DE3234988A1 - Elektro-hydraulisch vorgesteuertes drosselventil - Google Patents

Elektro-hydraulisch vorgesteuertes drosselventil

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DE3234988A1
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DE
Germany
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piston
control
pilot
electro
throttle valve
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DE19823234988
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English (en)
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Karl-Heinz Dr.-Ing. Dr. 4044 Kaarst Post
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Oerlikon Barmag AG
Original Assignee
Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • F16K31/36Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid in which fluid from the circuit is constantly supplied to the fluid motor
    • F16K31/40Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid in which fluid from the circuit is constantly supplied to the fluid motor with electrically-actuated member in the discharge of the motor
    • F16K31/406Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid in which fluid from the circuit is constantly supplied to the fluid motor with electrically-actuated member in the discharge of the motor acting on a piston
    • F16K31/408Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid in which fluid from the circuit is constantly supplied to the fluid motor with electrically-actuated member in the discharge of the motor acting on a piston the discharge being effected through the piston and being blockable by an electrically-actuated member making contact with the piston

Description

  • Elektro-hydraulisch vorgesteuertes Drosselventil
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein einstellbares Drosselventil, das als Sitzventil ausgebildet ist.
  • Sein hydraulisch betätigter Hauptkolben (Drosselkolben), der ein von eins abweichendes Flächenverhältnis besitzt, ist auf seiner hydraulisch beaufschlagten Steuerfläche durch einen eine Drosselstelle aufweisenden Zulaufkanal mit dem dlzulauf und durch einen Ablaufkanal mit dem blablaufkanal verbunden. Ein Folgekolben ist mit dem Ablaufkanal des Drosselkolbens fluchtend geführt.
  • Er bildet mit der oeffnung des Ablaufkanals eine Kanten-Steuerung. Der Folgekolben wird durch einen Stellkolben hydraulisch betätigt, und zwar bei einem bekannten Drosselventil (GB 20 47 435) in Abhängigkeit von einem vorgesteuerten Steuerdruck, wobei der Stellkolben bei Druckbeaufschlagung sich in Offnungsrichtung bewegt und - nach Überwindung eines Totweges - den Folgekolben gegen die Kraft einer Feder mitnimmt, so daß er von der Steuerkante abhebt. Bei Wegnahme des Steuerdrucks wird der Folgekolben durch eine Schließfeder wieder auf die Steuerkante des Ablaufkanals gedrückt.
  • Der Erfindung liegt dagegen die technische Aufgabe zugrunde, die Bewegung und Stellung des Folgekolbens zu regeln.
  • Dazu wird erfindungsgemäß der Stellkolben beidseits über ein Vorsteuerventil und zwei Steuerkanäle mit einem VorsteuerDifferential-Druck beaufschlagt und mit einem Stellungsmeßwertgeber (Wegaufnehmer) verbunden, dessen Ausgangssgnal der Vorsteuereinrichtung zur Korrektur der Führungsgröße aufgebbar ist In einer besonderen Ausführungsform ist die Vorsteuereinrichtung ein 4-Wege-Torue-Motor, bei dem die durch ihn erzeugten ifferentialdrücke durch Eingabe einer elektrischen Führungsgröße steuerbar sind; seine Differentialdruckleitungen (Steuerkanäle) sind beidseits des Steuerkolbens mit dem Steuerzylinder von bundes Weitere besondere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den AnsprUchen, wobei insbesondere durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Dmpfungszapfens mit den Vorsteuernut(en) erreicht wird, daß vor Öffnung der Kantensteuerung auch kleinste lmengen beispielsweise für Kriechgang- Sicherheitssteuerungen und dergleichen feinfühlig steuerbar sind.
  • Ein wesentliches Merkmal dieser Erfindung ist, daß die zur Verwendung gelangenden Vorsteuerventile als hydraulische Brückenschaltungen ausgefÜhrt sind. Die Vorsteuerventile erzeugen an zwei synchron, jedoch umgekehrt gesteuerten Steuerkanten Diffentialdrücke, mit denen der Stellkolben beidseits mit Steuerdruck beaufschlagt wird.
  • Hierdurch lassen sich eine hohe Stellgeschwindigkeit und Stellgenauigkeit für den Folgekolben erreichen.
  • Anhand der nachfolgenden Zeichnung werden einige bevorzugte Ausführungsformen näher beschrieben.
  • Es zeigen: Fig. 1 ein Drosselventil mit mechanischer Rückführung; Fig. 2 eine besondere Form der Vorsteuerung; Fig. 3 ein Drosselventil mit elektrischer Rückführung; Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung des D§mpfung5-zapfens; Fig. 5 Sicht auf den DAmpfungszapfen - nach Fig. 4 -von unten.
  • In Fig. 1 weist das Drosselventil 1 einen in einem Zylinder axialbeweglichen Drosselkolben 2 mit einem zentrischen, axialen Ablaufkanal 10 und einem mit einer Drosselstelle 9 versehenen Zulaufkanal 8 auf. Der Zulaufkanal beginnt im Bereich von Einlaß 4 des zu drosselnden Ölstroms und mündet in den Steuerraum 7. Der Ablauf des ölstroms ist mit 5 bezeichnet. Der Drosselkolben 2 sitzt in Schließstellung auf Sitz 3, wobei der Eingangsdruck des Förderöls über Zulauf 4, Zulaufkanal 8 im Steuerraum 7 und an der Steuerfläche 6 des Drosselkolbens 2 lastet. In der Verlängerung der Ablaufkanalachse ist der Folgekolben 11 angeordnet, der eine durchgehende axiale Bohrung 16 zum Druckausgleich zwischen seinen Stirnflächen aufweist und mit seinem drosselkolbenseitigen Ende zusammen mit der Steuerkante 12 der oeffnung des Ablaufkanals 10 eine Kantensteuerung bildet. In den Ablaufkanal 10 ragt eine zylindzische Verldngerung des Folgekolbens 11, der Dämpfungszapfen 44. Der Dämpfungszapfen ist mit einer zum Ende hin sich erweiternden Vorsteuernut 45 oder mehreren versehen. Die Bohrung 16 durchdringt auch den Dämpfungszapfen 44.
  • Auf dem Folgekolben 11 sitzt - etwa in der Mitte - der Stellkolben 13 mit Kolbenbund 49 und Kolbenbund 50.
  • Er läuft im Stellzylinder 41, der über zwei Steuerkanäle 22 und 23 mit den Ringkanälen 57 und 58 des Vorsteuerventils (Vorsteuer-Differentialdruckgeber 14) in Verbindung steht. Der Vorsteuerzylinder einerseits wird zwischen den BUnden 51, 52 über den Steuerölzulauf 35 und Verbindungskanal 55 mit dem Vorsteuereingangsdruck beaufschlagt.
  • Endseitig ist der Vorsteuerzylinder 46 beidseits mit dem Tank verbunden (nicht dargestellt).
  • Als mechanische Rückführung ist ein Federstab 43 an dem Stellkolben 13 angekragt und an dem Vorsteuerkolben 42 angelenkt. Auch die umgekehrte Art der Befestigung ist möglich. In der dargestellten Ausführungsform greift der am Stellkolben 13 befestigte Federstab 43 mit einem kugelförmigen Ende in eine an dem Vorsteuerkolben 42 sitzende Führung ein und setzt so das bei Verschiebung des Stellkolbens 13 relativ zum Vorsteuerkolben 42 im Federstab 43 auftretende Biegemoment in eine mit der Bewegungsrichtung des Vorsteuerkolbens fluchtende Rückstellkraft des Vorsteuerkolbens 42 um. Dadurch wird erreicht, daß der Ausschlag des Stellkolbens proportional zur elektrischen Eingangsgröße des Stellmagneten 14 und der Vorsteuerung ist. Der Federstab erstreckt sich längs des Verbindungskanals 55.
  • Der Stellmagnet ist als sogenanntes Proportionalmagnet ausgeführt. Als Proportionalmagnet werden solche Elektromagnete bezeichnet, bei denen der Eingangs strom eine definierte wtellung des magnetisch betätigten Stößels zur Folge hat, und bei dem ein stetiger Zusammenhang zwischen Eingangsstrom und Stellung des Stößels besteht.
  • Der Eingangs strom des Stellmagneten wird in dieser Anmeldung als die Führungsgröße bezeichnet.
  • Der Federstab hat in dieser Verwendung die Aufgabe, den zurückgelegten Weg und die Stellung des Stellkolbens 13 zu messen. Er wird daher als Wegaufnehmer bezeichnet.
  • Der gemessene Weg bzw. die gemessene Stellung wird umgeformt in ein Biegemoment und - wie bereits erklärt - eine auf den Vorsteuerkolben 42 wirkende Rückstellkraft.
  • Zur Funktion: wird der Stellmagnet 14 mit einem zunächst kleinen Eingangssignal derart erregt, daß sich der Vorsteuerkolben 42 (in Fig. 1) nach unten bewegt, so wird Steuerkanal 23 über Ringraum 57 und Verbindungskanal 55 mit dem Steuerölzulauf 35 und Steuerkanal 22 über Ringkanal 58 mit dem nicht dargestellten Tank verbunden.
  • Dadurch stellt sich im Stellzylinder 41 an den Steuerbünden 49 und 50 des Stellkolbens 13 ein Differentialdruck ein, so daß auch der Stellkolben 13 mit dem Folgekolben 11 (in Fig. 1) nach oben bewegt. Hierdurch gelangen zunächst die Nuten 45 des Dämpfungszapfens 44 in den Bereich der Steuerkante 12 im Ablaufkanal 10. In dieser Stellung des Folgekolbens 11 ist ein sehr kleiner Förderölstrom vom ölzulauf 4 durch Drossel 9,. Zulaufkanal 8, Steuerraum 7 und Ablaufkanal 10 in den ölablauf feinfühlig steuerbar. Die Drosselstelle 9 und die Nuten 45 sind dabei so ausgebildet, daß der Druck im Steuerraum 7 nicht soweit abfällt, daß der Drosselkolben 2 von seinem Sitz 3 abhebt.
  • Die Aufwärtsbewegung des Stellkolbens 13 und die Abwärtsbewegung des Vorsteuerkolbens 42 führt zu einem Biegemoment in dem Federstab 43 und damit zu einer -auf den Vorsteuerkolben wirkenden Rückstellkraft. Dadurch wird erreicht, daß der Stellkolben und -damit auch der Folgekolben stets eine zum Eingangssignal der Vor steuerung proportionale Stellung einnimmt.
  • Wird nun der Folgekolben soweit angehoben, daß der Dämpfungszapfen 44 aus- der Steuerkante 12 auftaucht, strömt eine größere Menge öl aus dem Steuerraum 7 durch Ablaufkanal 10 in den Ölablauf. Damit nimmt der öldruck im Steuerraum 7 - abhängig von der Stärke der Drosselung des ölzuflusses an der Drosselstelle 9 - ab. Da an der Ringfläche 59 des Drosselkolbens 2 jedoch der Eingangsdruck anliegt, wird der Drosselkolben 2 von seinem Sitz 3 abgehoben und der Drosselkolben 2 folgt dem Folgekolben 11, bis die Steuerkante 12 wieder soweit geschlossen ist, daß durch Anwachsen des Druckes im Steuerraum 7 wieder Kräfteausgleich am Drosselkolben 2 eintritt.
  • Zum Schließen des Drosselkolbens 2 wird der Vorsteuerkolben 42 durch entsprechende Erregung des Stellmagneten 14 aufwärtsbewegt. Dadurch wird der Kanal 22 über Verbindungskanal 55 mit dem Vorsteuereingangsdruck 35 beaufschlagt und Kanal 23 mit dem Tank 33 verbunden.
  • Damit nähert sichter Folgekolben 11 im Schließsine der Steuerkante 12 am Drosselkolben. Der auf die Steuerfläche 6 des Drosselkolbens wirkende Druck im Steuerraum 7 steigt an und der Drosselkolben 2 bewegt sich (in Fig. 1) nach unten im Schließsinne, bis Kräfteausgleich eintritt.
  • Ein besonderer Vorteil dieses Drosselventils besteht darin, daß der Vorsteuerölkreis für den Stellkolben und der Steuerölkreis für den Drosselkolben nicht zusammenhängen müssen und daher durch geeignete Dichtungen 17, 20, 21, welche den Steuerraum 7 bzw. Druckentlastungsraum 56 einerseits und den Stellzylinder 41 andererseits gegeneinander abdichten, vollständig voneinander getrennt werden können. Dadurch wird es möglich, das Drosselventil auch zur Förderung bzw. Drosselung von solchen Flüssigkeiten zu verwenden, die sich für die hydraulische Vorsteuerung nicht eignen.
  • Eine von der vorhergehend beschriebenen abweichende, jedoch auch für das Drosselventil nach Fig. 1 anwendbare Möglichkeit der Vorsteuerung ergibt sich aus Fig. 2. Es handelt sich um einen sogenannten Torque-Motor. Dieser besteht aus den Eisenjochen 30, 30', dem Waagebalken 28 mit den Ankerenden 29 und dem im Drehpunkt des Waagebalkens 28 senkrecht zu diesem angesetzten Auslegearm 27, der an seinem freien Ende mit einer Prallplatte 26 versehen ist. Die Magnetspulen 31, 31' und 32, 32' sind einzeln ansteuerbar und geben so die Möglichkeit, durch Aktivieren einer geeigneten Spule 31 oder 31' oder 32 bzw. 32' oder diagonal gegenüberliegender Spulenpaare 31-32' oder 31' -32 durch deren Wirkung auf die Ankerenden 29 jede beliebige Stellung des Waagebalkens 28 und damit der Prallplatte fetzulegen.
  • Beiden Prallplattenflächen gegenüber sind in geringem Abstand Pralldüsen 24 angeordnet. Sie bilden das jeweilige Ende einer der beiden zur Prallplatte führenden Druckleitungen 47 und 48. In Strömungsrichtung kurz vor den Pralldsen mündet senkrecht zu den Druckleitungen je einer der Steuerkanäle 22 und 23. Diese Steuerkanäle führen zum Stellzylinder 13.
  • Die Höhe des Druckes in den Steuerleitungen 22 und 23 ist von der Stellung der Prallplatte 26 zu den beiden Pralldüsen 24 abhängig; er ist um so höher, je geringer der Abstand zwischen Prallplatte 26 und jeweiliger Pralldüse 24 ist.
  • Es handelt sich auch hierbei um eine hydraulische Brückenschaltung mit zwei parallelen Asten und darin eingeschalteten hydraulischen Widerständen. Dadurch, daß die hydraulischen Widerstände zwar abhängig voneinander, jedoch umgekehrt zueinander verstellt werden, stellen sich in diesen Ästen unterschiedliche Drücke ein, mit denen der Stellkolben 13 beaufschlagt wird. Dies wird anhand von Fig. 3 beschrieben.
  • Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Drosselventils besteht wiederum aus dem hydraulisch gesteuerten Drosselkolben 2, der auf seiner Steuerfläche 6 mit dem Schließdruck im Steuerrraum 7 beaufschlagt wird. Die Stellung des Drosselkolbens 2 ist abhängig von der Stellung des Folgekolbens 11, welcher mit der öffnung 12 des Ablaufkanals 10 eine Kantensteuerung bildet.
  • Die Stellung des Folgekolbens 11 wird durch Stellkolben 13 mittels Torque-Motor, wie er in Fig. 2 dargestellt ist, über Steuerkanäle 22 und 23 und dem darin eingestellten Differenzdruck hydraulisch vorgesteuert. Der Folgekolben 11 und Stellkolben 13 ist durch Stößel 40 mit einem Wegaufnehmer 15 verbunden, durch den der Weg Y des Folgekolbens und Stellkolbens bzw. Stößel in ein elektrisches Ausgangssignal Uy umgewandelt wird. Die Druckausgleichsbohrung 16 durch die Kolbenstange 18 bewirkt den Kräfteausgleich an den Stirnflächen der Kolbenstange. Die Feder 38 schließt den Folgekolben 11 bei Ausfall der Vorsteuerung.
  • Die Kolbenflächen am Stellkolben 13 können unterschiedlich groß gestaltet werden, so daß bei Druckgleichheit in den Kanälen 22, 23 der Folgekolben in die Schließstellung geht.
  • Das Ausgangssignal Uy des elektrischen Wegaufnehmerswird parallel zur Führungsgröße W einem Verstärker 39 aufgegeben und aus beiden ein Differenzsignal vorzugsweise ein Strom Delta i als Stellgröße für den Torque-Motor erzeugt. Durch diese Rückführung der Stellung des Folgekolbens wird ein Proportionalverhalten des Folgekolbens und damit auch des Drosselkolbens 2 zu dem Eingangssignal W erreicht.
  • Auch dieses Ventil bietet die Möglichkeit, Medien zu drosseln, die sich für die hydraulische Vorsteuerung nicht eignen. Aus diesem Grunde ist der Ventilbereich der hydraulischen Vorsteuerung durch die Dichtungen 17, 19, 20, 21 gegenüber dem Steuerraum 7 und dem Druckausgleichsraum 56, in denen sich das Fördermedium befindet, abgedichtet.
  • Ein besonderes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Baueinheit aus Folgekolben 11, Stellkolben 13 und Kolbenstange 18 druckentlastet ist. Hierzu weist die Kolbenstange eine axiale Druckentlastungsbohrung 16 auf, die sich von dem Ende, welches den Folgekolben bildet, bis zu dem anderen freien Ende erstreckt. Das andere freie Ende ragt in einen Druckausgleichzylinderraum 56, welcher gegenüber dem Stellzylinder 41 durch Dichtungen 17 abgedichtet ist. Dadurch wird erreicht, daß in dem Ausgleichzylinderraum 56 derselbe Druck herrscht wie in dem Steuerraum'7 bzw. dem Ablaufkanal 10 und daß somit an beiden Enden der Kolbenstange 18 die gleiche Kraft wirkt. Aus diesem Grunde ist die Stellung der Kolbenstange 18 und damit des Folgekolbens 11 unabhängig von den Druckverhältnissen am Drosselkolben 2.
  • Es ist ferner möglich, den Stellkolben 13 auch in der Schließstellung des Drosselkolbens 2 und des Folgekolbens 11 auf der Schließseite - d.h. über die Steuerkanäle 22 - mit einem geringen Schließdruck zu beaufschlagen, indem der Torque-Motor nach Fig. 3 entsprechend abgestimmt wird.
  • In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 kann eine derartige Schließkraft auch durch die Feder 38 im Ausgleichszylinderraum 56 ausgeübt werden.
  • Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 kann die Schließkraft in der Schließstellung des Drosselkolbens 2 vorzugsweise dadurch herbeigeführt werden, daß Magnet 14 und Vorsteuerventil derart aufeinander abgestimmt sind-, daß auch in der Schließstellung des Folgekolbens 11 und Drosselkolbens 2 ein geringer Durchgang aus dem Verbindungskanal 55 zu dem Kanal 22 über die Steuerkante des Steuerbundes 51 besteht. Dadurch wird allerdings die Feder 43 geringfügig nach oben ausgelenkt, was eine entsprechende, nach oben gerichtete Verstellkraft auf den Stellkolben 13 zur Folge hätte. Diese nach oben gerichtete Verstellkraft kann dadurch kompensiert werden, daß in dem Ausgleichzylinderraum 56 eine - hier nicht dargestellte Druckfeder - entsprechend der Druckfeder 38 in Fig. 3 angeordnet wird.
  • Die in den Figuren 1 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiele bieten ferner auch die Möglichkeit, sehr geringe ölmengen feinfühlig zu steuern. Dies ist z.B. von besonderem Vorteil, wenn eine hydraulische Anlage nicht nur bei normalem Betrieb, also mit hohen Geschwindigkeiten, sondern auch im Schleichgang oder Kriechgang betrieben werden muß, bei dem die Geschwindiqkeiten im Verqleich zu den Normalgeschwindigkelten sehr gering sind.
  • Hierzu weisen die Folgekolben 11 jeweils einen Dämpfungszapfen 44 auf, der in den Ablaufkanal 10 des Drosselkolbens ragt. Der Dämpfungszapfen 44 weist Feinsteuernuten 45 auf, die sich in axialer Richtung erstrecken und zum Ende des Dämpfungszapfens hin größer werden.
  • Wenn nun in einer Hydraulikanlage die Aufgabe besteht, mit einem Drosselventil bei stabilen Betriebszuständen genau dosierte kleinste ölmengen zu fördern, so wird dies dadurch erreicht, daß der Folgekolben mit dem beschriebenen Dämpfungszapfen versehen wird. Es ist hierzu ferner vorgesehen, daß die Drosselstelle 9 im <5lzulaufkanal 8 des Drosselkolbens 2 und die Feinsteuernuten 45 derart aufeinander abgestimmt sind, daß die Drosselwirkung der Feinsteuernuten im Schleichgangbereich größer bleibt als diejenige der Drosselstelle 9. Wird nun der-Stellkolben 13 durch Vorgabe eines geringen Eingangsstroms im Stellmagneten 14 nur in einem geringen Maße angehoben, so entsteht zwischen dem ölzulauf 4 und dem ölablauf 5 über die Drosselstelle 9, den Zulaufkanal 8, den Steuerraum 7, die Feinsteuernuten 45 und den Ablaufkanal 10 eine Verbindung, mit der kleinste ölmengen infolge der Auslegung der Feinsteuernuten 45 feinfühlig steuerbar sind. Die Besonderheit besteht darin, daß der Drosselkolben 2 auf seinem Sitz bleibt, da der Schließdruck im Steuerraum 7 infolge der Abstimmung der Drosselwirkungen der Drosselstelle 9 einerseits und der Feinsteuernuten 45 andererseits nicht unter das für den leckagefreien Sitz des Drosselkolbens notwendige Maß abfällt. Erst wenn der Dämpfungszapfen 44 so weit aus dem Ablaufkanal 10 austaucht, daß der Druck im Steuerraum 7 zusammenbricht, hebt der Drosselkolben 2 von seinem Sitz ab und es beginnt der Normalbetrieb, wobei nunmehr der ölstrom nicht mehr durch den Steuerraum 7, sondern über die Kantensteuerung am Sitz 3 des Drosselkolbens zum Zulauf 4 in den Ablauf 5 gelangt.
  • Die Breite des steuerbaren Schleichgangbereichs hängt zum einen davon ab, wie die Drosselstelle 9 und die Vorsteuernuten 45 aufeinander abgestimmt sind. Zum anderen läßt sich die Breite des Schleichgangbereichs auch durch die Dimensionierung des Dämpfungszapfens bestimmen.
  • Die Länge des Dämpfungszapfens kann vorteilhaft zwischen dem 1,5fachen und 5fachen seines Durchmessers gewählt werden, wobei gute Ergebnisse bei Längen zwischen dem 2,5- und 4fachen des Durchmessers erzielt wurden. Die Anzahl der Vorsteuernuten kann zwischen einer und sechs mit Vorteil gewählt werden, wobei abhängig von der Grobe und der gewünschten Charakteristik die Wahl von zwei bis vier Vorsteuernuten zu einem weiten Vorsteuerbereich führen kann. Die Feinsteuernuten können z.B. dadurch gebildet werden, daß der Dämpfungszapfen an mehreren Stellen seines Umfangs - in Axialrichtung gesehen -keilförmig abgeflacht wird. Es kann jedoch auch eine oder mehrere Nuten in dem Dämpfungszapfen angebracht werden, welche bei konstanter Breite eine in Achsrichtung zunehmende Tiefe haben oder welche bei konstanter Tiefe eine in Achsrichtung zunehmende Breite haben. Diese Möglichkeit der Schleichgangsteuerung besteht bei sämtlichen Drosselventilen, die nach dem Folgekolbenprinzip gesteuert werden (vgl. z.B. DE-OS 30 47 234 - Bag. 1196A).
  • Diese Art der Schleichgangsteuerung kann z.B. in Werkzeugmaschinen oder für Sicherheitssteuerungen, z.B. bei Pressen oder Stanzmaschinen angewandt werden. Der wesentliche Fortschritt gegenüber der bisherigen Technik der Schleichgangsteuerung besteht darin, daß bisher zwei parallele Steuersysteme für den Normalbetrieb einerseits und für den Schleichgangbetrieb andererseits erforderlich waren, die parallel zueinander angelegt waren und über die wechselweise die Steuerung der Hydraulikanlage erfolgte.
  • Die Besonderheit der Erfindung besteht demgegenüber darin, daß zur Steuerung kleinster ölmengen für den Schleichgangbetrieb nicht ein besonderes Schleichgangventil dient, sondern die Einrichtungen des Hauptsteuerventils, die zur hydraulischen Vorsteuerung dienen, so daß im Schleichgangbetrieb der Vorsteuerölstrom als Arbeitsölstrom dient.
  • Die Figuren 4 und 5 zeigen als Ausschnitt den Folgekolben 11 mit Ansatz 60, an dem der Dämpfungszapfen 44 sitzt. Es sind auf dem Umfang des Dämpfungszapfens 44 Feinsteuernuten vorgesehen, wie sich aus der Fig. 5 (Ansicht A Fig. 4) ergibt. Jede Feinsteuernut ist eine Nut von konstanter Tiefe und - in Achsrichtung des Dämpfungszapfens - zum Ende hin zunehmender Breite.
  • Hierdurch wird erreicht, daß bei Auftauchen des Dämpfungszapfens aus dem Ablaufkanal 10 ein zunehmender Strömungsquerschnitt für den ölstrom des Schleichganges freigesetzt wird.
  • BEZUGSZEICHENAUFSTELLUNG 1 2-Wege-Sitzventil; Drosselventil 2 Kolben, Drosselkolben 3 Sitz 4 Zulauf, ölzulauf, Einlaß 5 Ablauf, ölablauf 6 Steuerfläche 7 Steuerraum 8 Zulaufkanal 9 Drosselstelle, Drossel 10 Ablaufkanal 11 Folgekolben 12 Kantensteuerung, Steuerkante, öffnung 13 Stellkolben 14 Vorsteuerung, Torque-Motor, Vorsteuer-Differantialgeber 15 Stellungsmeßgeber. Wegaufnehmer 16 Durckausgleichbohrung 17 Dichtung 18 Kolbenstange 19 Dichtung 20 Dichtung 21 Dichtung 22 Steuerkanal 23 Steuerkanal 24 Düse, Pralldüse 25 Düse, Pralldüse 26 Prallplatte 27 Auslegearm 28 Waagebalkenarm 29 Ankerenden 30 30') Eisenjoch 31 ) 31 1) Elektromagnetspulen 32 ) Elektromagnetspulen 32') 33 Abfluß zum Tank 34 Gehäuse 35 öl zulauf, Vorsteuereingangsdruck, Steuerölzulauf 36 Drossel 37 Drossel 38 Feder 39 Verstärker 40 Stößel 41 Stellzylinder 42 Vorsteuerkolben, Vorsteuerschieber 43 Federstab 44 Dämpfungszapfen 45 Feinsteuernut, Vorsteuernut 46 Vorsteuerzyl'inder 47 Druckleitung 48 Druckleitung 459) Steuerbünde an Stellkolben 13, Kolbenbund 51) Steuerbünde an Vorsteuerkolben, Rolbenbünde 52) 53 Schaft 54 Schaft 55 Verbindungskanal 56 Ausgleichszylinderraum 57 Ringkanal 58 Ringkanal-59 Ringfläche 60 Ansatz, Dämpfungszapfen-Folgekolben 61 Grundlinie Leerseite

Claims (11)

  1. Ansprüche (1.)Elektro-hydraulisch vorgesteuertes Drosselventil, das als Sitzventil ausgeführt ist und dessen hydraulisch betätigter Drosselkolben (2) auf seiner hydraulisch beaufschlagten Steuerseite (Steuerfläche 6 in Steuerzylinder 7) durch einen eine Drosselstelle (9) aufweisenden Zulaufkanal (8) mit dem blzulauf (4) und durch einen Ablaufkanal (10) mit dem Clablauf (5) verbunden ist und das einen mit dem Ablaufkanal des Drosselkolbens fluchtend geführten, mit diesem eine Kantensteuerung bildenden Folgekolben (11) und einen mit dem Folgekolben zusammenwirkenden Stellkolben (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellzylinder (41) des Stellkolbens (13) beidseits über Steuerkanäle (22; 23) mit einem Vorsteuerventil (14) mit hydraulischer Brückenschaltung hydraulisch und der Stellkolben (13) mit einem Stellungsmeßwertgeber (Wegaufnehmer) (15) mechanisch verbunden ist, und daß das Ausgangssignal des Wegaufnehmers (15) dem Vorsteuerventil (14) zur Korrektur von dessen Führungsgröße aufgebbar ist.
  2. 2. Elektro-hydraulisch vorgesteuertes Drosselventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuerventil (14) ein elektromagnetisch betätigter 4-Wege-Torque-Motor (26 bis 34) ist, die durch ihn erzeugten Differentialdrücke durch Eingabe einer elektrischen Führungsgröße steuerbar sind und dessen elektrischer Eingang mit dem elektrischen Ausgang des Wegaufnehmers (15) verbunden ist.
  3. 3. Elektro-hydraulisch vorgesteuertes Drosselventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellungsmeßwertgeber (15) ein elektrischer, vorzugsweise induktiver Wegaufnehmer ist, welcher mit dem Stellkolben (13) über einen durch den Stellkolben (13) betätigbaren Stößel (40) in Wirkverbindung steht.
  4. 4. Elektro-hydraulisch vorgesteuertes Drosselventil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellkolben (13) durch eine Feder (38) in Schließstellung des Folgekolbens (11) gedrückt wird.
  5. 5. Elektro-hydraulisch vorgesteuertes Drosselventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Stellzylinder (41) mit Stellkolben (13) einerseits und Steuerzylinder (46) und Vorsteuerkolben (42) andererseits parallel zueinander angeordnet sind, daß als Wegaufnehmer für die Bewegung des Stellkolbens (13) ein Federstab (43) in Stellkolben (13) einerseits mit dem Vorsteuerkolben (42) andererseits verbindet, in dem der Federstab (43) an einer Seite (am Stellkolben 13) senkrecht auskragend eingespannt und an der anderen Seite (Vors teuerkolben 42) angelenkt ist.
  6. 6. Elektro-hydraulisch vorgesteuertes Drosselventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellkolben (13) einerseits und der Vorsteuerkolben (42) andererseits aus jeweils zwei Steuerbünden (49, 50; 51, 52) bestehen, welche Steuerbünde durch jeweils einen Schacht (53, 54) miteinander verbunden sind, daß der Vorsteuerzylinder (46) und der Stellzylinder (41) durch Verbindungskabel (55) zwischen den Steuerbünden (49, 50; 51, 52) hydraulisch miteinander und mit dem Vorsteuereingangsdruck (Olzulauf 35) verbunden sind, und daß in dem Verbindungskanal (55) der Federstab (43) liegt.
  7. 7. Elektro-hydraulisch vorgesteuertes Drosselventil nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsteuerkolben mit dem Stößel eines Proportionalmagneten verbunden ist.
  8. 8. Elektro-hydraulisch vorgesteuertes Drosselventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Folgekolben (11), Kolbenstange (18) und Stellkolben (13) eine mechanische Einheit bilden, welche eine axiale Druckausgleichsbohrung (16) zum blablaufkanal (10)aufweist und daß das freie Ende der Kolbenstange (18) in einen Ausgleichszylinderraum (56) ragt, welcher gegenüber dem Stellzylinder (41) abgedichtet ist.
  9. 9. Elektro-hydraulisch vorgesteuertes Drosselventil nach einem der Ansprüche 1 bis .8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellzylinder (41) durch Dichtungen (17, 19; 20, 21) hydraulisch abgedichtet ist, welche den Folgekolben (11) und die Kolbenstange (18) beidseits des Stellzylinders (41) umschließen und daß die chemisch oder physikalisch unterschiedlichen Förder- und Steuermedien durch geeignete Leitungsführung voneinander getrennt sind, wobei die Vorsteuereinheit (14) mit dem Steuerkolben (13) an eine eigene Druckquelle (Über Kanal 35) für das Steuermedium und die Einlaßöffnung (4) an eine Quelle für das Fördermedium angeschlossen ist.
  10. 10. Elektro-hydraulisch vorgesteuertes Drosselventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Folgekolben (11) ausgehend von der Kantensteuerung (12) einen mit einer oder mehreren Vorsteuernuten (45) versehenen, in den Ablaufkanal (10) hineinragenden Dämpfungszapfen (44) aufweist.
  11. 11. Elektro-hydraulisch vorgesteuertes Drosselventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Folgekolben (11) ausgehend von der Kantensteuerung (12) einen mit einer oder mehreren Vorsteuernuten (45) versehenen, in den Ablaufkanal (10) hineinragenden Dämpfungszapfen (44) aufweist, und der Arbeitsbereich des Folgekolbens (11) derart bemessen ist, daß der Dämpfungszapfen (44) in der geöffneten Endlage den Ablaufkanal (10) vollständig frei gibt.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE2428287A1 (de) * 1973-06-26 1975-01-16 Beringer Hydraulik Gmbh Hydraulisches betaetigungsorgan mit vorsteuerventil
DE2835771A1 (de) * 1978-08-16 1980-02-28 Schwelm & Towler Hydraulics Anordnung zur aussteuerung eines cartridgeelementes

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