DE3134065C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckregelventil mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Bei einem derartigen bekannten Druckregelventil (DE-OS 24 16 235) ist das Vorsteuerventil mit einem Stellkolben versehen, der beidseitig von dem Steuerdruck eines elektrohydraulischen Steuerventils beaufschlagt ist. Die Stellung des Stellkolbens wird von einem Weg­ aufnehmer erfaßt und in einem Regelverstärker mit einem Sollwert verknüpft, um das Ansteuerventil für das Servo­ ventil zu bilden. Solche Ventilkombinationen sind auf­ wendig.

Bei einem anderen bekannten Druckregelventil (EP 00 39 586) kann die Vorspannung der Feder für den Druckregelkolben des Ventils stufenweise verändert werden indem drei zu entsprechenden Stellkolben gehörende Druck­ räume von jeweils einem Schaltventil mit Druck beauf­ schlagt oder druckentlastet werden. Die Schaltventile sind magnetgesteuert und besitzen zwei Schaltstellungen.

Zur Ansteuerung eines Wegeventils ist auch ein Vorsteuer­ ventil bekannt (US-PS 42 66 572), das eine zusätzliche Sicherheitsstellung aufweist, in der die Steuerdruckräume des Wegeventils miteinander verbunden und druckentlastet werden. Das Vorsteuerventil wird einseitig von einem Pro­ portionalmagneten gegen die Kraft einer Feder betätigt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Druckregelventil der gattungsgemäßen Art konstruktiv einfacher auszubilden.

Diese Aufgabe ist erfin­ dungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß ist so der Bauaufwand für das Vorsteuerven­ til erheblich verringert, da anstelle des elektro­ hydraulischen Steuerventils ein einfaches Schalt­ ventil tritt, das von einem Dreipunktregler elektrisch an­ gesteuert ist. Der Dreipunktregler liefert somit lediglich drei Schaltsignale, die bewirken, daß der Stellkolben des Druckregelventils entweder stehenbleibt, oder in Richtung Öffnen oder Schließen beaufschlagt wird. Diese Bewegung des Stellkolbens wird an einem einfachen, mit dem Stell­ kolben verbundenen Stellungsgeber abgenommen und als Regel­ größe (Istwert) einem Vergleicher zugeführt, dessen anderer Eingang von der Führungsgröße (Sollwert) belegt ist.

Mit der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung läßt sich ein großer Durchfluß steuern. Ferner zeichnet sie sich durch große Stabilität der Regelung aus und vermeidet den Nachteil, daß das Steuerdruckmittel von der Hauptdrucklei­ tung entnommen werden muß. Zum Ansteuern des Druckregel­ ventils genügt vielmehr eine Quelle mit niedrigerem Druck. Außerdem wird bei konstanter Einstellung des Sollwertes nur ein minimaler Steuerdruckmittelstrom benötigt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der einzigen Figur der Zeichnung näher erläutert.

Von einer Pumpe 1 wird Strömungsmittel in eine Druckleitung 2 zu einem Verbraucher 3 gefördert. An die Druckleitung " ist über eine Leitung 4 ein Druckregelventil 5 angeschlos­ sen. Ein Verschlußkörper 6 wird von einer Feder 7 auf einen Ventilsitz 8 gedrückt. Wird in der Druckleitung 2 ein Druck erreicht, welcher der Vorspannung der Feder 7 entspricht, so wird der Verschlußkörper 6 aufgedrückt und Druckmittel strömt am Verschlußkörper 6 vorbei über die Leitung 36 in den Tank. Sinkt der Druck, so schließt der Verschlußkörper 6. Der Öffnungsdruck des Druck­ regelventils wird dementsprechend durch die Vorspannung der Feder 7 bestimmt.

Die Vorspannung der Feder 7 wird durch die Stellung des Kolbens 9 festgelegt. Die Stirnfläche 9 a des Kolbens 9 weist eine größere Querschnittsfläche als die Stirnfläche 6 a des Verschlußkörpers auf. Die Stirnfläche 9 a des Kolbens 9 wird mit dem Steuerdruck in der Steuerkammer 10 durch eine Leitung 11 beaufschlagt. Der Raum 12 zwischen dem Stellkolben 9 und dem Verschlußkörper 6 ist über eine Leitung 14 ent­ lüftet.

Mit dem Kolben 9 ist ein Stellungsgeber 15 verbunden, der aus einem Kern 16 und einer Spule 17 besteht. In dem Aus­ führungsbeispiel ist ein induktiver Stellungsgeber darge­ stellt. Der Stellungsgeber könnte aber auch kapazitiv ar­ beiten oder als Potentiometer ausgebildet sein. Das der Stellung des Kolbens 9 entsprechende elektrische Istwertsignal (Regel­ größe) steht auf einer Leitung 18 an.

Das Vorsteuerventil 20 ist als elektromagnetisches Schalt­ ventil aufgebaut. Der Schieber 21 ist einerseits vom Magnet­ anker 22 beaufschlagt, der in der Magnetspule 23 verschieb­ bar angeordnet ist, und andererseits von zwei Federn 24 und 25. Außerdem weist der Schieber 21 eine Steuerkante 21 a und eine Steuerkante 21 b auf. Dem Vorsteuerventil 20 wird Steuerdruck über eine mit der Druckleitung 2 verbundene Leitung 26 zugeführt.

In der dargestellten Mittelstellung des Schiebers 21 sperrt die Steuerkante 21 a den Zufluß von Druckmittel aus der Leitung 26 in die Leitung 11 und damit in die Steuerkammer 10 des Druckregelventils 5 ab. Außerdem sperrt die Steuerkante 21 b des Schiebers 21 die Leitung 11 von einer zum Tank führenden Leitung 27 ab. In dieser Stellung ist also die Steuerkammer 10 abgeschlossen und der Kol­ ben 9 bleibt stehen.

Die elektrische Regeleinrichtung 30 für das Schaltventil 20 besteht aus einem Vergleicher 31, einem Dreipunktschalter 32, einer Rückführung 33 und einem Leistungsverstärker 34. Die Rückführung kann zwecks Veränderung der Verstärkung mit einem einstellbaren Spannungsteiler versehen sein.

In dem Vergleicher 31 wird das von dem Stellungsgeber 15 auf der Leitung 18 gelieferte Istwertsignal mit einem eingestellten Sollwertsignal verglichen und die Differenz dem Dreipunktschalter zugeführt. Dieser liefert drei Aus­ gangssignale, nämlich bei Übereinstimmung von Soll- und Istwertsignal einen Nullausgang, sowie einen positiven bzw. negativen Ausgang, wenn eine positive bzw. negative Differenz zwischen Soll- und Istwertsignal im Vergleicher 31 festgestellt wird.

Abhängig vom Ausgang des Dreipunktschalters 32 kann der Leistungsverstärker 34 drei Stromstärken einstellen, die als Stellgröße über die Leitung 35 an die Magnetspule 23 des Schaltventils gegeben werden. Die vom Leistungs­ verstärker 34 erzeugten Stromstärken betragen Null, 50% und 100%.

Dementsprechend wird der Magnetanker 22 mit einer Kraft von Null, 50% oder 100% gegen den Kolbenschieber 21 des Schaltventils gedrückt. Dabei führt der Kolbenschieber folgende Bewegungen aus:

In der dargestellten Lage ist der Kolbenschieber 21 in Mittelstellung, die durch den Schaltmagneten 22 hervorge­ rufen wird, wenn die Stromstärke 50% beträgt. In dieser Mittelstellung des Kolbens 21 wird dessen Steuerband 21 c an eine von der Feder 24 vorgespannte Scheibe 28 ange­ drückt, die sich an eine Gehäusekante 29 anlegt. In dieser Schaltstellung ist die Leitung 11 abgesperrt und der Kol­ ben 9 des Druckregelventils 5 bleibt in der dargestellten Lage stehen.

Liefert dagegen der Leistungsverstärker 34 die Stromstärke Null, so kann die auf den Bund 26 wirkende Feder 25 den Schieber 21 nach links verschieben, bis die Steuerkante 21 b die Leitung 11 mit der Rückleitung 27 verbindet, wodurch die Steuerkammer 10 druckentlastet wird und die Vorspannung der Feder 7 verringert wird, so daß der Verschlußkörper 6 des Druckregelventils 5 geöffnet werden kann.

Bei der vom Leistungsverstärker 34 gelieferten Stromstärke von 100% dagegen wird durch den Schaltmagneten 22 der Schieber 21 nach rechts entgegen der Kraft beider Federn 25 und 24 verschoben, bis die Steuerkante 21 a die Verbin­ dung zwischen der Steuerdruckleitung 26 und der Leitung 11 zur Steuerkammer 10 herstellt. Dadurch wird der Stellkolben 9 nach links verschoben und die Vorspannung der Feder 7 vergrößert, so daß der Verschlußkörper 6 an den Ventil­ sitz angedrückt ist.

Es ist ersichtlich, daß die Ansteuerung des Druckregelven­ tils 5 mittels des Schaltventils 20 erheblich vereinfacht ist. Das positive, negative oder Nullausgangssignal des Dreipunktschalters 32 wird in dem Leistungsverstärker 34 in die Stromwerte Null, 50% und 100% umgeformt und die­ sen Stromwerten entspricht eine bestimmte Stellung des Schaltventils 20. Der Dreipunktschalter 32 ist außerdem mit der Rückführung 33 versehen, die aus einem Verzögerungs­ glied besteht, dessen Verstärkung einstellbar ist.

Da die Querschnittsfläche des Kolbens 9 des Druckregelven­ tils 5 wesentlich größer ist als die druckbeaufschlagte Fläche des Verschlußkörpers 6 muß der Steuerdruck nicht aus der Druckleitung 2 entnommen werden, sondern kann von einer anderen Druckquelle niedrigeren Druckes abge­ zweigt werden.

Eine zusätzlich zur Feder 7 zwischen dem Verschlußkörper 6 und dem Kolben 9 angeordnete Feder 19 verbessert das Stabilitätsverhälten des Ventils.

Mittels des von der Dreipunktregeleinrichtung gesteuerten Schaltventils lassen sich anstelle des Druckregelventils auch andere Ventile steuern, beispielsweise Wegeventile oder Stellventile für Pumpen.

Claims (7)

1. Druckregelventil zur Regelung des Druckes in einer zu einem Verbraucher führenden Druckleitung durch Ab­ strömen von Druckmittel aus der Druckleitung zu einem Tank bei Erreichen eines vorbestimmten Druckes in der Druckleitung, wobei die Einstellung der Federkraft des Verschlußkörpers am Druckregelventil durch ein Vorsteuerventil erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das Vor­ steuerventil ein magnetisch gesteuertes Schaltventil (20) mit drei Schaltstellungen ist, in denen die Steuerkammer (10) des Druckregelventils (5) abgesperrt, mit Druck beaufschlagt oder druckentlastet ist, daß der Schalt­ magnet (22) des Schaltventils von einem elektrischen Dreipunktschalter (32) angesteuert ist und daß der Drei­ punktschalter (32) eingangsseitig mit einem Vergleicher (31) verbunden ist, in dem aus dem von einem mit dem Druckregelventil verbundenen Stellungsgeber (15) erzeugten Istwertsignal und einem vorgegebenen Sollwertsignal die Regelabweichung erzeugt wird.

2. Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an den Vergleicher (31) eine Rückführung der Stellgröße des Dreipunktschalters (32) angeschlossen ist und die Rückführung ein Verzögerungsglied (33) enthält.

3. Druckregelventil nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Verzögerungsglied mit einer veränderbaren Verstärkung versehen ist.

4. Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen Dreipunktschalter (32) und Magnetspule (23) des Schaltmagneten (22) ein Leistungsverstärker (34) als Operationsverstärker vorge­ sehen ist.

5. Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuer­ schieber (21) des Schaltventils (20) gegensinnig zum Magnetanker (22) des Schaltmagneten von zwei Federn (24, 25) beaufschlagbar ist, wobei im stromlosen Zustand des Schaltmagneten die erste Feder den Steuerschieber in eine Stellung verschiebt, in der die Steuerkammer (10) des Druckregelventils mit dem Tank verbunden ist, und wobei bei einer vorbestimmten ersten Stromstärke der Steuer­ schieber in Anlage an die zweite Feder verschoben wird, in der die Steuerkammer abgesperrt ist, und wobei bei einer zweiten vorbestimmten Stromstärker der Steuerschieber entgegen der Wirkung beider Federn in eine Stellung ver­ schoben wird, in der die Steuerkammer mit Druckmittel beaufschlagt wird.

6. Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der Steuerkammer (11) des Druckregelventils einen Kolben (9) beaufschlagt, der über eine Feder (7) auf den Verschlußkörper (6) des Druckregelventils wirkt, wobei die Vorspannung der Feder den Öffnungsdruck des Ventils bestimmt.

7. Druckregelventil nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Querschnitt des Kolbens (9) größer als der Querschnitt des Verschluß­ körpers (6) ist.