DE3224189C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Art.The invention relates to a device in the preamble of claim 1 described Art.
Solche Einrichtungen finden in Geräten und Maschinen unter schiedlicher Art Anwendung, deren hydraulischer Kreis modu liert werden soll, z. B. in Pressen, Werkzeugmaschinen, Maschinen zur Gummibearbeitung, Maschinen zur Kunststoff bearbeitung, metallurgischen Anlagen usw.Such facilities can be found in devices and machines various types of application, the hydraulic circuit modu lated to be z. B. in presses, machine tools, Machines for rubber processing, machines for plastics machining, metallurgical plants etc.
Durch Änderung der Intensität des Stroms durch die Wicklung des Elektromagneten des Steuerventils läßt sich eine propor tionale Änderung des Drucks in der Steuerkammer des Servo ventils herbeiführen, da die Stromänderung eine proportionale Änderung der Kraft bewirkt, mit der das Verschlußglied des Steuerventils gegen seinen Sitz gedrückt wird. By changing the intensity of the current through the winding the electromagnet of the control valve can be a proportions tional change in pressure in the control chamber of the servo bring about valve, since the current change is proportional Changes in the force with which the closure member of the Control valve is pressed against its seat.
Die vergleichsweise komplizierte Konstruktion und der damit verbundene hohe Herstellpreis sowie Gewicht und Raumbedarf bekannter hydraulischer Einrichtungen mit Proportionalitäts steuerung machen sie für eine Verwendung in der Kraftfahr zeugtechnik, insbesondere in Bremssystemen, Kraftübertra gungssystem und Motorspeisesystemen, ungeeignet.The comparatively complicated construction and the result associated high manufacturing price as well as weight and space requirements known hydraulic devices with proportionality control make them for use in motor vehicles witness technology, especially in brake systems, power transmission system and motor supply systems, unsuitable.
Eine hydraulische Einrichtung mit den Merkmalen des Ober begriffs des Patentanspruchs 1 ist durch die DE-OS 20 23 259 bekannt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche bekannten Einrichtungen so weiterzubilden, daß die Gefahr der Ausbildung von Druckoszillationen in der zu der Steuerkammer des Steuerventils führenden Leitung, die die Funktion beein trächtigen können, zuverlässig verhindert ist.A hydraulic device with the features of the waiter Concept of claim 1 is by DE-OS 20 23 259 known. The invention is based, such known facilities so that the risk of Formation of pressure oscillations in the to the control chamber of the control valve leading line that affects the function can be pregnant, is reliably prevented.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnungsgemäßen Merkmale des Patentanspruchs 1 in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst.This object is achieved by the characterizing features of claim 1 in Released with the features of the generic term.
Die in dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 erwähn ten elastischen Mittel bewirken zusammen mit den übrigen Merkmalselementen nicht nur, daß die oben angesprochenen Druckoszillationen zuverlässig verhindert werden, sondern haben auch kürzere Ansprechzeiten und eine Verbesserung der Stabilität des Systems zur Folge.That mentioned in the characterizing part of claim 1 together with the others Feature elements not only that those mentioned above Pressure oscillations can be prevented reliably, but also have shorter response times and an improvement in System stability.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfin dung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous refinements and developments of the Erfin are specified in the subclaims.
Im folgenden sei die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert:The invention is described in more detail below with reference to the drawings explains:
Fig. 1 zeigt einen Teilschnitt eines ersten Ausführungs beispiels eines hydraulischen Systems gemäßt der Er findung, Fig. 1 shows a partial section of a first execution example of a hydraulic system of the gemäßt He invention,
Fig. 2 zeigt einen Teilschnitt eines zweiten Ausführungs beispieles des Systems gemäß der Erfindung, Fig. 2 shows a partial section of a second example of the execution system according to the invention,
Fig. 3 zeigt ein Diagramm, welches die Druck-Strom-Kenn linie eines praktischen Ausführungsbeispieles des Steuerventils wiedergibt. Fig. 3 shows a diagram showing the pressure-current characteristic line of a practical embodiment of the control valve.
In Fig. 1 ist der Körper eines hydraulischen Servoventils mit 1 bezeichnet. Er weist einen zylindrischen Sitz 2 auf, in welchem ein Teil des Ventilkörpers 3 eines Steuerven tils montiert ist. Der Ventilkörper 3 hat zylindrische Form und besteht aus ferromagnetischem Material. Das Steuerven til umfaßt außerdem einen Elektromagneten 4 mit einer Wick lung 5, die von einem röhrenförmigen Spulenkörper 6 getra gen ist. Dieser Spulenkörper 6, der aus nichtferromagnetischem Material besteht, befindet sich im Innern eines An kers 7 aus ferromagnetischem Material, der ein becherförmiges Element 8 mit einer Bodenwandung 8 a umfaßt, welches im Be reich seiner offenen Seite mit einer Platte 9 versehen ist, die eine zentrale Öffnung besitzt. Zwischen dem Ende des Spulenkörpers 6 und dem Boden 8 a einerseits und der Plat te 9 andererseits befinden sich ringförmige Platten 10. So wohl das becherförmige Element 8 als auch die Platten 9 und 10 bestehen aus ferromagnetischem Material.In Fig. 1, the body of a hydraulic servo valve is designated 1 . It has a cylindrical seat 2 , in which a part of the valve body 3 of a Steuererven valve is mounted. The valve body 3 has a cylindrical shape and is made of ferromagnetic material. The Steuererven valve also includes an electromagnet 4 with a winding 5, which is from a tubular bobbin 6 getra gene. This bobbin 6, which consists of non-ferromagnetic material, is located inside a core 7 to ferromagnetic material, which comprises a cup-shaped element 8 with a bottom wall 8 a , which is rich in its open side with a plate 9 which is a has a central opening. Between the end of the bobbin 6 and the bottom 8 a on the one hand and the plat te 9 on the other hand there are annular plates 10. As well as the cup-shaped element 8 and the plates 9 and 10 are made of ferromagnetic material.
Im Innern des Spulenkörpers 6 ist unter Zwischenfügung einer Buchse 11 aus nichtferromagnetischem Material ein ferromagnetischer Kern 12 gleitbar gelagert.A ferromagnetic core 12 is slidably mounted inside the coil body 6 with the interposition of a bushing 11 made of non-ferromagnetic material.
Derjenige Endbereich des Ventilkörpers 3, der dem in den Sitz 2 des Körpers 1 des Servoventils eingesetzten Endbe reich gegenüberliegt, ist im Innern der Platte 9, der ihr benachbarten Platte 10 und des entsprechenden Endberei ches der Hülse 11 montiert.That end portion of the valve body 3, which is the Endbe rich in the seat 2 of the body 1 of the servo valve, is mounted inside the plate 9, the adjacent plate 10 and the corresponding Endberei ches of the sleeve 11 .
Der Ventilkörper 3 des Steuerventils ist axial von einer Leitung 18 durchdrungen, die mit einem ihrer Enden mit einer Steuerkammer 14 in Verbindung steht, deren Druck mit Hilfe des Steuerventils moduliert werden soll. Die Leitung 18 steht über eine Öffnung 23 mit engem Querschnitt und ge ringer axialer Ausdehnung mit einer radialen Öffnung 21 in Verbindung, die aus dem Ventilkörper 3 herausgearbeitet ist. Diese Öffnung 21 steht ihrerseits mit einer in dem Körper 1 des hydraulischen Servoventils ausgebildeten Öffnung 22 in Verbindung, die mit einer Fluiddruckquelle verbindbar ist.The valve body 3 of the control valve is axially penetrated by a line 18 , which is connected at one end to a control chamber 14 , the pressure of which is to be modulated with the aid of the control valve. The line 18 is connected via an opening 23 with a narrow cross-section and a slight axial extent to a radial opening 21 which is machined out of the valve body 3 . This opening 21 is in turn connected to an opening 22 formed in the body 1 of the hydraulic servo valve, which opening can be connected to a fluid pressure source.
Der Ventilkörper 3 besitzt ferner eine Öffnung 15, die über eine ringförmige Kammer 16, welche im Innern des Sit zes 2 von einer umlaufenden Nut des Ventilkörpers 3 be grenzt ist, mit einer Öffnung 17 des Körpers 1 des Servo ventils in Verbindung, die ihrerseits mit einem Abflußbe hälter verbunden ist.The valve body 3 also has an opening 15, which is bordered by an annular chamber 16 which is in the interior of the seat 2 by a circumferential groove of the valve body 3 , with an opening 17 of the body 1 of the servo valve, which in turn with a Abflußbe container is connected.
Der Ventilkörper 3 umfaßt außerdem einen Durchgang für die Verbindung der Leitung 17 mit der Auslaßöffnung 15. Dieser Durchgang umfaßt eine Hauptkammer 19 (die im Innern der Buchse 11 von den beiden einander gegenüberliegenden End bereichen des Körpers 3 und des beweglichen Kernes 12 be grenzt ist), in deren Innenraum dasjenige Ende der Leitung 18 mündet, welches der Steuerkammer 14 abgewandt ist, so wie wenigstens eine Hilfsleitung 20, welche die Hauptkam mer 19 mit der Auslaßöffnung 15 verbindet.The valve body 3 also includes a passage for connecting the conduit 17 to the outlet opening 15. This passage comprises a main chamber 19 (which inside the socket 11 is bordered by the two opposite end regions of the body 3 and the movable core 12 ) , in the interior of which ends the line 18 , which faces away from the control chamber 14 , as well as at least one auxiliary line 20, which connects the main chamber 19 with the outlet opening 15 .
Der Ventilkörper 3 ist im Innern des Sitzes unter Zwischen fügung einer Reihe von ringförmigen Dichtungen 24 montiert, die in gleichartigen peripheren Nuten des Ventilkörpers 3 eingesetzt sind. Letzterer besitzt ferner außerhalb des Körpers 1 eine periphere Nut 25, in welche ein mit Schrau ben 27 an dem Körper 1 befestigter Bügel 26 eingreift, der den Ventilkörper 3 des Steuerventils an dem Körper des Servoventils fixiert.The valve body 3 is mounted in the interior of the seat with the interposition of a series of ring-shaped seals 24 which are inserted in similar peripheral grooves of the valve body 3 . The latter also has outside the body 1, a peripheral groove 25, in which engages with a screw ben 27 attached to the body 1 bracket 26 which fixes the valve body 3 of the control valve to the body of the servo valve.
In demjenigen Endbereich der Leitung 18, der in die Haupt kammer 19 mündet, ist eine Dichtungsbuchse 28 montiert, die mit ihrem der Kammer 19 zugewandten inneren Rand einen Sitz für ein Verschlußglied in Form einer Kugel 29 bildet. Das Verschlußglied 29 wird von dem beweglichen Kern 12 des Elek tromagneten gegen seinen Sitz gedrückt, wenn die Wicklung 5 erregt ist.In that end region of the line 18, which opens into the main chamber 19 , a sealing bush 28 is mounted, which forms a seat for a closure member in the form of a ball 29 with its inner edge facing the chamber 19 . The closure member 29 is pressed by the movable core 12 of the electromagnet against its seat when the winding 5 is energized.
In das dem Ventilkörper 3 gegenüberliegende Ende der Buch se 11 ist ein Verschlußpfropfen 30 mit Übermaß eingesetzt. Dieser Verschlußpfropfen 30 ist mit einer peripheren Nut versehen, in welche ein Haltering 31 eingreift, der einen Abstandsring 32 berührt.In the valve body 3 opposite end of the book se 11 , a plug 30 is used in excess. This plug 30 is provided with a peripheral groove in which a retaining ring 31 engages, which contacts a spacer ring 32 .
Der Verschlußpfropfen 30 begrenzt zusammen mit dem ihm zu gewandten Ende des bewegbaren Kerns 12 eine Hilfskammer 33 im Innern der Buchse 11. Diese Hilfskammer 33 steht mit der Hauptkammer 19 über eine Reihe von axialen Nuten 34 in Ver bindung, die am Umfang des beweglichen Kerns 12 ausgebildet sind. Letzterer besitzt außerdem einen mittleren Abschnitt mit verringertem Durchmesser, der eine ringförmige Kammer 35 bestimmt. Infolge der vorangehend beschriebenen Struk tur bildet sich während des Betriebes im Bereich der Kam mer 35 ein Fluidfilm aus, der als Kissen wirkt und das Glei ten des Kerns 12 im Innern der Buchse 11 begünstigt.The plug 30 limits, together with the end of the movable core 12 facing it, an auxiliary chamber 33 in the interior of the bushing 11. This auxiliary chamber 33 is connected to the main chamber 19 via a series of axial grooves 34 in connection with the circumference of the movable core 12 are trained. The latter also has a central section with a reduced diameter, which defines an annular chamber 35 . As a result of the structure described above, a fluid film forms during operation in the area of the chamber 35 , which acts as a cushion and favors the sliding of the core 12 inside the socket 11 .
Der Körper des beweglichen Kerns 12 ist von einer axialen Bohrung durchdrungen, in die ein Dorn 36 mit Übermaß ein gesetzt ist, der mit beiden Enden aus dem Körper des Kerns 12 herausragt. Derjenige Abschnitt des Dorns 36, der aus dem der Kammer 33 zugewandten Ende des Kerns 12 herausragt, verhindert, daß die einander gegenüberliegenden Oberflä chen des Kerns 12 und des Verschlußpfropfens 30 einander berühren können, so daß die Gefahr eines hydraulischen An einanderklebens dieser Oberflächen vermieden ist. Der Dorn 36 besteht aus nichtferromagnetischem Material mit einer Härte, die wesentlich größer ist als diejenige des beweg lichen Kerns 12. The body of the movable core 12 is penetrated by an axial bore into which an oversize mandrel 36 is inserted, which protrudes from the body of the core 12 at both ends. The portion of the mandrel 36 which protrudes from the end of the core 12 facing the chamber 33 prevents the opposing surfaces of the core 12 and the plug 30 from contacting one another, so that the risk of hydraulic sticking to one another of these surfaces is avoided . The mandrel 36 is made of non-ferromagnetic material with a hardness that is substantially greater than that of the movable core 12th
Im Bereich desjenigen Endes des Dorns 36, das aus dem Kör per des beweglichen Kerns 12 in Richtung auf die Hauptkam mer 19 herausragt, besitzt der Kern 12 eine Ausnehmung 37 für die Aufnahme des kugelförmigen Verschlußgliedes 29. In the area of that end of the mandrel 36, which protrudes from the body by the movable core 12 in the direction of the main chamber 19 , the core 12 has a recess 37 for receiving the spherical closure member 29.
Zwischen den einander gegenüberliegenden Enden des Ver schlußpfropfens 30 und des beweglichen Kerns 12 befindet sich eine Schraubenfeder 38, deren Funktion aus der spä teren Beschreibung hervorgeht.Between the opposite ends of the closure plug 30 and the movable core 12 there is a coil spring 38, the function of which emerges from the later description.
Im Bereich des in die Steuerkammer 14 mündenden Endes der Leitung 18 befindet sich eine Lochblende 13, 39, welche ver hindert, daß eventuelle Druckoszillationen in der Leitung 18 sich in die Kammer 14 übertragen und umgekehrt.In the area of the opening into the control chamber 14 end of the conduit 18 there is an aperture plate 13, 39 which pre vents that any pressure oscillations in the line 18 is transferred into the chamber 14 and vice versa.
Mit 40 ist ein mit dem verschiebbaren Steuerorgan des Servoventils fest verbundenes Element bezeichnet. Dieses Element 40 ist dem in der Kammer 14 herrschenden Druck ausgesetzt, so daß seine Position sich ändert, wenn der Druck in dieser Kam mer 14 variiert. In Fig. 1 ist ferner die mit 41 bezeich nete Einlaßöffnung des Servoventils dargestellt, die mit einer (nicht dargestellten) Auslaßöffnung über einen von dem genannten Steuerorgan des Servoventils gesteuer ten Durchgang in Verbindung steht. 40 with a fixedly connected to the displaceable control element of the servo valve is designated element. This element 40 is exposed to the pressure prevailing in the chamber 14 , so that its position changes when the pressure in this chamber 14 varies. In Fig. 1, the designated with 41 designated inlet opening of the servo valve is shown, which is in communication with a (not shown) outlet opening via a th passage by said control member of the servo valve.
Im folgenden sei die Funktion des in Fig. 1 dargestellten hydraulischen Systems erläutert:The function of the hydraulic system shown in FIG. 1 is explained below:
Die Position des mit dem beweglichen Organ des Servoven tils verbundenen Elementes 40 ist eine Funktion des in der Steuerkammer 14 herrschenden Druckes. Dieser Druck wird über die in dem Körper 1 des Servoventils ausgebil dete Öffnung 22, den engen Querschnitt 23 der in dem Kör per 3 des Steuerventils gebildeten Öffnung 21 und die Lei tung 28 in die Kammer 14 übertragen.The position of the element 40 connected to the movable member of the servoven valve is a function of the pressure prevailing in the control chamber 14 . This pressure is transmitted via the opening 22 in the body 1 of the servo valve , the narrow cross section 23 of the opening 21 formed in the body by 3 of the control valve, and the line 28 in the chamber 14 .
Das als Kugel ausgebildete Verschlußglied 29 wird von dem beweglichen Kern 12 des Elektromagneten 4 gegen seinen Sitz gedrückt, wenn die Wicklung 5 erregt ist.The locking member 29 , which is designed as a ball, is pressed against its seat by the movable core 12 of the electromagnet 4 when the winding 5 is excited.
Falls der Druck in der Leitung 18 groß genug wird, um die von dem beweglichen Kern 12 auf das Verschlußglied 29 aus geübte Kraft zu überwinden, bewegt sich das Verschlußglied 29 zusammen mit dem beweglichen Kern 12 nach oben (in be zug auf Fig. 1) und setzt die Leitung 18 über die Hauptkam mer 19 und die Hilfsleitung 20 mit der zu dem Abflußbehäl ter führenden Öffnung 15 in Verbindung.If the pressure in the line 18 becomes large enough to overcome the force exerted by the movable core 12 on the closure member 29 , the closure member 29 moves upwards together with the movable core 12 (with reference to FIG. 1). and sets the line 18 via the main chamber 19 and the auxiliary line 20 with the opening 15 leading to the Abflußbehäl ter in connection.
Der in der Leitung 18 (und infolgedessen in der Kammer 14) herrschende Druck ist infolgedessen eine Funktion der von dem beweglichen Kern 12 auf das Verschlußglied 29 ausgeüb ten Kraft.The pressure prevailing in the line 18 (and consequently in the chamber 14 ) is consequently a function of the force exerted by the movable core 12 on the closure member 29 .
Durch Veränderung der Intensität des der Wicklung 5 zuge führten Stromes läßt sich daher der in der Kammer 14 herr schende Druck (der eine Positionsänderung des beweglichen Steuerorgans des Servoventils bewirkt) modulieren.By changing the intensity of the current supplied to the winding 5 , the pressure in the chamber 14 can therefore be modulated (which causes a change in position of the movable control element of the servo valve).
Die vorangehend beschriebene Struktur und insbesondere die Tatsache, daß der Sitz für das als Kugel ausgebildete Ver schlußglied 29 in einer Zone des Körpers des Steuerventils ausgebildet ist, die im Innern der Wicklung 5 des Elektro magneten 4 liegt, sowie die Tatsache, daß dieses Verschluß glied 29 direkt von dem beweglichen Kern 12 des Elektroma gneten ohne die Hilfe axial zwischen ihnen liegender Ele mente gesteuert wird, ermöglichen die Schaffung eines Ven tils, das einfacher, preiswerter und weniger sperrig ist als bekannte Steuerventile mit elektrischer Proportional steuerung.The structure described above and in particular the fact that the seat for the ball formed Ver closure member 29 is formed in a zone of the body of the control valve which is inside the winding 5 of the electric magnet 4 , and the fact that this closure member 29 directly from the movable core 12 of the electroma is controlled without the help of elements located axially between them, enable the creation of a valve which is simpler, cheaper and less bulky than known control valves with electrical proportional control.
Fig. 2 (in der die mit Fig. 1 gemeinsamen Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind wie dort) zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem in Fig. 1 dargestellen Ausführungsbeispiel nur da durch unterscheidet, daß die Drosselöffnung, über welche die Leitung 18 mit der Fluiddruckquelle in Verbindung steht, nicht in dem Körper 3 des Steuerventils, sondern in dem Ser voventil ausgebildet ist. Außerdem entfällt bei diesem Aus führungsbeispiel die Lochblende 13, 39. Fig. 2 (in which the parts common with Fig. 1 are provided with the same reference numerals as there) shows a second embodiment of the invention, which differs from the embodiment shown in Fig. 1 only in that the throttle opening, via which the line 18 is connected to the fluid pressure source, not in the body 3 of the control valve, but in the ser voventil is formed. In addition, the pinhole 13, 39 is omitted in this exemplary embodiment .
Die Drosselöffnung, die in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen 42 versehen ist, ist in der Wandung des Elementes 40 in einem solchen Bereich ausgebildet, daß die Steuerkammer 14 sich zwischen der Öffnung 42 und der Leitung 18 befindet. Die Öffnung 42 steht mit einer Öffnung 43 des Körpers 1 des Servoventils in Verbindung, an welche die Fluiddruck quelle anschließbar ist.The throttle opening, which is provided with the reference symbol 42 in FIG. 2, is formed in the wall of the element 40 in such an area that the control chamber 14 is located between the opening 42 and the line 18 . The opening 42 communicates with an opening 43 of the body 1 of the servo valve, to which the fluid pressure source can be connected.
Die Funktion des in Fig. 2 dargestellten Ventils entspricht derjenigen des Ventils gemäß Fig. 1.The function of the valve shown in FIG. 2 corresponds to that of the valve according to FIG. 1.
Eine theoretische Analyse der Funktion des hydraulischen Systems gemäß der Erfindung in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 erlaubt die Bestimmung der Kriterien für die Dimen sionierung des Steuerventils, die eine umkehrbar eindeuti ge Beziehung zwischen der Intensität des durch die Wick lung 5 fließenden Stromes und dem Druck in der Leitung 18 (jedem Stromwert muß ein eindeutiger Druckwert entsprechen) und die Stabilität des Systems sicherstellen.A theoretical analysis of the function of the hydraulic system according to the invention in the embodiment according to FIG. 1 allows the determination of the criteria for the dimensioning of the control valve, which is a reversibly unique relationship between the intensity of the current flowing through the winding 5 and the pressure in line 18 (each current value must correspond to a unique pressure value) and ensure the stability of the system.
Zunächst müssen folgende Parameter festgesetzt werden:The following parameters must first be set:
P = Speisedruck des Steuerventils (an der Einlaßöffnung 22), Q = idealer Maximaldurchsatz für die Steuerung (Idealbedin gung ergibt sich, wenn der Druck in der Leitung 18 zu Null wird), ρ = Dichte des Fluids, E max = P′ max /P, worin P′ max der beim Entwurf zugrunde geleg te maximale Druck im Bereich der Leitung 18 ist, E min = P′ min /P, worin P′ min der beim Entwurf zugrunde geleg te minimale Druck im Bereich der Leitung 18 ist, I max = Strom, der dem Druck P′ max entspricht (die Wirkung der Feder 38 wird vernachlässigt), R = Innenradius der Buchse 11, t = Wandstärke der Buchse 11, w = Wandstärke des Ankers in dem dem Kern 18 gegenüberlie genden Bereich (Stärke der Platte 10 + Stärke des Bo dens 8 a), δ = , worin d s und D den Durchmesser der Öff nung der Buchse 28 bzw. den Durchmesser des als Kugel ausgebildeten Verschlußgliedes 29 bedeuten. P = feed pressure of the control valve (at the inlet opening 22 ), Q = ideal maximum throughput for the control (ideal condition results when the pressure in the line 18 becomes zero), ρ = density of the fluid, E max = P ′ max / P, where P ′ max is the maximum pressure in the area of line 18 , E min = P ′ min / P, where P ′ min is the minimum pressure in area 18 , which is the basis for the design, I max = current, which corresponds to the pressure P ' max (the effect of the spring 38 is neglected), R = inner radius of the bushing 11, t = wall thickness of the bushing 11, w = wall thickness of the armature in the area opposite the core 18 (thickness the plate 10 + thickness of the bottom 8 a ), δ =, where d s and D mean the diameter of the opening of the socket 28 and the diameter of the closure member 29 formed as a ball.
Außerdem werden die experimentell bestimmten Werte folgen der Koeffizienten benötigt:In addition, the experimentally determined values will follow the coefficient requires:
ν = Streuungskoeffizient der Elektromagneten, m = Permeabilität in Luft, c g = Ausflußkoeffizient für den engen Querschnitt 23, c s = Ausflußkoeffizient für den von dem Verschlußglied 29 gesteuerten Durchgang sowie c′ s = Ausflußkoeffizient für den Durchgang im Innern der Buchse 28. ν = coefficient of scatter of the electromagnets, m = permeability in air, c g = outflow coefficient for the narrow cross section 23, c s = outflow coefficient for the passage controlled by the closure member 29 and c ′ s = outflow coefficient for the passage inside the bushing 28.
Wenn die vorangehend spezifizierten Parameter einmal fi xiert sind, lassen sich die charakteristischen Dimensionen des Ventils in folgender Weise bestimmen:If the parameters specified above fi are fixed, the characteristic dimensions determine the valve as follows:
worin n die Windungszahl der Wicklung 5 des Elektromagne ten 4 ist.where n is the number of turns of the winding 5 of the electromagnetic 4 .
Die zuletzt angeschriebene Beziehung ist der Wert eines Produktes von drei Größen, so daß es stets möglich ist, zwei beliebige Werte dieser Größen auszuwählen und die dritte zu bestimmen.The most recently written relationship is the value of one Product of three sizes so that it is always possible select any two values of these sizes and the to determine third.
worin h der Abstand zwischen dem beweglichen Kern des Elektromagneten und dem Ventilkörper ist, wenn das Ver schlußglied 29 gegen seinen Sitz gedrückt wird.where h is the distance between the movable core of the electromagnet and the valve body when the closure member 29 is pressed against its seat.
Bei der zuletzt angeschriebenen Beziehung ist es selbst verständlich erforderlich, solche Werte für t und w zu wählen, daß sich keine negativen Werte für h ergeben.In the last-mentioned relationship, it is of course necessary to choose values for t and w such that there are no negative values for h .
Schließlich gilt nochFinally, it still applies
worin I min der Wert des Stromes ist, der dem Druck P′ min entspricht.where I min is the value of the current corresponding to the pressure P ' min .
In der Praxis empfiehlt es sich einen Wert für den maxima len Hub des beweglichen Kerns des Elektromagneten zu wäh len, der größer ist als der durch die obengenannte Bezie hung gegebene Wert, um den Arbeitstoleranzen Rechnung zu tragen und eine größere Flexibilität beim Einsatz des Steu erventils für den Fall zu gewinnen, daß größere Speisedrücke auftreten, als sie dem Entwurf zugrunde gelegt sind.In practice, a value for the maxima is recommended len stroke of the moving core of the electromagnet len, which is greater than that by the above-mentioned relationship hung given value to account for working tolerances wear and greater flexibility in using the tax erventils to win in the event that larger feed pressures occur when they are the basis of the design.
Die Annahme eines Wertes für den maximalen Hub , der größer ist als der theoretische Wert, kann andererseits zu einer Verringerung der elektromagnetischen Kraft bei ge gebenem Strom führen, so daß die Gefahr besteht, daß der beweg liche Kern infolge der Reibung im System nicht in der Lage ist, sich in Bewegung zu setzen. Es wäre ein Fehler, die ses Problem durch Vergrößerung der Intensität des Speise stromes lösen zu wollen, da dies zu einem scharfen Anstieg führen würde, der von Druckoszillationen in der Leitung 18 begleitet ist.The assumption of a value for the maximum stroke that bigger is than the theoretical value, on the other hand can a reduction in the electromagnetic force at ge given current, so that there is a risk that the moving core due to the friction in the system is to start moving. It would be a mistake problem by increasing the intensity of the food want to solve stromes as this leads to a sharp increase would result from pressure oscillations in the line 18th is accompanied.
Die Lösung dieses Problems ist die Aufgabe der zwischen dem Verschlußpfropfen 30 und dem beweglichen Kern 12 ange ordneten Schraubenfeder 38. Wenn der Abstand zwischen dem beweglichen Kern 12 und dem Körper 3 des Ventils am größ ten ist bildet diese Schraubenfeder eine genügend große Last, um den minimalen Druck in der Leitung 18 auszuglei chen.The solution to this problem is the task of between the plug 30 and the movable core 12 is arranged coil spring 38. If the distance between the movable core 12 and the body 3 of the valve is greatest, this coil spring forms a sufficiently large load to the compensate for minimum pressure in line 18 .
Wenn in der Leitung 18 der minimale, dem Entwurf zugrunde gelegte Druck herrscht, wird dieser infolgedessen von der Feder 38 vollständig ausgeglichen und die Intensität des der Wicklung des Elektromagneten zugeführten Stromes ist im wesentlichen gleich Null.As a result, when line 18 has the minimum design pressure, it is fully balanced by spring 38 and the intensity of the current supplied to the electromagnet winding is substantially zero.
Die Verwendung der Feder 38 bewirkt außerdem kürzere Ab sprechzeiten und vergrößert die Stabilität des Systems. Der Ventilkörper 3 kann auch aus nichtferromagnetischem Material bestehen. In diesem Fall ist es jedoch unerläß lich, daß der bewegliche Kern 12 sich nicht in zentraler Position im Innern der Wicklung 5 befindet, wenn das Ver schlußglied 29 gegen den Sitz drückt.The use of the spring 38 also causes shorter speaking times and increases the stability of the system. The valve body 3 can also consist of non-ferromagnetic material. In this case, however, it is essential that the movable core 12 is not in a central position inside the winding 5 when the closure member 29 presses against the seat.
Im folgenden sei ein Dimensionierungsbeispiel für das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel des Steuerventils angegeben: A dimensioning example for the exemplary embodiment of the control valve shown in FIG. 1 is given below:
Entwurfsdaten:Design data:
P = 200 Nw/cm2; Q = 20 cm3/sec; ρ = 9.10-6 Nw sec2/cm4; E min = 0,02; E max = 0,99; R = 0,7 cm; t = 0,1 cm; w = 0,3; I max = 1 Amp.; δ = 0,8. P = 200 Nw / cm 2 ; Q = 20 cm 3 / sec; ρ = 9.10 -6 Nw sec 2 / cm 4 ; E min = 0.02; E max = 0.99; R = 0.7 cm; t = 0.1 cm; w = 0.3; I max = 1 amp; δ = 0.8.
Experimentell bestimmte Größen:Experimentally determined sizes:
μ = 1.26.106 Nw/(AW-Wert)2 ν = 1,3; C g = 0,78; C s = 0,55; C′ s = 0,66. μ = 1.26.10 6 Nw / (AW value) 2 ν = 1.3; C g = 0.78; C s = 0.55; C ′ s = 0.66.
Hierbei bedeutet der AW-Wert die Amperewindungszahl der Wicklung 5.
Folgende charakteristische Größen ergeben sich:Here, the AW value means the number of ampere turns of the winding 5.
The following characteristic quantities result:
d g = 0,07 cm; d s = 0,2 cm; D = 0,33 cm; = 0,075 cm; n = 554; h = 0,063 cm; I min = 0,094 Amp.; P′ max = 198 Nw/cm2; P′ min = 4 Nw/cm2. d G = 0.07 cm; d s = 0.2 cm; D = 0.33 cm; = 0.075 cm; n = 554; H = 0.063 cm; I. min = 0.094 amp; P ′ Max = 198 Nw / cm2nd; P ′ min = 4 Nw / cm2nd.
Fig. 3 veranschaulicht die Druck-Strom-Kennlinie des prak tischen Ausführungsbeispieles des in Fig. 1 dargestellten Ventils. Fig. 3 illustrates the pressure-current characteristic of the practical embodiment of the valve shown in Fig. 1.
Claims (13)
- - eine Steuerkammer (14) und
- - ein zur Modulierung des Drucks in dieser Steuerkammer (14) dienendes Steuerventil
- - A control chamber ( 14 ) and
- - A control valve for modulating the pressure in this control chamber ( 14 )
- - einen mit einer Wicklung (5) und einem diese tragenden Spulenkörper (6) versehenen Elektromagneten (4),
- - einen im wesentlichen zylindrischen Ventilkörper (3), der sich mit einem Endbereich im Innern eines Endbereichs des Spulenkörpers (6) befindet,
- - sowie ein Verschlußglied (29)
- - An electromagnet ( 4 ) provided with a winding ( 5 ) and a coil former ( 6 ) carrying it,
- an essentially cylindrical valve body ( 3 ) which has an end region in the interior of an end region of the coil body ( 6 ),
- - And a closure member ( 29 )
- - eine mit der Steuerkammer (14) kommunizierende und über eine Drosselöffnung (23; 42) mit einer Fluiddruckquelle verbundene Leitung (18),
- - eine mit einem Abflußbehälter verbindbare Ausflußöffnung (15)
- - und ein die Leitung (18) mit der Ausflußöffnung (15) verbindender Durchgang (19, 20)
- a line ( 18 ) communicating with the control chamber ( 14 ) and connected to a fluid pressure source via a throttle opening ( 23; 42 ),
- - An outflow opening ( 15 ) which can be connected to a discharge container
- - And a passage ( 19, 20 ) connecting the line ( 18 ) to the outflow opening ( 15 )
wobei der Elektromagnet (4)
- - einen mit dem Ventilkörper (3) fest verbundenen Anker (7),
- - und einen beweglichen Kern (12)
the electromagnet ( 4 )
- - An armature ( 7 ) firmly connected to the valve body ( 3 ),
- - And a movable core ( 12 )
der gleitbar im Innern des Spulenkörpers (6) angeordnet ist,
der das Verschlußglied (29) unmittelbar antreibt und mit einer dem durch die Wicklung (5) fließenden Strom proportionalen Kraft in seine Schließstellung gegen seinen Sitz drückt, der in einer Zone des Ventilkör pers (3) liegt, die sich im Innern des Ankers (7) be findet,
und der mit einem seiner Enden zusammen mit dem ihm zu gewandten Endbereich des Ventilkörpers (3) eine Hauptkam mer (19) begrenzt, dadurch gekennzeichnet,
- - daß der die Leitung (18) mit der Ausflußöffnung (15) ver bindende Durchgang von der Hauptkammer (19) und wenig stens einer von der Hauptkammer (19) zu der Ausflußöff nung (15) führenden Hilfsleitung (20) gebildet ist,
- - daß der Sitz für das Verschlußglied (29) von dem in die Hauptkammer (19) mündenden Endbereich der Leitung (18) gebildet ist,
- - daß ein Abdeckelement (30) vorgesehen ist, das zusammen mit dem der Hauptkammer (19) abgewandten Ende des beweg lichen Kerns (12) im Innern einer den Kern in dem Spulen körper (6) aufnehmenden Buchse (11) eine Hilfskammer (33) begrenzt, die durch an dem Umfang des Kerns (12) ausge bildete axiale Nuten (34) mit der Hauptkammer (19) ver bunden ist,
- - und daß zwischen dem Abdeckelement (30) und dem ihm ge genüberliegenden Ende des Kerns (12) elastische Mittel (38) angeordnet sind, die den Kern (12) in Richtung auf die Hauptkammer (19) vorspannen.
which is slidably arranged inside the coil body ( 6 ),
which directly drives the closure member ( 29 ) and presses it into its closed position against its seat with a force proportional to the current flowing through the winding ( 5 ), which lies in a zone of the valve body ( 3 ) which is located inside the armature ( 7 ) be found
and one of its ends, together with the end region of the valve body ( 3 ) facing it, delimits a main chamber ( 19 ), characterized in that
- - That the line ( 18 ) with the outflow opening ( 15 ) ver binding passage from the main chamber ( 19 ) and little least one of the main chamber ( 19 ) to the Ausflußöff opening ( 15 ) leading auxiliary line ( 20 ) is formed,
- - That the seat for the closure member ( 29 ) is formed by the end region of the line ( 18 ) opening into the main chamber ( 19 ),
- - that a cover member (30) is provided, which together with the main chamber (19) end of the Move union core (12) facing away from the interior of the core in the bobbin (6) accommodating the bush (11) an auxiliary chamber (33) limited, which is connected to the main chamber ( 19 ) by axial grooves ( 34 ) formed on the circumference of the core ( 12 ),
- - And that between the cover member ( 30 ) and the ge opposite end of the core ( 12 ) elastic means ( 38 ) are arranged, which bias the core ( 12 ) towards the main chamber ( 19 ).
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