DE3417383A1 - Flow control valve - Google Patents
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Abstract
Description
Stromregelventil Flow control valve
Die Erfindung bezieht sich auf ein Stromregelventil, und zwar insbesondere auf ein Dreiwegestromregelventil.The invention relates to a flow control valve, in particular on a three-way flow control valve.
Dreiwegestromregelventile sind bereits bekannt. Es sei dazu auf folgende Literaturstelle verwiesen: Katalogblatt RD 28862 der Firma Mannesmanrr-Rexroth GmbH, 8770 Lohr, West-Deutschland Dieses bekannte Dreiwegestromregelventil erlaubt die Pumpenförderung nur gegen den jeweiligen Arbeitsdruck in einer Richtung. Ein geregelter Rücklauf des Verbrauchers zum Tank ist nicht möglich. Außerdem sind zwei bewegliche Elemente, eine Druckwaage und eine einstellbare Blende vorgesehen.Three-way flow control valves are already known. Let us refer to the following Reference reference: Catalog sheet RE 28862 from Mannesmanrr-Rexroth GmbH, 8770 Lohr, West Germany This well-known three-way flow control valve allows the Pump delivery only against the respective working pressure in one direction. A regulated one The consumer cannot return to the tank. There are also two movable ones Elements, a pressure compensator and an adjustable diaphragm are provided.
Es ist ferner bereits ein Zweiwegestromregelventil - nicht aber ein Dreiwegestromregelventil - bekannt, bei dem ein Proportionalmagnet einen Steuerkolben betätigt. Dabei wird der vor einer Festblende anstehende Druck auf den Steuerkolben rückgeführt.It is also already a two-way flow control valve - but not one Three-way flow control valve - known in which a proportional solenoid controls a control piston actuated. The pressure in front of a fixed orifice is applied to the control piston returned.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dreiwegestromregelventil vorzusehen, welches sowohl den Zufluß wie auch den Abfluß zum und vom Verbraucher unabhängig vom anstehenden Druck regelbar macht. Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Maßnahmen vor.The present invention is based on the object of a three-way flow control valve to provide which both the inflow and the outflow to and from the consumer can be regulated regardless of the pressure applied. To solve this problem looks the invention provides the measures specified in the independent claims.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das Dreiwegeventil in Cartridge-Bauweise ausgebildet, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Dabei wird auf eine Druckwaage verzichtet, so daß sich ein preiswertes und einfach herstellbares Dreiwegestromregelventil ergibt.According to a preferred embodiment of the invention, the three-way valve designed in cartridge design, as shown in FIG. It will dispensed with a pressure balance, so that an inexpensive and easy to manufacture Three-way flow control valve results.
Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels in einem ersten Betriebszustand; Fig. 2 eine symbolische Darstellung der Fig. 1; Fig. 3 das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 in einem zweiten Betriebszustand; Fig. 4 das zugehörige Schaltsymbol; Fig. 5 einen Längsschnitt durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung; und Fig. 6 die ideale gemäß der Erfindung angestrebte Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Stromregelventils.Further advantages, objects and details of the invention result from the description of exemplary embodiments with reference to the drawing; in the drawing 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment in one first operating state; FIG. 2 shows a symbolic representation of FIG. 1; Fig. 3 that Embodiment according to FIG. 1 in a second operating state; Fig. 4 the associated Circuit symbol; 5 shows a longitudinal section through a preferred embodiment the invention; and FIG. 6 shows the ideal mode of operation aimed at according to the invention of the flow control valve according to the invention.
Die Fig. 1 bis 4 veranschaulichen schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Dreiwegestromregelventils 100. Das in Fig. 5 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel eines Stromregelventils ist mit 200 bezeichnet. Fig. 6 zeigt abhängig vom einem Proportionalmagneten 9 zugeführten Steuerstrom i die verlangte Arbeitskennlinie I -II des Stromregelventils 100 bzw. 200. Für i gleich Null soll eine maximale Ölmenge von P nach A fließen. Für i gleich i soll eine maximale ölmenge (Druckmittel) von A nach T max fließen. Für Zwischenwerte von i sollen die in Fig. 6 veranschaulichten Ölmengen von P nach A bzw. von A nach T fliessen.FIGS. 1 to 4 schematically illustrate a first exemplary embodiment a three-way flow control valve 100 designed according to the invention. The second exemplary embodiment of a flow control valve shown in FIG. 5 is denoted by 200. 6 shows the control current i supplied to a proportional magnet 9 as a function of the proportional magnet 9 the required working characteristic I -II of the flow control valve 100 or 200. Same for i A maximum amount of oil should flow from P to A at zero. For i equal to i, a maximum should be flow of oil (pressure medium) from A to T max. For intermediate values of i, the Oil quantities illustrated in FIG. 6 flow from P to A or from A to T.
Zunächst sei auf das Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 3 eingegangen.First of all, the exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 3 will be discussed.
Fig. 1 zeigt den Fall, daß eine maximale Menge an Druckmittel von P nach A fließt (Punkt I in Fig. 6). Fig. 3 zeigt den Fall, daß Druckmittel von A nach T fließt (Punkt II in Fig. 6).Fig. 1 shows the case that a maximum amount of pressure medium of P flows to A (point I in Fig. 6). Fig. 3 shows the case that pressure medium from A flows to T (point II in Fig. 6).
In einem bei 10 angedeuteten Gehäuse ist in einer Längsbohrung 29 ein Kolben 20 hin- und herbeweglich angeordnet. Der Kolben 20 weist an seinen beiden Enden jeweils einen Abschnitt 21 bzw. 23 auf, und in seinem mittleren Teil einen Steuerabschnitt 22. Der Steuerabschnitt 22 arbeitet mit zwei Steuerkanten 41, 42 zusammen, die im Gehäuse 10 ausgebildet sind.In a housing indicated at 10, 29 is in a longitudinal bore a piston 20 is arranged to be reciprocable. The piston 20 points to both of them Each end of a section 21 or 23, and one in its central part Control section 22. The control section 22 operates with two control edges 41, 42 together, which are formed in the housing 10.
Zwischen den beiden Abschnitten 21, 22 befindet sich ein Anschlußabschnitt 24 und zwischen dem Steuerabschnitt 22 und dem Abschnitt 23 befindet sich ein Anschlußabschnitt 26.A connection section is located between the two sections 21, 22 24 and between the control section 22 and the section 23 is a connection section 26th
Am äußeren Ende des Abschnitts 21 ist ein Anschlußabschnitt 27 vorgesehen und am äußeren Ende des Steuerabschnitts 23 ist ein Anschlußabschnitt 28 vorgesehen. Der Kolben 20 ist mittels einer Vorspannfeder 16 gegen den Stößel 19 eines Proportionalmagneten 9 vorgespannt. Der Stößel 19 greift über einen Kolbenkopf 12 am Abschnitt 21 an. Die Feder 16 sitzt in dem durch den Anschlußabschnitt 27 gebildeten Raum. Ein Verbraucheranschluß 33, ein Pumpenanschluß 31 und ein Tankanschluß 32 sind vorgesehen. Verbraucher, Pumpe und Tank sind mit A, P und T bezeichnet. Der Verbraucheranschluß 33 steht über eine Blende 13 mit einem Anschlußabschnitt 25 in Verbindung. Der Anschlußabschnitt 25 steht seinerseits über einen Kanal 34 mit dem Anschlußabschnitt 27 in Verbindung. Der Verbraucheranschluß 33 steht ferner über eine Drossel 14 mit dem Anschlußabschnitt 28 in Verbindung. Der Pumpenanschluß 31 steht mit dem Anschlußabschnitt 26 in Verbindung. Der Tankanschluß 32 schließlich steht mit dem Anschlußabschnitt 24 in Verbindung.At the outer end of the section 21, a connection section 27 is provided and at the outer end of the control section 23, a connection section 28 is provided. The piston 20 is by means of a biasing spring 16 against the plunger 19 of a proportional magnet 9 preloaded. The plunger 19 engages the section 21 via a piston head 12. The spring 16 sits in the space formed by the connection section 27. A consumer connection 33, a pump connection 31 and a tank connection 32 are provided. Consumer, The pump and tank are labeled A, P and T. The consumer connection 33 is up Via a diaphragm 13 with a connection section 25 in connection. The connecting section 25 is in turn connected to the connection section 27 via a channel 34. The consumer connection 33 is also connected to the connection section via a throttle 14 28 in connection. The pump connection 31 is connected to the connection section 26. Finally, the tank connection 32 is connected to the connection section 24.
Wie erwähnt, ist in Fig. 1 der Fall dargestellt, wo der Proportionalmagnet 9 nicht erregt ist. D.h. die Feder 16 drückt den Kolben 20 in die gezeigte Stellung, so daß der Pumpendruck zum Verbraucher A gelangt und gleichzeitig im Anschlußabschnitt 26 ansteht. Wird der Proportionalmagnet 9 mit einem Strom größer Null, aber noch immer im Bereich links von der gestrichelten Linie in Fig. 6 erregt, so bewegt sich der Kolben 20 in Fig. 1 nach rechts und bewirkt dabei eine gewisse Drosselung zwischen dem Steuerabschnitt 22 und der zugehörigen Steuerkante 42. Dies hat zur Folge, daß nunmehr eine geringere Druckölmenge dem Verbraucher A zugeführt wird.As mentioned, the case is shown in Fig. 1, where the proportional magnet 9 is not excited. That is, the spring 16 presses the piston 20 in the Position shown, so that the pump pressure reaches consumer A and at the same time pending in connection section 26. If the proportional magnet 9 becomes larger with a current Zero, but still excited in the area to the left of the dashed line in Fig. 6, so the piston 20 moves in Fig. 1 to the right and thereby causes a certain Throttling between the control section 22 and the associated control edge 42. This As a result, a smaller amount of pressurized oil is now supplied to consumer A. will.
Bei weiterer Ansteuerung des Proportionalmagneten 9 mit höheren Strömen ist schließlich der Fall erreicht, wo bei Mittelstellung des Kolbens 20 alle Anschlüsse gesperrt sind. Zweckmäßig ist es, das Ventil 100 bzw. 200 mit einer geringeren Unterdeckung L ' ab) auszuführen.With further control of the proportional magnet 9 with higher currents the case is finally reached where, in the middle position of the piston 20, all connections are locked. It is useful to have the valve 100 or 200 with a lower shortfall L 'ab) to perform.
Bei weiterer Ansteuerung des Proportionalmagneten (Bereich rechts von der gestrichelten Linie in Fig. 6) wird schließlich die Verbindung P nach A weiterhin vollkommen geschlossen gehalten und die Verbindung von A nach T wird geöffnet (vgl. Fig. 3). In beiden Fällen wird die Wirkung des an der Blende 13 entstehenden Durchflußwiderstands auf den Kolben zurückgeführt.If the proportional solenoid is further activated (area right from the dashed line in Fig. 6) finally the connection P to A kept completely closed and the connection from A to T is opened (see Fig. 3). In both cases, the effect of the result on the diaphragm 13 is Flow resistance returned to the piston.
Erfindungsgemäß hilft beim Durchfluß von P nach A der Staudruck an der Blende 13 in SchlieBrichtung, er wirkt also entgegen der Druckfeder 16 in der gleichen Richtung wie der Proportionalmagnet 9. Beim Durchfluß von A nach T hingegen wirkt der Staudruck an der Blende 13 in der gleichen Richtung wie die Druckfeder 16 in Schließrichtung, also entgegen dem Proportionalmagnet 9.According to the invention, the dynamic pressure helps with the flow from P to A. the diaphragm 13 in the closing direction, so it acts against the compression spring 16 in the same direction as the proportional magnet 9. On the other hand, when there is flow from A to T the dynamic pressure acts on the diaphragm 13 in the same direction as the compression spring 16 in the closing direction, that is, against the proportional magnet 9.
Schwankungen des Pumpendruckes verändern gleichermaßen den Staudruck an der Blende 13. Durch die Rückführung der Druckdifferenz auf die beiden Stirnseiten des Kolbens 20 werden durch Änderungen am Öffnungsquerschnitt zwischen Steuer abschnitt 22 und Steuerkante 41 bzw. 42 Durchflußänderungen am Verbraucheranschluß 33 eliminiert.Fluctuations in the pump pressure also change the dynamic pressure at the orifice 13. By returning the pressure difference to the two front sides of the piston 20 by changes to the opening cross-section between Control section 22 and control edge 41 and 42 flow changes at the consumer connection 33 eliminated.
Es hat sich gezeigt, daß sich in beiden Durchflußrichtungen beim erfindungsgemäßen Ventil eine ausgezeichnete Stromregelung ergibt, d.h. der Durchfluß verhält sich proportional zum in den Proportionalmagneten 9 eingegebenen elektrischen Signal unabhängig vom Systemdruck.It has been shown that in both directions of flow in the invention Valve gives excellent flow control, i.e. the flow behaves proportional to the electrical signal input into the proportional magnet 9 regardless of the system pressure.
Fig. 5 zeigt im Schnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stromregelventils 200, wobei bei dessen Beschreibung weitgehend dieselben Bezugszeichen wie beim Ventil 100 gemäß Fig. 1, 3 verwendet werden. Während der Proportionalmagnet 9 teilweise im Längsschnitt dargestellt ist, ist das Ventilgehäuse 10, das in der Form einer Büchse ausgebildet ist, in einem 900-Schnitt dargestellt, der auf eine Ebene aufgeklappt wurde. Das bedeutet, der Anschlußbohrung 31 für die Pumpe und auch der Anschlußbohrung 32 für den Tank T liegen genau gegenüber ebenfalls jeweils entsprechende (nicht gezeigte) Bohrungen. Die Blende 13 zusammen mit der koaxial angeordneten Längsbohrung 34 bis zum Federraum 37 ist ebenfalls zweimal vorhanden. Die den Anschlußabschnitt 25 bildende Bohrung unter einer Verschluß schraube 5 ist durchgebohrt und mit einer weiteren (nicht gezeigten) Schraube verschlossen: alternativ ist die Bohrung nicht durchgebohrt, so daß nur eine Schraube 5 erforderlich ist. Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung ist es möglich, das Ventil 200 in Cartridge- oder Einsteckbauweise mit großer Leistung und Stromreglereigenschaften auszuführen.Fig. 5 shows in section a further embodiment of an inventive Flow control valve 200, where largely the same reference numerals in the description thereof as in the valve 100 according to FIGS. 1, 3 can be used. During the proportional solenoid 9 is shown partially in longitudinal section, the valve housing 10, which is shown in FIG Shape of a sleeve is formed, shown in a 900 section pointing to a Level was expanded. That means the connection hole 31 for the pump and the connection hole 32 for the tank T are also exactly opposite each other corresponding holes (not shown). The diaphragm 13 together with the coaxial arranged longitudinal bore 34 up to the spring chamber 37 is also available twice. The hole forming the connection section 25 under a closure screw 5 is drilled through and closed with another screw (not shown): alternatively the hole is not drilled through, so that only one screw 5 is required. This inventive design, it is possible to use the valve 200 in cartridge or plug-in design with high performance and current control properties.
Das erfindungsgemäße Stromregelventil 200 weist im wesentlichen ein langgestrecktes Gehäuse (Büchse) 10 auf, in dem mittig die Längsbohrung 29 verläuft. Am Gehäuse 10 ist auf der zum Magneten 9 hinweisenden Seite eine als Magnetabschluß dienende Platte 40 ausgebildet.The flow control valve 200 according to the invention essentially has a elongated housing (sleeve) 10, in which the longitudinal bore 29 runs in the middle. On the housing 10 is on the side facing the magnet 9 as a magnet closure serving plate 40 is formed.
Die Längsbohrung 29 erweitert sich im Bereich der Platte 40 zu einem Federraum 37, der zugleich auch als ein Anschlußabschnitt 27 dient. In der Längsbohrung 29 ist, wie beim ersten Ausführungsbeispiel, ein Kolben 20 hin- und herbeweglich angeordnet. Der Kolben 20 ist durch eine Druckfeder 16 vorgespannt, und zwar gegen einen Stößel 19 des Proportionalmagneten 9. Ein Kolbenkopf 12 sitzt an dem zum Stößel 19 hinweisenden Ende des Kolbens 20. Der Kolbenkopf 12 dient auch zur Abstützung der Feder 16, die sich zum anderen am Boden des Federraums 37 abstützt.The longitudinal bore 29 widens in the area of the plate 40 to one Spring space 37, which also serves as a connection section 27 at the same time. In the longitudinal bore 29, as in the first embodiment, a piston 20 is movable to and fro arranged. The piston 20 is biased by a compression spring 16, against a plunger 19 of the proportional magnet 9. A piston head 12 is seated on the one facing the plunger 19 pointing end of the piston 20. The piston head 12 also serves as a support the spring 16, which is supported on the other hand on the bottom of the spring chamber 37.
Der Kolben 20 weist drei Abschnitte 21, 22, 23 auf. Zwischen Steuerabschnitt 22 und Abschnitt 23 ist ein Anschlußabschnitt 26 gebildet, und zwischen Abschnitt 22 und Steuerabschnitt 21 ist ein Anschlußabschnitt 24 gebildet. Benachbart zum äußeren Ende des Abschnitts 23 ist ein Anschlußabschnitt 28 definiert. Entgegengesetzt dazu liegt benachbart zum Abschnitt 21 der bereits erwähnte Anschlußabschnitt 27.The piston 20 has three sections 21, 22, 23. Between tax section 22 and section 23 is formed a connection section 26, and between section 22 and control section 21, a connection section 24 is formed. Adjacent to outer end of the section 23, a connection section 28 is defined. Opposite for this purpose, the already mentioned connection section 27 is adjacent to section 21.
Zum Anschlußabschnitt 24 stellen vorzugsweise zwei bereits erwähnte Anschlußbohrungen 32 die Verbindung her, wobei letztere mit dem Tank T verbindbar sind. Zum Anschlußabschnitt 26 stellen ebenfalls zwei wiederum radial verlaufende Anschlußbohrungen 31 den Anschluß beispielsweise zu einer Pumpe P her.For the connection section 24 preferably two already mentioned Connection bores 32 establish the connection, the latter being connectable to the tank T. are. To the connection section 26 also provide two in turn radially extending Connection bores 31 for connection to a pump P, for example.
In das nach außen weisende Ende der Längsbohrung 29 ist eine Verschlußschraube 4 eingeschraubt, die eine Drossel 14 bildet. Nach außen an die Verschlußschraube 4 anschließend ist ein Anschluß 33 insbesondere für den Verbraucher A vorgesehen.In the outwardly facing end of the longitudinal bore 29 is a screw plug 4, which forms a throttle 14. To the outside of the screw plug 4 then a connection 33, in particular for consumer A, is provided.
Parallel aber radial nach außen versetzt zur mittig angeordneten Längsbohrung 29 verläuft mindestens eine Längsbohrung 34 - wie bereits erwähnt vorzugsweise aber zwei Längsbohrungen 34 -, und zwar zum Zwecke der Verbindung des Federraums 37 bzw. des Anschlußabschnitts 27 mit dem Verbraucheranschluß 33 unter Zwischenschaltung einer Blende 13, die in einer Verschlußschraube 3 ausgebildet ist. Die Verschlußschraube 3 ist in das äußere Ende der Längsbohrung 34 eingeschraubt.Parallel but offset radially outwards to the centrally arranged longitudinal bore 29 runs at least one longitudinal bore 34 - but, as already mentioned, preferably two longitudinal holes 34 - for the purpose of connecting the Spring space 37 or the connection section 27 with the consumer connection 33 below Interposition of a diaphragm 13 formed in a screw plug 3 is. The screw plug 3 is screwed into the outer end of the longitudinal bore 34.
Wie bereits erwähnt, sind zweckmäßigerweise zwei Längsbohrungen 34 und ebenso auch zwei Verschluß schrauben 3 jeweils mit Blende 13 vorgesehen.As already mentioned, two longitudinal bores 34 are expediently and also two locking screws 3 each with a cover 13 is provided.
Eine Bohrung 39 in der Wand des Gehäuses 1 ist mit einer Verschlußschraube 5 verschlossen. Die Bohrung 39 dient zur Ausbildung einer Verbindungsbohrung zwischen der Längsbohrung 34 und der Längsbohrung 29. Die Bohrung 39 definiert Steuerkanten zum Zusammenwirken mit den entsprechenden Steuerkanten des Steuerabschnitts 22.A bore 39 in the wall of the housing 1 is provided with a screw plug 5 locked. The bore 39 is used to form a connecting bore between the longitudinal bore 34 and the longitudinal bore 29. The bore 39 defines control edges for cooperation with the corresponding control edges of the control section 22.
Die Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 5 ist ähnlich dem der Fig. 1, 2 und 3, so daß hier auf eine nähere Beschreibung verzichtet werden kann.The operation of the embodiment according to FIG. 5 is similar that of FIGS. 1, 2 and 3, so that a more detailed description is dispensed with here can.
Der erfindungsgemäße Dreiwegestromregler 100 bzw. 200 sieht also nicht nur einen geregelten Zufluß zum Verbraucher A, sondern auch dessen geregelten Abfluß von A nach T vor. Diese Funktion ist mit herkömmlichen Dreiwege-Stromreglern nicht realisierbar.The three-way current regulator 100 or 200 according to the invention therefore does not see only a regulated inflow to consumer A, but also its regulated outflow from A to T forward. This function is not available with conventional three-way current regulators realizable.
Erfindungsgemäß wird dies durch die zwei Steuerkanten 41, 42 erreicht, die mit einem entsprechenden Kolbenabschnitt zusammenarbeiten (Kolbenabschnitt 22). Der Kolben 20 wird dabei durch den Differenzdruck an Blende 13, der auf den Kolben 20 zurückgeführt wird, geregelt.According to the invention, this is achieved by the two control edges 41, 42, which cooperate with a corresponding piston section (piston section 22). The piston 20 is thereby caused by the differential pressure at orifice 13, which acts on the piston 20 is returned, regulated.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |