DE2253871B2 - Hydraulischer Druckregler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Druckregler gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Es sind Diuckregler in der Bauform eines einzelnen Gerätes bekannt, die als Druckbegrenzungsventil oder als Druckminderventil für bestimmte Ölstrombereiche eingesetzt werden. Bei diesen Druckreglern ändert sich der Ausgangsdruck systembedingt bei Änderungen des durchfließenden Ölstroins, der Viskosität und der Temperatur. Kennzeichnend für die Abhängigkeit des Ausgangsdruckes von den obengenannten Größen ist ein gegen eine Feder mit fester Endlage arbeitender Steuerkolben, dessen Lage proportional des auf der Stirnfläche anliegenden Ausgangsdruckes ist. Das Zeitverhalten des Steuerkolbens ist dadurch proportional. Dieser Druckregler kann auftretende Störgrößen, wie z. 1:1. ölstromänderungen, nicht vollkommen ausregeln, da bekanntlich Regelungen mit proportional wirkendem Regler immer eine bleibende Regelabweichung haben.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen hydraulischen Druckregler mit integralern Zeitverhalten zu schaffen, dessen Ausgangsdruck von dem durchfließenden ölstrom, der Viskosität und der Temperatur unabhängig ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgernäß dadurch gelöst, daß der Sollwert ein hydraulischer Druck ist, der über eine Drossel den Kolben zugeführt wird, und dsß der Kolben als Ventilschieber ausgebildet ist, durch den eine Verbindung zwischen dem Verbraucheranschluß und dem Hochdruckanschluß oder zwischen dem Verbraucheranschluß und der Rücklaufleitung herstellbar ist.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß eine Regelung mit dem integral- 6" wirkenden Regler alle Störgrößen vollkommen ausregelt, d.h. es gibt keine bleibende Regelabweichungen mehr.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt, wobei die Figur einen Querschnitt durch den hydraulischen Druckregler zeigt.

In der Aufnahmehülse 12 liegt axial verschiebbat ein mit Steuerschlitzen 8a, Sb versehener Steuerkoll»en 4. Auf diesem Steuerkolben 4 liegen in axialer Richtung entgegengesetzt wirkende Stellkräfte an, die sich im stationären Zustand aufheben. Die beiden auf den Steuerkolben 4 wirkenden Stellkräfte werden an der Vorsteuerkolbenfläche dl und an der Rückführungskolbenfläche dl gebildet. Die Kraft vom axial beweglichen Vorsteuerkolben 6 wird an der Feder 5 auf den Steucrkolben 4 übertragen. Die Kraft vom Rückführungskolben 7, der axial beweglich in einer Führungshülse 10 liegt, wirkt direkt auf den Steuerkoiben 4. Die auf den Rückführungskolben 7 arbeitende Ausgleichsfeder 13 hat nur geringen Einfluß, sie sorgt dafür, daß der Restdruck des nicht gezeichneten Vorsteuerdruckreglers kompensiert wird. Die Funktion des Druckreglers bleibt auch ohne die Ausgleichsfeder 13 die gleiche. Der Steuerkolben 4 trag; auf dem mittleren Steg Steuerschlitze 8a, 8/). die je nach Lage des Steuerkolbens 4 einen veränderbaren Querschnitt vom Kanal 1 nach Kanal 2 oder von Kanal 2 nach Kanal 3 freigeben. In der mittleren Lage des Steuerkolbens 4 (siehe Fig. 1) wird der Ölstrom von Kanal 1 nach Kana! 2 und von Kanal 2 nach Kanal * abgesperrt. Vom Ausgangsdruckanschluß 2 (Kanal 2) führt eine Verbindungsleitung den Ausgangsdruck auf den Rückführungskolben 7. Im stationären Zustand (Steuerkolbengeschwindigkeit gleich Null) fließt durch die Verbindungsleitung kein Ölstrom.

1. Funktion als Druckbegrenzungsventil

(einstellbarer Druckregler)

Kanal 1 verschlossen, Kanal 3 mit öltank verbunden (druckloser Abfluß des Rücklauföles).

Wird vom Vorsteuerdruckregler kein Öldruck vorgegeben, und fließt im Kanal 2 ein konstanter Ölstrom in den Druckregler, so baut sich zunächst im Kanal 2 ein Öldruck auf, der sich über die Verbindungsleitung zum Rückführungskolben 7 fortsetzt. Dort erzeugt der Öldruck, multipliziert mit der Rückiührungskolbenfläche dl, eine Kraft auf den Steuerkolben 4, die diesen in negativer Richtung bewegt und den Steuerschlitz 8fc öffnet. Da keine Kraft in positiver Richtung auf den Steuerkolben wirkt, wird dieser bis zur Endlage bewegt und ein maximaler Querschnitt im Steuerschlitz 8b freigegeben. Der ölstrom kann jetzt praktisch ungedrosselt über den Steuerschlitz 8b zum Tankanschluß 3 fließen, und somit ist der Öldruck im Kanal 2 fast Null. Der Steuerkolben 4 bleibt in dieser Lage stehen, auch wenn kein ölstrom fließen würde, da keine Stellkräfte auf ihn einwirken bzw. die Summe der Stellkräfte in axialer Richtung gleich Null ist. Wird nun der Vorsteuerdruck Pv auf ζ. Β 10 bar erhöht, so wirkt eine Kraft, gebildet aus Vorsteuerdruck multipliziert mit der Vorsteuerkolbenfläche dl, in positiver Richtung auf den Steuerkolben 4, so daß der Stcuerkolben 4 sich mit einer durch die Festdrossel 9 vorgegebenen Geschwindigkeit in positiver Richtung bewegt. Der Querschnitt des Steuerschlitzes 8b wird verringert, womit sich gleichzeitig der Öldruck im Kanal 2 erhöht. Der Steuerkolben 4 bewegt sich so lange und verändert den Querschnitt in dem Steuerschlitz 8b, bis der Öldruck im Kanal 2 einen Wert erreicht hat, der die Kraft vom Vorsteuerdruck Pv kompensiert. Der Öldruck im Kanal 2 hat dann unabhängig von dem ölstrom, der Temperatur und der Viskosität einen Wert erreicht, der genau dem Flächenverhältnis μ von der Vorsteuerkolbenfläche dl zur Rückfüh-

fungskolbenfläche dl entspricht. Nach I ig. 1 r.t das Flächen verhältnis H= 4 und somit der Ausgangsdruck 90 bar bei einem Vorsteuerdruck /Y von 10 bar. Da der Steuerkolben 4 als I-Regler arbeitet, d.h. die Lage des Steuerkolbens 4 ist proportional dem Zeitinlegrai der auf ihn wirkenden Stellkräfte, regelt der Steuerkolben 4 alle Störgrößen vollkommen aus und verstärkt den Vorsteuerdruck /Y genau dem Flächenverliältnis ü.

Für eine stabile Arbeitsweise des Druckreglers *orgt die Fistdrossel 9. indem die Größe des I-Anteils. d.h. die Geschwindigkeit des Steuerkolbens 4. durch die Festdrossel 9 vorgegeben wird. Die Feder 5 verbessert das dynamische Verhalten des Druckreglers, Indem die Schnelligkeit eines Druckbegrenzungsvenliis erhalten bleibt, das im Gegensatz zu diesem Druckregler eine Feder mit veränderbarer Endlage besitzt. Durch die spezielle Form der Steuerschlitze 8ö, 86 ist das Zeitverhallen des Druckreglers nahezu unabhängig vom Druckbereich und dem Ölstrom. Der freigegebene Querschnitt in den Steuerschützen 8ü. 86 verändert sich mit der Lage des Steuerkolbens 4 derart, daß bei einem konstanten Ölstrom der Ausgangsdruck näherungsweise proportional mit der Lage des Steuerkolbens 4 sich ändert. Durch ein Ineinanderfügen von 4 verschiedenen Quersehnittsabschniiten entsprechend vier verschiedenen Ölströmen wird erreicht, daß sich auch für verschiedene Ölströme der Ausgangsdruck näherungsweise proportional mit der Lage des Steuerkolbens ändert, wodurch der Druckregler ein nahezu konstantes Zeitverhalten erhält.

2. Funktion als Druckregelventil (Druckminderventil)

Ein Druckminderventil ist ein Druckregler, der den Ausgangsdruck gegen einen erhöhten Eingangsdruck konstant hält. Der Eingangsdruck liegt im Kanal 1 an, der Ausgangsdruck im Kanal 2 und der Kanal 3 ist mit dem Öltank verbunden (druckloser Abfluß de-, überschussigen Öls).

Wird ein Vorsteuerdruck /V von z. 3. 10 bar über die Festdrossel 9 auf den Vorsteuerkolbe.i 6 gegeben, und liegt im Kanal 1 ein Eingangsdruck von z.B. 100 bar oder mehr an so bev-egt sich der Steuerkolben 4 in positiver Richtung, da zunächst der Ausgangsdruck noch Null ist oder aber den Endwert ii mal Pv nicht erreicht hat. Der Querschnitt des Steuerschlitzes 8ü

i«¹ wird geöffnet bzw. vergrößert, so daß ein ölstrom vom Kanal 1 nach Kanal 2 fließt und dort den Ausgangsdruck so lange erhöht, bis wieder ein Kräftegleichgewicht der Stellkräfte vorhanden ist und der Steuerkolben 4 in einer bestimmten Lage stehenbleib;. Die

'5 Lage des Steuerkolbens 4 hängt dann von der Druckdifferenz Eingangsdruck zu Ausgangsdruck und v;>:; dem durch den Steuerschlitz 8a fließenden Ölstrom ab. Der Ausgangsdruck ist dann bei einem Übersetzungsverhältnis von 9 gleich VO bar. und zwar unab hängig vom Ölstrom, der Viskosität und der Temperatur. Wird der Vorsteuerdruck Pv nun verringert aui z. FL 5 bar. so bewegt sich der Stcuerkolben 4 in negativer Richtung, da die negative Stellkraft zunächst noch größer ist als die positive Stellkraft. Der Querschnitt in Steuerschlitz 8<7 wird so lange verringert, bis der Ausgangsdruck auf 45 bar abgesunken ist und durch das Gleichgewicht der Stellkräfte der Steuerkolben 4 stehenbleibt. Wird kein Ölstrom aus Kanal 2 entnommen oder ist der Ölstrom zu gering für ein schnelles Absinken des Ausgangsdruckes, so wird der Steuerkolben 4 kurzzeitig so weit in negativer Richtung bewegt, bis über dem Steuerschlitz Hb das überschüssige Öl abfließen kann und der Ausgangsdruck auf den gewünschten Wert reduziert wird. Die Steuer schlitze Ha und Hh haben die gleiche Form, so daß mit der gleichen Festdrossel 9 eine stabile Arbeitsweise des Druckreglers erreicht wird.

Hierzu I Blatt Zeichnunuen

Claims (2)

22 53 8"1 Patentansprüche:

1. Hydraulischer Druckregier mit integralem Zeitverhalten mit einem Steuerkolben, der in einander entgegengesetzten Wirkuntjsrichtungen mit dem zu regelnden Druck des Verbrauchers (Istwert) und einer dem Sollwert entsprechenden Kraft belastet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert ein hydrauliche: Druck ist, der über eine Drossel dem Kolben zugeführt wird, und daß der Kolben als Ventilschiebei ausgebildet ist, durch den eine Verbindung zwischen dem Verbraucheranschluß und dem Ho>:hdruckanschluß oder zwischen dem Verbraucheranschluß und der Rücklaufleitung herstellbar ist.

2. Druckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den Sollwert darstellende Druck indirekt über einen Kolben und eine sich anschließende Feder auf den Steuerkolben über- ao tragen wird.