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Stromregelventil
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Stromregelventil, und zwar insbesondere
auf ein Dreiwegestromregelventil.
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Dreiwegestromregelventile sind bereits bekannt. Es sei dazu auf folgende
Literaturstelle verwiesen: Katalogblatt RD 28862 der Firma Mannesmanrr-Rexroth GmbH,
8770 Lohr, West-Deutschland Dieses bekannte Dreiwegestromregelventil erlaubt die
Pumpenförderung nur gegen den jeweiligen Arbeitsdruck in einer Richtung. Ein geregelter
Rücklauf des Verbrauchers zum Tank ist nicht möglich. Außerdem sind zwei bewegliche
Elemente, eine Druckwaage und eine einstellbare Blende vorgesehen.
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Es ist ferner bereits ein Zweiwegestromregelventil - nicht aber ein
Dreiwegestromregelventil - bekannt, bei dem ein Proportionalmagnet einen Steuerkolben
betätigt. Dabei wird der vor einer Festblende anstehende Druck auf den Steuerkolben
rückgeführt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dreiwegestromregelventil
vorzusehen, welches sowohl den Zufluß wie auch den Abfluß zum und vom Verbraucher
unabhängig vom anstehenden Druck regelbar macht. Zur Lösung dieser Aufgabe sieht
die Erfindung die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Maßnahmen vor.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das Dreiwegeventil
in Cartridge-Bauweise ausgebildet, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Dabei wird
auf eine Druckwaage verzichtet, so daß sich ein preiswertes und einfach herstellbares
Dreiwegestromregelventil ergibt.
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Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich
aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung
zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels in einem
ersten Betriebszustand; Fig. 2 eine symbolische Darstellung der Fig. 1; Fig. 3 das
Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 in einem zweiten Betriebszustand; Fig. 4 das zugehörige
Schaltsymbol; Fig. 5 einen Längsschnitt durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung; und Fig. 6 die ideale gemäß der Erfindung angestrebte Arbeitsweise
des erfindungsgemäßen Stromregelventils.
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Die Fig. 1 bis 4 veranschaulichen schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel
eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Dreiwegestromregelventils 100. Das in Fig.
5 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel eines Stromregelventils ist mit 200 bezeichnet.
Fig. 6 zeigt abhängig vom einem Proportionalmagneten 9 zugeführten Steuerstrom i
die verlangte Arbeitskennlinie I -II des Stromregelventils 100 bzw. 200. Für i gleich
Null soll eine maximale Ölmenge von P nach A fließen. Für i gleich i soll eine maximale
ölmenge (Druckmittel) von A nach T max fließen. Für Zwischenwerte von i sollen die
in Fig. 6 veranschaulichten Ölmengen von P nach A bzw. von A nach T fliessen.
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Zunächst sei auf das Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 3 eingegangen.
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Fig. 1 zeigt den Fall, daß eine maximale Menge an Druckmittel von
P nach A fließt (Punkt I in Fig. 6). Fig. 3 zeigt den Fall, daß Druckmittel von
A nach T fließt (Punkt II in Fig. 6).
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In einem bei 10 angedeuteten Gehäuse ist in einer Längsbohrung 29
ein Kolben 20 hin- und herbeweglich angeordnet. Der Kolben 20 weist an seinen beiden
Enden jeweils einen Abschnitt 21 bzw. 23 auf, und in seinem mittleren Teil einen
Steuerabschnitt 22. Der Steuerabschnitt 22 arbeitet mit zwei Steuerkanten 41, 42
zusammen, die im Gehäuse 10 ausgebildet sind.
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Zwischen den beiden Abschnitten 21, 22 befindet sich ein Anschlußabschnitt
24 und zwischen dem Steuerabschnitt 22 und dem Abschnitt 23 befindet sich ein Anschlußabschnitt
26.
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Am äußeren Ende des Abschnitts 21 ist ein Anschlußabschnitt 27 vorgesehen
und am äußeren Ende des Steuerabschnitts 23 ist ein Anschlußabschnitt 28 vorgesehen.
Der Kolben 20 ist mittels einer Vorspannfeder 16 gegen den Stößel 19 eines Proportionalmagneten
9 vorgespannt. Der Stößel 19 greift über einen Kolbenkopf 12 am Abschnitt 21 an.
Die Feder 16 sitzt in dem durch den Anschlußabschnitt 27 gebildeten Raum. Ein Verbraucheranschluß
33, ein Pumpenanschluß 31 und ein Tankanschluß 32 sind vorgesehen. Verbraucher,
Pumpe und Tank sind mit A, P und T bezeichnet. Der Verbraucheranschluß 33 steht
über eine Blende 13 mit einem Anschlußabschnitt 25 in Verbindung. Der Anschlußabschnitt
25 steht seinerseits über einen Kanal 34 mit dem Anschlußabschnitt 27 in Verbindung.
Der Verbraucheranschluß 33 steht ferner über eine Drossel 14 mit dem Anschlußabschnitt
28 in Verbindung. Der Pumpenanschluß 31 steht mit dem Anschlußabschnitt 26 in Verbindung.
Der Tankanschluß 32 schließlich steht mit dem Anschlußabschnitt 24 in Verbindung.
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Wie erwähnt, ist in Fig. 1 der Fall dargestellt, wo der Proportionalmagnet
9 nicht erregt ist. D.h. die Feder 16 drückt
den Kolben 20 in die
gezeigte Stellung, so daß der Pumpendruck zum Verbraucher A gelangt und gleichzeitig
im Anschlußabschnitt 26 ansteht. Wird der Proportionalmagnet 9 mit einem Strom größer
Null, aber noch immer im Bereich links von der gestrichelten Linie in Fig. 6 erregt,
so bewegt sich der Kolben 20 in Fig. 1 nach rechts und bewirkt dabei eine gewisse
Drosselung zwischen dem Steuerabschnitt 22 und der zugehörigen Steuerkante 42. Dies
hat zur Folge, daß nunmehr eine geringere Druckölmenge dem Verbraucher A zugeführt
wird.
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Bei weiterer Ansteuerung des Proportionalmagneten 9 mit höheren Strömen
ist schließlich der Fall erreicht, wo bei Mittelstellung des Kolbens 20 alle Anschlüsse
gesperrt sind. Zweckmäßig ist es, das Ventil 100 bzw. 200 mit einer geringeren Unterdeckung
L ' ab) auszuführen.
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Bei weiterer Ansteuerung des Proportionalmagneten (Bereich rechts
von der gestrichelten Linie in Fig. 6) wird schließlich die Verbindung P nach A
weiterhin vollkommen geschlossen gehalten und die Verbindung von A nach T wird geöffnet
(vgl. Fig. 3). In beiden Fällen wird die Wirkung des an der Blende 13 entstehenden
Durchflußwiderstands auf den Kolben zurückgeführt.
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Erfindungsgemäß hilft beim Durchfluß von P nach A der Staudruck an
der Blende 13 in SchlieBrichtung, er wirkt also entgegen der Druckfeder 16 in der
gleichen Richtung wie der Proportionalmagnet 9. Beim Durchfluß von A nach T hingegen
wirkt der Staudruck an der Blende 13 in der gleichen Richtung wie die Druckfeder
16 in Schließrichtung, also entgegen dem Proportionalmagnet 9.
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Schwankungen des Pumpendruckes verändern gleichermaßen den Staudruck
an der Blende 13. Durch die Rückführung der Druckdifferenz auf die beiden Stirnseiten
des Kolbens 20 werden
durch Änderungen am Öffnungsquerschnitt zwischen
Steuer abschnitt 22 und Steuerkante 41 bzw. 42 Durchflußänderungen am Verbraucheranschluß
33 eliminiert.
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Es hat sich gezeigt, daß sich in beiden Durchflußrichtungen beim erfindungsgemäßen
Ventil eine ausgezeichnete Stromregelung ergibt, d.h. der Durchfluß verhält sich
proportional zum in den Proportionalmagneten 9 eingegebenen elektrischen Signal
unabhängig vom Systemdruck.
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Fig. 5 zeigt im Schnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Stromregelventils 200, wobei bei dessen Beschreibung weitgehend dieselben Bezugszeichen
wie beim Ventil 100 gemäß Fig. 1, 3 verwendet werden. Während der Proportionalmagnet
9 teilweise im Längsschnitt dargestellt ist, ist das Ventilgehäuse 10, das in der
Form einer Büchse ausgebildet ist, in einem 900-Schnitt dargestellt, der auf eine
Ebene aufgeklappt wurde. Das bedeutet, der Anschlußbohrung 31 für die Pumpe und
auch der Anschlußbohrung 32 für den Tank T liegen genau gegenüber ebenfalls jeweils
entsprechende (nicht gezeigte) Bohrungen. Die Blende 13 zusammen mit der koaxial
angeordneten Längsbohrung 34 bis zum Federraum 37 ist ebenfalls zweimal vorhanden.
Die den Anschlußabschnitt 25 bildende Bohrung unter einer Verschluß schraube 5 ist
durchgebohrt und mit einer weiteren (nicht gezeigten) Schraube verschlossen: alternativ
ist die Bohrung nicht durchgebohrt, so daß nur eine Schraube 5 erforderlich ist.
Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung ist es möglich, das Ventil 200 in Cartridge-
oder Einsteckbauweise mit großer Leistung und Stromreglereigenschaften auszuführen.
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Das erfindungsgemäße Stromregelventil 200 weist im wesentlichen ein
langgestrecktes Gehäuse (Büchse) 10 auf, in dem mittig die Längsbohrung 29 verläuft.
Am Gehäuse 10 ist auf der zum Magneten 9 hinweisenden Seite eine als Magnetabschluß
dienende Platte 40 ausgebildet.
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Die Längsbohrung 29 erweitert sich im Bereich der Platte 40 zu einem
Federraum 37, der zugleich auch als ein Anschlußabschnitt 27 dient. In der Längsbohrung
29 ist, wie beim ersten Ausführungsbeispiel, ein Kolben 20 hin- und herbeweglich
angeordnet. Der Kolben 20 ist durch eine Druckfeder 16 vorgespannt, und zwar gegen
einen Stößel 19 des Proportionalmagneten 9. Ein Kolbenkopf 12 sitzt an dem zum Stößel
19 hinweisenden Ende des Kolbens 20. Der Kolbenkopf 12 dient auch zur Abstützung
der Feder 16, die sich zum anderen am Boden des Federraums 37 abstützt.
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Der Kolben 20 weist drei Abschnitte 21, 22, 23 auf. Zwischen Steuerabschnitt
22 und Abschnitt 23 ist ein Anschlußabschnitt 26 gebildet, und zwischen Abschnitt
22 und Steuerabschnitt 21 ist ein Anschlußabschnitt 24 gebildet. Benachbart zum
äußeren Ende des Abschnitts 23 ist ein Anschlußabschnitt 28 definiert. Entgegengesetzt
dazu liegt benachbart zum Abschnitt 21 der bereits erwähnte Anschlußabschnitt 27.
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Zum Anschlußabschnitt 24 stellen vorzugsweise zwei bereits erwähnte
Anschlußbohrungen 32 die Verbindung her, wobei letztere mit dem Tank T verbindbar
sind. Zum Anschlußabschnitt 26 stellen ebenfalls zwei wiederum radial verlaufende
Anschlußbohrungen 31 den Anschluß beispielsweise zu einer Pumpe P her.
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In das nach außen weisende Ende der Längsbohrung 29 ist eine Verschlußschraube
4 eingeschraubt, die eine Drossel 14 bildet. Nach außen an die Verschlußschraube
4 anschließend ist ein Anschluß 33 insbesondere für den Verbraucher A vorgesehen.
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Parallel aber radial nach außen versetzt zur mittig angeordneten Längsbohrung
29 verläuft mindestens eine Längsbohrung 34 - wie bereits erwähnt vorzugsweise aber
zwei Längsbohrungen
34 -, und zwar zum Zwecke der Verbindung des
Federraums 37 bzw. des Anschlußabschnitts 27 mit dem Verbraucheranschluß 33 unter
Zwischenschaltung einer Blende 13, die in einer Verschlußschraube 3 ausgebildet
ist. Die Verschlußschraube 3 ist in das äußere Ende der Längsbohrung 34 eingeschraubt.
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Wie bereits erwähnt, sind zweckmäßigerweise zwei Längsbohrungen 34
und ebenso auch zwei Verschluß schrauben 3 jeweils mit Blende 13 vorgesehen.
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Eine Bohrung 39 in der Wand des Gehäuses 1 ist mit einer Verschlußschraube
5 verschlossen. Die Bohrung 39 dient zur Ausbildung einer Verbindungsbohrung zwischen
der Längsbohrung 34 und der Längsbohrung 29. Die Bohrung 39 definiert Steuerkanten
zum Zusammenwirken mit den entsprechenden Steuerkanten des Steuerabschnitts 22.
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Die Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 5 ist ähnlich
dem der Fig. 1, 2 und 3, so daß hier auf eine nähere Beschreibung verzichtet werden
kann.
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Der erfindungsgemäße Dreiwegestromregler 100 bzw. 200 sieht also nicht
nur einen geregelten Zufluß zum Verbraucher A, sondern auch dessen geregelten Abfluß
von A nach T vor. Diese Funktion ist mit herkömmlichen Dreiwege-Stromreglern nicht
realisierbar.
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Erfindungsgemäß wird dies durch die zwei Steuerkanten 41, 42 erreicht,
die mit einem entsprechenden Kolbenabschnitt zusammenarbeiten (Kolbenabschnitt 22).
Der Kolben 20 wird dabei durch den Differenzdruck an Blende 13, der auf den Kolben
20 zurückgeführt wird, geregelt.
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