CH656965A5 - Druckregelventil. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckregelventil mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Druckregelventile, von denen die Erfindung ausgeht, dienen zum Erzeugen eines Druck-Ausgangssignals, das proportional der Betätigungskraft ist, mit der der Steuerkolben verstellt wird. Je grösser die Verstellkraft des Steuerkolbens ist, desto höher soll der Druck in der Arbeitsöffnung sein.

Bei einem bekannten Druckregelventil sind die beiden einander abgekehrten Stirnflächen des Steuerkolbens jeweils als Messfläche ausgebildet, auf die der in der Arbeitsöffnung aufgebaute Sekundärdruck einwirken kann. Wird so bei einer bestimmten Einstellung des Steuerkolbens mittels eines Proportionalmagneten die Einlassöffnung mit der Arbeitsöffnung verbunden und Sekundärdruck aufgebaut, so wirkt dieser auf die Messfläche und verschiebt den Steuerkolben entgegengesetzt zur Richtung der Betätigungskraft, wenn Gleichgewicht zwischen der Betätigungskraft und dem Sekundärdruck erreicht ist. Beim bekannten Druckregelventil bestimmt also der Durchmesser des Steuerkolbens die Grösse der Druckmessflächen. Soll der Druckeinstellbereich verändert werden, so muss der Steuerkolben und damit das ganze Ventil ausgetauscht werden. Ausserdem steht in den Räumen zwischen Steuerkolben und Proportionalmagnet der Sekundärdruck an, der durch besondere Mittel abgedichtet werden muss.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird darin gesehen, ein Druckregelventil zu schaffen, bei dem der Einstellbereich des Sekundärdruckes mit einfachen Mitteln veränderbar ist; ferner soll bei einer Änderung des Einstellbereiches die Durchflussmenge an Druckmittel konstant bleiben und soll das Ventil besonders einfach und kostengünstig herstellbar sein.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Druckmessfläche ist bei dem erfindungsgemässen Ventil durch den Durchmesser des Messkolbens bzw. den Bohrungsdurchmesser im Steuerkolben bestimmt, da der in der Arbeitsöffnung aufgebaute Sekundärdruck in dem Raum zwischen Messkolben und Steuerkolben herrscht. Damit ist es in einfacher Weise möglich, durch Veränderung des Messkolbendurchmessers den Einstellbereich des Sekundärdrucks zu verändern. Soll beispielsweise der Einstellbereich für den Druck erhöht werden, so muss der Messkolbendurchmesser verkleinert werden, damit die gleiche Gegenkraft erzeugt wird, die bei konstant gebliebener Betätigungskraft ausreicht, um die Verbindung zwischen Arbeitsöffnung und Einlassöffnung zu unterbrechen, wenn der gewünschte Druck erreicht ist. Die Änderung des Druckeinstellbereichs des Ventils lässt sich so durch einfaches Auswechseln der Steuerkolben erzielen. Ferner besteht ein weiterer Vorteil darin, dass die Druckmessfläche unabhängig vom Steuerkolbendurchmesser ist, so dass für alle zur Verwendung gelangenden Steuerkolben der Aussendurchmesser und damit der Durchgangsquerschnitt für das Druckmittel von der Einlassöffnung in die Arbeitsöffnung unverändert bleibt. Die Leistung des Ventils bleibt also für unterschiedliche Druckeinstellbereiche konstant.

Ferner zeichnet sich die erfindungsgemässe Lösung durch einen sehr einfachen Aufbau aus, der eine kostengünstige Herstellung erlaubt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen Schnitt durch ein doppeltes Druckregelventil und Fig. 2 einen Schnitt durch ein einfaches Druckregelventil.

In dem Ausführungsbeispiel Fig. 1 handelt es sich um ein direkt gesteuertes, doppeltes Druckregelventil, dessen Steuerkolben auf gegenüberliegenden Seiten von jeweils einem Proportionalmagnet angesteuert ist. Jeder Proportionalmagnet ist ein regelbarer in Öl arbeitender Gleichstrommagnet, der ein elektrisches Signal in eine proportionale Kraft umwandelt. Eine Erhöhung des Steuerstroms bewirkt eine entsprechend höhere Magnetkraft. Die eingestellte Magnetkraft bleibt über den gesamten Regelhub des Steuerkolbens konstant. In der Zeichnung sind die beiden Proportionalmagnete nicht dargestellt.

In der Zeichnung weist das Ventilgehäuse 10 eine Längsbohrung 11 auf, in der mehrere Ringnuten eingearbeitet sind. Eine mittig liegende Ringnut stellt die Einlassöffnung 12 dar, die auf nicht dargestellte Weise mit einer Druckquelle verbunden ist. Zu beiden Seiten der Einlassöffnung liegt je eine Arbeitsöffnung 14 und 14' sowie eine Auslassöffnung 16 und 16', die über einen Kanal 17 miteinander verbunden und auf nicht im einzelnen dargestellte Weise mit einem Tank 18 als Rücklauf verbunden sind.

In der Bohrung ist ein Steuerkolben 20 verschiebbar angeordnet, der mit je einem Steuerbund 21 und 21 ' versehen ist. Der Steuerbund dient beim Verschieben des Steuerkolbens zum Herstellen der Verbindung zwischen der

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Einlassöffnung 12 zur Arbeitsöffnung 14 bzw. 14' und gleichzeitig zum Unterbrechen der Verbindung zwischen Arbeitsöffnung und zugeordneter Auslassöffnung 16 bzw.

16'.

An jeder Stirnseite weist der Steuerkolben 20 eine Bohrung 22 bzw. 22' auf, in welche ein Messkolben 24 bzw. 24' verschiebbar eingesetzt ist. Jeder Messkolben 24,24' ist mit einem äusseren vorstehenden Bund 23,23' versehen, der sich auf der Stirnseite des Steuerkolbens 20 abstützen kann. Auf den Bund 23 bzw. 23' jedes Messkolbens wirkt der Stöss6125 bzw. 25' eines Proportionalmagneten, der nicht dargestellt ist, der aber an beiden Seiten des Ventilgehäuses 10 in bekannter Weise angeschraubt ist.

Ferner ist der zwischen jedem Messkolben und dem Steuerkolben gebildete Raum 28 bzw. 28' über eine Radialbohrung 29 bzw. 29' mit der Arbeitsöffnung 14 bzw. 14' verbunden. Die dem Messkolben gegenüberliegende Wandfläche 30 bzw. 30' ist die Druckmessfläche.

Der Steuerkolben 20 ist von je einer Feder 31,31 ' in der dargestellten Neutralstellung gehalten, in der die Arbeitsöffnungen 14 und 14' zur Auslassöffnung 16 und 16' geöffnet sind, so dass Druckmittel ungehindert zum Tank abf Hessen kann. Gleichzeitig ist in der Neutralstellung die Verbindung zwischen der Einlassöffnung und den Arbeitsöffnungen unterbrochen. Auf die äusseren Stirnflächen des Steuerkolbens bzw. der Messkolben wirkt der Druck der mit dem Tank 18 verbundenen Auslassöffnung 16 bzw. 16', so dass die Abdichtung des Proportionalmagneten lediglich gegen den Tankdruck erfolgen muss.

Die Wirkungsweise ist folgende : Wird der linke Proportionalmagnet mit einem bestimmten dem einzustellenden Druck proportionalen Steuerstrom beaufschlagt, so wird eine entsprechende Betätigungskraft erzeugt, die beispielsweise auf den Stössel 25' wirkt und über den sich auf den Steuerkolben abstützenden Bund 23' des Messkolbens 24' auf den Steuerkolben 20 wirkt und diesen nach rechts verschiebt. Dadurch fliesst Druckmittel aus der Einlassöffnung 12 am Steuerbund 21 vorbei in die Arbeitsöffnung 14 und von dort zu einem nicht dargestellten Verbraucher, beispielsweise einen Servomotor, der hierauf betätigt wird.

Das dargestellte Druckregelventil muss aber nicht mit einem Servomotor verbunden sein, sondern kann auch als Vorsteuerventil für ein Proportionalwegeventil Verwendung finden.

Der sich in der Arbeitsöffnung 14 aufbauende Sekundärdruck beaufschlagt über die Radialbohrung 29 den Raum 28

und wirkt auf die Druckmessfläche 30 ein, während sich der Messkolben 24 an dem Stössel 25 des Proportionalmagneten abstützt, der nicht betätigt ist. Die hieraus resultierende Druckkraft wirkt der Betätigungskraft des Stössels 25' ent-s gegen und verschiebt den Steuerkolben 20 in Schliessrich-tung nach links, wenn ein Gleichgewicht zwischen beiden Kräften, wenn also der eingestellte Druck erreicht ist.

Dadurch wird die Verbindung zwischen der Einlassöffnung 12 und der Arbeitsöffnung 14 unterbrochen und der io Druck in der Arbeitsöffnung wird konstant gehalten.

Eine Verringerung der Betätigungskraft des Stössels 25' führt zu einem Druckkraftüberschuss am Steuerkolben 20, so dass der Steuerkolben so weit nach links verschoben wird, bis eine Verbindung zwischen der Arbeitsöffnung 14 und der ls Auslassöffnung 16 hergestellt ist, über die Druckmittel vom Verbraucher zum Tank 18 abströmen kann, bis der Druck entsprechend gesenkt ist und wiederum ein Kräftegleichgewicht zwischen dem Druck in der Arbeitsöffnung 14 und der Betätigungskraft hergestellt ist. Das Druckregelventil ist nun 20 auf einen niedrigeren Druckpegel eingestellt.

In entsprechender Weise erfolgt die Druckeinstellung in der Arbeitsöffnung 14', wenn der zum Stössel 25 gehörende Proportionalmagnet betätigt wird. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann also der Druck in beiden Arbeitsöff-25 nungen geregelt werden, je nachdem, welcher Proportionalmagnet angesteuert wird. Das Druckregelventil kann aber auch als einfachwirkendes Ventil verwendet werden. Dies ist in Fig. 2 dargestellt, in der statt des rechten Proportionalmagnet eine Platte 35 vorgesehen ist, an welcher sich über 30 eine eingesetzte Kugel 36 der Messkolben 24 abstützt, wobei der Steuerkolben 20 in der Neutrallage ist. Alle sonstigen Bauteile sind in gleicher Weise wie in Fig. 1 aufgebaut.

Aus der Beschreibung des Ausführungsbeispiels ist ersichtlich, dass der Einbau des Steuerkolbens mit den Mess-35 kolben in dem Gehäuse eines bekannten Vierwegeventils erfolgen kann, ohne dass das Gehäuse geändert werden muss. Dies stellt einen erheblichen fertigungstechnischen Vorteil dar. Ferner lassen sich in die Arbeitsöffnungen 14 und 14' Drosseln einstecken, so dass der Druckaufbau durch 40 die Drosseln geändert werden kann. Anstelle der Proportionalmagnete lassen sich die Betätigungskräfte auch pneumatisch oder mechanisch, beispielsweise durch Stellmotoren aufbringen. Sowohl in der Neutralstellung als auch bei in Arbeitsstellung verschobenem Steuerkolben ist die Ventillek-45 kage aufgrund einer am Steuerbund 21 bzw. 21' vorgesehenen positiven Steuerkantenüberdeckung sehr gering.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

656965 PATENTANSPRÜCHE

1. Druckregelventil für die Steuerung der Druckmittelwege von einer Druckquelle zu wahlweise einer von zwei Arbeitsöffnungen, mit einem in einer Bohrung des Ventilgehäuses verschiebbaren Steuerkolben, bei dessen Verschiebung durch eine dem zu regelnden Druck proportionale Betätigungskraft aus einer Ruhestellung heraus die Verbindung einer Arbeitsöffnung zu einer an die Druckquelle angeschlossenen Einlassöffnung hergestellt und zu einer an einem Rücklauf angeschlossenen Auslassöffnung unterbrochen wird, wobei der Steuerkolben eine vom Druck in der Arbeitsöffnung beaufschlagte Druckmessfläche aufweist, bei deren Druckbeaufschlagung der Steuerkolben entgegen der Betätigungskraft verschoben wird und die Verbindung der Arbeitsöffnung zur Einlassöffnung unterbrochen und zur Auslassöffnung hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in je einer Bohrung (22) in den einander abgekehrten Stirnseiten des Steuerkolbens (20) je ein Messkolben (24,24') verschiebbar angeordnet ist und der Raum (28,28') zwischen dem Messkolben und der zugehörigen durch den Durchmesser des Messkolbens bestimmten Druckmessfläche (30, 30') über eine Öffnung (29,29') mit der jeweiligen Arbeitsöffnung (14, 14') verbunden ist.

2. Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Messkolben (24,24') von einer Betätigungskraft beaufschlagbar ist und einen Bund aufweist, mit dem er auf dem Steuerkolben (20) abgestützt ist.

3. Druckregelventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich an die mittig angeordnete Einlassöffnung (12) zu beiden Seiten je eine Arbeitsöffnung (14,14') und eine Auslassöffnung (16,16') in dieser Reihenfolge anschliessen und zur Steuerung der Verbindung von Arbeitsöffnung zur Einlass- oder Auslassöffnung je ein Steuerbund (21,21 ') des Steuerkolbens (20) vorgesehen ist.

4. Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass beide Stirnseiten des Steuerkolbens (20) von je einer Feder (31,31') beaufschlagt sind.

5. Druckregelventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Federraum mit der zugehörigen Auslassöffnung (16, 16') verbunden ist.