DE3343620A1 - Steuerbares 2-wege-ventil fuer eine druck- und stromregelung eines fluessigkeitsstroms - Google Patents

Steuerbares 2-wege-ventil fuer eine druck- und stromregelung eines fluessigkeitsstroms

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Description

T Wiesbaden, den 29.11.1983
3343320
GLYCO-Antriebstechnik GmbH
Stielstraße 18
6200 Wiesbaden 13
Steuerbares 2-Wege-Ventil für eine Druck- und Stromregelung eines Flüssigkeitsstroms
Die Erfindung bezieht sich auf ein steuerbares 2-Wege-Ventil für eine Druck- und Stromregelung eines Flüssigkeitsstroms gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Solche 2-Wege-Ventile werden als Einbau- bzw. Cartridge-Ventile in der hydraulischen Schaltungstechnik zur digitalen oder analogen Steuerung von Flüssigkeitsströmen verwendet. Bekannte 2-Wege-Ventile dieser Art sind als differenzdruckgesteuerte Elemente ausgebildet, die jedoch nur mittels fester Dämpfungsdrosselstellen für analoge Regelaufgaben stabilisiert werden können. Hierbei ist es praktisch unmöglich, mit einem einzigen Element wahlweise eine Druckregelung oder eine Stromregelung vorzunehmen, zumal bei den bekannten Ventilen eine im Hauptstrom des Flüssigkeitsstroms liegende Stromregeldrosselstelle den Durchfluß der Flüssigkeit im Druckregelungsfall und in der Umlaufschaltung behindert. Außerdem können bei den bekannten Ventilen
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keine statischen, vom Hub des Drosselschiebers abhängige Funktionen wie Nichtlinearitäten oder Stufen vorgesehen werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein 2-Wege-Ventil der eingangs genannten Art für alle Regelerfordernisse von festen Dämpfungen und von im Hauptstrom liegenden Drosselstellen zu befreien und mit hubabhängigen Eigenschaften zu versehen.
Zur Lösung dieser Aufgabe weist das 2-Wege-Ventil die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale auf.
Somit ist beim erfindungsgemäßen 2-Wege-Ventil der Zusammenhang zwischen dem Regelstrom und dem Hauptstrom der Flüssigkeit durch entsprechende Formgebung der Steueröffnung des Drosselschlitzes frei wählbar, nämlich von einer starren Proportionalität zur Bildung einer Stromverstärkerschaltung bis zu einem Stufencharakter zur Bildung einer Schwellenwertschaltung.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird der Erfindungsgegenstand nachstehend näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch die Längsachse eines erfindungsgemäßen 2-Wege-Ventils entlang der Linie I-I in Fig. 2, zusammen mit einer typischen Steuerventilgrupüe, und
Fig. 2 einen schematischen Schnitt quer zur Längsachse des 2-Wege-Ventils entlang der Linie II-II in Fig. 1
Ein Ventilkörper 6 des 2-Wege-Ventils weist je eine Gewindebohrung 4
©AD ORIGINAL
zum Anschließen des Zuflusses A und eine Gewindebohrung 5 zum Anschließen des Abflusses B des zu regelnden Hauptstroms der Flüssigkeit auf. Eine im Ventilkörper 6 befestigte Aufnahmehülse 2 hat eine Längsbohrung, in welcher ein hülsenförmig ausgebildeter Drosselschieber 1 axial verschieblich angeordnet ist, der als Differenzkolben ausgebildet ist. Die große Fläche des Drosselschiebers 1 ist durch die Bohrung der Aufnahmehülse 2 begrenzt. Die kleinere Fläche des Drossel-Schiebers 1 ist außerdem noch durch einen im Innern des hülsenförmigen Drosselschiebers 1 befindlichen Kompensationskolben 3 begrenzt, der in die Zufluß-Gewindebohrung 4 geschraubt ist. Durch eine in der Abfluß-Gewindebohrung 5 mündende Bohrung 7 ist die Innenfläche des Drossel-Schiebers 1 auf den Abflußdruck entlüftet.
Ober Bohrungen 18 in dem in die Zufluß-Gewindebohrung 4 befestigten Fußteil des Kompensationskolbens 3 steht mit dieser ein Zuflußraum 10 in Flüssigkeitsverbindung, so daß die kleinere Fläche des Drosselschiebers 1 direkt dem höchsten Druck ausgesetzt ist. Die jeweilige axiale Lage des Drosselschiebers 1 bestimmt eine Hauptstrom-Drosselöffnung 12 zwischen dem Zuflußraum 10 und der Abfluß-Gewindebohrung 5.
Die größere Fläche des Drosselschiebers 1 ist dem Druck einer in einer Federkammer 11 der Aufnahmehülse 2 angeordneten Rückholfeder 13 ausgesetzt. Die Federkammer 11 steht mit einer weiteren Gewindebohrung 19 zum Anschließen eines Regelstroms C der Flüssigkeit in Verbindung, welcher einer schematisch dargestellten Steuerventilgruppe 9 zugeführt ist. Die Steuerventilgruppe 9 enthält beispielsweise einen Stromregler 14, ein UmIaufventil 15 und ein Druckbegrenzungsventil 16. Ausgangsseitig steht die Steuerventilgruppe 9 mit dem Abfluß B in Verbindung.
Kernstück des vorliegenden, progressiv steuerbaren 2-Wege-Ventils ist eine selbstabgleichende Halbbrücke zur Lageregelung des Drosselschiebers 1. Zu dieser selbstabgleichenden Halbbrücke gehört einerseits die erwähnte Ausbildung des Drosselschiebers 1 als Differenzkolben und andererseits ein Folgewiderstand, d.h. ein Widerstand für den Regelstrom, dessen Größe den Lageveränderungen des Drosselschiebers 1 folgt. Dieser FoIgewiderstand wird durch einen in der Aufnahmehülse ausgebildeten Drosselschlitz 8 verkörpert, der je nach Lage des Drosselschiebers 1 durch diesen mehr oder weniger gegenüber dem Zuflußraum abgedeckt ist und der über eine Längsbohrung 17 mit der Federkamer verbunden ist.
Der Drosselschlitz 8 steuert somit den Regelstrom C der Flüssigkeit zwischen dem Zuflußraum 10 und der Federkammer 11. Der Drosselschieber muß sich dementsprechend so lange bewegen, bis die ihm folgende Steueröffnung des Drosselschlitzes 8 denjenigen Flüssigkeitsstrom freigibt, der aus Kontinuitätsgründen zugleich dem Durchlaß der Steuerventilgruppe 9 entspricht und der durch die im Verhältnis der Druckflächen erfolgende Druckteilung in der Federkammer 11 das Kräftegleichgewicht am Drosselschieber 1 sichert. Somit wird die Lage des DrosselSchiebers durch den Drosselwert der Steuerventilgruppe 9 bestimmt. Da zugleich die Lage des Drosselschiebers 1 die Hauptstrom-Drosselöffnung 12 bestimmt, ergibt sich ein eindeutiger Zusammenhang zwischen dem Regelstrom C und dem Hauptstrom B.
Wenn nun die Öffnungscharakteristiken des Folgedrosselschlitzes 8 und der Hauptstrom-Drosselöffnung 12 dem gleichen Gesetz gehorchen, nimmt
BAD ORIQINAL
der Hauptstrom B proportional zum Regelstrom C zu bzw. ab. Das progressiv steuerbare 2-Wege-Ventil verhält sich deshalb wie ein Stromverstärker, dessen Verstärkungsfaktor dem Umfanganteilverhältnis der Hauptstrom-Drosselöffnung 12 zur öffnung des Folgedrosselschlitzes 8 entspricht, was lediglich durch die meist vernachlässigbare Einwirkung der Rückholfeder 13 gestört wird. Mit einem solchen Gerät läßt sich demzufolge die gewünschte wahlweise Regelung des Druckes und des Stromes wahrnehmen, weil im Hauptstrom zwischen den Gewindebohrungen und 5 keine störende Meßblende vorhanden ist, wie dies bei bekannten Ventilen der Fall ist, und weil die gesamte Signalverarbeitung auf der Regelseite in der Steuerventilgruppe 9 erfolgt. Hierbei wird der in der Steuerventilgruppe 9 eingestellte Druck über das Differenzflächenverhältnis des Drosselschiebers 1 und der eingestellte Regelstrom über den genannten Stromverstärkungsfaktor auf der Hauptstromseite getreu nachgebildet.
Wenn die Öffnungscharakteristiken des Folgedrosselschlitzes 8 und der Hauptstrom-Drosselöffnung 12 unterschiedlichen Gesetzen gehorchen, so können beliebige, monoton ansteigende Funktionen bis hin zu quasidiskontinuierlichen Zusammenhängen zwischen dem Hauptstrom B und dem Regelstrom C durch eine entsprechende Formgebung, insbesondere des Folgedrosselschlitzes 8, erzeugt werden.
Es ist auch möglich, mehrere Folgedrosselschlitze (nicht dargestellt) entsprechend dem Drosselschlitz 8 auszubilden und diese entweder simultan oder in extern anwählbarer Weise zur Lageregelung des DrosselSchiebers 1 heranzuziehen. Dadurch wird die Charakteristik des vorliegenden
-λ
2-Wege-Ventils von außen steuerbar. Der Grenzfall wird durch Schließen jeglicher Verbindung zwischen dem Zuflußrauro 10 und der Federkammer 11, d.h. durch von außen bewirktes Sperren der Verbindungsbohrung 17, erreicht. Dadurch wird ein druckloser Umlauf über den Zufluß A und den Abfluß B erzwungen, da der Drosselschieber 1 bei verschlossener Verbindungsbohrung 17 die obere, im linken Teil der Fig. 1 dargestellte Endlage annimmt. Hierbei erfolgt der Umlauf ohne Beeinträchtigung durch Druckabfälle, wie sie etwa in der Steuerventilgruppe 9 auftreten könnten.
Eine Änderung des Zusammenhangs zwischen dem Regelstrom C und dem Hauptstrom B mittels Änderung der Formgebung des Folgedrosselschlitzes und allenfalls des ihn veränderlich abdeckenden Drosselschiebers 1 ist beim beschriebenen 2-Wege-Ventil in einfacher Weise möglich.
BAD ORIGINAL
- Leerseite -

Claims (1)

  1. Wiesbaden, den 29.11.1983
    3343520
    GLYCO-Antriebstechnik GmbH
    Stielstraße 18
    6200 Wiesbaden 13
    Patentansprüche
    ( 1. . Steuerbares 2-Wege-Ventil für eine Druck- und Stromregelung eines Flüssigkeitsstroms, mit einem Zuflußanschluß und einem Abflußanschluß für die Flüssigkeit, mit einem einer Rückholfeder ausgesetzten Differential-Drosselschieber, der zur Steuerung des Hauptstrom? der Flüssigkeit zwischen dem Zuflußanschluß und dem Abflußanschluß eine veränderliche Hauptstrom-Drosselöffnung bildet, und mit einem eine Stromregeldrosselstelle enthaltenden Regelstromkreis zur Regelung der Hauptstrom-Drosselöffnung, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Zuflußanschluß (4) verbundener Zuflußraum (10) über mindestens einen eine veränderliche Steueröffnung aufweisenden Drosselschlitz (8) zur Erzeugung des Regelstroms CC) mit einer die Rückholfeder (13) enthaltenden und mit einem Pegelstromanschluß (19) für eine äußere Steuerventilgruppe (9) versehenen Federkammer (11) in Verbindung steht, und daß die Steueröffnung des Drosselschlitzes (8) von der Lage des Drosselschiebers (1) abhängt.
    2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flächenbereich des Drosselschiebers (1) den Drosselschlitz (8) für den Regel-
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    strom Cc) nach Maßgabe der Lage des Drosselschiebers CD abdeckt.
    3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselschieber CD in der Bohrung einer in einen Ventilkörper (6) eingesetzten, z.B. eingeschraubten Aufnahmehülse C2) verschieblich angeordnet ist, und daß der Drosselschlitz C8) für den Regelstrom CC) in einer Wandfläche der Bohrung der Aufnahmehülse C2) ausgebildet ist.
    4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkammer (11) in der Aufnahmehülse (2) ausgebildet und über eine Bohrung O7) mit dem Drosselschlitz C8) für den Regelstrom CC) verbunden ist.
    5. Ventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselschieber CD die Form einer Hülse hat, deren Boden der Federkammer (11) und deren offene Seite dem Zuflußraum (10) zugewandt ist, um mit Drosselkanten die Hauptstrom-Drosselöffnung C12) zu bilden, wobei im Innern der Hülse ein fester Kompensationskolben C3) angeordnet ist, um ein bestimmtes Verhältnis der dem Flüssigkeitsdruck ausgesetzten Endflächen des Drosselschiebers CD zu bestimmen.
    6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche des Drosselschiebers CD über eine Bohrung C7) mit dem Abflußanschluß C5) in Verbindung steht, um diese Innenfläche auf den Abflußdruck der Flüssigkeit zu entlüften.
    f. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch entsprechende Formgebung die Öffnungscharakteristiken des Drossel-Schlitzes C8) für den Regelstrom CC) und der Hauptstrom-Drosselöffnung (12)
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    einander derart angeglichen sind, daß der Hauptstrom (B) immer ein Vielfaches des Regelstroms CC) ist.
    8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch entsprechende Formgebung die Öffnungscharakteristik des Drossel-Schlitzes (8) für den Regelstrom (C) mindestens angenähert diskontinuierlich ist.
    9. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Drosselschlitze für den Regelstrom vorhanden und derart ausgebildet sind, daß ihre Steueröffnungen entweder gleichzeitig oder von außen anwählbar von der Lage des Drosselschiebers abhängig sind.
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