DE3211188C2

DE3211188C2 - Steuereinrichtung für ein Proportionalventil

Info

Publication number: DE3211188C2
Application number: DE19823211188
Authority: DE
Inventors: John 6400 Soenderborg Kristensen; Niels 6430 Nordborg Tandrup
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss Power Solutions Holding ApS
Priority date: 1982-03-26
Filing date: 1982-03-26
Publication date: 1984-01-12
Also published as: DK128683D0; DK150024C; DE3211188A1; DK128683A; DK150024B

Abstract

Ein Proportionalventil (1) wirkt mit einem Steuerspannungsgeber (5) zusammen. Dieser weist ein Potentiometer (6) auf, dessen Abgriff (8) zwischen zwei Endlagen verstellbar ist. Ein Spannungsteiler (14) weist drei Widerstandsabschnitte (15, 16, 17) auf. Beim Potentiometer (6) sind die Enden seiner kontinuierlichen Widerstandsbahn (7) über je einen Einstellwiderstand (R ↓A, R ↓B) mit entsprechenden Sammelleitungen (9, 10) verbunden. Ein Mittelbereich (18) der Widerstandsbahn (7) ist durch zwei Anschlüsse (19, 20) begrenzt, die je mit einem Ende des mittleren Widerstandsabschnitts (16) des Spannungsteilers (14) verbunden sind. en Fahrsensor oder vom Bahnrechner ausgehen und alle Betriebsprogramme von eine

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für ein Proportionalventil, das eine Neutralstellung und zwei Arbeitssteliungen einnimmt, mit einem .Steuerspannungsgeber, der ein zwischen zwei Sammelleitungen unterschiedlichen Potentials geschaltetes Poieniiometcr aufweist, dessen Abgriff zwischen zwei Endlagen verstellbar ist.

Bei einer bekannten Steuereinrichtung dieser Art (Danfoss-Katalog »Proportionalventile PVG und PVF«. 1980. S. 18) werden die Prnnnrlinnnlvi'niüi» mil Hiifp einer S'cuerspannung derart betätigt, daß sie in einem definierten Abschnitt in der Mitte des Spannungsbereichs ihre Neutralstellung einnehmen, bei steigender Spannung in die eine Arbeitsstellung übergehen und dabei bis zum vollen Durchf/ußqucrschnitt offnen sowie bei abnehmender Spannung in die andere Arbeitsstellung übergehen und dabei bis zum vollen Durchflußqucrschnitt öffnen. Dieser volle Durchflußquerschnitt ist konstruktiv vorgegeben. Da für verschiedene Anwendungszweckc unterschiedliche maximale Durchflußmengen gefordert werden, benötigt mari unterschiedliche Proportionalventile,die bezüglich dieses Durchflußquerschnitts voneinander abweichen, wahrend der Steuerspannungsgeber und die Betätigungsvorrichtung des Ventilsgieich bleiben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ■> Steuereinrichtung der eingangs beschriebenen Art für ein Proporiionalventil anzugeben, das ohne konstruktive Änderungen für unterschiedliche maximale Durchflußmengen verwendet werden kann.

Diese Aufgi.be wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

ίο daß der Stcuerspannungsgeber einen drei Widerstajdsabschnitte aufweisenden und zwischen die Sammelleitungen geschalteten Spannungsteiler aufweist und daß beim Potentiometer zwischen die Enden seiner kontinuierlichen Widerstandsbahn und die entsprechep- > c¹'· Sammelleitung je ein Einsiellwiderstand geschaltet ist und ein Mittelbereich der Widerstandsbahr; durch zwei Anschlüsse begrenzt ist. die je mit einem Ende des mittleren Widerstandsabschnitts des Spannungsteilers verbunden sind.

-° Bei dieser Anordnung kann durch Verstellung der Einstellwiderstände die Kennlinie des Steuerspannungsgebers derart verändert werden, daß dem vollen Weg des Abgriffs nicht mehr der volle Bereich der Steuerspannung entspricht. Demzufolge hat in der

-⁵ Endlage des Abgriffs das Ventil nur einen Teil des konstruktiv möglichen Stcllwegs zurücklegt. Der maximale Durchflußquerschniti ist daher kleiner. Hierbei ist jedoch durcr, die Verbindung des Mittelberetchs der WiJerstandsbahn mit dem mittleren Wider-Standsabschnitt des Spannungsteilers sichergestellt, daß die Kennlinien sich nur im Bereich der Arbeitsstellung des Ventils ändern, die Verhältnisse im Bereich der Neutralstellung dagegen praktisch gleich bleiben. Eine Verstellung der Einstcllwiderstände führt daher nicht zu einet merklichen Veränderung des der Neutralstellung zugeordneten Verstellbereichs des Abgriffs des Steuerspannungsgcbeis. I!s ist daher möglich, unter Verweil dung desselben l'iopnrnoiialvcntils und desselben Steuerspannungsgebers unterschiedliche Ansprüche bezüglich des maximalen DurchlluHq'.ierv hnitts /u erfüllen. Dies erlaubt es. höhere Stückzahlen und damit billiger zu fertigen und die Kosten der Lagerhaltung zu vermindern.

/weckmäßigerweise sind die Einstcliglieder der

Ut.IUl.ll l.irf1l«.II,>IUbl Itll'IUV 1111IhIM(IIIUVI £. *. f« XJ y y \. I t . ».I

genügt daher eine einzige Einstell-Maßnahme. um ein Ventil einem bestimmten Verwendungszweck anzupassen. Gleichzeitig wird dafür gesorgt, daß die Steuerspannungskennlinie symmetrisch zu ihrem der Neutrülstellung zugeordneten Mittelbereich bleibt.

Bei einer bevorzugten Aii'.fühnmgsform ist dafür

gesorgt, daß die Widerstandsbahn des Potentiometers und die Widerstandsabschnitte des Spannungsteilers in Dickschichttechnik auf cmer gemeinsamen PIaMe ausgebildet sind. Dies ergibt eine platzsparende kleine

Hierbei kann die gemeinsame Platte eine mit dem Ausgang verbundene Ki'rzschlußbahn aufweisen und der Abgriff die Widerstandsbahn mit der Kurzschlußbann verbinden. Es können daher alle Anschlüsse an der Platte vorgenommen werden. Eine elektrische Lötstelle od. dgl. am Abgriff, die durch dessen Bewegung besonders beansprucht wäre, kann entfallen.

Zweckmäßigerweise sind Widerstandsbahn und Kurzschlußbahn benachbart auf zwei zum Drehpunkt des Abgriffs konzentrischen Kreisen angeordnet.

Hierbei kann das Potentiometer im Oberteil eines Steuerhebels angeordnet sein, von dessen um eine quer

/ur Hcbelachsc stehende Achse schwenkbaren Kopf der Abgriff verstellbar ist. Dies isl möglich, weil die Steueranordnung so klein ausgebildet werden kann, daß sie im Oberteil des Steuerhebels Platz findet. Ein solcher Sleucrhebcl kann beispielsweise bei einem hyJraulisehen Gerät dazu dienen, durch eine Schwenkbewegung in einer ersten Ebene eine links-Rechts-Bewegung, durch eine Schwenkbewegung in einer senkrecht da/u siehenden Ebene eine Vorwärts-Rückwärts-Bevvegung lind durch Verschwenken des Kopfes eine Auf-Ab-Bewegung zu bewirken.

Beim Einbau kann die gemeinsame Platte in einer Ebene verlaufen, die senkrecht zur Schwenkachse des Kopfes steht, und der Abgrift um diese Scnwenkachse verschwenkbar ist. Dies ergibt eine besonders c '_ he '"' Ausführungsform.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten ^...sführungsbeispiels näherei iüutert. Es zeigt

Fig.! eine schematische P !•■Stellung eines erfin- ^⁰ dungsgemäßen Proportionniventsi mit zugehörigem Steuerspannungsgeber.

F i g. 2 die Kennlinie dos Steuerspannungsgebers.

Fig. 3 einen Schnitt durch den Oberteil eines Steuerhebels und -'

F i g. 4 den Steuerhebel in Ansicht.

ί ig. 1 zeigt ein Proportionaiventil 1 mit einem Gehäuse 2 und einem Schieber 3. der mit Hilfe einer Betätigungsvorrichtung 4 \ erstellbar ist. Das Proportionaiventil kann eine erste Arbeitsstellung A. eine ^iu Neutralstellung B und eine zweite Arbeitsstellung C einnehmen, wobei mit steigender Steuerspannung sder Druckluftquerschnilt in der Arbeitsstellung \ abnimmt, in der Nvutr.ihieüung geschlossen >M und m Uc Arbeitsstellung Iiwleder /iinimnii. Hci^piclsweise ist das ^!l ProporlionaUenlil /wischen eine l'ui.ipc um! die eine Seite eines Stellmotors sou ic /\\ ischen die .uiilcre Seite des Stellmotors und einen IJeh.ihci geschähet. In der Neutralstcliung sind demnach die entsprechenden Verbindungslcitungen gcspei Ί. In der einen Arbeiisslel- ⁴" lung A wird der Stellmotor in die eine Richtung, in der anderen Arbeitsstellung H in die andere Richtung bewegt. Gestrichelt sind Druckfühlleitungcn zur Beeinflussung des Pumpendrucks eingezeichnet.

Fin Steuerspannungsgeber 5 weist ein Potentiometer ⁴' 6 mil einer kontinuierlichen Widerstandsbahn 7 iind einem verstellbaren Abgriff 8 auf. Das eine finde der Widerstandsbahn 7 ist über einen ! msiellw iderstand R , mit einer positives Potential führenden Sammelleitung 9. das andere Ende der Widersumdsbahn 7 über einen ''' Einstellwiderstand Ri. mn einer negatives Potential führenden Sammelleitung iO \ erblinden. Die beiden F.insteilglieder 11 b/w. 12 der Finstcllwiderstande R\ und Rr. sind miteinander über ein Kuppelglied Π \erbunden. Ein Spannungsteiler 14 besieht aus drei ^Vl Widcstandsabschmtten 15, ίό und 17 und isi ebem.üs zwiscnen die Deinen ^ammciicitungen «ί uno IU gcsi haltet. Ein Mittelbereich 18 der Widerstandsbahn 7 ist durch zwei Anschlüsse 19 und 20 begrenz!. Die Anschlüsse sind mit den Enden des mittleren Wider- ^bn stiindsabsehnitts Ib des Spannungsteilers 14 verbunden Die Widerstandsbahn 7 und die Widcrstandsab.schnitic 15, 16 und 17 sind in Dickschidutcehnik auf einer gemeinsamen Platte 21 ausgebildet. Der Abgriffe des Potentiometers ist mit einem Verstärker 22 verbunden. ^b=> an dessen Ausgang die Sicuerspantitmg s/w Betätigung des Proportionalvenlil'i I abgenommen werden kann. Der Vcrstcllwej: des Abgrüfs 8 ist durch zwei Anschläge 23 und 24. weiche je eine Endlage des Abgriffs definieren, begrenzt.

In Fig.2 ist die Kennlinie des Steuerspanniingsgebers veranschaulicht, nämlich Steuerspannung s in Abhängigkeit vom VcrsieHwinkel χ des Abgriffs 8. Das Koordinatenkreuz Lst in den Symmetriepunkt der Kennlinie gelegt. Wenn die Einsteilwiderstände Ri und Rn ihren Kleinstwert R \_:m„ bzw. Rn,„„, haben, ergibt sich eine Kennlinie mit den Abschnitten f. ff und HI. entsprechend dem Arbeitsbereich A 2. dem NeutralsteJ-lungsbereich B und dem Arbeitsbereich CZ Wenn die Einsicllwiderständc ihren Größtwen R\_m^ bzw. /f«„_t„ haben, verlagert sich der Abschnitt I nach Γ. entsprechend dem Arbeitsbereich A I. und der Abschnitt III nach IiI". entsprechend dem Arbeitsbereich Cl. Hierbei bleibt der Abschnitt II hu wesentlichen unverändert. Das bedeutet daß bei allen Einstellungen der Einstellvvidersiande der Winkel ß. der überschritten werden r<üß. damit die Neutralsiellung Bverlassen w ird. praktisch konstant bleibt. Bezüglich der Neutralstellung ändert sich daher nichts. In den Arbeitsteilungen ändert sich jedoch die Neigung der Kennlinie. Dt." 'Cleins'wert der Einstellwiderstände wird in der Endlage ties Winkels λ das Proporlionalvcn;i! 100%ig ausgesteuert. Beim Größtwert der Einstellwiderstände dagegen entspricht der gleiche Verstellwinkel nur einer Teilverstellung des Ventils, so d: ß die größte Durchflußmenge entsprechend beschrankt ist. In der Praxis läßt sich beispielsweise ein bestimmtes Proportionalventil für maximale Diirchflußwerte zwischen 30 und 901 pro Minute verwenden.

Wie I ig. 3 zeigt, können auf einei gemeinsamen Platte auf drei benachbarten Kreisen in Dickschichlleehnik eine Kur/schlußbahn 25. die Widerstnndsbahn 7 des Potentiometers und eine den Spannungsteiler bild.-nde Widerstandsbahn 26 ausgebildet sein. Die Kur/schlußliahn 25 ist mit einer 'ViischliiHsielle 27 verbunden. Die I iiden der WiderstaiuNh.ihn 7 snul mit Anschlußstellen 28 und 29 verbunden. Die I :ulcn der Widerslandsbahn 26 sind mit den Anschlußstellen 31 und 31 verbunden. Fine solche Platte laß; sich nut sehr kleine Abmessungen, beispielsweise in der Große 2)iiini < IM mm herstellen.

Sie kann daher ohne .Schwierigkeiten in den Oberteil 32 eines Steuerhebels 33 eingebaut wei'lcn. uohei cm um eine Achse 34 schwenkbarer kopf 55 ilen Ahgrill 8 bcMtigi. Dieser wird daher um die Schwenkachse >4 verschwenkt. Die Platte 21 sieht in einer I bene senkrecht /χι dieser Achse. Die obcicn Siinikameii des Oberteils 32 dienen als Fndanschlage 23 und 24 für die Verslcllbewegung des Abgriffs 8. Der Kopf 35 wird ferner durch nicht li.n gestellte Federn im senk ι Miuellage gehalten.

Ein s"khci Steuerhebel 33 ist seinerseits um eine Achse 36 sowie um eine senkrecht dazu stehende Achse 37 schwenkbar, um 'wei weitere Potentiometer /u verstellen, «sie zu Meiiorspanntingsgervrn zweier w euerer Ventile gehören.

In manchen I allen ist es zwecknuiHig. die Finstell widerstände Il und \J je Im snh \erstellen zu können, um den Abschnitten I und III unterschiedliche Neigungen zu geben. Dies isl beispielsweise erwünscht, wenn Ober das Proportionnlvcnlil 1 ein Stellmotor mil Diffcrcnzkolben betätigt wird.

Der Aufbau der ßetätigungsvomcimmg 4 kann beliebig sein. Beispielsweise umfaßt sie einen iilckir«/-n'iigncleii. der mil einem du· Sieuerspitnnung λ entsprechenden Strom beschickt wird, wobei auf den

Schieber (lic so erzeugte Miigiiclkmfl und eine R!ückstell-I^:ederkr;ift wirkt. Die iJcliitiguiigsvorriehfuiig kann iiuch ein Stellglied aufweisen, das in Abhängigkeit von der Regelabweichung zwischen der ills .Sollwert dienenden .S(cocrsp:innung s und einem die Liigc des •Schiebers kcnii/eichiicnden Lsi wert, der beispielsweise durch ein Lüge-Potentiometer erzeugt wird, betätigt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung für ein Proponionalventil. das eine NcuiralsteHung und zwei Arbeitssiellungen einnimmt, mit einem .Steuerspannungsgeber, der ein zwischen zwei Sammelleitungen unterschiedlichen Potentials geschaltetes Potentiometer aufweist, dessen Abgriff zwischen zwei Endlagen versteilbar ist dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerspannungsgeber (5) einen drei Widerstandsabschnitte (15, 16, !7) aufweisenden und zwischen die Sammelleitungen (9, 10; geschalteten Spannungsteiler (14) aufweist und daß beim Potentiometer (6) zwischen die Fnden seiner kontinuierlichen Widerstandsbahn (7) und die entsprechende Sammelleitung je ein Einstellwiderstand (R \. Rn) geschaltet ist und ein Mittelbereich (38) der Widerstandsbahn durch zwei Anschlüsse (19, 2Oj begrenzt ist. die je mit einem Ende des mittlereil Widersmndsat- ;hnitts (16) des Spannungsteili verbunden sind.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellglieder (11. 12) der beiden Einstellwiderstande (R-,. R₁I) miteinander gekuppelt sind.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsbahn (7) des Potentiometers (6) und die Widerslandsabschnitte (15, 16, 17) des Spannungsteilers (14) in Dickschichttchnik auf einer gemeinsamen Platte (21) ausgebildet sind.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß die gciiicinsa.in.· ('Litte (21) eine mit dem Ausgang (27) verbinder .· KurzschluUbjlni (25) aufweist und der Abgriff (8) ci-v Widcrsi.indsbalin (7) mit der Kurzschliilibahn \ ei bindet.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß Widerslandsbahn (7) und Kiirzschlußbahn (25) benachbart auf zwei zum Drehpunkt des Abgriffs (8) konzentrischen Kreisen angeordnet sind.