DE2807542C2 - Stromregelventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Stromregelventii, insbesondere zur Steuerung druckmittelbetriebener Hydro-Zylinder. mit einem Gehäuse, einem Drosselkolben und einem Druckwaagenkolben, die beide je mit wenigstens einer Drosselkerbe versehen sind, von denen jede mit je einer Drosselkante im Gehäuse zusammenwirkt.

Stromregelventile werden benutzt, um einen im wesentlichen konstanten Druckmittelstrom auch bei unterschiedlichen Druckgefällen zu erreichen.

Während des Anfahrvorgangs solcher Stromregelventile entsteht ein Anfahrsprung, weil z. B. der Druckwaagenkolben des Ventiles erst in Regelstellung geht, nachdem er vom öl durchströmt ist, wobei während dieses Anfangszeitraumes der ölstrom ungeregelt ist, wobei während dieses Anfangszeitraumes der Ölstrom ungeregelt ist. Ferner verdrängt auf dem Weg in die R*>ar<»!ctgiiMnof η<»γ Druck\V3.s™crs!collj5f· Ö! in cüs \'sr~ braucherleitung, und dieser kurzzeitige Ölstrom kann je nach Drosselung unterschiedlich sein. Schließlich kann ein Anfahrsprung durch die ölexpansion eintreten.

Es sind bereits Maßnahmen zur Reduzierung des Anfahrsprunges bei Stromregelventilen vorgeschlagen worden. So z. B. eine äußere HilfsSteuerung, die jedoch konstruktiv sehr aufwendig ist.

Ferner ist aus der DE-AS 21 41 721 ein Stromregelventii bekannt mit einem hohlzylindrisch ausgebildeten Drosselkolben, in dem gleitend ein Differenzdruckkolben geführt ist die von einer gemeinsamen Feder belastet sind. Nachteilig hierbei ist daß sich die Stelldrosselfläche verändert Außerdem ist dieses Stromregelvei.-til nicht in umgekehrter Richtung durchströmbar.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Stromregelventil der eingangs genannten Art so auszubilden, daß in einfacher Weise ohne bcsonderen konstruktiven Aufwand der Anfahrsprung des Stromregelventils weitgehend eliminiert wird. Hierbei soll zweckmäßigerweise der Drosselkolben seine einmal eingestellte Drosselfläche beibehalten.
Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht daß der Drosselkolben und der Druckwaagenkolben koaxial direkt hintereinander im Gehäuse angeordnet sind, daß der Druckwaagenkclben ferner durch eine Feder ständig in Öffnungsrichtung gegen den Drosselkolben gedrückt wird und bei nicht-durchströmtem Ventil an diesem axial anliegt

Ferner ist vorzugsweise bei nicht-durchströmtem Ventil der axiale Abstand zwischen zwei gleichen Bezugspunkten der Drosselkerben von Drosselkolben und Druckwaagenkolben gleich dem axialen Abstand der mit den Drosselkerben zusammenwirkenden Drosselkanten des Gehäuses.

Der Droiselkolben wird durch eine Feder ständig in Öffnungsrichtung axial gegen einen Einstellstift angedrückt und er wird damit axial fixiert.

Die Querschnittsform und die Querschnittsfläche der Drosselkerben im Drosselkolben und im Druckwaagenkolben sind zweckmäßigerweise gleich ausgebildet, wobei die Drosselkolben insbesondere die Form gleichzeitiger Dreiecke haben können.

Erforderlichenfalls kann aber auch die Zahl der Drosselkerben und ihre Form unterschiedlich ausgebildet sein.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der einzigen Figur der Zeichnung erläutert, die im Schnitt ein Stromregelventii zeigt Das Stromregelventii 10 besteht aus einem Gehäuse 12, in welchem axial verschiebbar ein Drosselkolben 14 und ein Druckwaagenkolben 16 koaxial und hintereinander geschaltet angeordnet und in einer Bohrung des Gehäuses geführt sind. Das Gehäuse ist mit einem Zulaufanschluß 18 und mit einem Ablaufanschluß 20 versehen.

Der Zulaufanschluß 18 mündet in einen Ringkanal 22, der den Druckwaagenkolben 16 umgibt, während der Ablaufanschluß 20 mit einem Ringkanal 24 in Verbindung steht, der den Drosselkolben 14 umgibt. Beide Ringkanäle sind im Gehäuse 12 ausgebildet.

Der Drosselkolben 14 ist an seiner dem Druckwaagenkolben 16 zugewandten Stirnseite mit einer zentralen Aussparung oder Sackbohrung 26 versehen, und in dem Wandbereich dieser Bohrung 26 ist wenigstens eine Drosselkerbe 28 ausgebildet die z. B. die Form eines gleichschenkligen oder gleichseitigen Dreiecks haben kann. Mit anderen Worten, die Wand des Drosselkol-

it c;ncr Aussparung versehen, welche die Drosselkerbe 28 bildet.

Der Druckwaagenkolben 16 besteht aus einem Abschnitt 30 mit größerem Durchmesser, der in der Bohrung des Gehäuses 12 geführt ist, einem sich daran axial anschließenden Abschnitt 32 mit kleinerem Durchmesser, sowie einem sich an diesen axial anschließenden Abschnitt 31, wiederum mit größerem Durchmesser. Die Abschnitte 30 und 31 haben denselben Durchmes-

ser, der unter Berücksichtigung der erforderlichen ToIeranzen dem I nnendurchmesser der Bohrung des Gehäuses !2 entspricht, in welcher der Drosselkolben und der Druckwaagenkolben angeordnet und geführt sind.

Der Druckwaagenkolben 16 ist nun im Obergangsbereich zwischen dem Abschnitt 30 und dem Abschnitt 32 ebenfalls mit wenigstens einer Drosselkerbe 34 versehen, die hier auch die Form eines gleichseitigen oder gleichschenkligen Dreiecks hat Diese Drosselkerbe 34 durchsetzt J^jdoch nicht den gesamten Kolben, sondern sie erstreckt sich radial gesehen vom Außendurchmesser des Abschnittes 30 nur bis zum Außendurchmesser des Abschnittes 32. Bei der dargestellten Ausführungsform sind z. B. zwei solche auf gegenüberliegenden Seiten des Kolbens angeordnete Drosselkerben 34 vorgesehen, von denen jedoch nur eine sichtbar ist Zwischen dem Abschnitt 32 und dem Gehäuse 12 wird, wie dargestellt, ein Ringraum 36 gebildet Der Druckwaagenkolben hat nun ferner im Abschnitt 32 eine durchgehende Querbohrung 38, von der aus eine gestrichelt gezeichnete axiale Längsbohrung 40 ausgeht, die,in eine Aussparung oder Bohrung 42 mündet, die einen größeren Durchmesser hat und deren Innendurchmesser im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser der Sackbohrung 26 ist

Der Drosselkolben 14 wird, wie dargestellt, mit Hilfe einer Feder 46, die sich einerseits am Gehäuse 12, andererseits an einem Ring 48 abstützt, ständig gegen einen Einstellstift 50 angedrückt Der Ring 48 ist in einer Nut des Drosselkolbens 14 gehalten. Der Druckwaagenkolben 16 wird durch eine Feder 52, die sich einerseits am Abschnitt 31 des Druckwaagenkolbens und andererseits in nicht näher gezeigter Weise am Gehäuse abstützt, ständig in axialer Richtung gegen den Drosselkolben 14 angedrückt, so daß der Druckwaagenkolben 16 bei nicht-durchströmtem Ventil stirnseitig am Drosselkolben 14 anliegt, wie bei 44 gezeigt ist Beide Kolben werden somit durch die Federn 46 bzw. 52 in Öffnungsrichtung axial belastet und gegen den Einstellstift 50 gedrückt

Die Drosselkerbe 28 des Drosselkolbens 14 wirkt mit einer Drosselkante 60 im Gehäuse, d. h, der Kante des Ringkanals 24, zusammen, während die Drosselkerbe 34 des Druckwaagenkolbens 16 mit einer Drosselkante 58 im Gehäuse zusammenwirkt, d. h. mit der Kante 58 des Ringkanales 22.

Schließlich ist der Raum 54 zwischen dem ^schnitt 31 des Druckwaagenkolbens und dem Gehäuse über eine Leitung 56 mit der Ablaufleitung 20 verbunden und rückgekoppelt. Das erfindungsgemäße Stromregelventil arbeitet folgendermaßen:

Der im Zulaufanschluß 18 auftretenden Zulaufdruck ist mit P1 bezeichnet, der in der Verbraucherleitung 20 wirkende Verbraucherdruck mit P3 und der Zwischendruck in den Bohrungen 42 und 26 mit P 2.

Bei einer gegebenen Regelstellung, d. h. bei einer gegebenen Einstellung des Drosselkolbens 14 mit Hilfe des Einstellstiftes 50, soll nun das Druckgefälle P2—P3 konstant bleiben, unabhängig von einer Änderung des Druckgefälles P1-P2.

Zunächst wird der Drosselkolben 14 durch den Einstellstift 50 eingestellt, d. h. mit Hilfe des Einstellstiftes kann der Drosselkolben 14 axial gegen die Kraft der Federn 46 und 52 verschoben werden, wodurch die Drosselkerbe 28 in eine bestimmte Position relativ zur Drosselkante 60 gebracht wird.

Es wird nun angenommen, daß in der Zeichnung der größte Drosselquerschnitt eingestellt ist. Wird nun dem Ventil ein Druckmittel, z. B. Drucköl, über die Leitung 18 mit einem bestimmten Druck Pl zugeführt, so strömt das Druckmittel aus der Leitung 18 in den Ringkanal 22, von dort durch die Drosselkerbe 34 in den Ringt aum 36, dann durch die Querbohrung 38 und die Längsbohrung 40 in die Aussparung 42, dann in die Aussparung 26 und aus dieser durch die Drosselkerbe 28 in den Ringkanal 24 und von dort zur Ablaufleitung 20. Während des Anfahrzeitraums fährt nun der Druck waagenkolben 16 aus seiner Ruhelage von der Stellung 14 in Richtung zur Regelfeder 52. Der Druckwaagenkolben 16 hat dann seine Arbeitsstellung erreicht, wenn in den Kammern 42 und 26 der Gleichgewichtsdruck P2 = P3 + AP_FaSer sich eingestellt hat (Unter AP_Fcdcr ist die in Druck umgerechnete Federkraft zu verstehen.) Der Druckwaageiakolben 16 steht damit im Kräftegleichgewicht Ändert sich nun erneut der Zulaufdruck Pl oder der Ablaufdruck P 3, so regelt sich der Druckwaagenkolben 16 auf die neue Gleichgewichtsposition ein.

Es soll nun angenommen werden, daß der Öffnungsquerschnitt der Drosselkerbe 28 des Drosselkolbens 14 verändert z. B. verringert werden soll. Mit Hilfe des Einstellstiftes 50 wird hierzu der Drosselkolben 14 axial verschoben, bis die Drosselkerbe 28 die gewünschte Position relativ zu der mit ihr zusammenwirkenden Drosselkante 60 erreicht hat. Da bei nicht-durchströmtem Ventil der Drossellwaagenkolben, wie erläutert, bei 44 direkt an den Drosseikolben anstößt, wird bei der axialen Verstellung des Drosselkolbens 14 der Druckwaagenkolben ebenfalls axial um dieselbe axiale Strekke verstellt Es ist nun der axiale Abstand zwischen zwei gleichen Bezugspunkten der beiden Drosselkerben 28 und 34, der in der Zeichnung mit X 2 bezeichnet ist im wesentlichen, d.h. abgesehen von Toleranzen, gleich dem axialen Abstand zwischen den mit den Drosselkerben zusammenwirkenden Drosselkanten 60 und 58, der in der Zeichnung mit Xl bezeichnet ist. Als Bezugspunkte der beiden Drosselkerben sind hier die Spitzen der Dreiecke genommen worden.

Da somit die Abstände X1 und X 2 gleich sind, werden bei einer axialen Verstellung des Drosselkolbens 14 und damit auch des Druckwaagenkolbens 16 die Drosselquerschnitte in gleichem Maße verändert, z. B. im gleichen Umfang verringert, d. h. bei einer Verringerung des Drosselquerschnittes der Drosselkerbe 28 wird auch der Drosselquerschnitt der Kerbe 34 von Anfang an verringert, was zur Folge hat, daß die axiale Verschiebung des Druckwaagenkolbens 16 zum Erreichen der Regelstellung kleiner wird, da er bereits zusammen mit dem Drosselkolben 14 bei der Einstellung des letzteren um ein gewisses Maß in axialer Richtung verschoben worden ist und hierdurch bereits der Drosselquerschnitt der Kerbe 34 des Druckwaagenkolbens 16 verringert wurde. Die axiale Bewegung bis zum Erreichen der endgültigen Regelstellung des Druckwaagenkolbens 16 wird somit um das axiale Maß verringert, um das der Druckwaagenkolben 16 bereits zusammen mit dem Drosselkolben 14 bei der Einstellung des letzteren ver schoben worden ist Hierdurch wird auch die Zeit, dip der Druckwaagenkolben 16 bis zum Erreichen seiner endgültigen Regelstellung benötigt, verringert und dadurch der Anfahrspirung reduziert.

Mit anderen Worten, ist z. B. die Drosselfläche des

Drosselkolbens 14 klein, so ist auch die Drosselfläche des Druckwaagenkolbens klein, was zu einer definierten Vordrosselung während der Anfahrphase führt.

Das erfindungsgemäße Stromregelventil eignet sich

insbesondere für kleine ölströme, ζ. B. bis zu 2 Litern
pro Minute. Es bietet ferner den Vorteil, daß es auch in
umgekehrter Richtung durchströmt werden kann, d. h.
vom Ablaufanschluß 20 zum Zulaufanschluß 18, wobei
sich eine reine Drosselwirkung ergibt.

Außerdem liegt die Regelfeder 52 außerhalb des
Strömungsweges, der damit frei von zusätzlichen strömungshemmenden Elementen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   3. Stromregelventii, insbesondere zur Steuerung druckmittelbetriebener Hydro-Zylinder, insbesondere für kleine ölströme, mit einem Gehäuse einem Drosselkolben und einem Druckwaagenkolben, die beide je mit wenigstens einer Drosselkerbe versehen sind, von denen jede mit je einer Drosselkante im Gehäuse zusammenwirkt dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkolben (14) in Richtung der geregelten Strömung direkt hinter dem Druckwaagenkolben (16) und koaxial zu diesem im Gehäuse angeordnet ist, daß der Druckwaagenkolben (16) durch eine Feder (52) ständig in Öffnungsrichtung gegen den Drosselkolben (14) gedrückt wird und bei nicht-durchströmtem Ventil am Drosselkolben (14) axial anstößt

   2. Stromregelventii nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkolben (14) durch eine Feder (46) ständig in Öffnungsrichtung axial gegen einen Einstellstift (50) angedrückt und axial fixiert wird.

   3. Stromregelventii nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsform und die Querschnittsfläche der Drosselkerben (28, 34) im Drosselkolben (14) und im Druckwaagenkolben (16) gleich sind.

   4. Stromregelventii nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselkerben (28, 34) die Form gleichseitiger Dreiecke haben.

   5. Stromregelventii nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei nichtdurchströmtem Ventil der axiale Abstand (X 2) zwischen zwei gleichen Bezugspunkten der Drosselkerben (28, 34) von Drosselkolben (14) und Druckwaagenkolben (16) gleich dem axialen Abstand (X 1) der mit den Drosselkerben zusammenwirkenden Drosselkanten (60,58) des Gehäuses ist