DE3400564C2 - - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Magnetventil mit Erreger­ strom-Steuervorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptan­ spruchs.

Ein derartiges Magnetventil ist in der DE 32 40 275 A1 beschrieben und dargestellt. Weil es entspre­ chend der Größe des Erregerstroms seine Schaltarbeit durch­ führt, wird es Proportional-Magnetventil genannt. Vorzugs­ weise wird ein solches Magnetventil so aufgebaut, daß es in stromlosem Zustand geschlossen ist, d. h. ein nachgeschal­ teter Drucknehmer ist entlastet, und eine Druckquelle ist abgeriegelt.

Bei Proportional-Magnetventilen tritt das Problem auf, daß die erregerstromabhängige Magnetkraft nicht alle Schaltzustände des Magnetventils berücksichtigt. Insbesondere in der Mit­ telstellung des Doppelsitzventils, in der sowohl die Druck­ quelle als auch der Drucknehmer abgeriegelt sind, können, z. B. durch Druckänderung in der Leitung, Schaltzustände eintreten, in denen Druckmittel verloren geht oder nach­ strömt und sich daraufhin der Drucknehmer ungewollt ver­ stellt.

Vorteile der Erfindung

Das Magnetventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Mag­ netkraftsteuerung stetig erfolgt, um verschiedene Schalt­ zustände des Ventils wie Druckerhöhen, Konstanthalten und Druckabsenken durchführen zu können.

Gemäß einem Merkmal der Unteransprüche erlaubt eine vor­ teilhafte Weiterbildung des Magnetventils eine ständige Überwachung der Ventilstellung, damit auch bei sich ändern­ den Drücken im System die einmal gewählte Ventilstellung, z. B. die Mittelstellung, nicht verändert wird.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und zwar zeigen: Fig. 1 ein Magnetventil mit Proportional-Steuerung, Fig. 2 ein Blockschaltbild für die Stromzuführung zum Magneten, Fig. 3 ein Druck-Dia­ gramm und Fig. 4 ein Strom/Druck-Diagramm.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Ein Magnetventil hat ein zweiteiliges Gehäuse 1. In einem Gehäuseoberteil 2 ist eine Magnetspule 3 mit Stromanschlüs­ sen angeordnet, und in einem Gehäuseunterteil 4 ist ein Dop­ pelsitzventil 5 mit einem Druckquellen-Anschluß 6, einem Verbraucher-Anschluß 7 und einer Entlastungsstelle 8 vor­ gesehen.

Die Entlastungsstelle 8 hat einen Koaxialkanal 9 in einem mehrfach abgesetzten Anker 10, dessen Mittelstück 11 mit­ tels einer Ringdichtung 12 im Gehäuseunterteil 4 abgedich­ tet ist. Ein Ansatz 13 kleineren Durchmessers hat an seiner Stirnfläche einen Ventilsitz 14 des Doppelsitzven­ tils 5. Er ist in seinem Durchmesser so ausgelegt, daß er einen ringförmigen, gehäusefesten Ventilsitz 15 durchgrei­ fen kann. Ein für beide Ventilsitze 14 und 15 bestimmter Ventilschließkörper 16 wird von einer Ventilfeder 17 ge­ wöhnlich an dem Ventilsitz 15 gehalten. Dabei bilden die genannten Teile 14, 15 und 16 ein Einlaßventil 15/16 und ein Auslaßventil 14/16.

Der Ventilschließkörper 16 und die Ventilfeder 17 liegen in einer Druckkammer 18, die mit dem Druckquellen-Anschluß 6 versehen ist. Der Ansatz 13 des Ankers 10 ist in einer Druckwechselkammer 19 angeordnet, die ständig an den Ver­ braucher angeschlossen ist und die einmal - wie gezeich­ net - mit der Entlastungsstelle 8 und nach dem Umschalten des Ventils 5 mit dem Druckquellen-Anschluß 6 verbunden wird oder bei der mittleren Schaltlage weder mit der Ent­ lastungsstelle 8 noch mit dem Druckquellen-Anschluß 6 ver­ bunden ist, wenn der Einlaßsitz 15 und der Auslaßsitz 14 auf dem Ventilschließkörper 16 aufliegen.

Auf diese Weise wirken am Anker 10 einerseits die Magnet­ kräfte, die durch Änderung der Stromstärke i veränderbar sind, andererseits Kräfte, die durch die Höhe des in der Druckkammer 18 wirkenden Druckes der Druckquelle und durch den in der Druckwechselkammer 19 wirkenden, zum Verbraucher hin ausgesteuerten Druck entstehen.

In dem Blockschaltbild nach der Fig. 2 wird die Schaltung des Erregerstromes für den Magneten erläutert. Es ist zu erkennen, daß einerseits ein z. B. achslastabhängiges Last­ glied 20 und andererseits ein Druckglied 21 parallel neben­ einanderliegen und je einen Strom zu einem Multiplizierer 22 sowie zu je einem Proportional-Glied 23 und 24 und zu je einem Differenzier-Glied 25 und 26 schicken. Die Aus­ gänge der Proportional-Glieder 23 und 24 führen zu einem Summenpunkt 27, dem auch noch ein konstanter Wert 28 zuge­ führt wird. An einem weiteren Summenpunkt 29 wird der er­ reichte Wert zu dem des Multiplizierers 22 addiert. In ei­ nem Verstärker 30 entsprechend verstärkt erhält man nun den Ruhestrom iM für den Magneten bei einem bestimmten Zustand von Last und Eingangsdruck für die mittlere Schalt­ lage mit geschlossenem Einlaßsitz 15 und Auslaßsitz 14.

Dem Blockschaltbild nach Fig. 2 ist ferner zu entnehmen, daß die Last und der Eingangsdruck in den Differenzier-Glie­ dern 25 und 26 differenziert werden, so daß ein Faktor (+1) oder (-1) für Anstieg oder Fallen erhalten wird. Von der Last und dem Eingangsdruck abgeleitet wird in einem Wertig­ keits-Wechsler 31 je nach dem Differentiations-Ergebnis ein positiver oder ein negativer Wert an den Summenpunkt 29 ab­ gegeben. Dadurch wird bei Last- oder Druckänderung der Mag­ netstrom iM um einen bestimmten Betrag geändert, so daß das Magnetventil in die eine oder andere Richtung beeinflußbar ist.

Zum Umschalten des Magnetventils 1 wird der Magnetstrom iM eingeschaltet. Der Auslaßsitz 14 legt sich an den Schließ­ körper 16 an. Die Entlastung ist geschlossen. Eine weitere Stromerhöhung bewirkt nun ein Abheben des Schließkörpers 16 von dem Einlaßventilsitz 15. Druckmedium von der Druckquelle strömt dann in die Druckwechselkammer 19 und über den Ver­ braucher-Anschluß 7 zum Verbraucher.

Der ansteigende Auslaßdruck wirkt in der Druckwechselkammer 19 auf den Anker 10 zurück und stellt diesen gegen die Mag­ netkraft zurück. Das Doppelsitzventil 5 erreicht dann seine Mittelstellung, in der sowohl das Einlaßventil 15/16 als auch das Auslaßventil 14/16 geschlossen sind. Dann bleibt der Auslaßdruck pa konstant.

Durch Last- oder Druckänderung ändert sich der Magnetstrom iM, so daß der vorher beschriebenen Schaltarbeit eine Beeinflus­ sung in der einen oder anderen Richtung überlagert wird.

Wird die Stromstärke i gesenkt, übernimmt immer mehr der Einlaßsitz 15 die Abstützung des Schließkörpers 16, bis schließlich der Auslaßsitz 14 sich vom Schließkörper 16 abhebt. Dann wird der Auslaßdruck pa zur Entlastungsstelle 8 hin abgebaut.

Um in der Mittelstellung Ein- und Auslaßsitz 14 und 15 dicht zu halten, muß der Schließkörper 16 mit entsprechen­ den Kräften auf beiden Sitzen 14 und 15 gleichmäßig abge­ stützt werden. Die Magnetkräfte müssen sich dabei sprung­ haft ändern von "Einlaß offen" (Schließkörper 16 liegt satt auf dem Auslaßsitz 14) zu "Einlaß/Auslaßsitz geschlossen" und "Auslaß geschlossen" (Schließkörper liegt satt auf dem Einlaßsitz 15), wenn nach der Erfindung eine stetige Steue­ rung des Verbraucherdruckes erfolgen soll, ohne daß bei Ruhe­ strom eine nennenswerte Druckänderung des Verbraucherdruckes pa eintritt.

Das Druckdiagramm nach der Fig. 3 läßt erkennen, daß die Größe der Druck-Hysterese des Magnetventils veränderbar ist. Als Beispiel ist eine negative Hysterese dargestellt, bei der bei fallendem Eingangsdruck pe der Ausgangsdruck pa kleiner ist als bei steigendem Eingangsdruck pe.

Die Fig. 4 zeigt, daß bei Druckanstieg des Eingangs­ druckes pe der Stromi entsprechend einer Linie S ansteigt. Wird im Punkt A ein Zwischenstopp eingelegt, springt der Strom i auf einen Wert zurück entsprechend einer Kurve K. Auf dieser Kurve K sind beide Ventilsitze 14 und 15 dicht.

Beim Drucksenken fällt der Strom i entsprechend einer Linie F. Ein Halt, z. B. bei einem Punkt B, bringt den Strom auf die K-Linie (beide Sitze 14 und 15 dicht).

Die Drucksteuerung des Magnetventils erfolgt mit mehreren Stromkennlinien entsprechend den Schaltzuständen für Fül­ len, Leeren und Druckhalten.

Durch Sensieren des Verbraucher- oder Ausgangsdruckes pa ist es möglich, die Drucksteuerung in eine Druck-Regelung umzuwandeln. Auch ist es möglich, die Strom/Druckzuordnung anders zu wählen, z. B. so daß fallender Strom einen steigen­ den Druck bewirkt.

Durch die veränderbaren oberen und unteren Stromwerte S und F können die jeweils notwendigen Ventilöffnungskräfte be­ rücksichtigt werden. Die mittlere Stromkennlinie K ge­ währleistet eine schnelle Dichtheit beider Ventilsitze 14 und 15. Dadurch wird erreicht, daß ein Nachströmen von Druckmittel auf jeden Fall unterbunden wird, wenn die Eingangssignale pe und L zum Stillstand gekommen sind.

Claims (3)

1. Magnetventil (5) mit einer Ausbildung als Doppelsitzventil (14, 15, 16), in dessen Ventilmittelstellung beide Ventilsitze (14 und 15) abgeschlossen sind, und mit einer Erregerstrom-Steuervorrichtung (20 bis 31), die in Abhängigkeit von mindestens einer Eingangsgröße (pe, L) den Erregerstrom (iM) derart einstellt, daß der für einen Drucknehmer bestimmte Ventil-Ausgangsdruck (pa) einen gewünschten Druckwert zwischen Null und dem Ventil-Eingangsdruck (pe) annimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen und unteren Erregerstrom­ größen (S und F) für Füllen und Leeren eines Drucknehmers veränder­ lich sind und daß eine ebenfalls veränderliche mittlere Erreger­ stromgröße (K) maßgebend ist für die Ventilmittelstellung.

2. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Er­ regerstrom (iM) nach mehreren Kennlinien (S, F, K) verläuft, z. B. für Füllen, Halten und Leeren.

3. Magnetventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuordnung Strom/Druck (iM/pe) wahlweise fallend oder steigend ist.