[go: up one dir, main page]

WO2009033596A1 - Druckventil - Google Patents

Druckventil Download PDF

Info

Publication number
WO2009033596A1
WO2009033596A1 PCT/EP2008/007182 EP2008007182W WO2009033596A1 WO 2009033596 A1 WO2009033596 A1 WO 2009033596A1 EP 2008007182 W EP2008007182 W EP 2008007182W WO 2009033596 A1 WO2009033596 A1 WO 2009033596A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pressure
pilot
valve
valve according
control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2008/007182
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Georg Schoppel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of WO2009033596A1 publication Critical patent/WO2009033596A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/02—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side
    • F16K17/04—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded
    • F16K17/10—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded with auxiliary valve for fluid operation of the main valve
    • F16K17/105—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded with auxiliary valve for fluid operation of the main valve using choking or throttling means to control the fluid operation of the main valve
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00—Control of fluid pressure
    • G05D16/20—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means
    • G05D16/2093—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with combination of electric and non-electric auxiliary power
    • G05D16/2097—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with combination of electric and non-electric auxiliary power using pistons within the main valve

Definitions

  • the invention relates to a pilot operated pressure valve according to the preamble of claim 1.
  • Such a pressure valve can be designed, for example, as a pressure-limiting or pressure-reducing valve.
  • the basic structure of such pilot-operated pressure limiting valves is known, for example, from the data sheet RE 29160 / 04.05 from Bosch Rexroth AG or the data sheet D 7485/1 from Heilmeier & Weinlein.
  • These pressure relief valves consist in principle of a main valve and a pilot stage, wherein a valve body of the main valve is biased via a pilot pressure in a closed position, by means of
  • Precontrol stage is set.
  • This pilot stage for example, be designed as a directly controlled pressure relief valve, wherein the main valve body acting in the opening direction, to be limited pressure at the solution described in the data sheet RE 29160 also applied to the input of the pilot stage. Due to the high pressure difference at the
  • Pilot valve arrangement tends such a system to vibrate, so that damping nozzles must often be provided in the pilot line tapping the pressure to be limited.
  • this pilot pressure acts via a booster piston on the main valve body.
  • the present invention seeks to provide a simply constructed pressure valve.
  • the pilot-operated pressure valve has a main stage with a valve body which is acted upon directly or indirectly by a pilot control pressure applied in a control chamber. This is set by means of a pilot control arrangement which has a pilot control valve arranged in a pressure medium flow path from a pilot line carrying a pilot pressure to the control chamber. This is with a variable nozzle or
  • Run flow cross-section which is formed for example by a switching valve.
  • this variable flow cross-section is assigned a further flow cross-section, which is arranged in a pressure medium flow path between the control chamber and a tank.
  • the variable flow cross-section can be adjusted via a control unit such that a predetermined control pressure is established as a function of the pilot pressure in the control chamber.
  • the two flow cross-sections form a flow divider circuit via which the pilot control pressure in the control chamber can be set when setting the variable flow cross-section and at a known pressure in the pilot line.
  • both flow cross sections are each performed by a fast-switching switching valve.
  • the tank-side flow cross-section through a fixed Page 3 of 12
  • Preferred switching valves are largely pressure balanced and are therefore hardly excited to vibrations, so that damping measures as in the known solutions described above need not be provided. Switching valves also react very quickly and are much easier and less expensive to produce than the continuously adjustable valves required in the prior art. Another advantage of this
  • Switching valves is that they are executable in spite of the cost-effective production with a relatively low production spread in terms of the opening cross-section, so that the pressure in the control room can be set very accurately.
  • the use of fast-switching switching valves for pilot control of valves is already known per se from JP 09 042211 A.
  • 2/2-way valves or throttle valves are controlled via clocked switching valves.
  • the 2/2-way valves are operated as a controlled continuous valves, wherein the position of a main piston is detected via a position sensor and the switching valves are controlled such that the main piston is adjusted to a predetermined position.
  • the control of the switching valves is thus in this known solution within a position control.
  • the use of two switching valves in a pressure divider circuit for setting a predetermined pilot pressure of this document is not removable.
  • the control of the switching valves is preferably clocked, which are alternately clocked in one embodiment.
  • the pilot pressure can be adjusted via the duty cycle of the control signals for the switching valves.
  • a pressure reducing valve can be provided in the pilot line.
  • the pressure in the pilot line is detected by a pressure transducer and taken into account in the control of the switching valves.
  • the pilot pressure can act on the main valve body via a force translator piston.
  • This main valve body is additionally acted upon in the closing direction by the force of a spring, which dictates the minimum adjustable pressure in one embodiment.
  • the spring can be supported for example on the power booster piston.
  • the pilot pressure forming the input pressure at the pilot stage can be a system pressure, the pilot pressure in the control chamber or a valve with a force translator piston, which control pressure applied to this.
  • the actuation of the switching valves by means of a respective piezoelectric actuator takes place.
  • the pressure valve can be designed as a pressure limiting or as a pressure reducing valve.
  • Figure 1 is a diagram of a pilot-operated pressure relief valve according to the invention.
  • Figure 2 shows a variant of the pressure relief valve of Figure 1 with power booster piston
  • Figure 3 shows a simplified variant of the pressure relief valve of Figure 1
  • FIG 4 the pressure relief valves of Figure 3 with power booster piston.
  • FIG. 1 shows a circuit diagram of a pressure valve according to the invention is shown, which is exemplified as a pressure relief valve 1.
  • a pressure line 2 is connected, wherein the pressure in the pressure line 2 can be limited to a predetermined system pressure via the pressure relief valve 1. This is established, for example, via a pump 4 connected to the pressure line 2.
  • the pressure relief valve 1 has a main stage 6 and a pilot stage 8, via which the pilot pressure acting on the main stage 6 is adjustable.
  • the main stage 6 has a valve body 14, which is preloaded against a valve seat 12 via a spring 10, via which a pressure vessel 14 is reached when the system pressure is reached.
  • the pilot line 22 is connected to the output of a pressure reducing valve 26 whose input terminal is connected via a control line 28 to the pressure line 2 and the tank connection über.eine drain line 30 with the tank line 16 is in fluid communication.
  • a pressure reducing valve 26 whose input terminal is connected via a control line 28 to the pressure line 2 and the tank connection über.eine drain line 30 with the tank line 16 is in fluid communication.
  • the voltage applied in the pressure line 2 system pressure can be reduced to a pilot pressure, which then rests in accordance with the pilot line 22. That at the input of the switching valve 20 is set via the pressure reducing valve 26, constant pilot pressure 22 at.
  • the two switching valves 20, 24 form a pressure divider circuit, via which, with a corresponding actuation of the control chamber 18 effective pilot pressure is adjustable.
  • the two switching valves 20, 24 are each designed as a fast-switching piezo valves, which are controlled by a control unit 32.
  • the control of the switching valves 20, 24 is in opposite directions, wherein by varying the duty cycle, i. the ratio between opening and closing times of the respective valves 20, 24 due to the pressure divider circuit in the control chamber 18, the desired pilot pressure is set, which is between the pilot pressure in the pilot line 22 and the tank pressure in the tank T.
  • Prerequisite for the pressure divider circuit is a known or defined pressure in the pilot line 22. This pressure is ensured in the present solution by the pressure reducing valve 26.
  • the switching valve 20 opens when the switching valve 24 is closed, a predictable increase in the pilot pressure in the control chamber 18 occurs via its flow resistance, the known volume of the control chamber 18 and the pilot pressure 22. The same applies to the opening of the switching valve 24, in which case the pressure in the control chamber 18 decreases.
  • the above-described pressure divider circuit can also be realized via a fixed nozzle instead of the switching valve 24 in the pressure medium flow path to the tank.
  • a control spring 34 acting on the pressure reducing valve 26 in the opening direction limits the pilot pressure in the pilot line 22 upwards. Accordingly, this control spring 34 must be designed so that a sufficient pilot pressure and thus also a correspondingly high pilot pressure in the control chamber 18 are adjustable.
  • the pressure relief valve 1 shown in Figure 2 thus also has a main stage 6 and a pilot stage 8, wherein the only difference is that the set via the pressure divider circuit with the switching valves 20, 24 in the control chamber 18 pressure not - as in Figure 1 - directly on the valve body 14 acts, but on a power booster piston 36. This limits his running with a comparatively large diameter D.
  • valve seat 12 is designed with a much smaller diameter d, wherein the valve body 14 via the spring 10 on Page 7 of 12
  • Power translator piston 36 is supported.
  • the control room-side diameter of the valve body 14 is equal to the valve seat diameter.
  • the spring 10 is designed with a comparatively high spring rate, so that valve body 14 and force translator piston 36 are coupled almost rigidly and thus vibrations of the valve body 14 are prevented.
  • the spring-side end face of the power booster piston 36 and the valve body 14 limit in the illustrated closed position a spring chamber 38 which is connected to the output port B and thus to the tank line 16, so that the power booster piston 36 is depressurized on the spring side.
  • a pilot control force for the spring 10 and thus a high system pressure in the pressure line 2 without the control spring 34 of the pressure reducing valve 26 must be designed excessively stiff.
  • simple switching valves 20, 24 may be used which are designed for a low pilot pressure and which have a small nominal size.
  • FIG 3 shows a further simplified variant of the pressure relief valve of Figure 1.
  • the pressure reducing valve 26 is omitted, so that the pilot line 22 is connected directly to the pressure line 2.
  • the control of the two switching valves 20, 24 of the pilot stage 8 takes place in dependence on the system pressure in the pressure line 2, which is detected by a pressure transducer 40.
  • the output signal of the pressure transducer 40 is reported to the control unit 32 and set in response to this output signal, the duty cycle of the switching valves 20, 24 to adjust the pilot pressure setpoint in the control chamber 18.
  • the system pressure in the pressure line 2 is directly in the control of the switching valves 20, 24 and thus in the feedforward control of the main stage 6 a.
  • FIG. 4 shows a variant of the above-described embodiment corresponding to the exemplary embodiment according to FIG. Accordingly, in the embodiment shown in Figure 4, depending on the signal of the pressure transducer 40, the two switching valves 20, 24 controlled by the control unit 32 so that adjusts the desired pilot pressure in the limited by Kraftüberset2erkolben 26 control chamber 18, as in the previously described Embodiment - Depends on the system pressure of the pressure line 2. For further details, reference is made to the comments on the figures 2 and 3.
  • either the system pressure 2 is reduced to a predetermined pilot pressure via the pressure reducing valve 26, or the system pressure, i.e., the system pressure, is directly reduced.
  • the pressure in the control chamber 18 rear of the valve body 14 in Figure 1 or 3
  • the force translator piston 36 acting
  • Pilot pressure (embodiment according to Figures 2, 4) based on the calculation of the duty cycle.
  • there is no ideal decoupling of the system pressure from the pressure relief valve 1 flowing through the pressure medium volume flow as by increasing the pressure in the control chamber 18 an increase in system pressure with a valve flowing through the pressure medium flow due to occurring at the control edge of the main stage 4 and closing results in effective flow forces.
  • the concept according to the invention can be used both in pressure-reducing valves and in pressure-limiting valves.
  • a pilot operated pressure valve having a main stage and a pilot stage, wherein the pilot stage has two a pressure divider circuit forming flow cross sections, via which a main stage acting on pilot pressure is adjustable.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Fluid Pressure (AREA)

Abstract

Offenbart ist ein vorgesteuertes Druckventil mit einer Hauptstufe (6) und einer Vorsteuerstufe (8), wobei die Vorsteuerstufe zwei eine Druckteilerschaltung bildende. Strömungsquerschnitte hat, über die ein die Hauptstufe beaufschlagender Vorsteuerdruck einstellbar ist.

Description

Seite 1 von 12
Druckventil
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein vorgesteuertes Druckventil nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Ein derartiges Druckventil kann beispielsweise als Druckbegrenzungs- oder Druck- reduzierventil ausgeführt sein. Der Grundaufbau derartiger vorgesteuerter Druckbegrenzungsventile ist beispielsweise aus dem Datenblatt RD 29160/04.05 der Bosch Rexroth AG oder dem Datenblatt D 7485/1 der Firma Heilmeier & Weinlein bekannt. Diese Druckbegrenzungsventile bestehen im Prinzip aus einem Hauptventil und einer Vorsteuerstufe, wobei ein Ventilkörper des Hauptventils über einen Vorsteuerdruck in eine Schließposition vorgespannt ist, der mittels der
Vorsteuerstufe eingestellt wird. Diese Vorsteuerstufe kann beispielsweise als direkt gesteuertes Druckbegrenzungsventil ausgeführt sein, wobei der den Hauptventilkörper in Öffnungsrichtung beaufschlagende, zu begrenzende Druck bei der im Datenblatt RD 29160 beschriebenen Lösung auch am Eingang der Vorsteuerstufe anliegt. Aufgrund der hohen Druckdifferenz an der
Vorsteuerventilanordnung neigt ein derartiges System zum Schwingen, so dass in der den zu begrenzenden Druck abgreifenden Pilotleitung oft Dämpfungsdüsen vorgesehen werden müssen.
Bei der im Datenblatt D 7485/1 beschriebenen Lösung wird der über die
Pilotleitung abgegriffene Systemdruck mittels eines Druckreduzierventils auf einen niedrigeren, konstanten Druck gemindert, der dann am Eingang eines Druckregelventils anliegt, das als stetig verstellbares Wegeventil ausgeführt ist, wobei der Steuerraum hydraulisch mit einem Ausgangsanschluss des Druckregelventils verbunden ist, so dass ein den Hauptventilkörper in Schließrichtung beaufschlagender Vorsteuerdruck einstellbar ist. Bei der Seite 2 von 12
vorgenannten Lösung wirkt dieser Vorsteuerdruck über einen Übersetzerkolben auf den Hauptventilkörper.
Gemeinsamer Nachteil der vorbeschriebenen Lösungen ist, dass zur Vermeidung von Wechselwirkungen zwischen der Vorsteuerung und der Hauptstufe ein erhebli- eher Aufwand erforderlich ist und dass die Vorsteueranordnung aufgrund des komplexen Aufbaus mit proportional verstellbaren Vorstuerventilen zum einen teuer ist und zum anderen einen erheblichen Bauraum in Anspruch nimmt.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein einfach aufgebautes Druckventil zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Druckventil mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Erfindungsgemäß hat das vorgesteuerte Druckventil eine Hauptstufe mit einem Ventilkörper, der mittelbar oder unmittelbar von einem in einem Steuerraum anliegenden Vorsteuerdruck beaufschlagt ist. Dieser wird über eine Vorsteueranordnung eingestellt, die ein in einem Druckmittelströmungspfad von einer einen Pilotdruck führenden Pilotleitung zum Steuerraum angeordnetes Vorsteuerventil hat. Dieses ist mit einem veränderlichen Düsen- oder
Strömungsquerschnitt ausgeführt, der beispielsweise durch ein Schaltventil gebildet ist. Erfindungsgemäß ist diesem veränderlichen Strömungsquerschnitt ein weiterer Strömungsquerschnitt zugeordnet, der in einem Druckmittelströmungspfad zwischen dem Steuerraum und einem Tank angeordnet ist. Der veränderliche Strömungsquerschnitt kann über eine Steuereinheit derart eingestellt werden, dass sich in Abhängigkeit vom Pilotdruck im Steuerraum ein vorbestimmter Steuerdruck einstellt.
Demgemäß bilden die beiden Strömungsquerschnitte eine Stromteilerschaltung, über die bei Einstellung des veränderlichen Strömungsquerschnitts und bei bekanntem Druck in der Pilotleitung der Vorsteuerdruck im Steuerraum einstellbar ist. Eine derartige Lösung zeichnet sich durch einen sehr geringen vorrichtungstechnischen Aufwand aus und lässt sich in äußerst kompakter Form realisieren.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind beide Strömungsquerschnitte durch jeweils ein schnell schaltendes Schaltventil ausgeführt. Prinzipiell wäre es jedoch auch möglich, den tankseitigen Strömungsquerschnitt durch eine feste Seite 3 von 12
Düse auszubilden. Bevorzugte Schaltventile sind weitestgehend druckausgeglichen und werden daher kaum zu Schwingungen angeregt, so dass Dämpfungsmaßnahmen wie bei den eingangs beschriebenen bekannten Lösungen nicht vorgesehen werden müssen. Schaltventile reagieren zudem sehr schnell und sind wesentlich einfacher und kostengünstiger herstellbar als die beim Stand der Technik erforderlichen stetig verstellbaren Ventile. Ein weiterer Vorteil dieser
Schaltventile besteht darin, dass sie trotz der kostengünstigen Herstellung mit einer relativ geringen Fertigungsstreuung hinsichtlich des Öffnungsquerschnitts ausführbar sind, so dass sich der Druck im Steuerraum sehr exakt einstellen lässt. Die Verwendung von schnell schaltenden Schaltventilen zur Vorsteuerung von Ventilen ist per se bereits aus der JP 09 042211 A bekannt. Bei dieser Lösung werden 2/2-Wegeventile bzw. Drosselventile über getaktete Schaltventile angesteuert. Die 2/2-Wegeventile werden als geregelte Stetigventile betrieben, wobei über einen Lagesensor die Position eines Hauptkolbens erfasst wird und die Schaltventile derart angesteuert werden, dass der Hauptkolben in eine vorbestimmte Position verstellt wird. Die Ansteuerung der Schaltventile erfolgt bei dieser bekannten Lösung somit innerhalb einer Positionsregelung. Die Verwendung zweier Schaltventile in einer Druckteilerschaltung zur Einstellung eines vorgegebenen Vorsteuerdrucks ist dieser Druckschrift nicht entnehmbar.
Die Ansteuerung der Schaltventile erfolgt vorzugsweise getaktet, wobei diese bei einem Ausführungsbeispiel wechselweise getaktet sind. Dabei kann der Vorsteuerdruck über das Tastverhältnis der Steuersignale für die Schaltventile eingestellt werden.
Zur Einstellung des am Eingang der Druckteilerschaltung anliegenden Drucks kann in der Pilotleitung ein Druckreduzierventil vorgesehen werden.
Bei einer vereinfachten Lösung wird der Druck in der Pilotleitung über einen Druckaufnehmer erfasst und bei der Ansteuerung der Schaltventile berücksichtigt.
Um die eingestellten Vorsteuerdrücke und damit auch die Schwingungsneigung weiter zu minimieren, kann der Vorsteuerdruck über einen Kraftübersetzerkolben auf den Hauptventilkörper wirken.
Dieser Hauptventilkörper ist bei einem Ausführungsbeispiel zusätzlich in Schließrichtung von der Kraft einer Feder beaufschlagt, die den minimal einstellbaren Druck vorgibt. Seite 4 von 12
Die Feder kann beispielsweise am Kraftübersetzerkolben abgestützt werden.
Der den Eingangsdruck an der Vorsteuerstufe bildende Pilotdruck kann ein Systemdruck, der Vorsteuerdruck im Steuerraum oder bei einem Ventil mit Kraftübersetzerkolben, der diesen beaufschlagenden Steuerdruck sein.
Bei einer besonders bevorzugten Variante der Erfindung erfolgt die Betätigung der Schaltventile mittels jeweils eines Piezoaktors.
Wie bereits erwähnt, kann das Druckventil als Druckbegrenzungs- oder als Druckreduzierventil ausgeführt sein.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Schaubild eines erfindungsgemäßen vorgesteuerten Druckbegrenzungsventils;
Figur 2 einen Variante des Druckbegrenzungsventils aus Figur 1 mit Kraftübersetzerkolben;
Figur 3 eine vereinfachte Variante des Druckbegrenzungsventils aus Figur 1 und
Figur 4 das Druckbegrenzungsventile aus Figur 3 mit Kraftübersetzerkolben.
In Figur 1 ist ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen Druckventils dargestellt, das beispielhaft als Druckbegrenzungsventil 1 ausgeführt ist. An einen Eingangsan- schluss A des Druckbegrenzungsventils 1 ist eine Druckleitung 2 angeschlossen, wobei über das Druckbegrenzungsventil 1 der Druck in der Druckleitung 2 auf einen vorbestimmten Systemdruck begrenzt werden kann. Dieser wird beispielsweise über eine an die Druckleitung 2 angeschlossene Pumpe 4 aufgebaut. Das Druckbegrenzungsventil 1 hat eine Hauptstufe 6 und eine Vorsteuerstufe 8, über die der auf die Hauptstufe 6 wirkende Vorsteuerdruck einstellbar ist.
Die Hauptstufe 6 hat einen über eine Feder 10 gegen einen Ventilsitz 12 vorgespannten Ventilkörper 14, über den bei Erreichen des Systemdrucks eine Druck- Seite 5 von 12
mittelverbindung vom Anschluss A zu einem Ausgangsanschluss B aufsteuerbar ist, der über eine Tankleitung 16 an den Tank T angeschlossen ist. Die vom Ventilsitz 12 abgewandte Rückseite des Ventilkörpers 14 begrenzt einen Steuerraum 18, der auch einen Federraum für die Feder 10 bildet. Der Steuerraum 18 ist über ein Schaltventil 20 mit einer Pilotleitung 22 und über ein weiteres Schaltventil 24 mit der Tankleitung 16 verbunden.
Die Pilotleitung 22 ist mit dem Ausgang eines Druckreduzierventils 26 verbunden, dessen Eingangsanschluss über eine Steuerleitung 28 an die Druckleitung 2 angeschlossen ist und dessen Tankanschluss über.eine Ablaufleitung 30 mit der Tank- leitung 16 in Druckmittelverbindung steht. Über dieses Druckreduzierventil 26 kann der in der Druckleitung 2 anliegende Systemdruck auf einen Pilotdruck gemindert werden, der dann entsprechend in der Pilotleitung 22 anliegt. D.h. am Eingang des Schaltventils 20 liegt der über das Druckreduzierventil 26 eingestellte, konstante Pilotdruck 22 an. Die beiden Schaltventile 20, 24 bilden eine Druckteilerschaltung, über die bei entsprechender Betätigung der im Steuerraum 18 wirksame Vorsteuerdruck einstellbar ist.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Schaltventile 20, 24 jeweils als schnell schaltende Piezowegeventile ausgeführt, die über eine Steuereinheit 32 angesteuert werden. Gemäß der Darstellung in Figur 1 erfolgt die Ansteuerung der Schaltventile 20, 24 gegenläufig, wobei durch Variieren des Tastverhältnisses, d.h. des Verhältnisses zwischen Öffnungs- und Schließzeiten der jeweiligen Ventile 20, 24 aufgrund der Druckteilerschaltung im Steuerraum 18 der gewünschte Vorsteuerdruck eingestellt wird, der zwischen dem Pilotdruck in der Pilotleitung 22 und dem Tankdruck im Tank T liegt. Voraussetzung für die Druckteilerschaltung ist ein bekannter oder definierter Druck in der Pilotleitung 22. Dieser Druck ist bei der vorliegenden Lösung durch das Druckreduzierventil 26 gewährleistet. Öffnet das Schaltventil 20 bei geschlossenem Schaltventil 24, so stellt sich über dessen Durchflusswiderstand, dem bekannten Volumen des Steuerraums 18 sowie dem Pilotdruck 22 eine vorhersagbare Zunahme des Vorsteuerdrucks im Steuerraum 18 ein. Entsprechendes gilt bei der Öffnung des Schaltventils 24, wobei dann der Druck in dem Steuerraum 18 abnimmt.
Der Vorsteuerdruck beaufschlagt gemeinsam mit der Feder 10 den Ventilkörper 14 in Schließrichtung. Zur Einstellung dieses Vorsteuerdrucks wird ein Sollwert vorgegeben und in Abhängigkeit vom eingestellten Pilotdruck in der Pilotleitung 22 und in Abhängigkeit von in Steuereinheit 32 abgelegten Kennlinien ein Seite 6 von 12
Tastverhältnis für die Ansteuerung der beiden Schaltventile 20, 24 vorgegeben, über das der Vorsteύerdruck im Steuerraum 18 einstellbar ist. Dieses Tastverhältnis und der darüber eingestellte Vorsteuerdruck bestimmen letztendlich den am Anschluss A und somit in der Druckleitung 2 anliegenden Systemdruck.
Anstelle der Piezowegeventile können selbstverständlich auch andere, hydraulisch oder elektrisch betätigte Schnellschaltventile verwendet werden, wie sie beispielsweise in der DE 38 02 648 A1 beschrieben sind. Der Vorteil dieser Schnellschaltventile besteht darin, dass diese sehr preisgünstig herstellbar sind und in der Regel wertestgehend druckausgeglichen sind, so dass Schwingungen des Systemdrucks aufgrund von Wechselwirkungen zwischen Hauptstufe und Vorsteuerstufe nahezu ausgeschlossen sind.
Anstelle des Schaltventils 24 kann die vorbeschriebene Druckteilerschaltung auch über eine feststehende Düse anstelle des Schaltventils 24 im Druckmittelströmungspfad zum Tank realisiert werden.
Eine das Druckreduzierventil 26 in Öffnungsrichtung beaufschlagende Regelfeder 34 begrenzt den Pilotdruck in der Pilotleitung 22 nach oben. Dementsprechend muss diese Regelfeder 34 so ausgelegt sein, dass ein hinreichender Pilotdruck und damit auch ein entsprechend hoher Vorsteuerdruck im Steuerraum 18 einstellbar sind.
Diese Problematik wird bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel umgangen. Der Grundaufbau des Druckbegrenzungsventils 1 gemäß Figur 2 ist der gleiche wie beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen einander entsprechende Bauelemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und diesbezüglich auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird.
Das in Figur 2 dargestellte Druckbegrenzungsventil 1 hat somit ebenfalls eine Hauptstufe 6 und eine Vorsteuerstufe 8, wobei der einzige Unterschied darin besteht, dass der über die Druckteilerschaltung mit den Schaltventilen 20, 24 im Steuerraum 18 eingestellte Druck nicht - wie in Figur 1 - direkt auf den Ventilkörper 14 wirkt, sondern auf einen Kraftübersetzerkolben 36. Dieser begrenzt mit seiner mit einem vergleichsweise großem Durchmesser D ausgeführten
Stirnfläche den Steuerraum 18. Der Ventilsitz 12 ist mit einem wesentlich kleineren Durchmesser d ausgeführt, wobei der Ventilkörper 14 über die Feder 10 am Seite 7 von 12
Kraftübersetzerkolben 36 abgestützt ist. Beim zuletzt beschriebenen
Ausführungsbeispiel ist der steuerraumseitige Durchmesser des Ventilkörpers 14 gleich dem Ventilsitzdurchmesser. Beim in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Feder 10 mit einer vergleichsweise hohen Federrate ausgeführt, so dass Ventilkörper 14 und Kraftübersetzerkolben 36 fast starr gekoppelt sind und somit Schwingungen des Ventilkörpers 14 unterbunden werden.
Die federseitige Stirnfläche des Kraftübersetzerkolbens 36 und der Ventilkörper 14 begrenzen in der dargestellten Schließposition einen Federraum 38, der mit dem Ausgangsanschluss B und damit mit der Tankleitung 16 verbunden ist, so dass der Kraftübersetzerkolben 36 federseitig druckentlastet ist. In Abhängigkeit vom Durchmesserverhältnis D/d lässt sich somit auch bei einem niedrigen Vorsteuerdruck im Steuerraum 18 eine Vorsteuerspannkraft für die Feder 10 und somit ein hoher Systemdruck in der Druckleitung 2 einstellen, ohne dass die Regelfeder 34 des Druckreduzierventils 26 übermäßig steif ausgelegt werden muss. Außerdem können einfache Schaltventile 20, 24 verwendet werden, die auf einen geringen Vorsteuerdruck ausgelegt sind und die eine kleine Nenngröße besitzen.
Im Übrigen entspricht das vorbeschriebene Ausführungsbeispiel demjenigen aus Figur 1 , so dass weitere Erläuterungen entbehrlich sind.
Figur 3 zeigt eine weiter vereinfachte Variante des Druckbegrenzungsventils aus Figur 1. Bei dieser Variante entfällt das Druckreduzierventil 26, so dass die Pilotleitung 22 direkt an die Druckleitung 2 angeschlossen ist. Die Ansteuerung der beiden Schaltventile 20, 24 der Vorsteuerstufe 8 erfolgt dabei in Abhängigkeit von dem Systemdruck in der Druckleitung 2, der über einen Druckaufnehmer 40 erfasst wird. Das Ausgangssignal des Druckaufnehmers 40 wird zur Steuereinheit 32 gemeldet und in Abhängigkeit von diesem Ausgangssignal das Tastverhältnis der Schaltventile 20, 24 eingestellt, um den Vorsteuerdruck-Sollwert im Steuerraum 18 einzustellen. Bei dieser Regelungsstrategie geht somit der Systemdruck in der Druckleitung 2 unmittelbar in die Ansteuerung der Schaltventile 20, 24 und somit in die Vorsteuerung der Hauptstufe 6 ein. Ein weiterer Vorteil dieses Systems besteht darin, dass sich das Tastverhältnis über einen sehr einfachen Regler, beispielsweise einen I-Regler derart nachführen lässt, dass die Regelabweichung im Mittel praktisch 0 ist. Dies bedeutet ideal waagerechte Äste im Gleichdruckverhalten bzw. die Entkopplung des Systemdrucks von dem das Druckbegrenzungsventil 1 durchströmenden Druckmittelvolumenstrom. Seite 8 von 12
In Figur 4 ist eine dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 entsprechende Variante des vorbeschriebenen Ausführungsbeispiels gezeigt. Demgemäß werden bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel in Abhängigkeit vom Signal des Druckaufnehmers 40 die beiden Schaltventile 20, 24 über die Steuereinheit 32 so angesteuert, dass sich in dem vom Kraftüberset2erkolben 26 begrenzten Steuerraum 18 der gewünschte Vorsteuerdruck einstellt, der- wie beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel - vom Systemdruck der Druckleitung 2 abhängt. Hinsichtlich weiterer Details sei auf die Ausführungen zu den Figuren 2 und 3 verwiesen.
Bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen wird entweder der Systemdruck 2 über das Druckreduzierventil 26 auf einen vorbestimmten Pilotdruck gemindert oder es wird direkt der Systemdruck, d.h. der Druck in der Druckleitung 2 zur Ansteuerung der Druckteilerschaltung (Schaltventile 20, 24) verwendet. Alternativ ist es auch möglich, den Druck im Steuerraum 18 (Rückseite des Ventilkörpers 14 in Figur 1 oder 3) oder den den Kraftübersetzerkolben 36 beaufschlagenden
Vorsteuerdruck (Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 2, 4) der Berechnung des Tastverhältnisses zugrunde zulegen. In diesem Fall ergibt sich jedoch keine ideale Entkopplung des Systemdrucks von dem das Druckbegrenzungsventil 1 durchströmenden Druckmittelvolumenstrom, da sich durch das Konstanthalten des Drucks im Steuerraum 18 eine Zunahme des Systemdrucks mit einem das Ventil durchströmenden Druckmittelvolumenstrom aufgrund der an der Steuerkante der Hauptstufe 4 auftretenden und schließend wirkenden Strömungskräfte ergibt.
Wie bereits erwähnt, kann das erfindungsgemäße Konzept sowohl bei Druckre- duzierventilen als auch bei Druckbegrenzungsventilen eingesetzt werden.
Offenbart ist ein vorgesteuertes Druckventil mit einer Hauptstufe und einer Vorsteuerstufe, wobei die Vorsteuerstufe zwei eine Druckteilerschaltung bildende Strömungsquerschnitte hat, über die ein die Hauptstufe beaufschlagender Vorsteuerdruck einstellbar ist. Seite 9 von 12
Bezuqszeichenliste
1 Druckbegrenzungsventil
2 Druckleitung
4 Pumpe
6 Hauptstufe
8 Vorsteuerstufe
10 Feder
12 Ventilsitz
14 Ventilkörper
16 Tankleitung
18 Steuerraum
20 Schaltventil
22 Pilotleitung
24 Schaltventil
26 Druckreduzierventil
28 Steuerleitung
30 Ablaufleitung
32 Steuereinheit
34 Regelfeder
36 Kraftübersetzerkolben
38 Federraum
40 Druckaufnehmer

Claims

Seite 10 von 12Patentansprüche
1. Vorgesteuertes Druckventil mit einem einen Steuerraum (18) begrenzenden Ventilkörper (14), der von einem über eine Vorsteueranordnung (8) einstellbaren Vorsteuerdruck im Steuerraum (18) in Schließrichtung mittelbar oder unmittelbar beaufschlagt ist, wobei die Vorsteueranordnung (8) ein in einem Druckmittelströmungspfad von einer einen Pilotdruck führenden Pilotleitung zu dem Steuerraum (18) angeordnetes Vorsteuerventil hat, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsteuerventil einen veränderlicher Strömungsquerschnitt (20) bildet, und dass die Vorsteueranordnung (8) einen weiteren Strömungsquerschnitt (24) hat, der in einem Druckmittelströmungspfad zwischen dem Steuerraum (18) und einem Tank (T) angeordnet ist, wobei eine Einrichtung zum Bestimmen des Drucks in der Pilotleitung (22) und eine Steuereinheit (32) vorgesehen sind, über die der veränderliche Strömungsquerschnitt (20, 24) derart einstellbar ist, dass sich in Abhängigkeit vom Pilotdruck in dem Steuerraum (18) ein vorgegebener Vorsteuerdruck einstellt.
2. Druckventil nach Patentanspruch 1 , wobei der veränderliche Strömungsquerschnitt durch ein Schaltventil (20) gebildet ist.
3. Druckventil nach Patentanspruch 2, wobei beide Strömungsquerschnitte durch jeweils ein Schaltventil (20, 24) gebildet sind.
4. Druckventil nach Patentanspruch 3, wobei die beiden Schaltventile (20, 24) getaktet sind.
5. Druckventil nach Patentanspruch 4, wobei die Schaltventile (20, 24) wechselweise getaktet sind.
6. Druckventil nach Patentanspruch 4 oder 5, wobei der Vorsteuerdruck über das Tastverhältnis der Steuersignale für die Schaltventile (20, 24) eingestellt ist.
7. Druckventil nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei in der Pilotleitung (22) ein Druckreduzierventil (26) zur Einstellung des Pilotdrucks angeordnet ist. Seite 11 von 12
8. Druckventil nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Steuerraum (18) von einem Kraftübersetzerkolben (36) begrenzt ist, dessen Stirnfläche einen größeren Wirkdurchmesser (D) als der Ventilkörper (14) hat und die mit dem Steuerdruck beaufschlagt ist.
9. Druckventil nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Ventilkörper (14) in Schließrichtung von einer Feder (10) beaufschlagt ist.
10. Druckventil nach Patentanspruch 8 und 9, wobei die Feder (10) am Kraftübersetzerkolben (36) abgestützt ist.
11. Druckventil nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einem Druckaufnehmer (40) zum Erfassen des Pilotdrucks.
12. Druckventil nach Patentanspruch 11 , wobei der Pilotdruck der Systemdruck oder der Vorsteuerdruck ist.
13. Druckventil nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Schaltventile (20, 24) über Piezoaktoren betätigt sind.
14. Druckventil nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei dieses ein Druckbegrenzungs- oder Druckreduzierventil ist.
PCT/EP2008/007182 2007-09-15 2008-09-03 Druckventil Ceased WO2009033596A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007044177A DE102007044177A1 (de) 2007-09-15 2007-09-15 Druckventil
DE102007044177.2 2007-09-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009033596A1 true WO2009033596A1 (de) 2009-03-19

Family

ID=40092090

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2008/007182 Ceased WO2009033596A1 (de) 2007-09-15 2008-09-03 Druckventil

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102007044177A1 (de)
WO (1) WO2009033596A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103452960A (zh) * 2012-06-04 2013-12-18 利勃海尔法国有限公司 液压系统和限压阀

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3824089A1 (de) * 1988-04-22 1989-11-02 Rexroth Mannesmann Gmbh Vorgesteuertes proportional-druckbegrenzungsventil
EP0887580A1 (de) * 1997-06-25 1998-12-30 Robert Bosch Gmbh Hydraulisch vorsteuerbares Druckventil

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3802648A1 (de) 1988-01-29 1989-08-10 Mainz Gmbh Feinmech Werke Elektromagnetisch betaetigtes, hydraulisches schnellschaltventil
JPH0942211A (ja) 1995-07-25 1997-02-10 Hitachi Ltd Ｐｗｍ制御弁の制御方法および流体圧エレベーターの制御方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3824089A1 (de) * 1988-04-22 1989-11-02 Rexroth Mannesmann Gmbh Vorgesteuertes proportional-druckbegrenzungsventil
EP0887580A1 (de) * 1997-06-25 1998-12-30 Robert Bosch Gmbh Hydraulisch vorsteuerbares Druckventil

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103452960A (zh) * 2012-06-04 2013-12-18 利勃海尔法国有限公司 液压系统和限压阀

Also Published As

Publication number Publication date
DE102007044177A1 (de) 2009-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011101187B4 (de) Druckminderer
EP2280179A2 (de) Wegeventilanordnung
DE102013222954A1 (de) Hydraulische Antriebsvorrichtung für eine Arbeitsmaschine
EP2613058B1 (de) Hydrauliksystem
EP1989450A1 (de) Hydraulische steueranordnung
DE102012016838B4 (de) Hydraulische Steuerschaltung für eine hydraulisch betätigte Gießeinheit
DE102010054100A1 (de) Hydraulisches System
WO2018068876A1 (de) Ablaufdruckwaage und hub-senkvorrichtung mit einer solchen ablaufdruckwaage
DE102004040636A1 (de) Federungsvorrichtung
EP2642132B1 (de) Hydraulische Ventilanordnung mit hydraulischer Pilotventilanordnung
DE102012012977A1 (de) Hydraulischer Antrieb
EP2157320B1 (de) Hydrauliksteuerung für einen Hydromotor
DE102012214408A1 (de) Verstelleinrichtung für eine hydrostatische Maschine und hydrostatische Maschine
EP2927371A1 (de) Schaltungsanordnung
WO2009033596A1 (de) Druckventil
EP2685109A2 (de) Steueranordnung für ein hydropneumatisches Federungssystem sowie hydropneumatisches Federungssystem mit einer solchen Steueranordnung
DE102017104792A1 (de) Systeme und Verfahren zur Kalibrierung elektrohydraulischer Ventile
DE102008008102A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Druckmittelversorgung von zumindest drei hydraulischen Verbrauchern
WO2008017359A1 (de) Betätigungsvorrichtung
DE102022002192A1 (de) Volumenstromversorgung
WO2022207416A9 (de) Vorrichtung zum regeln einer hydraulikpumpe oder eines hydraulikmotors
EP1710443B1 (de) Hydromechanisches Filterventil und LS-Steueranordnung
DE102010010506A1 (de) Elektrohydraulische Druckregelanordnung und Verfahren zur Druckregelung
DE10239118A1 (de) Vorrichtung zur Steuerung mindestens eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine
DE102014220743A1 (de) Pneumatischer Positionierantrieb, Verfahren zum Betrieb

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08785795

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08785795

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1