnete hydrodynamische Rückstellkraft in Schließrichtung des Steuerkelbens, die den Steuerkolben entsprechend aus seiner Soll-Lage verschiebt.
Das h@t zur Folge, daß nur proportional zum elektrischen Signal, das im Regelmagnet a wirkt, ein gleichbleibender und gergelter Druckmittelstrom zum Druckmittelanschluß T fließen kann, der vom Differenzdruck unabhängig bleibt.
Die Wirkung einer elektrischen Signalgröße im Regelmagnet b verursacht den gleichen Vorgang auf der Gegenseite.
Die Funktion das in Fig. 2 vdargestellten elektrohydraulischen Gervoventiles entspricht dem im Fig.
1 dargestellten, mit dem Unterschied, daß die Druckmittelregelung für den proportionalen Steuerkolbenhub durch kräftige Zentrierfendern 15 und 16 als barometrischer Rückführung erfolgt.
Wie aus der Reschreibung der Erfingung zu erschen ist, werden hier be@ust hydrodynamische Längskräfte erzeugt, die beim Druckmittelfluß durch Schlitze und/oder Rohrungen aus dem Steuerkolben entstehen, deren Größe durch die Neigung der Schlitze und/ oder Bohrungen zur Längsachse des Steuerkolbens bestimmt werden.
Deshalb werden hier die sonst unerwünschten hydrodynamischen Längskräfte, die völlig unkontrolliert entstehen, als praktisch kontrolliert entstehende hydronamische Längskräfte für die Druckmittel-Stromregelung genutzt.

Claims

"Hydronamische Regeleinrichtung zur Druckmittel-Stromregelung des Steuerkolbens eines elektrohydraulischen Servoventiles" Patentansprüche: 1. Hydrodynamische Regeleinrichtung zur Druckmittel-Stromregelung des Steuerkolbens eines elektrohydraulische Servoventiles mit barometrischer und/oder mechanischer Rückmittelregelung, dadurch gekennzeichnet daß die Druckmittel-Fiie3richtung von der oder zur einseitig offenen Ringkammer (9) durch Schlitze und/oder Bohrungen (7) im Steuerkolben (8) insgesamt so beeinflußt wird, daß die daraus entstehenden hydrodynamischen Strömungskräfte, die axial in Schließrichtung auf den Steuerkolben (8) wirken, sich größenmäßig mit steigendnn Differenzdruck und sich erhöhender Strömungsmenge des Druckmittcls gegen die druckgeregelte hydrostatische Soll-Stellkraft in dem Naße erhöht und den Steuerkolben (8) aus seiner Soll-tage in Schließrichtung verschiebt, wic es für einen gleichmäßigen, lastunabhängigen Druckmittelstrom erforderlich ist, dessen Größe vom elektrischen Signal bestimmt wtd, das im Regelmagneten (a oder b) wirksam ist, wozu die Schlitze und/oder Bohrungen (7) in ihrer Breite und Größe in entsprechender Neigung zur Längsrichtung des Steuerkolbens (8) so ausgeführt sind, daß die vorbestimmten Soll-Abweichungen mög lichst eingehalten werden.
2. Hydronamische Regel@inrichtung zur Druckmittel-Stromregelung des Steuerkolbens eines elektrohydraulischen Servoventiles nach Anspruch 1, d a d u r c h/g e k e n n z e i c h n e t, daß zur lasteingespennten und lastunabhängigen Steuerung und Regelung, der Druckmittelfluß vom Druckmittelanschluß P zum Druckmittelanschluß A oder Druckmittelanschluß B in der Soll-Position des Steuerkolbens (8) weigehend ungedroselt erfolgt und im Gegensatz dazu der Druckmittelstrom vom Druckmittelanschluß A oder Druckmittelanschluß A zum Druckmittelanschluß T stromgeregelt erfolgt.
3. Hydrodynamische Regeleinrichtung zur Druckmittel-Stromregelung des Steuerkolbens eines elektrohydraulisfren Srevoventiles nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e daß zur lasttunabhängigen Steuerung und Regelung, der Druckmittelfluß vom Druckmittelanschluß P zum Druckmittelanschluß A oder Druckmittelanschluß B stromgeregelt erfolgt und der Druckmittelstrom vom Druckmittelanschluß A oder Druckmittelanschluß B zum Druckmittelanschluß T in Soll-Position des Steuerkolbens (8) vorzugsweise ungedrosselt oder auch stromgeregelt erfolgt.
4. Hydrodynamische Regeleinrichtung zur Druckmittel-Stromregelung des Steuerkolbens eines elektrohydraulischen Servoventiles nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e k e h n z e i c h r e t, daß die einseitig offenen Ringkammern (9) durch Hülsen gebildet werden, die auf den mehrteiligen Steuerkolben (8) aufgeschoben und an den Snder. verschweißt oder machanisch befestigt sind, so daß fertigungstehnisch eine wesentlich einfachere Einbringung der Schlitze und/oder Pohrungen (7) erfolgen kann.

Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Regeleinrichtung zur Druckmittel-Stromregelung durch den Steuerkolben eines elektrohydraulischen Servoventiles mittels durch Schlitze und/oder Bohrungen richtungsbestimmten, aus dem Steuerkolben austretenden Druckmittelflußes, dessen hyrdodynamische Kräfte in Abhängigkeit des Druckmittel-Differenzdruckes und der Druckmittel-Menge auf den Steuerkolben eine vorbestimmte Längskraft in Schließrichtung ausübt und den Steuerkolben aus seiner Soll-Lage gegen die druckgeregelte hydrostatische Stellkraft soweit verschiebt, wie es für einen gleichbleibenden ur.d lastunabhängig geregelten Druckmitteilstrom erforderlich ist.