DE3134065C2 - - Google Patents
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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.
Priority Applications (4)
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