DE3038797A1 - Druckregelventil - Google Patents
DruckregelventilInfo
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Description
Patentanwälte Dipl. Ing. Hans-Jürgen Müller Dr. rer. nat, Thoraas Berendt
Dr.-Ing. Hans Leyh
Unser Zeichen: A 14 Lh/fi
Herion-Werke KG
Stuttgarter Str. 120
Stuttgarter Str. 120
7012 Fellbach
Druckregel ventil
A 14 430 Herion-Werke KG
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Druckregel ventil für pneumatische und
hydraulische Druckmittel, mit einem Ventilkolben, einem Promäranschluß, einem Sekundäranschluß und einem Druck-Entlastungsanschluß,
einem Ventil teil zwischen Primäranschluß und Sekundäranschluß, sowie einem Ventil teil zwischen Sekundäranschluß und Entlastungsanschluß.
Druckregel ventile oder Druckminderventile haben die Aufgabe, einen
hohen Pntmärdruck auf einen niedrigeren Sekundärdruck einzuregeln.
Bei einer Erhöhung des Sekundärdrucks infolge äußerer Einflüsse muß die überschüssige Menge des Druckmittels (z.B. Luft oder eine
Hydraulikflüssigkeit) entlüftet bzw. zu einem Tank abgeführt werden.
Es sind nun Druckminderventile bekannt, die als Schieberventile ausgeführt
sind. Diese Ventile haben jedoch den Nachteil, daß zwischen Primärseite und Sekundärseite, sowie zwischen Sekundärseite und
Tankanschluß Lecköl auftritt, was bei einem Speicherbetrieb, insbesondere
wenn mehrere Ventile parallel geschaltet sind, nachteilig " ist, da sich die Speicher rasch leeren können.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß bei Vermeidung
dieses Nachteiles eine einwandfreie, zuverlässige Funktion des Ventiles
erreicht wird.
Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Ventil teile
als Sitzventile.ausgebildet sind.
Die Sitzventile sind hierbei zweckmäßigerweise bei Verwendung eines
pneumatischen Druckmittels in Form von Tellerventilen mit Weich-
-Sr- .
dichtungen, bei einem hydraulischen Druckmittel in Form von Kegelsitzventilen
ausgebildet.
Zum Zwecke der Druckentlastung haben Ventilsitz und Faltenbalg bzw.
Kolben denselben wirksamen Durchmesser.
Zur Entlastung der Weichdichtungen ist vorteilhafterweise der Hub des
Ventiltellers des Sitzventiles zwischen Sekundäranschluß und Entlastungsanschluß in seiner Schließrichtung durch einen gehäusefesten Anschlag
begrenzt. · · " ■
Der Ventilteller des Sitzventiles zwischen Promäranschluß und Sekundäranschluß
kann axial einstellbar ausgebildet sein, wodurch der Hub und der Regelpunkt des das Ventil betätigenden Magneten fixiert werden
kann.
Um eine Dichtungsreibung zu vermeiden, kann vorgesehen werden, den Ventilkolben
über einen Faltenbalg mit dem Ventilgehäuse zu verbinden.
Vorteilhafterweise kann außerdem der Ventilteller des Sitzventiles
zwischen Sekundäranschluß und Entlastungsanschluß mit einem Dämpfungskolben versehen sein, um ein Schwingen des Systems zu vermeiden.
Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand
der Zeichnung erläutert, in der die
Fig. 1 - 3 im Schnitt ein Druckregel ventil in verschiedenen Schaltstellungen
für pneumatische Druckmittel zeigen.
Fig. 4 zeigt im Schnitt ein Druckregel ventil für hydraulische Druckmittel
Das Druckregel ventil 10 nach Fig. 1 hat ein Gehäuse 12 mit einem Primäranschluß
14 für ein Druckmittel mit hohem Primärdruck, in diesem Fall
z.B. Luft, einen Sekundäranschluß 16, in welchem der Druck je nach Einstellung
des Regelmagneten 34 des Ventil es auf einen niedrigeren Druck als der Primärdruck eingeregelt wird, und einen Entlastungsanschluß 18,
der in. diesem Fall,.d.h. bei Verwendung eines pneumatischen Druckmittels-,
z.B. 'zur Atmosphäre entlüftet.
In dem Gehäuse 12 ist ein VentiTkolben 20 axial, verschiebbar geführt.
Der Ventil kolben ist ari seinem, in der Zeichnung unteren Ende mit einem
Ventilteller 24 versehen, der zusammen mit einem Ventilsitz 22 im Gehäuse 12 ein Sitzventil bildet. Als Dichtung 26 kann eine Weichdichtung verwendet
werden. Der Ventilteller 24 ist in der dargestellten Ausführungsform auf den Ventil kolben 20 aufgeschraubt, so daß er in Axialrichtung
verstellbar ist. Das Gewinde ist in geeigneter, nicht näher gezeichneter
Weise abgedichtet, und es können ferner Mittel vorgesehen sein, um den Ventilteller 24 auf dem Ventil kolben 20 in der eingestellten Position
zu arretieren.
Am, in der Zeichnung oberen Ende ist der Ventil kolben 20 mit einem
Ventilsitz 28 versehen, der zusammen mit einem Ventilteller 30, der geeignet im Gehäuse geführt ist, ebenfalls ein Sitzventil bildet.
Als Dichtung kann auch hier eine Weichdichtung 32 verwendet werden.
Der Ventilteller 30 wird auf der dem Ventilsitz 28 abgewandten Seite
durch einen Magnetstößel 36 des Regelmagneten 34 beaufschlagt.
Das Sitzventil 22, 24 liegt zwischen dem Primäranschluß 14 und dem
Sekundäranschluß 16, während das Sitzventil 28, 30 zwischen dem
Sekundäranschluß 16 und dem Entlüftungsanschluß 18 liegt.
Im Gehäuse ist ein Anschlag 3.8 ausgebildet, auf welchem der Ventilteller
30 in der Stellung nach Fig. 2 aufsitzt, wie im einzelnen noch erläutert
wird. Der Ventil kolben 20 ist bei der hier dargestellten Ausführungsform über einen Faltenbalg 40 mit dem Gehäuse 12 verbunden. Eine Druck-
feder 42, die sich auf einer Seite am Gehäuse und auf der anderen Seite
am Ventil kolben abstützt, beaufschlagt den letzteren entgegen der Kraftrichtung
des Regel magneten 34.
Das Ventil nach den Fig. 1 bis 3 arbeitet folgendermaßen.
Am Primäranschluß 14 steht das Druckmittel mit hohem Primärdruck an.
Beide Sitzventile 22,. 24 einerseits und 28, 30 andererseits, sind geschlossen,
d.h. das Regelventil befindet sich in dem durch den Regelmagneten 34 vorgegebenen Druckbereich. Die wirksame Fläche des Sitzventiles
22, 24 und die wirksame Fläche des Faltenbalges 40'sind
gleich groß, womit der Ventil kolben 20 in sich druckentlastet ist.
Ferner ist die wirksame Fläche des Sitzventiles 28, 30 gleich der wirksamen Fläche des Sitzventiles 22, 24.
Auf den Ventilteller 30 wirkt von oben her die am Regel magneten 34 eingestellte
Kraft. Von unten her wirkt auf den Ventilteller 30 die Kraft der Regelfeder 40 sowie eine Kraft, die sich aus dem Produkt von
Sekundärdruck mal wirksamer Fläche des Sitzventiles 28, 30 ergibt.
Der Ventilkolben 20 ist zu diesem Zweck mit einer durchgehenden axialen Bohrung 48 versehen, die ständig in Verbindung mit dem Sekundäranschluß
16 steht, so daß der Sekundärdruck auf den Ventilteller 30
entgegen der Kraft des Regel magneten 34 wirkt.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Schaltstellung des Druckregelventiles sind
diese Kräfte ausgeglichen, d.h. beide Sitzventile 22, 24 sowie 28, 30
sind geschlossen, d.h. die Verbindung vom Primäranschluß 14 zum Sekundäranschluß
16 ist gesperrt, ebenso die Verbindung vom Sekundäranschluß zum Entlüftungsanschluß 18.
Wird nun ein höherer Sekundärdruck gefordert, so wird die Kraft des
Regel magneten 34 entgegen der Kraft der Druckfeder 42 erhöht. Da sich mit dieser Erhöhung der Kraft des Regel magneten das System nicht mehr
im Gleichgewicht befindet, wird der Ventilteller 30 durch den Magnetstößel
36 in Fig. 2 nach unten bewegt und dadurch der Ventilteller vom Ventilsitz 22. abgehoben und damit dieses Ventil geöffnet. Der
Ventilteller 30 bewegt sich hierbei nach unten, bis er auf dem Anschlag
38 des Gehäuses 12 aufsitzt, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Die Belastung der Weichdichtung 32, die nur durch die Kraft der Regel feder
42 beaufschlagt wird, wird hierdurch begrenzt und eine· Überlastung
vermieden.
Es soll .hier nachgetragen werden, daß auch die Weichdichtung 26 nur
durch die Kraft der Regelfeder 42 belastet wird, da das System in sich druckausgeglnchen ist. (Fig. 1 und 3).
Nachdem das Sitzventil 22, 24 geöffnet hat, strömt Druckmittel vom
Primäranschluß 14 solange zum Sekundäranschluß 16, bis der durch den Regel magneten· 34 vorgegebene Sekundärdruck erreicht ist. Sobald dies
der Fall ist, sind die Kräfte wieder ausgeglichen und das Sitzventil
22, 24 schließt wieder und das Druckregel ventil nimmt die in Fig. 1
gezeigte Stellung ein.
Wird ein niedrigerer Sekundärdruck gewünscht, so wird die auf den
Ventilteller 30 wirkende Kraft des Regelmagneten 34 entsprechend
verringert. Durch den Sekundärdruck, der entgegen der Kraft des Regelmagneten auf den Ventilteller 30 wirkt, wird der letztere vom
Ventilsitz 28 abgehoben und das Sitzventil 28, 30 geöffnet, wie
Fig. 3 zeigt, wodurch eine Verbindung vom Sekundäranschluß 16 zum Entlüftungsanschluß 18 hergestellt wird. Das Druckmittel kann dann
vom Sekundäranschluß 16 zum Ent!Liftungsanschluß 18 solange abströmen,
bis das Gleichgewicht der Kräfte wieder erreicht ist, d.h. bis die
Kraft der Regel feder 42 plus die Kraft aus Sekundärdruck mal wirksamer
Fläche des Ventilsitzes 28 gleich der Kraft des Regel magneten 34 sind.
Sind diese Kräfte ausgeglichen, so nimmt das Regelventil wiederum die
in Fig. 1 gezeigte Stellung ein.
Der Ventilteller 30 ist, wie in der Zeichnung dargestellt, mit einem
Dämpfungskolben 44 versehen, der in eine erweiterte Bohrung 46 des
Ventilkolbens 20 hineinragt. Die Bohrung 46 steht in Verbindung mit
der Bohrung 48. Die Durchmesser von Dämpfungskolben 44 und Bohrung
sind nun so gewählt, daß die Fläche der Bohrung 48 größer ist als die Fläche des Ringspaltes zwischen dem Dämpfungskolben 44 und der Bohrung
46, so daß die hieraus resultierende Differenzkraft auf die untere
Stirnfläche des Dämpfungskolbens 44 entgegen der Kraftrichtung des
Regelmagneten wirkt. Hierdurch wird ein Schwingen des Systems vermieden.
Da beide Weichdichtungen 26, 32 nur durch die Kraft der Regel feder 42 "
beaufschlagt werden, und außerdem die Bewegung des Ventilteller^ 30
durch den Anschlag 38 begrenzt ist, wird eine überlastung der.Weichdichtungen vermieden. Durch die axiale Verstellbarkeit des Ventiltellers
24 auf den Ventil kolben 20 kann der Hub und der Regelpunkt des Magneten eingestellt und fixiert werden. Als Regel magnet kann
ein Proportional magnet verwendet werden, der'kraftgeregelt oder
hubgeregelt sein kann. Infolge der Verwendung eines Faltenbalges
kann auf die sonst erforderlichen Dichtungen verzichtet werden,
womit auch die Dichtungsreibung wegfällt.
Vorteilhaft ist ferner, daß infolge der Verwendung von Sitzventilen
keine Leckage auftritt.
Es ist oben ausgeführt worden, daß die wirksamen Durchmesser der Ventil
sitze 28 und 22 gleich sind. Wird hingegen der Ventilsitz 28 mit kleinerem Durchmesser ausgeführt als der Ventilsitz 22, so entsteht
eine Differenz zwischen öffnungsdruck und Schließdruck,' was in manchen
Fällen von Interesse sein kann.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4, die mit einem hydraulischen
Druckmedium', z.B. Drucköl, arbeitet, sind die Sitzventile als
Kegelsitzventile ausgebildet. Der Ventilkolben 20 ist in einer
Ventil buchse 56 verschiebbar geführt und er ist mit einem Ventilkegel
52 versehen, der zusammen mit dem an der Ventil buchse 56
ausgebildeten Ventilsitz 22 ein Sitzventil zwischen dem Primäranschluß 14 und dem Sekundäranschluß 16 bildet. Am in der Zeichnung
oberen Ende .des Ventilkolbens ist dieser mit einem Ventilsitz 28
versehen, der mit einem Ventilkegel 54 zusammenwirkt und ein Sitzventil bildet. Der Ventilkegel 54 ist geeignet mit dem Magnetstößel
36 verbunden. . "
Die Wirkungsweise dieses Ventiles ist dieselbe wie die des Ventil es
nach den Fig. 1 bis 3.
In der in Fig. 4 dargestellten Stellung sind beide Sitzventile geschlossen.
Der Ventilkolben 20 ist durch die Regelfeder in Schließrichtung
der beiden Sitzventile beaufschlagt. In der dargestellten Stellung sind die.Kräfte ausgeglichen. Wird die Kraft des Regelmagneten
erhöht, so wird das Sitzventil 22, 52 geöffnet und das Druckmittel strömt vom Primäranschluß 14 über einen Ringraum 58,
eine Querbohrung 60 und einen Ringraum 62 durch das geöffnete Sitzventil
22, 52 zum Sekundäranschluß 16. Der Sekundärdruck steigt entsprechend an, bis die Kraft der Regel feder und die aus dem
Sekundärdruck resultierende Kraft auf den Ventilkegel 54 gleich
der Magnetkraft ist, worauf das Sitzventil 52, 22 wieder schließt
und die Verbindung vom Primäranschluß 14 zum Sekundäranschluß 16 gesperrt
wird.
Wird hingegen die Kraft des Regelmagneten verringert oder steigt der
Druck im Sekundäranschluß 16 infolge einer äußeren Kraft oder z.B. durch eine Temperaturerhöhung des Druckmittels, so wird die Summe der
Kräfte (Federkraft + Kraft infolge des Sekundärdruckes) am Ventilkegel
größer als die entgegengesetzt gerichtete Kraft des Regel magneten, worauf
der Ventilsitz 28, 54 öffnet und das Druckmittel vom Sekundäranschluß
durch die Bohrung 48, das geöffnete Sitzventil 28, 54 und eine Zwischenkammer
64 zum Tankanschluß 18 abströmen kann, bis der Druck am Sekundäranschluß
16 wieder soweit gefallen ist, daß die Kräfte ausgeglichen sind, wodurch das System wieder die in Fig. 4 gezeigte Position einnimmt.
Ist der Durchmesser des Ventilsitzes 28 kleiner als der des Ventilsitzes 22,
so ist, wie bereits ausgeführt, der Schließdruck zwischen dem Primäranschluß 14 und dem Sekundäranschluß 16 kleiner als der öffnungsdruck
zwischen dem Sekundäranschluß 16 und dem Tankanschluß 18. Der Sekundärdruck
im Anschluß 16 schwankt daher zwischen diesen beiden Werten. Die gleiche Wirkung hat die Regelfeder 42.
In den meisten Anwendungsfällen sind daher, um ein gutes Regel verhalten
zu erreichen, die Sitzdurchmesser gleich und die Feder 42-wird nur so ·
stark ausgebildet sein, daß sie, wenn das Druckmittel, vom Sekundäranschluß 16 zum Tankanschluß 18 strömt, das Sitzventil 22, 52 gerade
noch geschlossen gehalten wird.
Claims (1)
- A 14 430 Herion-Werke KGPatentansprüche( \.j Druckregel ventil für pneumatische und hydraulische Druckmittel, mit einem Ventil kolben, einem Primäranschluß, einem Sekundäranschluß und einem Druck-Entlastungsanschluß, einem Ventil teil zwischen Primäranschluß und Sekundäranschluß und einem Ventilteil zwischen Sekundäranschluß und Entlastungsanschluß, dadurch gekennzei chnet , daß die Ventilteile als Sitzventile ausgebildet sind. ■2. Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sitzventile in Form von Tellerventil en (24, 30} mit Weichdichtungen (26, 32) ausgebildet sind.3. Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sitzventile als Kegelsitzventile (52, 54) ausgebildet sind. .4. Druckregelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilteile (22, 28) den gleichen wirksamen Durchmesser aufweisen. - ■5. Druckregelventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzei chnet , daß der Hub des Ventiltellers (30) in seiner Schließrichtung durch einen gehäusefesten Anschlag (38) begrenzt ist. .6. Druckregelventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventil teil er (24) axial einstellbar auf dom Ventilkolben (20) angeordnet ist.J. Druckregel ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Ventil kolben (20) über einen Faltenbalg (40) mit dem Ventilgehäuse (12) verbunden ist.8. Druckregel ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich ne t , daß der Ventilteller (30) mit einem Dämpfungskolben (44) versehen ist.9. Druckregel ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß der wirksame Durchmesser des Faltenbalges (40) gleich dem wirksamen Durchmesser der Ventilteile (225. 28) ist. (Fig. 1-3)10. Druckregel ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net; daß der Durchmesser des Ventilkolbens (20) gleich dem wirksamen Durchmesser der Ventilteile (22, 28) ist. (Fig. 4).
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