DE3804784A1

DE3804784A1 - Multi-stage valve control

Info

Publication number: DE3804784A1
Application number: DE19883804784
Authority: DE
Inventors: Adalbert Dipl Ing Huperz; Harald Dipl Ing Solmitz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-02-16
Filing date: 1988-02-16
Publication date: 1989-08-24

Abstract

The invention relates to an electrohydraulic pilot-valve combination as an actuator synthesis for driving synchronous or differential cylinders, preferably for a hydraulic pressure range of 1000 bar and more, with the use of mainly water or water emulsion as pressure medium, which does not rule out the use of hydraulic oil. The pilot valve combination is obtained according to the invention by an electrohydraulic 4-way continuous valve performing the pilot function by means of its control-edge throttling via at least four 2-way high-pressure valves connected downstream in pairs in the end stage, the high-pressure valves in turn jointly assuming the cylinder control as inlet or outlet valves via valve plates causing their control-surface throttling.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrohydraulischen Pilot-Ventil verbund als Stellglied-Synthese zum Antrieb von Gleichgang- oder Differential-Zylinder, vorzugsweise für einen hydraulischen Druckbereich von 1000 bar und mehr, unter Verwendung vorwiegend von Wasser oder Wasseremulsion als Druckmittel, was den Einsatz von Hydrauliköl nicht ausschließt.The invention relates to an electro-hydraulic pilot valve composite as actuator synthesis for driving synchronous or Differential cylinder, preferably for a hydraulic one Pressure range of 1000 bar and more, predominantly using of water or water emulsion as a pressure medium, what use of hydraulic oil does not exclude.

Der Pilot-Ventilverbund ist erfindungsgemäß gegeben, indem ein elektrohydraulisches 4-Wege-Stetigventil mittels seiner Steuer kantendrosselung die Pilotfunktion über mindestens vier in der Endstufe paarweise nachgeschalteten 2-Wege-Hochdruckventile ausübt, wobei wiederum die Hochdruckventile über ihre Steuerflä chendrosselung verursachenden Ventilplatten als Ein- oder Aus laß-Ventile gemeinsam die Zylindersteuerung übernehmen.According to the invention, the pilot valve assembly is given by a electrohydraulic 4-way continuous valve by means of its control edge throttling the pilot function over at least four in the Power amplifier downstream paired 2-way high pressure valves exercises, in turn the high pressure valves on their Steuerflä valve plates causing throttling as on or off let valves take over the cylinder control together.

Im Zuge der fortschreitenden Automatisierung kommt den elektro hydraulisch betriebenen Servo- bzw. Proportional-Ventilen eine immer größere Bedeutung zu. Um den Bedarf an höherer Leistungs fähigkeit abzudecken, wurde der Flüssigkeitsdurchsatz an den gattungsgemäßen Ventilen durch mehrstufige Ventilgestaltung unter genereller Beibehaltung des Steuerkanteneffektes gesteigert. Diese Maßnahme führte zwar zu größeren Volumenströmen, jedoch blieb der Nenndruck auf ca. 250 bar bis 350 bar begrenzt. Die Begründung für diese Drucklimitierung liegt in der eingeschränk ten Standfestigkeit der schneidenartigen Steuerkanten, welche nur einem begrenzten Druckgefälle ohne Auftreten von schädlichen Überlastungserscheinungen widerstehen. Damit werden diese übli chen Konstruktionen nicht mehr dem Trend zu immer höheren Hy draulikdrücken gerecht.As automation progresses, the electro comes hydraulically operated servo or proportional valves ever increasing importance. To meet the need for higher performance ability to cover the fluid flow to the generic valves through multi-stage valve design under general retention of the control edge effect increased. This measure led to larger volume flows, however the nominal pressure remained limited to approx. 250 bar to 350 bar. The The reason for this pressure limitation is restricted ten stability of the cutting-like control edges, which only a limited pressure drop without the occurrence of harmful Resist signs of overload. This makes them nasty constructions are no longer in line with the trend towards ever higher hy fair pressure.

Grundsätzlich beruht die Tendenz zur spezifischen Steigerung des Hydraulikdruckes auf der Erkenntnis, daß bei einer vorgegebenen Leistung die Anhebung des spezifischen Flüssigkeitsdruckes zu einer Verringerung der Fläche des Maschinen-Kolbenantriebes und damit der beweglichen Masse führt. Zu diesem zählt in nicht unerheblichem Maße auch die Masse der auf der Kolbenfläche auflastenden Flüssigkeitssäulen, was klar aus der rechnerischen Betrachtung der Massenreduktion von Flüssigkeitssäulen auf die Kolbenachse hervorgeht.Basically, there is a tendency to specifically increase the Hydraulic pressure on the knowledge that at a given Performance to increase the specific fluid pressure a reduction in the area of the machine piston drive and so that the moving mass leads. This does not count in the mass of the piston surface is also insignificant bulging liquid columns, which is clear from the arithmetic Consideration of the mass reduction of liquid columns on the Piston axis emerges.

Weiterhin hinderlich ist für den Vorstoß in den Hochdruckbereich, daß die Brauchbarkeit dieser bekannten Ventilkategorie sich ausschließlich auf die Ölhydraulik beschränkt, wodurch bei schockartigen Belastungsverläufen innerhalb eines Druckniveaus von 1000 bar und mehr Explosionsgefahr besteht.Another obstacle to the advance into the high pressure area, that the usefulness of this known valve category is exclusively limited to the oil hydraulics, whereby at shock-like load profiles within a pressure level explosion risk of 1000 bar and more.

Obendrein führen schon geringfügige Verunreinigungen des Hydrau liköles, welche selbst bei extremer Filterung durch den innerhalb des Zylinderantriebs anfallenden Abrieb nicht auszuschließen sind, zu Störungen und starker Erosion an den scharfen Steuer kanten der empfindlichen Ventilstruktur. Diese Anfälligkeit beruht auf dem geringen Passungsspiel zwischen Steuerkolben und zugehöriger Aufnahmebohrung des Stetigventils, da die in der Hydraulikflüssigkeit enthaltenen Schmutzpartikel beim Schließen eines Steuerkanals und dem damit verbundenen Eindringen der Steuerkolbenkante in die Aufnahmebohrung in den schmalen Abdichtungsspalt eingeschwemmt und gequetscht werden, was unwei gerlich zu einer Verklemmung des Steuerkolbens und fallweiser Verletzung der empfindlichen Steuerkanten führt.On top of that, slight impurities in the hydrau lead liqueurs, which even with extreme filtering through the inside wear of the cylinder drive cannot be excluded are to disturbances and severe erosion at the sharp tax edges of the sensitive valve structure. This vulnerability is based on the small fit between the spool and associated mounting hole of the continuous valve, since the in the Hydraulic fluid contained dirt particles when closing a control channel and the associated intrusion of the Control piston edge in the mounting hole in the narrow Sealing gap washed in and squeezed, which is inconsistent annoyed to a jamming of the control piston and occasionally Injury to the sensitive control edges leads.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, hier mittels einer zweckmäßigen Problemlösung abzuhelfen, um ein präzis arbeitendes und für unterschiedliche Druckmedien geeignetes aber weitgehendst schmutzunempfindliches Ventilsystem als Stellgliedverbund zur Steuerung bzw. gegebenen falls Regelung von leistungsstarken Hoch- und Höchstdruck-Zylin derantrieben zu schaffen.Based on this prior art, the invention lies Based on the task, here by means of an appropriate problem solving remedy to be a precisely working and for different Suitable for printing media but largely insensitive to dirt Valve system as an actuator network for control or given if regulation of powerful high and ultra high pressure cylinders to create the drives.

Diese Aufgabe löst die Erfindung, indem gegenüber den bekannten elektrohydraulischen mehrstufigen Servo-Ventilen bzw. Proportio nal-Ventilen ein neuartiger Ventilverbund tritt, der wenigstens aus fünf Komponenten, nämlich dem "Pilotventil" zur hydraulischen Leitsteuerung der vier in der Endstufe nachfolgend gesteuerten "Plattenventile" besteht, und die Leitstufe von der Endstufe absolut flüssigkeitsgetrennt ist.This object is achieved by the invention compared to the known electrohydraulic multi-stage servo valves or Proportio nal valves a new type of valve assembly occurs, at least from five components, namely the "pilot valve" for hydraulic Master control of the four subsequently controlled in the final stage "Plate valves" exists, and the control stage from the final stage is absolutely liquid separated.

Das "Pilotventil" ist ein für eine geringe Leistung und nur zur Zweckdienlichkeit für die Leitsteuerung ausgelegtes Kompaktven til, welches zwar gerätetechnisch prinzipiell mit einem herkömm lichen elektrohydraulischen 4-Wege-Stetigventil vergleichbar ist, jedoch durch fertigungstechnische Verbesserung ein mit kleinst möglichen Steuerkolbenspiel versehenes Präzisionsventil dar stellt, welches die Regulierung des Hydraulikdurchflusses über die Kanten des Steuerkolbens zu den Steuerkanälen und der dadurch vorliegenden Kantendrosselung minuziös vollzieht, wobei naturge mäß für den verhältnismäßig geringen Mengendurchsatz die hydrau lische Ausrüstung der Leitsteuerung in kleinen Dimensionen gehalten werden kann. Dieses bezieht sich desgleichen auf die Vorratsmenge des Druckmittels, was auch nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten aufgrund des geringen Verbrauches die Verwendung von kostspieligen, aber für die Leitsteuerung äußerst vorteil haften Flüssigkeiten, wie z. B. erstklassige Hydrauliköle, synthetische Öle oder sogar Silikone, zuläßt. Als Nebeneffekt erübrigt sich bei dem Gebrauch dieser nahezu viskositätsstabilen Druckmittel das sonst in vielen Fällen notwendige Aufheizen dieses Mediums auf Betriebstemperatur.The "pilot valve" is for low performance and only for Suitability for compact control designed for master control til, which, in terms of device technology, principally with a conventional the electro-hydraulic 4-way continuous valve is comparable, however, by manufacturing improvement with one of the smallest possible control piston play provided precision valve which regulates the hydraulic flow the edges of the spool to the control channels and thereby the present edge throttling is carried out meticulously, whereby naturge for the relatively low flow rate, the hydrau equipment of the control system in small dimensions can be held. This also applies to the Amount of pressure medium, which is also economic Considerations due to the low consumption the use of expensive, but extremely advantageous for the master control adhere liquids such. B. first class hydraulic oils, synthetic oils or even silicones. As a side effect there is no need to use these almost viscosity-stable Pressure medium the heating that is otherwise necessary in many cases this medium to operating temperature.

Allerdings setzt die Verwendung von einem gegenüber dem üblichen Qualitätsstand der Stetigventile verbesserten "Pilotventils" fast klinisch reine Hydraulikflüssigkeit und den der Leitsteuerung ohnehin eigenen verhältnismäßig geringen Hydraulikdruck voraus. However, the use of one sets the standard Quality level of the continuous valve almost improved "pilot valve" clinically pure hydraulic fluid and that of the master control anyway own relatively low hydraulic pressure ahead.

Die Erfindung betrifft als wesentliche Vorrichtung "Plattenven tile" als vom "Pilotventil" hydraulisch leitgesteuerte einzelne Hochleistungsventile des Zylinderantriebes, welche ihre 2-Wege- Funktion in Form von Ein- oder Auslaß-Ventilen über Platten, d. h. jeweils durch eine den Plattensitz ringflächenmäßig abdec kenden Plattenteller, bewerkstelligen, und so die Durchflutung von mannigfaltig großen und wahlweise verschiedenen Flüssig keitsmengen, wie z. B. Wasser, Wasseremulsion, aber auch Hydrau liköl, bis in den Bereich höchster spezifischer Drücke analog der Ansteuerung des "Pilotventils" zulassen. Im Unterschied zur schneidenartigen Kantensteuerung des "Pilotventils" läßt das "Plattenventil" mit seiner ebenen Plattenventilsitz-Fläche und ringförmig schwimmend aufliegendem Plattenteller keinen schockartigen Druckabfall der durchströmenden Flüssigkeit zu, sondern der Druckabbau erfolgt flachfallend entsprechend einer sanften, rechnerisch erfaßbaren logarithmischen Funktion, was selbst bei drastischen Impulsbealstungen funktionsschwächende Erosionsschäden an diesen wichtigen und leistungsstarken, aber nur mittelmäßig strapazierten Ventilelementen beinahe generell ausschließt, da durch die Art des Druckabbaus eine hydraulische Abstützwirkung auf die im Zentrum des Plattensitzes liegende kreisförmig umlaufende Bohrungskante ausgeübt wird. Schmutzun empfindlichkeit ergibt sich durch einen reinigenden Ausspülef fekt, dadurch begründet, daß der zwischen Plattensitz und Plattenteller gedrosselt abfließende Flüssigkeitsstrom eine Flüssigkeitsschicht bildet, in der die Schmutzpartikel ausgeschwemmt werden.The invention relates as an essential device "Plattenven tile "as hydraulically pilot-controlled individual from the" pilot valve " High-performance valves of the cylinder drive, which their 2-way Function in the form of inlet or outlet valves via plates, d. H. in each case by an annular area of the plate seat turntable, accomplish, and so the flooding of variously large and optionally different liquids quantities, such as B. water, water emulsion, but also hydrau liqueur oil, up to the range of highest specific pressures analogous to the Allow control of the "pilot valve". In contrast to edge-like edge control of the "pilot valve" lets that "Plate valve" with its flat plate valve seat surface and ring-shaped floating platter none shock-like drop in pressure of the liquid flowing through, but the pressure drop occurs flat falling according to one smooth, arithmetic logarithmic function what Functionally weakening even with drastic impulse stress Erosion damage to this important and powerful, however only moderately stressed valve elements almost in general excludes, because of the type of pressure reduction a hydraulic Supporting effect on the one in the center of the panel seat circular edge of the bore is exercised. Dirt sensitivity results from a cleaning rinse fect, due to the fact that between the seat and Platter throttled draining liquid stream one Liquid layer forms in which the dirt particles be washed out.

Die Medientrennung der beiden verschiedenen Flüssigkeiten, welche zweckgebunden einerseits der Leitstufe und andererseits der Endstufe zugeordnet sind, erfolgt gerätegebunden innerhalb der "Plattenventile". Die Abdichtungen werden zur Erzielung von Reibungsarmut durch Flüssigkeitsspaltabdichtung von leicht verschiebbaren Kolben vorgenommen, und zwar für die Leitstufe von Folgekolben und für die Druckflüssigkeit der Endstufe von Druck kolben, deren Leckagen mittels elastischer Membranen eine hermetische Trennung erfahren. The media separation of the two different liquids, which earmarked on the one hand the control level and on the other hand the Output stage are assigned, device-related within the "Plate valves". The seals are used to achieve Low friction due to easy sealing of liquid gaps slidable piston made for the control stage of Follower piston and for the hydraulic fluid of the final stage of pressure pistons, the leaks of which by means of elastic membranes experienced hermetic separation.

So bleibt der hydraulische Reinheitsgrad der Leitstufe auch vor dem geringsten Abrieb der Folgekolben verschont, wofür die hydrodynamische Spaltabdichtung sogt, denn Druck von innen vermeidet Verunreinigung von außen.So the hydraulic purity of the control stage remains the slightest abrasion of the follower pistons, for which the hydrodynamic gap sealing, because pressure from the inside avoids external contamination.

Das Verfahren des leistungsfähigen Ventilverbundes bezieht sich auf eine Mischform von scharfkantigen und flächenartigen Steuer organen, wobei das mit scharfkantigem Steuerkolben versehene "Pilotventil" bei hohem Frequenzgang des elektrischen Eingangs signals eine beachtliche Grenzfrequenz bei sensibler Ansprech empfindlichkeit und Hysteresearmut zuläßt und im Sinne der hydraulischen Leitsteuerung mit präziser Linearität auf die durch Ventilplatten gebildete Flächenschlitzsteuerung der "Plattenven tile" Einfluß nimmt. Dabei folgen die durch den hydraulischen Abstützeffekt resistenten und reinigenden Spüleffekt schmutz unempfindlichen Ventilplatten dem vom "Pilotventil" vorgegebenen Druckflüssigkeitsverlauf unter Wahrung des Auflösungsvermögens funktionsgetreu. Die als Einlaß- oder Auslaß-Ventile konzipierten "Plattenventile" vollziehen bei diesem Prozeß die Dosierung des Volumenstromes als Druckmittel zum Antrieb eines Gleichgang- bzw. Differential-Zylinders und sind so vorzugsweise unmittelbar an jeden der endseitigen Zylinderkopfstücke als einlaß- und Auslaß- Ventile paarweise montiert, dabei befindet sich das "Pilotventil" am vorteilhaftesten in der Mitte des Zylinderrohres. Durch diese gerätetechnische Anordnung wird eine Eigenfrequenzsteigerung der Zylindereinheit begünstigt. Ein mit einer Trägerfrequenz super poniertes elektrisches Eingangssignal, welches in das "Pilotven til" eingegeben wird, ermöglicht die Reduzierung des "Stic-Slip- Effektes" und dadurch eine Verbesserung hinsichtlich der An sprechgenauigkeit des gesamten Ventilverbundes. Der optimale Verstärkungsfaktor zur Bestimmung des Zeitverhaltens der "Plat tenventile" gegenüber dem "Pilotventil" ist durch Wahl des geeigneten stufenlos anpaßbaren Leitsteuerdruckes realisiert; eine Maßnahme zur Grenzwertbestimmung der maximalen Verstärkung unter Vermeidung der Überschwinggefahr der hydraulisch gekoppel ten "Plattenventile". Zwecks klarer Funktionstrennung steht sowohl dem "Pilotventil" als auch dem endstufig gesteuerten eigentlichen Zylinderantrieb ein jeweils gesondertes Pumpenaggregat zur Verfügung. Durch die beiden völlig voneinander unabhängigen Pumpenaggregate steht dem Einsatz unterschiedlicher Flüssigkeitsmedien für die pilotgesteuerte Leitstufe und plattengesteuerte Endstufe zum elektrohydraulischen Zylinderan trieb unter Berücksichtigung der vielfältigen technischen Anfor derungen nichts entgegen.The process of the efficient valve network relates to a mixed form of sharp-edged and flat tax organs, the one provided with a sharp-edged control piston "Pilot valve" with high frequency response of the electrical input signals a remarkable cutoff frequency with sensitive response allows sensitivity and hysteresis poverty and in the sense of hydraulic master control with precise linearity on the through Valve plates formed surface slot control of the "Plattenven tile "influences. The hydraulic Support effect resistant and cleaning rinse effect dirt insensitive valve plates that specified by the "pilot valve" Pressure fluid course while preserving the resolving power true to function. The designed as inlet or outlet valves "Plate valves" carry out the dosing of the Volume flow as a pressure medium for driving a synchronous or Differential cylinders and are thus preferably directly on each of the end cylinder head pieces as inlet and outlet Valves mounted in pairs, there is the "pilot valve" most advantageously in the middle of the cylinder tube. Through this device arrangement will increase the natural frequency of the Favored cylinder unit. One with a carrier frequency super poned electrical input signal, which in the "Pilotven til "is entered, the reduction of the" Stic-Slip- Effects "and thereby an improvement in terms of the speaking accuracy of the entire valve network. The optimal one Gain factor for determining the time behavior of the "Plat tenventile "over the" pilot valve "is by choice of suitable infinitely adjustable master control pressure realized; a measure for determining the limit value of the maximum gain while avoiding the risk of overshoot of the hydraulically coupled ten "plate valves". For the purpose of clear separation of functions both the "pilot valve" and the final stage actual cylinder drive a separate one Pump set available. By the two completely different independent pump sets can use different Liquid media for the pilot controlled control stage and plate-controlled power amplifier for electrohydraulic cylinders driven considering the diverse technical requirements nothing to oppose.

Auf diese Weise sind durch den neuartigen elektrohydraulischen Pilot-Ventilverbund die wichtigen steuerungstechnischen Voraus setzungen für eine feinfühlige Regelung unter weitgehender Vermeidung funktionsschädlicher Störungen geschaffen, so daß insbesondere ein voluminöser Fördermengendurchsatz gegen einen Druckwiderstand von 1000 bar oder mehr für den Zylinderantrieb seine Bewältigung findet, wobei der Wasserhydraulik gegenüber der Ölhydraulik der Vorrang einzuräumen ist, was bei der Verwendung von "Plattenventilen" keine Probleme bereitet.In this way, thanks to the new electrohydraulic Pilot valve network the important advance in terms of control technology Setting for a sensitive regulation with extensive Avoidance of malfunctions created so that especially a voluminous flow rate against one Pressure resistance of 1000 bar or more for the cylinder drive copes with it, the water hydraulics versus the Prioritizing oil hydraulics is what's in use of "plate valves" no problems.

Die Begründung für diese Empfehlung beruht auf der Basis nach stehender vorteilhafter Eigenschaften des Wassers als Hoch- und Höchstdruckmittel.The reason for this recommendation is based on the standing advantageous properties of water as high and Maximum pressure medium.

- Consistently low viscosity regardless of the prevailing operating temperature
Effect: Low pipe resistance even with cold liquid. So the transfer behavior of the water is not subject to temperature drift.
- Largely incompressible
Impact: Rapidly favors pressure transfer. Small volume changes during the compression process allow high-frequency dynamic operation with a small phase shift.
- Safety
Effect: no risk of explosion due to impulsive compression effect. Lower risk of accidents when material cracks occur.
- Environmentally friendly
Impact: Leaks in the hydraulic system do not lead to sustained expensive damage to foundations or dangerous seepage in the ground. Particularly severe in large-scale plant construction.
- Extremely inexpensive fluid as a pressure medium
Impact: Elaborate recooling devices with relatively poor efficiency are eliminated and who replaces them with a direct supply of cooling water in the storage tank belonging to the cylinder drive. This type of mix cooling allows a cooling tower to be economically combined.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Fig. 1 bis Fig. 3 zum Verständnis der Verbund-Technik und gerätetechnischen Charakte ristika dargestellt und näher erläutert.In the following the invention with reference to Figure 1 is. To FIG. 3 for an understanding of the composite technique and apparatus technology builds character teristics and explained in more detail.

Fig. 1 Pilot-Ventilverbund als elektrohydraulische Stetig-Steue rung eines Antriebzylinders zwecks Verdeutlichung der Konzeption und Funktionsweise. Fig. 1 pilot valve assembly as an electrohydraulic continuous control of a drive cylinder for the purpose of illustrating the concept and mode of operation.

Fig. 2 Kantenschlitzdrosselsteuerung als Merkmal des "Pilotven tils" Fig. 2 edge slot throttle control as a feature of the "Pilotven tils"

Fig. 3 Flächenschlitzdrosselsteuerung als Merkmal des "Platten ventils" (3) Fig. 3 surface slot throttle control as a feature of the "plate valve" ( 3 )

Explanation of FIG. 1

Verfahrensgemäß gliedert sich der elektrohydraulische Pilot-Ventilverbund in eine hydraulisch betriebene Leitsteuerstufe, welches das "Pilotventil" (1) ein schließt, und eine Endsteuerstufe, welche durch ihre "Platten ventile" (2 bis 5) für die regulierte Flüssigkeitszufuhr zum Antriebszylinder (6) sorgt. Unterschiedliche Druckmedien inner halb der beiden Steuerstufen macht die separate Versorgung jeder Steuerstufe mit einem jeweils eigens dafür ausgelegten Pumpenag gregat zwingend.According to the method, the electrohydraulic pilot valve assembly is divided into a hydraulically operated master control stage, which includes the "pilot valve" ( 1 ), and a final control stage, which through its "plate valves" ( 2 to 5 ) for the regulated fluid supply to the drive cylinder ( 6 ) worries. Different pressure media within the two control stages makes the separate supply of each control stage with a pump unit specially designed for it mandatory.

So fördert das mit einem Vorratsbehälter komplettierte Pumpenag gregat Flüssigkeit hohen Reinheitsgrades in den Anschluß (P 1) des "Pilotventils" (1), welches als elektrohydraulisches 4-Wege-Ste tigventil einen scharfkantigen Steuerkolben (1.01) beinhaltet. Dem "Pilotventil" (1) sind über Steuerleitungen (A 1→A 2) das Einlaß-Plattenventil (2), (A 1→A 3) das Ablaß-Plattenventil (3) sowie über (B 2→B 1) das Einlaß-Plattenventil (4), (B 3→B 1) das Auslaß-Plattenventil (5) hydraulisch nachgeschaltet. Das Plattenventilpaar (2) und (5) ist an den Zylinderkopf (6.01), hingegen das Plattenventilpaar (4) und (3) an den Zylinderkopf (6.02) des Antriebzylinders (6) angeflanscht, wobei das "Pilot ventil" (1) örtlich die Mittellage am Antriebzylinder (6) ein nimmt.Thus, the pump unit, complete with a reservoir, promotes high-purity liquid in the connection (P 1 ) of the "pilot valve" ( 1 ), which contains a sharp-edged control piston ( 1.01 ) as an electro-hydraulic 4-way step valve. The "pilot valve" ( 1 ) via control lines (A 1 → A 2 ) are the inlet plate valve ( 2 ), (A 1 → A 3 ) the outlet plate valve ( 3 ) and (B 2 → B 1 ) the inlet - Plate valve ( 4 ), (B 3 → B 1 ) the outlet plate valve ( 5 ) hydraulically connected. The plate valve pair ( 2 ) and ( 5 ) is flanged to the cylinder head ( 6.01 ), whereas the plate valve pair ( 4 ) and ( 3 ) is flanged to the cylinder head ( 6.02 ) of the drive cylinder ( 6 ), with the "pilot valve" ( 1 ) local the middle position on the drive cylinder ( 6 ) takes one.

Bei extrem nach links ausgelenktem Steuerkolben (1.01) wird über Anschluß (P 1) die durch Mikrofilter gereinigte Hydraulikflüssig keit der Leitsteuerung in das "Pilotventil" (1) eingebracht und anschließend über die Leitungen (A 1→A 2) und (A 1→A 3) sowohl dem Folgesteuerkolben (2.02) des Einlaß-Plattenventils (2) als auch dem Folgesteuerkolben (3.02) des Auslaß-Plattenventils (3) gleichzeitig zugeführt, wodurch im Einlaß-Plattenventil (2) über den in Gehäusebohrung (2.01) befindlichen Folgesteuerkolben (2.02), dem kugelig gelagerten Gleitstein (2.03), den in Gehäu sebohrung (2.06) aufgenommenen Druckkolben (205) der kugelig gelagerte Plattenteller (2.07) gegen seinen Plattensitz (2.08) kraftschlüssig gepreßt wird, und ebenfalls erfolgt im Auslaß- Plattenventil (3) über den in Gehäusebohrung (3.01) einliegenden Folgekolben (3.02), der beidseitig kugelig gelagerten Druckstelze (3.03), den in Gehäusebohrung (3.04) aufgenommenen Druckkolben (3.05) eine kraftschlüssige Anpressung des kugelig gelagerten Plattentellers (3.06) gegen seinen Plattensitz (3.07), wodurch das Einlaß-Plattenventil (2) sich verschließt, aber das bau gleiche Plattenventil (4) über Leitung (B 2→B 1) und dem Tankanschluß (T 2) hydraulisch entspannt ist, sowie gleichermaßen das Ablaß-Plattenventil (3) verschlossen ist, aber das baugleiche Ablaß-Plattenventil (5) über Leitung (B 3→B 1) und dem Tank anschluß (T 2) seine hydraulische Entspannung erfährt, so daß für die Durchflutung der am Hauptanschluß (P) eingepumpten Hoch druckflüssigkeit der Weg vom Plattenteller (4.07) zur Druckbe aufschlagung des Scheibenkolbens (6.03) freigegeben ist, und dieser sich in Vorschubrichtung (V) in Bewegung setzt, indem das vom Scheibenkolben (6.03) andererseits verdrängte Flüssigkeits volumen über den vom Plattenteller (5.06) zum Tankanschluß (T) freigegebenen Weg abfließt. Zur Erleichterung des Verständnisses sind die Wege in ihrem beschriebenem Verlauf durch Pfeile ange deutet.When the control piston ( 1.01 ) is deflected extremely to the left, the hydraulic fluid cleaned by the microfilter of the master control is introduced into the "pilot valve" ( 1 ) via connection (P 1 ) and then via lines (A 1 → A 2 ) and (A 1 → A 3 ) both the sequence control piston ( 2.02 ) of the inlet plate valve ( 2 ) and the sequence control piston ( 3.02 ) of the outlet plate valve ( 3 ) simultaneously, whereby in the inlet plate valve ( 2 ) via the sequence control piston located in the housing bore ( 2.01 ) ( 2.02 ), the spherically mounted sliding block ( 2.03 ), the pressure piston ( 205 ) accommodated in the housing bore ( 2.06 ), the spherically mounted platter ( 2.07 ) is pressed non-positively against its insert seat ( 2.08 ), and likewise takes place in the outlet plate valve ( 3 ) on the inset in the housing bore (3.01) follower piston (3.02), on both sides of the spherical bearing Rocker Pin (3:03), the captured in housing bore (3:04) the pressure piston (3 .05 ) a non-positive pressure of the spherically mounted platter ( 3.06 ) against its plate seat ( 3.07 ), whereby the inlet plate valve ( 2 ) closes, but the same plate valve ( 4 ) via line (B 2 → B 1 ) and Tank connection (T 2 ) is hydraulically relaxed, as well as the drain plate valve ( 3 ) is closed, but the identical drain plate valve ( 5 ) via line (B 3 → B 1 ) and the tank connection (T 2 ) its hydraulic expansion experiences so that the path from the platter ( 4.07 ) to the pressure loading of the disc piston ( 6.03 ) is released for the flooding of the high pressure liquid pumped in at the main connection (P) , and this is set in motion in the direction of advance (V) by moving the disc piston ( 6.03 ) on the other hand, displaced liquid volume flows over the path released from the turntable ( 5.06 ) to the tank connection (T) . In order to facilitate understanding, the paths are indicated by arrows in their course.

Bei entgegengesetzter extremer Auslenkung des Steuerkolbens (1.01) nach rechts wird die über Anschluß (P 1) in das "Pilotven til" (1) eingebrachte reine Hydraulikflüssigkeit der Leitsteue rung nun über Leitung (B 1→B 2) und (B 1→B 3) zu dem Folge kolben (4.02) des Einlaß-Plattenventils (4) und gleichzeitig zum Folgekolben (5.02) des Auslaß-Plattenventils (5) gepumpt, was folgegerecht zum Schließen der Plattenteller (4.07) und (5.06) führt, hingegen geben nun die Plattenteller (2.07) des Einlaß- Plattenventils (2) und (3.06) des Auslaß-Plattenventils (3) bei hydraulischer Entlastung des Folgesteuerkolbens (2.02) über Leitung (A 2→A 1) und des Folgesteuerkolbens (3.02) über Leitung (A 3→A 1) den Weg zum Tankanschluß (T 1) frei, wodurch die Durchflußbedingungen für den Antrieb des Scheibenkolbens (6.03) in entgegengesetzter Vorschubrichtung (-V) geschaffen sind. With opposite extreme deflection of the control piston ( 1.01 ) to the right, the pure hydraulic fluid introduced into the "pilot valve" ( 1 ) via connection (P 1 ) of the master control is now via line (B 1 → B 2 ) and (B 1 → B 3 ) to the follower piston ( 4.02 ) of the inlet plate valve ( 4 ) and at the same time pumped to the follower piston ( 5.02 ) of the outlet plate valve ( 5 ), which consequently leads to the closing of the turntables ( 4.07 ) and ( 5.06 ), on the other hand, give now the turntables ( 2.07 ) of the inlet plate valve ( 2 ) and ( 3.06 ) of the outlet plate valve ( 3 ) with hydraulic relief of the sequence control piston ( 2.02 ) via line (A 2 → A 1 ) and the sequence control piston ( 3.02 ) via line (A 3 → A 1 ) clear the way to the tank connection (T 1 ), which creates the flow conditions for driving the disc piston ( 6.03 ) in the opposite direction of advance (- V) .

Da es sich bei dem "Pilotventil" (1) um ein elektohydraulisches Stetigventil handelt, ist jede Freizügigkeit beim Verfahren seines Steuerkolbens (1.01) funktional entsprechend der elek trischen Signaleingabe ermöglicht, was in der Endstufe system gebunden eine vielfältige Variation der Drosselwiderstände an den einzelnen Plattenventilen (2) bis (5) auslöst, die jedoch durch korrespondierende Summation sämtlicher momentanen Drosselwider stände immer eine eindeutige Druckdifferenz am Scheibenkolben (6.03) und damit Stabilität ergibt.Since the "pilot valve" ( 1 ) is an electro-hydraulic continuous valve, any freedom of movement when moving its control spool ( 1.01 ) is functionally possible in accordance with the electrical signal input, which in the output stage system is linked to a diverse variation of the throttle resistances at the individual plate valves ( 2 ) to ( 5 ) triggers, which, however, would always result in a clear pressure difference at the disc piston ( 6.03 ) and thus stability by corresponding summation of all instantaneous throttle resistances.

Explanation of FIG. 2

Der Teilausschnitt zeigt das elektrohydraulische "Pilotventil" (1) mit dem Druckanschluß (A 1) und dem Tankanschluß (T 1) sowie das Steuerkolbensegment (1.01), dessen scharfkantiger Scheiben kolben (1.02) mit kleinstmöglichem Laufpassungsspiel und der sich daraus ergebenden geringen Spaltbreite (s) in die Gehäusebohrung (1.03) eingepaßt ist. Die im Gehäuseteil ausgenommenen Ringkam mern (1.04) finden beiderseitig ihren scharfkantigen Abschluß zur Gehäusebohrung (1.03). Bei Bewegung des Steuerkolbens in Vor schubrichtung (-V) bildet sich zwischen den gegenüberliegenden schneidenartigen kreisförmigen Kanten des Scheibenkolbens (1.02) und der Ringkammer (1.04) ein sich mit der Vorschubbewegung erweiternder Spaltschlitz, durch welchen der Durchfluß von (A 1→T 1) sich vollzieht. Das in der Ringkammer (1.04) auf den Scheibenkolbenumfang auflastende Druckpotential ist durch eine Vielzahl von Pfeilen markiert, hingegen der im Tankabfluß (T 1) sich bildende niedrige Staudruck durch eine Anhäufung von spora disch verteilten Kreisen symbolisiert. Die vorliegende Druckdif ferenz zwischen (A 1→T 1) vollzieht sich vehement nach einer durch die kreisförmige Kantendrosselung bedingten Sprungfunktion, was bei zu hohem Druckgefälle die dann überlasteten Drosselkanten ruiniert. Durch die Vorschubbewegung (-V) werden weitere Be schädigungen durch die in der Druckflüssigkeit enthaltenen Schmutzpartikel verursacht, die sich beim Einfahren des Schei benkolbens (1.02) in die Gehäusebohrung (1.03) unter Einwirkung der geringen Spaltbreite (s) verklemmen. The partial section shows the electro-hydraulic "pilot valve" ( 1 ) with the pressure connection (A 1 ) and the tank connection (T 1 ) as well as the control piston segment ( 1.01 ), the sharp-edged disc piston ( 1.02 ) with the smallest possible clearance fit and the resulting small gap width ( s) is fitted in the housing bore ( 1.03 ). The ring chambers ( 1.04 ) recessed in the housing part find a sharp-edged end to the housing bore ( 1.03 ) on both sides. When the control piston moves in the feed direction (- V) , a gap slit, which widens with the feed movement, forms between the opposite cutting-edge circular edges of the disc piston ( 1.02 ) and the annular chamber ( 1.04 ), through which the flow of (A 1 → T 1 ) takes place. The pressure potential in the annular chamber ( 1.04 ) on the disc piston circumference is marked by a large number of arrows, whereas the low back pressure which forms in the tank outlet (T 1 ) is symbolized by an accumulation of sporically distributed circles. The present pressure difference between (A 1 → T 1 ) takes place vehemently after a jump function caused by the circular edge throttling, which ruins the then overloaded throttle edges if the pressure drop is too high. The feed movement (- V) causes further damage to the dirt particles contained in the hydraulic fluid, which jam when the disc piston ( 1.02 ) is retracted into the housing bore ( 1.03 ) under the influence of the small gap width (s) .

Explanation of FIG. 3

Diese Skizze stellt den Zusammenhang der Details, Druckkolben (3.05), kugelig gelagerter Plattenteller (3.06) und Plattensitz (3.07) des Auslaß-Plattenventils (3), dar. Der Durchfluß des Hochdruckmittels durch die Bohrung des Plattensitzes (3.07) ist durch den Pfeil (P) und das radiale Abströmen zwischen Platten sitz (3.07) und Plattenteller (3.06) durch die Pfeile (T) ange deutet. Die Druckbeaufschlagung an der Bohrung und der ringför migen Auflagefläche des Plattensitzes (3.07) ist aus dem der Querschnittsprofilierung umschließenden Pfeilkennfeldern zu ersehen. Die Pfeilkennfelder verdeutlichen den innerhalb der Bohrung des Plattensitzes (3.07) gleichbleibend gehaltenen Druck und der im Flüssigkeitsspalt zwischen Plattensitz (3.07) und Plattenteller (3.06) nach einer logarithmischen Funktion flach fallenden spezifischen Druckabsenkung, so daß auf die kreisförmig umlaufende empfindliche Bohrungskante im Zentrum des Platten sitzes (3.07) allseitig eine hydraulische Abstützwirkung ausgeübt wird, die diese Umlaufkante selbst bei höchsten spezifischen Belastungen vor Schäden bewahrt. Schließlich wird durch den Kraftvektor (K) die auf den Plattenteller (3.06) ausgeübte Stellkraft und durch die neben den Pfeilen (T) gesetzten schwarzen Flecken das Ausschwemmen von Schmutzpartikeln durch das abfließende Medium demonstriert.This sketch shows the connection of the details, pressure piston ( 3.05 ), spherically mounted platter ( 3.06 ) and plate seat ( 3.07 ) of the outlet plate valve ( 3 ). The flow of the high pressure medium through the hole in the plate seat ( 3.07 ) is indicated by the arrow (P) and the radial outflow between the seat ( 3.07 ) and turntable ( 3.06 ) is indicated by the arrows (T) . The pressure applied to the bore and the ring-shaped bearing surface of the insert seat ( 3.07 ) can be seen from the arrow maps enclosing the cross-sectional profile. The arrow maps illustrate the inside of the bore of the insert seat (3:07) pressure and consistently maintained of the fluid gap between the insert seat (3:07) and platter (3.06) according to a logarithmic function flat falling specific pressure reduction, so that the circular circumferential sensitive bore edge at the center of the plates seat (3:07) on all sides, a hydraulic supporting effect is exerted that preserves this circumferential edge even at the highest specific loads from damage. Finally, the force vector (K) demonstrates the positioning force exerted on the platter ( 3.06 ) and the black spots next to the arrows (T) demonstrate the flushing out of dirt particles by the flowing medium.

Claims

1. The method for electrohydraulic multi-stage valve control for hydraulic drive cylinders ( 6 ) in particular high pressure hydraulic cylinders, characterized in that the valve assembly forms an actuator system from at least five components, namely the "pilot valve" ( 1 ), which as an electrohydraulic precision valve with 4-way continuous function transfers its master control effect to at least four hydraulically connected high-pressure valves, which in turn are throttled by control surfaces by means of valve plates, i.e. as "plate valves" ( 2 and 3 as well as 4 and 5 ) in the form of inlet or outlet valves via their 2 -Way function always act on the drive cylinder ( 6 ) in a controlling manner and thus a well-defined separation of functions is given by the valve assembly according to the invention with special distribution of the complex extreme requirements, by the dual circuit system of the valve assembly in a pilot stage bound to the pilot function and l A time-controlled output stage, which contains at least four "plate valves" ( 2 to 5 ), divides, and in this way the mixed form of the sensitive control edge throttling in connection with the robust control surface throttling suitable for every hydraulic fluid leads to an advantageous efficiency, while avoiding the transfer of disturbance variables Both the control stage and the output stage are equipped with a completely separate pressure medium supply and to increase the natural frequency of the cylinder unit the "plate valves" are preferably in pairs ( 2 and 5 or 4 and 3 ) as inlet and outlet valves directly on the end cylinder head pieces ( 6.01 or 6.02 ), while the "pilot valve" ( 1 ) most advantageously occupies its location in the middle of the cylinder tube, and when all the measures work together, the diverse requirements, namely high-pressure suitability of 1000 bar and more, high throughput Volume flows with egg Maintenance of minute-dosed resolution, shock-like load profiles while avoiding the risk of explosion, largely insensitivity to dirt, improvement of the typical characteristics of a multi-stage continuous control such as responsiveness, linearity, low hysteresis and relatively high natural frequency with high performance and maintenance of economic aspects are fully met.

2. The method according to claim 1, characterized in that by the procedural good conditions of the control control, here are moderate specific pressure level of the hydraulic fluid and the presence of a first-class fluid quality of the best possible purity, the operation of a quality-enhanced compared to the usual level electrohydraulic 4-way continuous valve lends itself so that when using the "pilot valve" ( 1 ), which is characterized by its optimally low spool clearance, there is almost no danger of the control spool jamming ( 1.01 ) or occasional injury to its control edges ( 1.02 ).

3. Device for the electrohydraulic pilot valve assembly as a "plate valve" ( 2; 3 or 4; 5 ), which as a pilot-controlled inlet or outlet plate valve ( 2; 4 or 3; 5 ) with final stage 2-way function in pairs ( 2; 3 or 4; 5 ) controls the drive cylinder ( 6 ), characterized in that the guide control pressure which varies on the follower pistons ( 2.02; 3.02; 4.02; 5.02 ) causes the ball-bearing platter ( 207; 3.06; 4.07; 5.06 ) presses against their plate seats ( 2.08; 3.07; 4.08; 5.07 ), which are resistant to hydraulic support , with alternating forces, so that the platter ( 2.07; 3.06; 4.07; 5.06 ) and generously dimensioned passage cross-sections of the "plate valves" with small opening strokes "( 2; 3; 4; 5 ) a sensible flow of liquid which is metered through control surface throttling with a free choice of hydraulic medium against high and highest hydraulic pressures comes about reliably.

4. The device according to claim 3, characterized in that low friction in the inlet plate valve ( 2; 4 ) with almost non-contact liquid gap sealing of the sequence control piston ( 2.02; 4.02 ) in its housing bore ( 2.01; 4.01 ) and pressure piston ( 2.05; 4.05 ) in it Bore of the housing ( 2.06; 4.06 ) with simultaneous low shear force, caused by spherically mounted sliding block ( 2.03; 4.03 ) and platter ( 2.07; 4.07 ) as well as in the outlet plate valve ( 3; 5 ) when the follower piston ( 3.02; 5.02 ) is supported in its housing bore ( 3.04; 5.01 ) and pressure piston ( 3.05; 5.05 ) in its housing bore ( 3.04; 5.04 ) with almost shear-force-free load transmission of the bilaterally mounted pressure stilts ( 3.03; 5.03 ) to the turntables accommodated in the pressure piston ( 3.05; 5.05 ) 3.06; 5.06 ) is given. Since both the "plate valves" ( 2 ) and ( 4 ) as well as ( 3 ) and ( 5 ) are identical, an analogous summary of the same parts has been made with the help of the bracketed numbering.

5. The device according to claim 3, characterized in that media separation of the two different liquids on the one hand the control stage via follower pistons ( 2.02 ), ( 3.02 ), ( 4.02 ), ( 5.02 ) and on the other hand the final stage via pressure piston ( 2.05 ), ( 3.05 ) , ( 4.05 ), ( 5.05 ) is achieved, the leakages of the two different liquids being strictly supported by elastically mounted membranes ( 2.10 ), ( 4.10 ) or ( 3.08 ), ( 5.08 ) and separate leakage connections (L 1 ), (L) stay separated.

6. The device according to claim 3, characterized in that the transfer ratio of pilot-controlled control stage to the plate-controlled output stage by the area-related ratio of the acting surfaces of follower pistons ( 2.02 ), ( 3.02 ) or ( 4.02 ), ( 5.02 ) to the active surfaces of their associated platter ( 2.07 ), ( 4.07 ) or ( 3.06 ), ( 5.06 ).

7. The device according to claim 3, characterized in that by the spring forces ( 2.09 ), ( 3.09 ), ( 4.09 ), ( 5.09 ) all movable parts of the "plate valves" ( 2 ), ( 3 ), ( 4 ), ( 5 ) remain axially free of play mechanically even during the state of hydraulic relief.

8. The device according to claim 3, characterized in that there is nested compact design by in the cavities of the guide piston ( 2.02 ), ( 3.02 ), ( 4.02 ), ( 5.02 ) adjacent components of the "plate valves ( 2 ), ( 3 ), ( 4 ), ( 5 ) immerse.

9. Name of the procedure:
"Pilot valve assembly with Quadri power amplifier".