EP0047885B1

EP0047885B1 - Stromregelventilanordnung

Info

Publication number: EP0047885B1
Application number: EP81106571A
Authority: EP
Inventors: Walter Wohlrab
Original assignee: Krauss Maffei AG
Current assignee: Mannesmann Demag Krauss Maffei GmbH
Priority date: 1980-09-12
Filing date: 1981-08-25
Publication date: 1984-02-08
Also published as: DE3034377A1; ATE6168T1; JPS5779369A; US4365645A; EP0047885A1; JPH0423122B2; DE3034377C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drei-Wege-Stromregelventilanordnung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Bei einer derartigen Stromregelventilanordnung (siehe z. B. DE-A-2 049 884) bestimmt sich die Durchflußmenge im Drosselventil nach dem Druckgefälle, das zwischen dessen Eingang und Ausgang herrscht und das wiederum der Druckkraft der Feder entspricht, die auf die Steuerfläche der Druckwaage wirkt, die auch vom Druck aus der an den Ausgang des Drosselventils angeschlossenen Steuerleitung beaufschlagt wird.
Diese Ventilanordnung hat jedoch den Nachteil, daß sich bei unterschiedlichen Förderleistungen für den Zulaufstrom, wie sie sich beispielsweise durch das Zuschalten einer weiteren Förderpumpe ergeben, das Druckgefälle insbesondere in der zum Überströmventil führenden Leitung stark ändert und somit das zum Durchströmen des Drosselventils und dessen Zu- und Abführleitung wirkende Druckgefälle angehoben wird. Die Folge ist eine durch das höhere Druckgefälle hervorgerufene größere Durchflußmenge.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln eine Drei-Wege-Stromregelventilanordnung zu schaffen, die unabhängig von äußeren Betriebs- und Störeinflüssen die Konstanz der Durchflußmenge gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch eine gemäß dem Kennzeichen des Hauptanspruchs ausgestaltete Drei-Wege-Stromregelventilanordnung gelöst, wobei sich der besondere Vorteil ergibt, daß zum Aufbau des Stromreglers handelsübliche 2/2-Wegeventile verwendet werden können.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung und in Verbindung mit dem Anspruch.
Es zeigen

Figur 1 ein Blockschaltbild einer Drei-Wege-Stromregelventilanordnung nach dem Stande der Technik,
Figur 2 ein die Wirkungsweise der Drei-Wege-Stromregelventilanordnung nach Fig. 1 veranschaulichendes Diagramm,
. Figur 3 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Drei-Wege-Stromregelventilanordnung und
Figur 4 ein die Wirkungsweise der Drei-Wege-Stromregelventilanordnung nach Fig.3 veranschaulichendes Diagramm.

Die bekannte Drei-Wege-Stromregelventilanordnung nach Fig. 1 weist ein als 2/2-Wegeventil ausgebildetes Drosselventil 1 auf, das an eine, einen Zulaufstrom führende Zulaufleitung 2 und an eine, einen Konstantstrom führende Ablaufleitung 3 angeschlossen ist. Der Zulaufstrom wird aus einem Tank 4 von einer ersten Pumpe 5 in die Zulaufleitung 2 gefördert, wobei noch die Fördermenge einer zweiten Pumpe 6 bedarfsweise zuschaltbar ist. Eine Abzweigung 7 der Zulaufleitung 2 ist an ein Überströmventil 8 mit einer Druckwaage 9 angeschlossen, die in der dargestellten Position den Durchfluß eines Überschußstromes in eine zum Tank 4 führende Überströmleitung 10 sperrt. Die Druckwaage 9 weist zwei gleichgroße Steuerflächen 11 und 12 auf, von denen die eine Steuerfläche 11 vom Zulaufstrom beaufschlagt wird und die andere Steuerfläche 12 vom Druckmedium einer Steuerleitung 13, die von der Ablaufleitung 3 zum Überströmventil8 geführt ist, sowie vom Druck einer Feder 14, deren Druckkraft das im Drosselventil 1 sich einstellende Druckgefälle bestimmt.
Die Wirkungsweise der bekannten Drei-Wege-Stromregelventilanordnung geht aus dem Diagramm aus Fig. 2 hervor, in dem die Durchflußmenge Y durch das Drosselventil 1 in Abhängigkeit von der Öffnung X des Drosselventils 1 aufgetragen ist. Daraus wird deutlich, daß sich zum Zeitpunkt Z, an dem zu der von der ersten Pumpe 5 geförderten Fördermenge Q_i noch die Fördermenge Q₂ der zweiten Pumpe 6 in die Zulaufleitung 2 eingeleitet wird, der Mengendurchsatz durch das Drosselventil in unerwünschter Weise sprunghaft erhöht. Diese Erhöhung des Durchsatzes rührt von einem starken Druckanstieg her, der sich insbesondere in der Abzweigung 7 der Zulaufleitung 2 einstellt, wodurch das zum Durchströmen der zum Drosselventil 1 führenden Zulaufleitung 2, des Drosselventils 1 und der Ablaufleitung 3 wirkende Druckgefälle angehoben wird. Die Konstanz der Durchflußmenge ist nicht mehr gegeben.
In der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind unmittelbar am Eingang 15 des Drosselventils 1 eine Eingangs-Druckmeßleitung 16 und unmittelbar am Ausgang 17 eine Ausgangs-Druckmeßleitung 18 angeschlossen. Die Eingangs-Druckmeßleitung 16 verzweigt sich in eine Zweigleitung 19, eine Eingangsleitung 20 und in die zur Steuerfläche 12 der Druckwaage 9 führende Steuerleitung 13. Im Gegensatz zu den leistungsführenden Zulauf- und Ablaufleitungen 2 bzw. 3 stellen die Eingangs-Druckmeßleitungen 16 mit ihren Verzweigungen und die Ausgangs-Druckmeßleitung 18 lediglich Meßleitungen mit niedrigem Querschnitt dar.
Die Druckwaage 9 ist als 2/2 Schieber- bzw. 2/2 Sitzventil mit einem Flächenverhältnis von 1 : 1 ausgebildet. Die Eingangsleitung 20 ist an ein ebenfalls als 2/2-Wegeventil ausgebildetes Vorsteuerventil 21 angeschlossen, das einen doppeltwirkenden Steuerkolben mit zwei gleichgroßen Vorsteuerflächen 22 und 23 aufweist, von denen die eine Vorsteuerfläche 22 an die Zweigieitung 19 und die andere Vorsteuerfläche 23 an die Ausgangs-Druckmeßleitung 18 angeschlossen sind. Die Vorsteuerfläche 23 ist ferner von einer Vorsteuerungsfeder 24 beaufschlagt, deren Druckkraft das im Drosselventil 1 sich einstellende Druckgefälle bestimmt. Im Gegensatz zu dem bekannten Stromregelventil nach Fig. erfordert die auf die Steuerfläche 12 der Druckwaage 9 wirkende Feder 14 nur noch eine geringe Druckkraft, die zur Rückstellung der Druckwaage 9 bei Druckgleichheit an den beiden Steuerflächen 11 und 12 ausreicht. Vom Vorsteuerventil 21 führt eine Ausgangsleitung 25 zu einem Behälter mit niedrigem Druckniveau, beispielsweise in die Ausgangs-Druckmeßleitung 18. Die Ausgangsleitung 25 kann jedoch auch in den Tank 4 einmünden. Zur Dämpfung der Hydraulikflüssigkeit sind in der Zweigleitung 19, in der zum Vorsteuerventil 21 führenden Eingangsleitung 20 und in der Steuerleitung 13 Blenden 26 angeordnet.
Im Betrieb wird die Druckwaage 9 über die von der Eingangs-Druckmeßleitung 16 abzweigende Steuerleitung 13 so angesteuert, daß die Druckdifferenz an den Anschlüssen der Eingangs- und der Ausgangs-Druckmeßteitung 16 und 18 am Drosselventil 1 dem von der Vorsteuerfeder 24 des Vorsteuerventils 21 vorgegebenen Wert entspricht. Auf Grund der Tatsache, daß sich die Anschlüsse unmittelbar am Eingang 15 und am Ausgang 17 des Drosselventils 1 befinden, können sich Störeinflüsse in der Zulaufleitung 2 sowie deren Abzweigung 7 zum Überströmventil 8 und in der Ablaufleitung 3, wie sie sich infolge der Drosselwirkung dieser Leitungen insbesondere beim Zuschalten von zusätzlichen Fördermengen (Pumpen 5 und 6) einstellen, nicht mehr nachteilig auf die Konstanz des Mengendurchsatzes durch das Drosselventil 1 auswirken. Die Druckdifferenz zwischen Eingang 15 und Ausgang 17 wird somit in engen Grenzen eingehalten, wodurch ein konstanter Mengendurchsatz gewährleistet werden kann. Diese Betriebseigenschaft wird durch die Kennlinie des Diagramms nach der Fig. 4 verdeutlicht. Danach bleibt im Drosselventil 1 die Konstanz der Durchflußmenge erhalten, auch wenn zum Zeitpunkt Z' zu der von der ersten Pumpe 5 geförderten Fördermenge Q₁ noch die Fördermenge Q₂ der zweiten. Pumpe 6 in die Zulaufleitung 2 eingeleitet wird.

Claims

Drei-Wege-Stromregelventilanordnung mit einem von einem Zulaufstrom (2) variabler Menge beaufschlagten, einen einstellbar veränderlichen Konstantstrom liefernden Drosselventil (1) und einem von einer Druckwaage (9) betätigten Überströmventil (8) zur Ableitung eines Überschußstromes aus dem Zulaufstrom, wobei die Druckwaage (9) zwei einander entgegenwirkende Steuerflächen (11, 12) aufweist, von denen die eine (11) vom Druck aus dem Zulaufstrom (2) und die andere von der Druckkraft einer Feder (14) sowie vom Druck aus einer anschließenden Steuerleitung (13) beaufschlagt sind, gekennzeichnet durch
- eine unmittelbar am Eingang (15) des Drosselventils (1), vorzugsweise an dessen Eingangssteuerkante angeschlossene Eingangs-Druckmeßleitung (16),

- eine unmittelbar am Ausgang (17) des Drosselventils (1), vorzugsweise an dessen Ausgangssteuerkante angeschlossene Ausgangs-Druckmeßleitung (18),

- ein Vorsteuerventil (21) mit einem doppeltwirkenden Steuerkolben mit gleichgroßen Vorsteuerflächen (22 und 23), von denen die eine Vorsteuerfläche (22) vom Druck aus der Eingangsdruckmeßleitung (16) und die andere Vorsteuerfläche (23) vom Druck aus der Ausgangs-Druckmeßleitung (18) sowie von der Druckkraft einer Vorsteuerfeder (24) beaufschlagbar sind, die im Drosselventil (1) das sich zwischen Eingang (15) und Ausgang (17) einstellende Druckgefälle bestimmt, und

- eine Verzweigung der Eingangs-Druckmeßleitung (16) in eine zur Vorsteuerfläche (22) führende Zweigleitung (19), in eine an das Vorsteuerventil (21) angeschlossene Eingangsleitung (20), die nach dem Vorsteuerventil (21) als Ausgangsleitung (25) in einen Behälter mit niedrigem Druckniveau, vorzugsweise in den Tank (4) des Hydrauliksystems mündet, und in die zur Steuerfläche (12) der Druckwaage (9) führende Steuerleitung (13), wobei die auf die Steuerfläche (12) wirkende Druckkraft der Feder (14) bei Druckgleichheit an den beiden Steuerflächen (11, 12) eine die Druckwaage (9) in Schließsteliung rückführende Kraft besitzt.