DE3537336A1 - Ventilanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmalen.

Es ist häufig erforderlich, daß ein Verbraucherdruck in ei­ nem unteren Bereich geregelt werden muß und bei Überschrei­ ten eines bestimmten Druckes der Verbraucher unmittelbar mit der Druckmittelquelle verbunden wird, so daß der volle Druck am Verbraucher wirksam ist. Ein derartiges Regel- bzw. Schaltverhalten läßt sich mit einem Regelventil durchführen, wobei das Regelventil beim Überschreiten des Regelbereiches in seine Endstellung umgeschaltet wird. Je größer jedoch das Verhältnis zwischen dem Regeldruck und dem maximalen Systemdruck ist, desto ungenauer wird der Druck im unteren Regelbereich geregelt, da dort der Regelfehler verhältnis­ mäßig groß ist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Ventilanordnung zu schaffen, mit der ein unterer Regelbereich möglichst genau geregelt werden kann und nach Erreichen des oberen Grenzwertes im Regelbereich das Zu­ schalten des Systemdruckes erfolgt.

Die genannte Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merk­ male in den Patentansprüchen gelöst, in denen auch vorteil­ hafte Weiterbildungen der Erfindung angegeben sind.

Erfindungsgemäß ist außer dem Regelventil, das nunmehr nur für den Regelbereich vorgesehen ist und daher einen ent­ sprechend kleinen Regelfehler aufweist, ein Schaltventil vorgesehen, das bei Erreichen des oberen Grenzwertes des Regelbereiches betätigt wird und die Druckmittelquelle un­ mittelbar mit dem Verbraucher verbindet. Je höher das Ver­ hältnis zwischen dem Regeldruckbereich und dem ungeregelten Systemdruck ist, desto vorteilhafter ist die erfindungsge­ mäße Ventilanordnung.

Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal wird das Schaltventil unmittelbar vom Regeldruck beaufschlagt und bei Erreichen des oberen Grenzwertes des Regelbereiches umgeschaltet. Das Regelventil wird von einem Proportional­ magnet betätigt, so daß nur ein Regelmagnet mit hoher Regelgüte erforderlich ist. Das Umschalten erfolgt selbst­ tätig bei einem an einer Feder eingestellten Druck. In einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Kolben des Regel- und Schaltventils in einem Gehäuse integriert und so angeordnet, daß sich möglichst einfache Anschlüsse zur Druckmittelquelle, zum Tank und zum Verbraucher ergeben. Das Regelventil kann als Kolbenventil oder Sitzventil aus­ geführt sein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ventilanord­ nung,

Fig. 2 die Druckkennlinie der Ventilanordnung abhängig vom Magnetstrom,

Fig. 3 eine Ventilanordnung mit einem regeldruckbeauf­ schlagten Schaltventil,

Fig. 4 einen Schnitt durch eine Ventilanordnung und

Fig. 5 einen Schnitt durch eine Ventilanordnung mit einem Sitzventil als Regelventil.

In Fig. 1 ist ein Regelventil 10 und ein Schaltventil 20 dargestellt. Das Regelventil 10 weist einen Kolben 11 mit zwei Steuerkanten 12 und 14 auf, von denen die Verbindung zwischen einem Anschluß 15 der Druckmittelquelle P und ei­ nem zu einem Tank T führenden Anschluß 16 zu einem über ein Wechselventil 17 zu einem Verbraucher A führenden An­ schluß 18 gesteuert wird. Die Ansteuerung des Regelven­ tils erfolgt mit einem nicht dargestellten Magnetantrieb.

Das Schaltventil 20 weist ebenfalls einen Schieberkolben 21 mit zwei Steuerkanten 22 und 24 auf, von denen der zum Wechselventil 17 führende Anschluß 28 wahlweise mit dem zum Tank T führenden Anschluß 26 oder zu einem mit der Druckmittelquelle P verbundenen Anschluß 25 geöffnet wird. Der Federraum 32 des Schaltventils 20 ist mit dem zum Tank T führenden Anschluß 26 verbunden. Das Schaltventil ist ebenfalls von einem nicht dargestellten Magnetantrieb be­ tätigbar.

Bei elektrischer Ansteuerung des Regelmagneten für das Regelventil 10 wird über die Steuerkanten 12 bzw. 14 der Regeldruck in der zum Verbraucher A führenden Leitung 18 eingestellt. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, wird durch ent­ sprechende Änderung des Spulenstroms i ein Regeldruck zwi­ schen 0 und 4 bar stufenlos eingestellt. Sobald der obere Grenzwert des Regelbereiches erreicht wird, wird das Schaltventil 20 angesteuert, das aus der dargestellten Lage in eine Lage umgeschaltet wird, in der der Anschluß 25 unmittelbar mit der zum Verbraucher A führenden Leitung 28 verbunden wird, so daß nunmehr der Verbraucher den vollen Systemdruck P erhält. Das Wechselventil 17 schaltet dabei automatisch um und beaufschlagt den Verbraucher A mit dem jeweils höheren Druck.

Soll der volle Regelbereich des Regelventils 10 ausgenutzt werden, so ist eine elektrische Schaltung vorzusehen, die sicherstellt, daß das Schaltventil 20 erst bei Erreichen eines bestimmten Stroms von beispielsweise 100% bzw. kurz vorher betätigt werden kann. Anderenfalls ist es möglich, daß das Schaltventil zu früh umschaltet. Nach dem Zuschal­ ten des Schaltventils 20 liegt am Verbraucher A der unge­ regelte Systemdruck P an. Das Regelventil 10 kann nach Zu­ schalten des Schaltventils 20 abgeschaltet werden, muß aber beim Zurückschalten vor Betätigung des Schaltventils 20 wieder eingeschaltet werden, da sonst der Verbraucher A im Regelbereich ungeregelt zum Tank geschaltet wird.

In Fig. 3 weist das Regelventil 10 ebenfalls die zur Druck­ mittelquelle P führende Anschlußleitung 15, die zum Ver­ braucher A führende Leitung 18 und die zu einem Tank T führende Leitung 16 auf, wobei mittels der Steuerkanten 12 und 14 des Regelventilkolbens 11 der Regeldruck in der Anschlußleitung 18 eingestellt wird.

Der Kolben 11 wird von einem Regelmagnet 19 betätigt.

Das Schaltventil 20 weist ebenfalls einen Schaltventilkol­ ben 21 mit zwei Steuerkanten 22 und 24 auf. Ferner ist da Schaltventil 20 mit dem zur Druckmittelquelle P führenden Anschluß 25 und mit einem zum Verbraucher A führenden An­ schluß 28 versehen. In der dargestellten Lage des Schalt­ ventils 20, in der vom Regelventil 10 der Regeldruck ein­ gestellt wird, ist von der Steuerkante 22 die Verbindung von der Druckmittelquelle P zum Verbraucher A verschlossen und von der Steuerkante 24 die Verbindung von der Regel­ druckleitung 18 zum Verbraucher A über die Leitung 28 ge­ öffnet. Der linke an den Kolben 21 angrenzende Raum ist mit einer Feder 23 versehen, während der rechte an den Kolben 21 angrenzende Raum 29 über eine Drossel 30 an den Regeldruckraum 31 des Regelventils 10 angeschlossen ist.

Solange die vom Regeldruck im Raum 29 auf den Kolben 21 aus­ geübte Kraft die Kraft der Feder 23 nicht übersteigt, wird der Schaltventilkolben 20 in der dargestellten Lage gehal­ ten. Wird jedoch der obere Grenzwert des Regeldrucks von beispielsweise 4 bar erreicht, so ermöglicht die Feder 23 eine Umschaltung des Kolbens 21 derart, daß die Steuerkan­ te 24 die Verbindung der Regeldruckleitung 18 zur Verbrau­ cherleitung 28 verschließt und die Steuerkante 22 die zur Druckmittelquelle P führende Anschlußleitung 25 unmittel­ bar mit dem Verbraucher A verbindet. Bei dieser Ausfüh­ rungsform bedarf es nur eines Regelmagneten 19 zur Betäti­ gung des Regelventils 10, während das Schaltventil 20 auto­ matisch durch den Regeldruck im Raum 29 umgeschaltet wird.

Fig. 4 zeigt eine Ventilanordnung, bei der ein Regelven­ tilkolben 40 mit zwei Steuerkanten 41 und 42 gemeinsam mit einem Schaltventilkolben 50 mit zwei Steuerkanten 51 und 52 in einer Bohrung 53 eines Ventilgehäuses 54 angeordnet sind. Der Regelventilkolben 40 ist vom Stößel 56 eines Regelmagneten 57 angetrieben.

Die von den Steuerkanten 41 und 42 begrenzte Ringnut 43, in der der Regeldruck herrscht, ist je nach Einstellung des Kolbens 40 mit einem zur Druckmittelquelle P führenden Kanal 44 oder einem zum Tank T führenden Kanal 45 verbind­ bar. Außerdem steht die Ringnut 43 über radiale Bohrungen und eine axiale Bohrung 46 mit einem Raum 47 zwischen bei­ den Kolben 40 und 50 in Verbindung. Über eine Gehäuseaus­ nehmung 48 und einen Strömungsweg 49 im Schaltventilkol­ ben 50 wird der Regeldruck in eine Ringnut 59 und von dort über einen Kanal 60 zum Verbraucher A geführt.

In der dargestellten Lage des Schaltventilkolbens 50 ist somit die Verbindung vom Regelventil zum Verbraucher A geöffnet und die Verbindung zwischen dem zur Druckmittel­ quelle P führenden Kanal 61 und dem Verbraucher A unter­ brochen. Der Schaltventilkolben 50 wird von einer Feder 63 in dieser Stellung gehalten, wobei ein Flansch 64 an eine Schulter 65 des Ventilgehäuses 54 angedrückt wird. Der Federraum 66 ist über eine Leitung 67 mit dem zum Tank T führenden Kanal 45 verbunden. Das Ventilgehäuse 54 kann als Einbaupatrone in ein Außengehäuse eingesetzt werden, das die Anschlüsse zur Druckmittelquelle, zum Tank und zum Verbraucher aufweist.

Erreicht wiederum der Regeldruck im Raum 47 den oberen Grenzwert des Regelbereiches, so wird vom Regeldruck der Schaltventilkolben 50 entgegen der Kraft der Feder 63 um­ geschaltet, so daß über die Steuerkante 51 die Druckmittel­ quelle P über den Kanal 61 unmittelbar mit dem Kanal 60 und damit zum Verbraucher A verbunden wird, während der Strömungsweg vom Regeldruckraum 47 zur Ringnut 59 von der Steuerkante 52 unterbrochen wird. Wird der Spulenstrom für den Regelmagneten 57 soweit verringert, daß der Regeldruck den oberen Grenzwert unterschreitet, so schaltet das Schalt­ ventil zurück und der untere Regelbereich wird wiederum von dem Regelventil 40 geregelt.

In Fig. 5 ist eine Ventilanordnung dargestellt, bei der das Regelventil durch ein Sitzventil 70 ersetzt ist, dessen Ventilglied 71 von einem Magnetstößel 72 eines Regelmag­ neten 73 betätigt wird. Das Schaltventil weist einen Kolben 80 auf. Über radiale Bohrungen 81 und eine axiale Bohrung 82 mit einer Drosselstelle 83 ist der zur Druckmittelquelle führende Anschluß 84 mit einem Raum 85 verbunden, von dem aus mittels des Ventilgliedes 71 eine Verbindung zu einem mit dem Tank T verbundenen Ventilraum 74 regelbar ist.

Somit stellt sich in dem Raum 85 der Regeldruck ein. Der Raum 85 ist über eine Gehäuseausnehmung 86 und eine Steuer­ kante 87 mit einer Ringnut 88 des Schaltventilkolbens 80 verbunden, in welche ein zum Verbraucher A führender Kanal 89 mündet.

Dem Raum 85 gegenüberliegend ist eine Druckfeder 90 ange­ ordnet. Der Federraum 91 ist über eine Leitung 92 mit dem Tank T verbunden.

Solange der Regeldruck im Raum 85, der von dem Regelven­ til 70 eingestellt wird, den oberen Grenzwert des Regel­ bereiches nicht überschreitet, befindet sich der Schalt­ magnetkolben 80 in der dargestellten Lage, in der der Raum 85 über die Gehäuseausnehmung 86 und die Steuerkante 87 mit dem Verbraucher A verbunden ist. Erreicht der Regel­ druck im Raum 85 den Grenzwert, so schaltet der Kolben 80 entgegen der Kraft der Feder 90 um, wobei von der Steuer­ kante 87 die Verbindung zwischen der Gehäuseausnehmung 86 und der Ringnut 88 verschlossen wird, während die Druck­ mittelquelle P über den Kanal 84 und die Steuerkante 93 am Kolben 80 unmittelbar mit der Ringnut 88 und damit mit der zum Verbraucher A führenden Leitung 89 verbunden wird, so daß der ungeregelte Systemdruck auf den Ver­ braucher geschaltet wird.

Claims (8)

1. Ventilanordnung zum Regeln des Strömungsweges zwischen einem Verbraucher und einer Druckmittelquelle bzw. ei­ nem Tank mit einem Regelventil und zum Aufschalten der Druckmittelquelle auf den Verbraucher in einer vorbe­ stimmten Regelstellung, dadurch gekennzeichnet, daß im Strömungsweg von der Druckmittelquelle zu dem Regel­ ventil (10, 40, 70) ein Schaltventil (20, 50, 80) vor­ gesehen ist, das in der vorbestimmten Regelstellung des Regelventils ansteuerbar ist und den Verbraucher unmittelbar mit der Druckmittelquelle verbindet.

2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Schaltventil (20, 50, 80) von dem am Regel­ ventil eingestellten Regeldruck beaufschlagt ist und der Schaltpunkt durch eine entgegen dem Regeldruck auf den Schaltventilkolben wirkende Feder (23, 63, 90) be­ stimmt ist.

3. Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schaltventilkolben (21, 50, 80) mit zwei Steuerkanten (22, 24; 51 52; 87, 93) versehen ist, wobei die erste Steuerkante die Verbindung der Druck­ mittelquelle zum Verbraucher und die zweite Steuerkante die Verbindung des Regeldruckausgangs des Regelven­ tils zum Verbraucher steuert.

4. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Regelventil von einem Proportionalmagneten (19, 57, 73) betätigbar ist.

5. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Regelventilkolben (40, 71) und der Schaltventilkolben (50, 80) in einer Bohrung (53) eines Ventilgehäuses (54) fluchtend hintereinander angeordnet sind, wobei der Raum (47, 85) zwischen beiden Kolben mit dem Regeldruck beaufschlagt ist.

6. Ventilanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Proportionalmagnet (57, 73) mit dem Regelventil­ kolben (40, 70) und eine Feder (63, 90) mit dem Schalt­ ventilkolben (50, 80) zusammenwirkt.

7. Ventilanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine mit der Druckmittelquelle oder dem Tank verbindbare Ringnut (43) im Regelventilkolben (40) über eine axiale Bohrung (46) mit dem Regeldruckraum (47) zwischen beiden Kolben und über einen Strömungsweg (49) im Schaltventilkolben (50) mit dem Verbraucheranschluß (60) verbunden ist.

8. Ventilanordnung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Regelventil ein Sitzventil ist und der Anschluß der Druckmittelquelle über einen Strömungs­ weg im Schaltventilkolben (80) mit dem Raum (85) zwischen dem Schaltventilkolben und dem Ventilglied (71) des Sitzventils verbunden ist, an den der Verbraucher (A) über eine Gehäuseausnehmung (86) und eine Ringnut (88) angeschlossen ist, wobei die Verbindung zwischen der Aus­ nehmung und der Ringnut von der zweiten Steuerkante (87) steuerbar ist.