DE3134065A1

DE3134065A1 - Druckregelventil

Info

Publication number: DE3134065A1
Application number: DE19813134065
Authority: DE
Inventors: Jörg 8770 Lohr-Sackenbach Dantlgraber
Original assignee: Mannesmann Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1981-08-28
Filing date: 1981-08-28
Publication date: 1983-03-10
Also published as: IT8223023A0; IT1153561B; US4540018A; JPS5848112A; DE3134065C2

Description

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313A065-

Druckregelventil

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

Es sind Druckregelventile bekannt, deren Verstellung durch einen elektromagnetischen Antrieb, beispielsweise einen Proportionalmagnet oder eine Tauchspule, oder durch Torquemotoren erfolgt. Dabei wirkt auf den gegensinnig von einer Feder beaufschlagten Verschlußkörper des Ventils ein Proportionalmagnet, dessen Ankerstellung durch eine Wegmeßeinrichtung gemessen und durch einen elektronischen Regler mit Leistungsverstärker geregelt wird. In analoger Weise wird der öffnungsdruck des Ventils geregelt.

Der Proportionalmagnet muß einerseits den auf den Verschlußkörper wirkenden Druck der Druckleitung abstützen und muß außerdem eine Hublänge ausführen, die zur Vorspannung der auf den Verschlußkörper wirkenden Feder erforderlich ist. Um den magnetischen Antrieb in vernünftigen Grenzen zu halten, muß daher der Ventilsitz klein sein und das Druckregelventil ist nur für kleinen Durchfluß geeignet.

Für einen größeren Durchfluß kann man das vorbeschriebene Ventil mit magnetischem Antrieb als Vorsteuerventil verwenden, mit dem ein.Druckregelventil ansteuerbar ist. Solche Ventilkombinationen sind ebenfalls aufwendig.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, die Ventileinrichtung zur Regelung des Druckes in einer Leitung in einfacherer Weise auszubilden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Erfintlungmjemäß ist so dor Bauaufwand für das Vorstouerventil erheblich verringert, da anstelle des proportional arbeitenden magnetischen Antriebes ein einfaches Schaltventil tritt, das von einem Dreipunktregler elektrisch angesteuert ist. Der Dreipunktregler liefert somit lediglich drei Schaltsignale, die bewirken, daß der Stellkolben des Druckregelventils entweder stehenbleibt, oder in Richtung öffnen oder Schließen beaufschlagt wird. Diese-Bewegung des Stellkolbens wird an einem einfachen, mit dem Stellkolben verbundenen Stellungsgeber abgenommen und als Regelgröße (Istwert) einem Vergleicher zugeführt, dessen anderer Eingang von der Führungsgröße (Sollwert) belegt ist.

Mit der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung läßt sich ein großer Durchfluß steuern. Ferner zeichnet sie sich durch große Stabilität der Regelung aus und vermeidet den Nachteil, daß das Steuerdruckmittel von der Hauptdruckleitung entnommen werden muß. Zum Ansteuern des Druckregelventils genügt vielmehr eine Quelle mit niedrigerem Druck. Außerdem wird bei konstanter Einstellung des Sollwertes nur ein minimaler Steuerdruckmittelstrom benötigt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der einzigen Figur der Zeichnung näher erläutert.

Von einer Pumpe 1 wird Strömungsmittel in eine Druckleitung 2 zu einem Verbraucher 3 gefördert. An die Druckleitung ist über eine Leitung 4 ein Druckregelventil 5 angeschlossen. Ein Verschlußkörper 6 wird von einer Feder 7 auf einen Ventilsitz 8 gedrückt. Wird in der Druckleitung 2 ein Druck erreicht, welcher der Vorspannung der Feder 7 entspricht, so wird der Verschlußkörper 6 aufgedrückt und Druckmittel strömt am Verschlußkörper 6 vorbei über die Leitung 36 in den Tank. Sinkt der Druck, so schließt der Vers.chlußkörper 6. Der öffnungsdruck des Druckregelventils wird dementsprechend durch die Vorspannung

der Feder 7 bestimmt.

Die Vorspannung der Feder 7 wird durch die Stellung des Kolbens 9 festgelegt. Die Stirnfläche 9a des Kolbens 9 weist eine größere Querschnittsfläche als die Stirnfläche 6a des Verschlußkörpers auf. Die Stirnfläche 9a des Kolbens wird mit dem Steuerdruck in der Steuerkammer 10 durch eine Leitung 11 beaufschlagt. Der Raum 12 zwischen dem Stellkolben

9 und dem Verschlußkörper 6 ist über eine Leitung 14 entlüftet.

Mit dem Kolben 9 ist ein Stellungsgeber 15 verbunden, der aus einem Kern 16 und einer Spule 17 besteht. In dem Ausführungsbeispiel ist ein induktiver Stellungsgeber dargestellt. Der Stellungsgeber könnte aber auch kapazitiv arbeiten oder als Potentiometer ausgebildet sein. Das der

elektrische

Stellung des Kolbens 9 entsprechende Istwertsignal (Regelgröße) steht auf einer Leitung 18 an.

Das Vorsteuerventil 20 ist als elektromagnetisches Schaltventil aufgebaut. Der Schieber 21 ist einerseits vom Magnetanker 22 beaufschlagt, der in der Magnetspule 23 verschiebbar angeordnet ist, und andererseits von zwei Federn 24 und 25. Außerdem weist der Schieber 21 eine Steuerkante 21a und eine Steuerkante 21b auf. Dem Vorsteuerventil 20 wird Steuerdruck über eine mit der Druckleitung 2 verbundene Leitung 26 zugeführt.

In der dargestellten Mittelstellung des Schiebers 21 sperrt die Steuerkante 21a den Zufluß von Druckmittel aus der Leitung 26 in die Leitung 11 und damit in die Steuerkammer

10 des Druckregelventils 5 ab. Außerdem sperrt die Steuerkante 21b des Schiebers 21 die Leitung 11 von einer zum Tank führenden Leitung 27 ab. In dieser Stellung ist also die Steuerkammer 10 abgeschlossen und der Kolben 9 bleibt stehen.

-Pr.

Die elektrische Regeleinrichtung 3 0 für das Schaltventil besteht aus einem Vergleicher 31 , einem Dreipunktschalter - 32, einer Rückführung 33 und einem Leistungsverstärker 34. Die Rückführung kann zwecks Veränderung der Verstärkung mit einem einstellbaren Spannungsteiler versehen sein.

In dem Vergleicher 31 wird das von dem Stellungsgeber 15 auf der Leitung 18 gelieferte istwertsignal mit einem eingestellten Sollwertsignal verglichen und die Differenz dem Dreipunktschalter zugeführt. Dieser liefert drei Ausgangssignale, nämlich bei Übereinstimmung von Soll- und Istwertsignal einen Nullausgang, sowie einen positiven , bzw. negativen Ausganq, wenn eine positive bzw. negative Differenz zwischen SoJ1- und Istwertsignal im Vergleicher 31 festgestellt wird.

Abhängig vom Ausgang des Dreipunktschalters 32 kann der Leistungsverstärker 34 drei Stromstärken einstellen, die als Stellgröße über die Leitung 35 an die Magnetspule 23 des Schaltventils gegeben werden. Die vom Leistungsverstärker 34 erzeugten Stromstärken betragen Null, 50 % und 100 %.

Dementsprechend wird der Magnetanker 22 mit einer Kraft von Null, 50 % oder 100 % gegen den Kolbenschieber 21 des Schaltventils gedrückt. Dabei führt der Kolbenschieber folgende Bewegungen aus:

In der dargestellten Lage ist der Kolbenschieber 21 in Mittelstellung, die durch den Schaltmagneten 22 hervorgerufen wird, wenn die Stromstärke 50 % beträgt. In dieser Mittelstellung des Kolbens 21 wird dessen Steuerbund 21c an eine von der Feder 24 vorgespannte Scheibe 28 angedrückt, die sich an eine Gehäusekante 29 anlegt. In dieser Schaltstellung ist die Leitung 11 abgesperrt und der Kolben 9 des Druckregelventils 5 bleibt in der dargestellten Lage stehen.

_ CV _

Liefert dagegen der Leistungsverstärker 34 die Stromstärke Null, so kann die auf den Bund 26 wirkende Feder 25 den Schieber 21 nach links verschieben, bis die Steuerkante 21b die Leitung 11 mit der Rückleitung 27 verbindet, wodurch die Steuerkammer 10 druckentlastet wird und die Vorspannung der Feder 7 verringert wird, so daß der Verschlußkörper 6 des Druckregelventils 5 geöffnet werden kann.

Bei der vom Leistungsverstärker 34 gelieferten Stromstärke von 100 % dagegen wird durch den Schaltmagneten 22 der Schieber 21 nach rechts entgegen der Kraft beider Federn 25 und 24 verschoben, bis die Steuerkante 21a die Verbindung zwischen der Steuerdruck leitung 26 und der Leitung zur Steuerkammer 10 herstellt. Dadurch wird der Stellkolben 9 nach links verschoben und die Vorspannung der Feder 7 vergrößert, so daß der Verschlußkörper 6 an den Ventilsitz angedrückt ist.

Es ist ersichtlich, daß die Ansteuerung des Druckregelventils 5 mittels des Schaltventils 20 erheblich vereinfacht ist. Das positive, negative oder Nullausgangssignal des Dreipunktschalters 32 wird in dem Leistungsverstärker in die Stromwerte Null, 50 % und 100 % umgeformt und diesen Stromwerten entspricht edne bestimmte Stellung des Schaltventils 20. Der Dreipunktschalter 32 ist außerdem mit der Rückführung 33 versehen, die aus einem Verzögerungsglied besteht, dessen Verstärkung einstellbar ist.

Da die Querschnittsfläche des Kolbens 9 des Druckregelventils 5 wesentlich größer ist als die druckbeaufschlagte Fläche des Verschlußkörpers 6 muß der Steuerdruck nicht aus der Druckleitung 2 entnommen werden, sondern kann von einer anderen Druckquelle niedrigeren Druckes abgezweigt werden.

Eine zusätzlich zur Feder 7 zwischen dem Verschlußkörper und dem Kolben 9 angeordnete Feder 19 verbessert das Stabilitätsverhalten des Ventils.

Mittels des von der Dreipunktregeleinrichtung gesteuerten Schaltventils lassen sich anstelle des Druckregelventils auch andere Ventile steuern, beispielsweise Wegeventile oder Stellventile für Pumpen.

Claims

PATENTANSPRÜC HE

(^y Druckregelventil zur Regelung des Druckes in einer zu einem Verbraucher führenden Druckleitung durch Abströmen von Druckmittel aus der Druckleitung zum Tank bei Erreichen eines vorbestimmten Druckes in der Druckleitung, wobei die Einstellung des Verschlußkörpers des Druckregelventils durch ein Vorsteuerventil erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuerventil ein magnetisch gesteuertes Schaltventil (20) mit drei Schaltstellungen ist, in denen die Steuerkammer (10) des Druckregelventils

(5) abgesperrt, mit Druck beaufschlagt oder druckentlastet ist, und daß der Schaltmagnet (22) des Schaltventils von einem elektrischen Dreipunktschalter (32) angesteuert ist.
2. Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dreipunktschalter (3 2) eingangsseitig mit einem Vergleicher (31) verbunden ist, in dem aus dem von einem mit dem Druckregelventil verbundenen Stellungsgeber (15) erzeugten Istwertsignal und einem vorgegebenen Sollwertsignal die Regelabweichung erzeugt wird.
3. Druckregelventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Vergleicher (31) eine Rückführung der Stellgröße des Dreipunktschalters (32) angeschlossen ist und die Rückführung (33) aus einem Verzögerungsglied besteht.
4. Druckregelventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungsglied mit einer veränderlichen Verstärkung versehen ist.
5. Druckregelventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Dreipunktschalter (32) und Magnetspule (23) des Schaltmagneten (22) ein Leistungsverstärker (34) als Operationsverstärker vorgesehen ist.
6. Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (21) des Schaltventil^ (20) gegensinnig zum Magnetanker

(22) des Schaltmagneten von zwei Federn (24,25) beaufschlagt ist, wobei im stromlosen Zustand des Schaltmagneten die erste Feder den Steuerschieber in eine Stellung verschiebt, in der die Steuerkammer (10) des Druckregelventils mit dem Tank verbunden ist, und wobei bei einer vorbestimmten ersten Stromstärke der Steuerschieber in Anlage an die zweite Feder verschoben wird, in der die Steuerkammer abgesperrt ist, und bei einer zweiten vorbestimmten Stromstärke der Steuerschieber entgegen der Wirkung beider Federn in eine Stellung verschiebbar ist, in der die Steuerkaituner mit Druckmittel beaufschlagbar ist.
7. Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der Steuerkammer (11) des Druckregelventils einen Kolben (9) beaufschlagt, der über eine Feder (7) auf den Verschlußkörper (6) des Druckregelventils wirkt, wobei die Vorspannung der Feder den öffnungsdruck des Ventils bestimmt.
8. Druckregelventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Kolbens (9) größer als der Querschnitt des Verschlußkörpers (6) ist.