DE3521579A1 - Steuerventil - Google Patents

Description

P 4196 J. M. VOITH GMBH

«3- Heidenheim

Kennwort: Simultan-Steuerventil

Steuerventil

Die Erfindung bezieht sich auf ein kompaktes Ventil zur Abstimmung der Drücke zweier (Hydraulik)-Drucksysteme nach einer Regel geraden entsprechend der folgenden Gleichung I):

P₂- p₄ = a + b (P₁ - p₃) I)

Setzt man p» gleich Null, dann reduziert sich die Gleichung auf die Form: P₂ = a + b (P₁ - p₃) . II)

Auch p₃ kann im Spezialfall einmal Null werden, so daß sich die Gleichung dann auf die Form

P₂ = a + b · p. III)

reduziert.

Die in der Gleichung festgelegte Beziehung der Drücke soll auch im instationären Fall stets aufrechterhalten werden, beispielsweise wenn sich die Druckdifferenz P₁ - P₃ ändert, soll die Druckdifferenz p₂ - p_d sofort mitgehen und umgekehrt. Insbesondere soll auch im Falle eines Defektes im System, beispielsweise dem plötzlichen Ausfall von Steuerluft, einer Hydraulikpumpe oder dem Bruch einer Leitung mit geringstmöglicher zeitlicher Verzögerung die Wiederherstellung des Regel Verhaltens nach obiger Gleichung erfolgen.

Ein: solches Regel verhalten ist z.B. erwünscht bei schwimmenden Walzen in Pressen von Papiermaschinen zur richtigen Abstimmung des wirksamen Druckes auf die Kolben äußerer Hydraulikzylinder, die die eine Walze gegen eine andere Walze andrücken um dem Innendruck (den Innendrücken) von Druckkammern zwischen feststehendem "Joch" und rotierendem Mantel einer hydraulisch gestützten Preßwalze (schwimmende Walze) bzw. zwischen den Druckkammern gegeneinander gepreßter Walzen.

Wenn sich die Drücke bei instationären Vorgängen nicht simultan in dem gewünschten Verhältnis verändern, kann es zu Beschädigungen an den Walzen oder an den Bespannungen oder am zu behandelnden Produkt kommen. Diese Beschädigungen sind leider allzu häufig in der Vergangenheit aufgetreten, weil es fast nie gelingt genügend genaue simultane Druckverläufe im gewünschten Druckverhältnis auch bei instationären Betriebs zuständen herzustellen. COPY

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λ 352Ί579

Heute gebräuchliche Systeme verwenden elektrisch oder pneumatisch vorgesteuerte Hydraulikventile, die den Soll druck in den hydraulischen Druckkammern herstellen. Selbst wenn bei instationären Zuständen, also beim Erhöhen bzw. Verringern der Betriebsdrücke die Regel ventile verzögerungsfrei arbeiten würden, ist eine simultane Änderung der Drücke in den verschiedenen Druckkammern nicht zu erwarten, weil sich die Maschinenteile elastisch verformen und zur Erzeugung der Verformung erst gewisse ülmengen durch die Regelventile gepumpt werden müssen. Es ist aus konstruktiven Gründen ausgeschlossen bei dieser alten Bauart der Regelung in beiden hydraulischen Systemen bei Be- und Entlastungsvorgängen immer die gleichen Zeitkonstanten für das Füllen bzw. Entleeren der sich aus der Verformung ergebenden hydraulischen Arbeitsvolumina zu gewährleisten. Am Beispiel der hydraulisch gestützten Walze nach Fig. 1 der DOS 3338779 kann dies unter Zugrundelegung einer gebräuchlichen Dimensionierung belegt werden.

Bei einer Druckänderung z.B. dem Anpressen der beiden Walzen gegeneinander von Null bis auf den Maximaldruck verformen sich einerseits die in der Figur nicht gezeigten Seitengestelle um 2 mm, das Joch ti der Walze hingegen biegt sich in der Mitte um 30 mm durch.

Die Pumpe für die äußere Hydraulik, die den Druck in den Druckräumen 32 und 33 der äußeren Anpreßhydraulik erzeugt, hat eine Förderleistung von 40 l/min. Die Kolben haben 300 mm Durchmesser.

Wenn man von Leck- und Drossel Verlusten absieht, beträgt die Zeit zur Erreichung des vollen Druckes im äußeren System

2 r^

_ 0,02 · 2 · 3 · // · 60

sec.

Das Verdrängungsvolumen bei der Durchbiegung des Joches betrage 140 1 , die Fördermenge der Pumpe 90 l/min.

Die Zeit zur Erreichung des vollen Druckes im inneren System beträgt dann

t_B = ^- -60 = 93 see.

= 222 statt 1 !

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Das äußere Anpreßsystem genau so träge wie das innere zu machen, ist unerwünscht, weil man z.B. bei Störungen die Presse schnell öffnen will. Außerdem treten im inneren System druck- und öl temperaturabhängige Leckverluste auf, die sich mit der Betriebszeit (Einlaufen der Dichtleisten) ändern können. Mit herkömmlichen Mitteln ist also die gewünschte simultane, stets genaue Druckänderung in beiden Systemen nicht möglich.

Die europäische Patentanmeldung 0 112 625 zeigt ein für ähnliche Zwecke vorgesehenes Proportionalsteuerventi1, bei dem die wesentliche Neuerung darin besteht, daß der z.B. pneumatisch vorgesteuerte Ventilkolben des einen Hydrauliksystems und das als Schwebekolben ausgebildete Steuerventil für das zweite Hydrauliksystem in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind.

Im stationären Betrieb ist dieses Ventil geeignet eine Regelgerade zwischen zwei Drücken gemäß der Gleichung Pg = b · p* zu erzeugen. Es ist mit diesem Ventil allerdings nicht möglich mehr als zwei Drücke in Beziehung zu bringen, wie dies in der Regel erwünscht ist. Der Erfinder des oben beschriebenen Ventils hat auch erkannt, daß im Störfali mit diesem Ventil das gewünschte Druckverhältnis Po/Pi = b verlorengeht und hat darum in einer weiteren europäischen Patentanmeldung 0 109 zusätzlich zum beschriebenen Steuerventil ein weiteres Sicherheitsventil zwischen den beiden Hydrauliksystemen mit ρ ^. und p₂ vorgesehen, das so beschaffen ist, daß, sobald der Druck in einem der beiden Systeme um ein bestimmtes Maß höher sein sollte als es der Regel geraden entspricht, ein Ventil öffnet und den Überdruck abbaut. Weil zum öffnen des Ventils Federkraft überwunden werden muß und in den Leitungen und Ventilkörpern Reibungsverluste entstehen, kann mit dieser Einrichtung kein genaues Regel verhalten erreicht werden. Das System ist außerdem umständlich und wegen der Integration der beiden Hydrauliksteuerventile in einem Block in seiner räumlichen Positionierung in unerwünschter Weise beschränkt. Ein weiterer Nachteil des Systems nach europäischer Patentanmeldung 0 112 625 und 0 102 220 besteht darin, daß es nur zur Herstellung einer Regel geraden p~ = b · p« geeignet ist, es ist in der beschriebenen Form nicht geeignet die in der Einleitung beschriebene, gewünschte Regel gleichung I) zu erfüllen. Ein System nach Gleichung I) ist aber z.B. nötig, wenn man das Eigengewicht einer vertikal anzupressenden Walze im Regelvorgang berücksichtigen muß und um bei einer schwimmenden Walze unter Berücksichtigung nicht nur des Kammerdruckes p., sondern auch des mit der ülviskosität und den Ablaufbedingungen veränderlichen Gegendruckes p₃ auf der anderen Seite des Joches ein genaues Regelverhalten zu erreichen.

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Die Erfindung hat das Ziel,Mängel und Einschränkungen bekannter Systeme zu beseitigen, die Genauigkeit der Einhaltung gewünschter Druckverhältnisse zwischen den beiden Drucksystemen im stationären und instationären Betriebszustand zu verbessern, die Kosten für das Regelsystem zu senken und die Komplexität des Systems so zu verringern, daß Justierungsfehler und Defekte der Geräte praktisch ausgeschlossen werden. Die Steigung "b" der Regel geraden soll unter Verwendung von Standardgeräten stufenweise dem aktuellen Bedarf anpaßbar sein.

Der Erfinder hat erkannt, daß entgegen der heutigen Praxis mit hohem Aufwand an elektronischen oder pneumatischen Regel elementen alle wesentlichen Forderungen durch die Schaffung einer kompakten, neuartigen Ventil einheit in verblüffend einfacher Weise erfüllt werden können.

Nach dem Hauptgedanken der Erfindung wird dieses Ziel bereits weitgehend dadurch erreicht j daß in der Nähe der korrespondierenden Druckkammern, im Falle einer schwimmenden Walze z.B. an der Einleitung des Drucköls in den Zapfen des Jochs, ein Steuerventil eingebaut wird, das einen besonderen Aufbau besitzt, und zwar Druck p. - p₃ drückt auf einen Kolben t mit den wirksamen Flächen A1, jA3 und schließt dabei den Überströmspalt S2 zwischen Ventilgehäuse und Kolben 2, wodurch P₂ so lange ansteigt, bis der Kolben 2 mit dem Kolben 1 nach unten gedrückt wird, bis S2 gerade so viel Fluid vom Druck p₂ auf einen Druck p* abläßt, daß die auf die Kolben wirkenden Kräfte F1 und F2 im Gleichgewicht sind. Dabei sind die Kräfte F1 = A1 -P₁-AS- p₃ und F2 = A2 · p₂ - A4 · p₄ im Gleichgewicht.

Wird F2 jedoch trotz geschlossenem Spalt S2 kleiner als F1, dann öffnet sich ein Überströmspalt S1 zwischen dem Druckraum mit Druck p, und einem Druckraum mit geringerem Druck ρ,, wodurch der Druck p, so lange absinkt, bis die Kräfte F1 und F2 wieder im Gleichgewicht sind.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung wird erreicht, daß sich die Druckdifferenz p^ - p₃ zu p₂ exakt linear verhält. Zu diesem Zweck werden die wirksamen Kolbenflächen A1 und A3 gleich groß gemacht.

Es ist weiter vorgesehen, eine Zusatzkraft F5 auf die Kolbenstange wirken zu lassen zwecks Einstellung der gewünschten Nullpunktverschiebung an der Regelgeraden. Diese Nullpunktverschiebung erfolgt über eine Feder mit fixer oder einstellbarer Federkraft.

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Nach einem weiteren Gedanken wird die Zusatzkraft F5 durch fluidischen Druck auf einen weiteren Kolben 5 mit der Fläche A5 erzeugt, der ebenfalls auf die gemeinsame Kolbenstange drückt.

In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, den Querschnitt der Kolbenstange A3 beim Übergang vom Druckraum p₃ zum Druckraum p* flächengleich mit dem Querschnitt Aq des Kolbens 2 zu machen. Dadurch entsteht bei Druckänderungen p* keine Beeinflussung der vorgegebenen Regelfunktion p. - ρ, = a + b (Po ~ P4)·

Weiterhin ist vorgesehen, die Kolbenfläche A5 ebenfalls gleich Aq auszuführen, dadurch entsteht bei Änderung von P₃ ebenfalls keine Beeinflussung der Regel funktion gemäß obiger Gleichung.

Ein weiterer Gedanke sieht vor, die wirksame Kolbenfläche AE des Kolbens 2 unabhängig vom Kolbendurchmesser D zu machen. Dies wird dadurch erreicht, daß am Ende der Kolbenstange über dem Kolben 2 ein weiterer Kolben 6 mit dem Durchmesser D befestigt ist, der im Gehäuse dichtend gleitet und mit dem Druck P₂ beaufschlagt eine Gegenkraft-F2 zur Kolbenkraft +F2 erzeugt, so daß sich beide Kräfte aufheben. Auf diesen Kolben 6 ist ein weiterer Kolben 7 mit der wirksamen Kolbenfläche F7 aufgesetzt, der in Richtung zum Kolben ΐ hin mit dem Druck p,, beaufschlagt wird. Zwischen den Kolben 6 und 7 befindet sich ein Raum vorzugsweise mit konstantem Druck, z.B. Atmosphärendruck.

Ein weiterer Gedanke beinhaltet, daß der Kolben 7 abnehmbar auf die Kolbenstange aufgesetzt ist und zusammen mit einer passenden Zylinderbüchse ausgewechselt werden kann. Durch Auswechseln dieser KoIben-Zylinder-Einheit gegen eine solche mit anderem Kolbendurchmesser läßt sich die Steigund b der Regel geraden nach Bedarf verändern.

Bei der weiter oben beschriebenen Ausführung des RegelventiIs mit einer Zusatzkraft F5 auf die gemeinsame Kolbenstange, die durch einen Druck Pr auf eine Kolbenfläche A5 erzeugt wird, wird der Druckraum unter dem Kolben mit der Fläche A5 durch Leitungen mit jenem Druckraum verbunden, der mit dem Druck p, beaufschlagt ist, so daß sich die Zusatzkraft F5 durch Änderung des Druckes p. einstellen läßt.

Es ist weiterhin vorgesehen eine weitgehend reibungsfreie Verschieb!ichkeit der Kolben 6 und 7 durch Einbau eines Hydrostatikelements zu schaffen. Dieses Hydrostatikelement besteht aus einem äußeren Ringspalt um einen Druckraum, der über eine Kapillare mit dem Druck p₂ gespeist wird. Das Hydrostatikelement kann entweder starrer Bestandteil der Kolben 6 und 7 sein oder aber lose und gegen den Kolben 7 kippbar abgestützt zwischen den Kolben 6 und 7 liegen.

Wenn in den Druckräumen mit den Drücken p~ und p» dasselbe Fluid zur Anwendung kommt (oder auch bei Luft im einen System und Flüssigkeit im anderen System), ist eine absolute Dichtigkeit zwischen dem Raum mit Druck p, und dem mit Druck p» nicht nötig. In diesem Fall kommt eine reibungsarme Spaltringdichtung zur Anwendung, die einen mit kleinem Spiel der Kolbenstange angepaßten losen metallischen Dichtring besitzt, der quer zur Achsrichtung im Gehäuseteil verschieblich ist, sich aber axial ans Gehäuseteil dichtend anlegt, sobald eine Druckdifferenz p» - p₃ wirksam wird. Die Dichtung wird dadurch reibungsarm gemacht, daß die ringförmige Dichtfläche zwischen Dichtung und Gehäuseteil durch Hinterdrehung von außen minimiert wird.

Ein weiterer Gedanke beinhaltet die Anwendung des beschriebenen Steuerventils zur Proportionierung der äußeren Anpreßkraft (Lagerhebelkraft) einer Preßwalze gegenüber dem Innendruck in der Druckkammer (den Druckkammern) zwischen Joch und Walzenmantel einer hydraulisch gestützten Walze (schwimmende Walze).

In einem letzten Gedanken ist die Anwendung des beschriebenen Steuerventils zur Steuerung fluidischer Anpreßdrücke zweier gegeneinander gedrückter Preßkörper vorgesehen, die beliebig als Walzen, Gleitschuh, rotierende Mäntel etc. ausgebildet sind und einen Preßspalt zwischen sich bilden bzw. unter Zwischenschaltung weiterer Preßkörper mehrere Preßspalte zwischen sich bilden.

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Die Erfindung wird anhand der Figuren 1 bis 4 näher erläutert.

Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Ventil gemäß Anspruch 1 und Anspruch 3.

Figur 2 zeigt im Teillängsschnitt eine Variante gemäß Anspruch 4.

Figur 3 zeigt eine weitere Variante im Längsschnitt, die auch den übrigen Ansprüchen gerecht wird.

Figur 4 zeigt ein Anwendungsbeispiel für das beschriebene Steuerventil nach Figur 3 zur Steuerung einer 3-Walzenpresse bzw. eines 3-Walzenglättwerks.

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In Figur 1 ist 1 ein unterer Kolben und 2 ein oberer Kolben, verbunden durch.eine Kolbenstange 3 in einem Gehäuse 4 mit oberem Deckel 9 und unterem Deckel 10. Die Unterseite des Kolbens 1 mit der wirksamen Fläche A1 wird mit dem Druck p. beaufschlagt und die Oberseite des Kolbens 1 mit der wirksamen Kolbenfläche A3 wird mit dem Druck p., beaufschlagt, der im allgemeinen niedriger als p. ist. Ein Dichtring 11 dichtet den Druckraum 3a mit Druck Po gegen den Druckraum 4a mit Druck p* ab. Die Kolbenstange 3 ist einerseits in der Gehäusebohrung 12 und andererseits mit dem Zapfen 13 in der Gehäusebohrung Ϊ4 gelagert. Der Zapfen 13 besitzt Verbindungsbohrungen 16 zwischen Raum 2a und Raum 15. Der Kolben 1 ist über eine Schraubenfeder 17 nach oben vorspannbar, wobei die Vorspannkraft durch Verdrehen des Gewindestöpsels 18 einstellbar ist. Die Gewindebohrung im Deckel 10 ist durch Stopfen 19 verschlossen.

Aus einem Ölbehälter 20 fördert eine Pumpe 21 öl in ein hydraulisches Anpreßelement mit einer Verbindung 23 in den Druckraum Ta. Ein Druckbegrenzungsventil 24 in einer Oberlaufleitung 25 hält den Druck p. im Druckraum 1a aufrecht. Aus einem Ölbehälter fordert Pumpe 27 öl zu einem hydraulischen Anpreßelement 28. über die Zweigleitung gelangt öl in den Raum 2a über dem Kolben 2 und drückt diesen so lange nach unten, bis durch den Spalt S2 gerade so viel öl entweicht, daß im Raum 2a ein Druck p₂ entsteht, der gerade so groß ist, daß sich die Kräfte F1 auf den unteren Kolben und F2 auf den oberen Kolben das Gleichgewicht halten.

In Figur 2 sind gleiche Teile mit den gleichen Symbolen identifiziert wie in Figur über eine Leitung 30 wird Fluid vom Druck p₅ in den Raum 5a geleitet und drückt gegen den Kolben 5, der in der Bohrung 31 gleiten kann. Durch Veränderung des Druckes p₅ kann die Zusatzkraft F5 auf den gewünschten Wert eingestellt werden. Alle anderen Teile des Ventils entsprechen jenen von Figur 1.

In Figur 3 sind wieder alle Teile mit denselben Symbolen wie in Figur 1 und Figur gekennzeichnet. Im Prinzip ist die Funktion die gleiche wie bei den Beispielen der Figuren 1 und 2, jedoch m.it folgenden Abweichungen bzw. Ergänzungen:

- über Bohrungen 32 ist Druckraum 5a mit 4a verbunden. In der Leitung 33 befindet sich ein Druckbegrenzungsventil 50 zur Regelung des Druckes p^ = P₅.

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- Im Kopf des Gehäuses 4 befindet sich ein Zwischenflansch 34 und in diesen eingesetzt eine Zylinderbüchse 35 mit Kolben 7. Der Raum 7a oberhalb Kolben 7 ist über Bohrungen 36, Ringraum 37 und Bohrung 38 mit Kammer 2a verbunden, so daß in der Kammer 7a ebenfalls der Druck p₂ wirkt. Der Kolben 7 hat eine Zentral bohrung 39, in die ein Führungsstift 40 hineinragt, der über Bund 41 am Hydrostatikteller 42 befestigt ist. Kammer 8a ist mit einem niedrigen Druck, vorzugsweise konstantem Druck, beispielsweise Atmosphärendruck, über Leitung 43 beaufschlagt. Der Druckraum 44 unter dem Hydrostatikteller 42 wird über Querbohrung 45 und Kapillare 46 vom Raum 2a aus mit Drucköl versorgt.

- Ein Toser Dichtring 47 zwischen Gehäusering 48 und Zwischenwand 49 verhindert den Übergang größerer öl mengen zwischen den Räumen 3a und 4a im Falle ungleichen Druckt in diesen Räumen. Die Druckelemente 22 und 28 sind nur beispielsweise als Zylinder mit beweglichen Kolben 22a und 28a gezeichnet. Es kann sich bei diesen Druckelemen ten um jede andere Art von druckbeaufschlagter Kammer handeln, insbesondere um eine Druckkammer zwischen einem rotierenden Mantel und einem feststehenden Joch einer schwimmenden Walze.

Die einzelnen Anschlußöffnungen des Ventils der Figur 3 sind mit den Buchstaben (R), (S), (T), (U), (V) gekennzeichnet.

In Figur 4 stellt 50 das Steuerventil gemäß Figur 3 dar mit seinen Anschlußöffnungen (R), (S), (T), (U), (V). Dieses Ventil 50 ist über ein Zwischenstück 51 mit dem Joch 52 einer schwimmenden Walze S3 verbunden. Auf der Walze 53 liegt die starre Walze und auf dieser die schwimmende Walze 153 mit Joch 152. Die schwimmenden Walzen 53, 1 haben zylindrische Walzenmäntel 55, 155, die über Wälzlager 56, 156 auf den Jochen E 152 drehbar gelagert sind. Druckräume 57, 157 werden durch Stirndichtungen 58, 158 und Längsdichtungen 59, 159 zwischen Jochen 52, 152 und Mänteln 55, 155 abgegrenzt. Die schwimmende Walze 53 ist über kugelige Lagerbüchsen 60 mit den Gestellen 61 verbunden. Die Zwischenwalze 54 wird durch in den Gestellen längsverschieblichen Gleitlager 62 geführt. Die obere S-Walze 153 ist über kugelige Lagerbüchsen 60 direkt oder auch über nicht gezeigte zwischengeschaltete Lagerhebel mit den Kolbenstangen 6 der beiden Hydraulikzylinder 64 verbunden. Die Zylinder 64 stützen sich ebenfalls am Gestell 61 ab, über Gelenke 65.

Eine Druckluftleitung 66 führt einem Druckminderventil 67 Steuerluft zu. Der im Druckminderventil eingestellte Ausgangsdruck ist am Manometer 68 angezeigt und stellt am Differenzdruckregel ventil 169 den gewünschten hydraulischen Differenzdruck zwischen der Druckkammer 157 und der Leckkammer 17.0 ein.

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Ein Additionsventil 71 erhöht den vom Druckminderventil 67 vorgegebenen Betrag um eine additive Konstante. Der Ausgangsdruck des Additionsventils ist am Manometer 72 ablesbar. Mit diesem Druck wird der gewünschte hydraulische Differenzdruck ρ, - pder schwimmenden Walze 53 mit Hilfe des DifferenzdruckregelventiIs 69 gesteuert.

Die genannten pneumatisch vorgesteuerten hydraulischen Differenzdruckventile sind aus der Literatur über schwimmende Walzen bekannt.

Voraussetzung für die hydraulischen Drücke in den Walzen 53 und 153 ist der Betrieb der Hydraulikpumpen 71 und 171, die über Leitungen 72, 73 und 172, 173 öl in die Druckkammern 57 und 157 der Walzen 53 und 153 pumpen. Die in die Druckkammern 57, gepumpten ülmengen durchlaufen die Walzen und gelangen über Leitungen 74, 174, DifferenzdruckregelventiIe 69, 169, sowie Leitungen 75, 175 in die Leckkammern 70, und von dort über Leitungen 76, 176 und 77, 177 wieder zurück in den öltank 78. Druckbegrenzungsventile 79, 179 sind lediglich als Sicherheit gedacht und im Normalbetrieb geschlossen.

Pumpe 80, mit Druckbegrenzungsventil 81 sorgt für Druckölzufluß zum Strömungsverteiler 82. Die Hälfte der Fördermenge von Pumpe 80 gelangt über Leitung 83 zum Gehäuseanschluß (T) des Steuerventils 50, das den Druck p₂ in dieser Leitung einstellt, der über die Leitungen 84, 85, 85 die Druckräume über den Kolben 87 der Zylinder 64 mit Druck p₂ beaufschlagt.

Die andere Hälfte des von Pumpe 80 geförderten Öls gelangt über Leitung 88, gesichert durch Druckbegrenzungsventil 89 zu den pneumatisch vorgesteuerten Druckregel ventil en 90, 91 und beaufschlagen über diese die Unterseiten der Kolben 87 der Zylinder 64.

Die DruckregelventiIe 90, 91 werden über pneumatische Druckregler 92, 93 vorgesteuert. Die Vorsteuerdrücke sind an den Manometern 94, 95 ablesbar. In der Rücklaufleitung 96 vom Gehäuseanschluß (LJ) des Steuerventils 50 sitzt ein Druckbegrenzungsventil 97, das den gewünschten Druck p, im Steuerventil 50 einstellt. Der Gehäuseanschluß (V) des Steuerventils 50 ist über eine Leckölleitung 98 mit dem Öltank 78 verbunden.

Dieses Regelschema zeigt die große Einfachheit des neuen Regel systems.

Mit dem Druckregel ventil 67 wird die Linienkraft der Oberwalze 153 eingestellt, Druckerhöhungsventil 71 besorgt eine Erhöhung des Mittelkammerdruckes der Unterwalze um den Betrag, der der Wirkung des Eigengewichtes der Zwischenwalze 54 samt eventueller Zusatzlasten entspricht.

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Die Unterseiten der Kolben 87 sind mit einem bestimmten Vordruck beaufschlagt, dem bei Linienkraft "Null" zwischen den Walzen 54 und 153 ein entsprechender Gegendruck Über den Kolben 87 entspricht. Dieser Gegendruck wird durch den Druck p am Druckbegrenzer 97 eingestellt.

Man kann nun durch Betätigung des Druckreglers 67 jede gewünschte Linienkraft einstellen und Steuerventil 50 sorgt immer für die entsprechende Relation zwischen Walzeninnendrücken und äußeren Anpreßdrücken an den Zylindern 64. Durch Betätigung der Druckregler 92, 93 können einseitig oder beidseitig die äußeren Anpreßkräfte zwecks Korrektur nach + oder - beliebig verändert werden.

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Claims (13)

P 4196 J. M. VOITH GMBH Hei-denheim Kennwort: Simultan-Steuerventil Patentansprüche

1. Steuerventil zur Abstimmung der Drücke zweier Drucksysteme nach einer Regel geraden gemäß der Beziehung

P₂ - p₄ = a + b (P₁ - P₃) I)

bzw. einer daraus reduzierten Gleichung,
dadurch gekennzeichnet, daß

a) auf einer gemeinsamen Kolbenstange ein mit p, - p₃ beaufschlagter Kolben sitzt, der gegen einen mit p₂ oder p~ - ρ λ beaufschlagten Kolben drückt und dabei einen den Druck p₂ regelnden überlaufspalt S2 so lange schließt bis dieser Druck so weit angestiegen ist, daß alle wirkenden Kolbenkräfte im Gleichgewicht sind, und daß

b) bei zu niedrigem Druck p- trotz geschlossenem überlaufspalt S2 sich ein weiterer Überlaufspalt S1 öffnet, über den der Druck p. bis zur Wiederherstellung des Kräftegleichgewichts gemäß der Regel gleichung I) abgebaut wird.

2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksamen Kolbenflächen A1 und A3 im Steuerventil, auf welche die Drücke p. und p₃ wirken, gleich groß gemacht werden.

3. Steuerventil nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Kraft F5 zur Nullpunktverschiebung mittels einer vorgespannten Feder in die Kolbenstange eingeleitet wird.

4. Steuerventil nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Kraft F5 über fluidischen Druck pr, der auf der Fläche A5 auf die Kolbenstange einwirkt, zur Nullpunktverschiebung der Steuergeraden eingesetzt wird.

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5. Steuerventil nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Kolbenstange am Durchgang vom Druckraum p~ nach Druckraum p. gleich groß ist wie der Durchmesser D des Steuerkolbens, der den Druck p~ steuert.

6. Steuerventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche A5 gleich groß mit der Fläche AO der Kolbenstange gemacht wird.

7. Steuerventil nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Ende der Kolbenstange ein weiterer Kolben mit dem Durchmesser D befestigt ist, der die nach unten wirkende Kraft F2 aufhebt und daß ein weiterer Kolben 7 mit dem Druck p~ beaufschlagt von oben nach unten auf die Kolbenstange einwirkt. Zwischen den Kolben 6 und 7 befindet sich ein Raum niedrigen konstanten Druckes.

8. Steuerventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben 7 abnehmbar auf die Kolbenstange 3 bzw. auf den Kolben 6 aufgesetzt ist.

9. Steuerventil nach den Ansprüchen 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenfläche A5 mit dem Druck p* beaufschlagt ist.

10. Steuerventil nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Kolben 6 und 7 ein vorzugsweise kippbar gelagertes Hydrostatikelement angeordnet ist, das vom Druckraum y~ über eine Kapillare mit Druckmittel versorgt wird.

11. Steuerventil nach den Ansprüchen t bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Druckräumen p₃ und p^ eine reibungsarme Spaltdichtung aus metallischem oder anderem Hartwerkstoff vorgesehen ist.

12. Anwendung des Steuerventils nach den Ansprüchen 1 bis 11 zur Proportionierung äußerer Anpreßkräfte zwischen Auflager und Walze und innerer Anpreßkraft zwischen Joch und Walzenmantel einer schwimmenden Walze.

13. Anwendung des Steuerventils nach den Ansprächen 1 bis 11 zur Steuerung fluidischer Anpreßdrücke zweier gegeneinandergedrückter Preßkörper, die zur Druckbehandlung einer Papierbahn eingesetzt sind.

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