DE3343620C2 - Steuerbares 2-Wege-Ventil für eine Druck- und Stromregelung eines Flüssigkeitsstroms - Google Patents

Steuerbares 2-Wege-Ventil für eine Druck- und Stromregelung eines Flüssigkeitsstroms

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DE3343620C2
DE3343620C2 DE3343620A DE3343620A DE3343620C2 DE 3343620 C2 DE3343620 C2 DE 3343620C2 DE 3343620 A DE3343620 A DE 3343620A DE 3343620 A DE3343620 A DE 3343620A DE 3343620 C2 DE3343620 C2 DE 3343620C2
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Abstract

Das progressiv steuerbare 2-Wege-Ventil enthält einen als Differenzkolben ausgebildeten Drosselschieber (1), welcher zwischen einem Zuflußanschluß (4) und einem Abflußanschluß (5) eine veränderliche Drosselöffnung (12) für den Flüssigkeitshauptstrom (A, B) bildet. Über einen Drosselschlitz (8) mit veränderlicher Steueröffnung und eine Bohrung (17) gelangt ein Regelstrom (C) von einem Zuflußraum (10) des Zuflußanschlusses (4) in eine Federkammer (11), welche eine auf den Drosselschieber (1) wirkende Rückholfeder (13) enthält und einen Regelstromanschluß (19) für eine Steuerventilgruppe (9) aufweist. Eine Fläche des Drosselschiebers (1) deckt den Drosselschlitz (8) je nach Lage des Drosselschiebers (1) mehr oder weniger ab, so daß die Steueröffnung des Drosselschlitzes (8) für den Regelstrom (C) vom Hub des Drosselschiebers (1) abhängt. Dadurch läßt sich ein eindeutiger Zusammenhang von Regelstrom und Hauptstrom durch Formgebung der Steueröffnung des Drosselschlitzes (8) zwischen starrer Proportionalität und Stufenbildung frei wählen. Zudem sind feste Dämpfungen und Drosselstellen im Hauptstrom gänzlich vermieden, weil die gesamte Signalverarbeitung auf der Regelseite in der Steuerventilgruppe erfolgt.

Description

I 3 4
|i des Drosselschiebers 1 ist außerdem noch durch einen wünschte wahlweise Regelung des Druckes und des
.'4 im Innern des hülsenförmigen Drosselschiebers 1 be- Stromes wahrnehmen, weil im Hauptstrom zwischen
i» findlichen Kompensationskolben 3 begrenzt der in die den Gewindebohrungen 4 und 5 keine störende Meß-
II Zufluß-Gewindebohrung 4 geschraubt ist Durch eine in blende vorhanden ist, wie dies bei bekannten Ventilen '£■: der Abfluß-Gewindebohrung 5 mündende Bohrung 7 ist 5 der Fall ist und weil die gesamte Signalverarbeitung auf H die Innenfläche des Drosselschiebers 1 auf den Abfluß- der Regelseite in der Steuerventilgruppe 9 erfolgt Hier- % druck entlüftet bei wird der in der Steuerventilgruppe 9 eingestellte 5'; Über Bohrungen 18 in dem in die Zufluß-Gewinde- Druck über das Differenzflächenverhältnis des Drossel-Is=! bohrung 4 befestigten Fußteil des Kompensationskol- " Schiebers 1 und der eingestellte Regelstrom über den jp bens 3 steht mit dieser ein Zuflußraum 10 in Flüssig- io genannten Stromverstärkungsfaktor auf der Hauptgf keitsverbindung, so daß die kleinere Fläche des Drossel- stromseite getreu nachgebildet
W Schiebers 1 direkt dem höchsten Druck ausgesetzt ist Wenn die Öffnungscharakteristiken des Folgedrossel-
jg Die jeweilige axiale Lage des Drosselschiebers 1 be- Schlitzes 8 und der Hauptstrom-Drosselöffnung 12 un- || stimmt eine Hauptstrom-Drosselöffnung 12 zwischen terschiedlichen Gesetzen gehorchen, so können beliebi- |i dem Zuflußraum 10 und der Abfluß-Gewindebohrung 5. 15 ge, monoton ansteigende Funktionen bis hin zu quasi-H Die größere Fläche des Drosselschiebers 1 ist dem diskontinuierlichen Zusammenhängen zwischen dem
H Druck einer in einer Federkammer 11 der Aufnahme- Hauptstrom B und dem Regelstrom C durch eine ent-H hülse 2 angeordneten Rückholfeder 13 ausgesetzt Die sprechende Formgebung, insbesondere des Folgedros-JH ' Federkammer 11 steht mit einer weiteren Gewindeboh- selschlitzes 8, erzeugt werden.
rung 19 zum Anschließen eines Regelstroms C der Flüs- 20 Es ist auch möglich, mehrere Folgedrosselschlitze sigkeit in Verbindung, welcher einer schematisch darge- (nicht dargestellt) entsprechend dew Drosselschlitz 8 stellten Steuerventilgrupe 9 zugeführt ist DJe Sieaer- auszubilden und diese entweder simultau oder in extern ventilgruppe 9 enthält beispielsweise einen Stromregler anwählbarer Weise zur Lagerung des Drosselschiebers 14, ein Umlaufventil 15 und ein Druckbegrenzungsventil 1 heranzuziehen. Dadurch wird die Charakteristik des 16. Ausgangsseitig steht die SteuerventUgruppe 9 mit 25 vorliegenden 2-Wege-Ventils von außen steuerbar. Der dem Abfluß B in Verbindung. Kernstück des vorliegen- Grenziall wird durch Schließen jeglicher Verbindung den, progressiv steuerbaren 2-Wege-Ventils ist eine zwischen dem Zuflußraum 10 und der Federkammer 11, selbstabgleichende Halbbrücke zur Lageregelung des d. h. durch von außen bewirktes Sperren der Verbin-Drosselschiebers 1. Zu dieser selbstabgleichenden Halb- dungsbohrung 17, erreicht Dadurch wird ein druckloser H brücke gehört einerseits die erwähnte Ausbildung des 30 Umlauf über den Zufluß A und den Abfluß B erzwun-H Drosselschiebers 1 als Differenzkolben und andererseits gen, da der Drosselschieber 1 bei verschlossener Ver-H ein Folgewiderstand, d. h. ein Widerstand für den Regel- bindungsbohrung 17 die obere, im linken Teil der F i g. 1 ff strom, dessen Größe den Lageveränderungen des Dros- dargestellte Endlage annimmt Hierbei erfolgt der Um-Jl selschiebers 1 folgt Dieser Folgewiderstand-wird durch lauf ohne Beeinträchtigung durch Druckabfälle, wie sie j?j einen in der Aufnahmehülse 2 ausgebildeten Drossel- 35 etwa in der Steuerventilgruppe 9 auftreten können.
f\ schlitz 8 verkörpert, der je nach Lage des Drosselschie- Eine Änderung des Zusammenhangs zwischen dem
ϊξ bers 1 durch dieselbe Drosselschieberkante 20, die auch Regelstrom Cund dem Hauptstrom B mittels Änderung fs den Hauptstrom bestimmt, mehr oder weniger gegen- der Formgebung des Folgedrosselschlitzes 8 und allen-'-über dem Zuflußraum 10 abgedeckt ist und der über falls des ihn veränderlich abdeckenden Drosselschiebers «:· eine Längsbohrung 17 mit der Federkammer 11 verbun- 40 1 ist beim beschriebenen 2-Wege-Ventil in einfacher '■* den ist. We'se möglich.
;| Der Drosselschlitz 8 steuert somit den Regelstrom C
if der Flüssigkeit zwischen dem Zuflußraum 10 und der Hierzu 2 Blau Zeichnungen
fg Federkammer 11. Der Drosselschieber 1 muß sich dem-
W entsprechend so lange bewegen, bis die iihm folgende 45
p< Steueröffnung des Drosselschlitzes 3 denjenigen FlOsf| sigkeitsstrorii freigibt, der aus Kontinuitätsgründen zu-
',■· gleich dem Durchlaß der SteuerventUgruppe 9 ent·
•i spricht und der durch die im Verhältnis der Druckflä-
IA chen erfolgte Druckteilupg in der Federkammer 11 das 50
'% Kräftegleichgewicht am Drosselschieber :l sichert. SoiÜ mit wird die Lage des Drosselschiebers 1 durch den
U Drosselwert der Steuerventilgruppe 9 bestimmt. Da zu-,4 gleich die Lage des Drosselschiebers 1 mit der Steuerf ■' kante 20 die Haupistrom-Drosselöffnung 12 bestimmt, 55
,j ergibt sich ein eindeutiger Zusammenhang zwischen
dem Regelstrom Cund dem Hauptstrom B.
Wenn nun die öffnungscharakteristikein des Folgedrosselschlitzes 8 und der Hauptstrom-Drosselöffnung
12 dem gleichen Gesetz gehorchen, nimmt der Haupt- eo
strom B proportional zum Regelstrom Czu bzw. ab. Das
progressiv steuerbare 2-Wege-Ventil verhält sich deshalb wie ein Stromverstärker, dessen Verstärkungsfaktor dem Umfanganteilverhältnis der Haup'lstrom-Drosselöffnung 12 zur Öffnung des Folgedrosiselschlitzes 8 65
entspricht, was lediglich durch die meist vernachlässigbare Einwirkung der Rückholfeder 13 gestört wird. Mit
einem solchen Gerät läßt sich demzufolge die ge-

Claims (5)

1 2 tridge-Ventile in der hydraulischen Schaltungstechnik Patentansprüche: zur digitalen oder analogen Steuerung von Flüssigströmen verwendet Bekannte 2-Wege-Ventile dieser Art
1. Steuerbares 2-Wege-Ventil für eine Druck- und sind als differenzdruckgesteuerte Elemente auf zylindri-Stromregelung eines Flüssigkeitsstroms, mit einem s scher Basis ausgebildet, die jedoch nur mittels fester Zuflußanschluß und einem Abflußanschluß für die Dämpfungsdrosselstellen für analoge Regelaufgaben Flüssigkeit, mit einem eine Kante aufweisenden Dif- stabilisiert werden können. Hierbei ist es praktisch unferential-Drosselschieber, der zur Steuerung des möglich, mit einem einzigen Element wahlweise eine Hauptstroms der Flüssigkeit zwischen dem Zufluß- Druckregelung oder eine Stromregelung vorzunehmen, anschluß und dem Abflußanschluß eine veränderli- io zumal bei den bekannten Ventilen eine im Hruptstrom ehe Hauptstrom-Drosselöffnung bildet, und mit ei- des Flüssigkeitsstroms liegende Stromregeldrosselstelle nem eine Stromregeldrosselstelle enthaltenden Re- den Durchfluß der Flüssigkeit im Druckregelungsfall gelstromkreis zur Regelung der Hauptstrom-Dros- und in der Umlaufschaltung behindert Aus der DE-PS selöffnung, wobei ein mit dem Zuflußanschluß ver- 19 27 883 ist ein hydrostatischer Verstärker bekannt, bundener Zuflußraum über mindestens einen eine 15 der diese Nachteile zwar nicht aufweist, jedoch wie alle veränderliche Steueröffnung aufweisenden Drossel- oben beschriebenen Lösungen den Mangel hat, daß keischlitz zur Erzeugung des Regelstroms mit einer ne statischen, vom Hub des Drosselschiebers abhängige Ventilkammer in Verbindung steht und die Steuer- Funktionen wie Nichtlinearitäten oder Stufen vorgeseöffnung des Drosselschlitzes von der Lage des Dros- hen werden können.
selschiebers abhängt wobei die Ventilkammer mit 20 Aus der DE-OS 22 52 543 ist ein Regelventil bekannt,
einem Regelstromanschluß für eine äußere Steuer- das ein von der Drossel-Schieberbewegung gesteuertes
ventilgrußpe versehen ist, dadurch gekenn- öffnen und Schließen des Drosselschiebers ermöglicht
zeichnet, daß die Kante (20) des Drosselschie- wobei der Steuerstromquerschnitt von der Drossel-
bers (1) zugleich die Steueröffnung des Drossel- Schieberbewegung abhängig ist Eine exakte genaue
Schlitzes (8) und die Hauptstrom-Drosselöffnung 25 und druckunabhängige Stromregelung ist jedoch auch
(12) abdeckt und daß die Ventilkammer (11) eine mit diesem bekannten Regelventil nicht möglich, da
Rückholfeder (13) enthält Hauptstrom-Drosselöffnung und Steuerdrosselöffnung
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- nicht in einer Ebeqsangeordnet sind.
net, daß der Drosselschieber (1) in der Bohrung einer Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu-
in einen Ventilkörper (6) eingesetzten, insbesondere 30 gründe, ein 2-Wege-Ventil der eingangs genannten Art
eingeschraubten, Aufnahmehülse (2) verschieblich für alle Regelerfordernisse von festen Dämpfungen und
angeordnet ist und daß der Drosselschlitz (8) für den von im Hauptstrom liegenden Drosselstellen zu befrei-
Regelstrom (C) in einer Wandfläche der Bohrung en und mit hubabhängigen Eigenschaften zu versehen,
der Aufnahmehülse (<>) ausgt-i/ildet ist bei welchen der Hauptstrom unabhängig vom Druck
3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich- 35 konstant bleibt
net, daß die Federkammer (Ii] in der Aufnahmehül- Zur Lösung dieser Aufgabe weist das 2-Wege-Ventil se (2) ausgebildet und über eine Bohrung (17) mit die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 andern Drosseischiitz (8) für den Regeistrom (C) ver- geführten Merkmale ?uf. bundenist Somit ist beim erfindungsgemäßen 2-Wege-Ventil
4. Ventil nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Dros- 40 der Zusammenhang zwischen den? Regelstrom und dem selschieber die Form einer Hülse hat, dadurch ge- Hauptstrom der Flüssigkeit durch entsprechende Formkennzeichnet, daß der Boden des Drosselschiebers gebung der Steueröffnung des Drosselschlitzes frei (1) der Federkammer (11) und dessen offene Seite wählbar, nämlich von einer starren Proportionalität zur dem Zuflußraum (10) zugewandt ist, um mit Drossel- Bildung einer Stromverstärkerschaltung bis zu einem kanten die Hauptstrom-Drosselöffnung (12) zu bil- 45 Stufencharakter zur Bildung einer Schwellenwertschalden, wobei im Innern der Hülse ein fester Kompen- tung. Die erfindungsgemäße Drosselschlitzanordnung sationskolben (3) angeordnet ist, um ein bestimmtes in einer Ebene ergibt zudem wesentliche Fertigungsvor-Verhältnis der dem Flüssigkeitsdruck ausgesetzten teile.
Endflächen des Drosselschiebers (1) zu bestimmen Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfüh-
und daß die Innenfläche des Drosselschiebers (1) 50 rungsbeispiels wird der Erfindungsgegenstand nachste-
über eine Bohrung (7) mit dem Abflußanschluß (5) in hend näher erläutert. Es zeigt
Verbindung steht, um diese Innenfläche auf den Ab- F i g. 1 einen schematischen Schnitt durch die Längs-
flußdruck der Flüssigkeit zu entlüften. achse eines erfindungsgemäßen 2-Wege-Ventils entlang
5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da- der Linie I-I in Fig.2, zusammen mit einer typischen durch gekennzeichnet, daß mehrere Drosselschlitze 55 Steuerventilgruppe, und
für den Regelstrom vorhanden und derart ausgebil- F i g. 2 einen schematischen Schnitt quer zur Längs-
det sind, daß ihre Steueröffnungen entweder gleich- achse des 2-Wege-Ventils entlang der Linie H-II in
zeitig oder von außen anwählbar von der Lage des F i g. 1.
Drosselschiebers abhängig sind. Ein Ventilkörper 6 des 2-Wege-Ventils weist je eine
60 Gewindebohrung 4 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
Die Erfindung bezieht sich auf ein steuerbares 2-We- hat eine Längsbohrung, in welcher ein hülsenförmig
ge-Ventil für eine Druck- und Stromregelung eines 65 ausgebildeter Drosselschieber 1 axial verschieblich an-
Flüssigkeitsstroms gemäß dem Oberbegriff des Patent- geordnet ist, der als Differenzkolben ausgebildet ist Die
anspruchs 1. große Flächt des Drosselschiebers 1 ist durch die Boh-
Solche 2-Wege-Ventile werden als Einbau- bzw. Car- rung der Aufnahmehülse 2 begrenzt. Die kleine Fläche
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