DD212770A5

DD212770A5 - Steuerventil fuer hydraulische praezisionssteuerungen

Info

Publication number: DD212770A5
Application number: DD83251642A
Authority: DD
Inventors: Viraraghavan S Kumar; Douglas M Durant; Matthew R Olsofski
Original assignee: Deere & Co
Priority date: 1982-06-01
Filing date: 1983-06-01
Publication date: 1984-08-22
Also published as: ES522836A0; PL242308A1; JPS58217880A; ES8500398A1; DK248483D0; EP0095782A1; AU1467783A; ZA833953B; DK248483A

Abstract

Waehrend es Ziel der Erfindung ist, die Gebrauchswerteigenschaften derartiger Steuerventile auf kostenguenstige Weise zu erhoehen, besteht die Aufgabe darin, ein Steuerventil feur hydraulische Praezisionssteuerungen so weiterzubilden, dass eine Feindosierung der Fluidstroemung auch fuer Praezisionssteuerungen ermoeglicht wird und gleichzeitig jede Instabilitaet der Ventilglieder des Steuerventils verhindert wird. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe derart geloest, dass die aeussere Stirnflaeche und die von der inneren umfangsnahen Flaeche umgebende Bodenflaeche des ersten, durch Fluiddruck beweglichen Ventilgliedes, annaehernd gleiche wirksame Flaechenausmasse aufweisen.

Description

Berlin, den 9·12·1983 AP F 01 H/251 642/1 62-557/25/38

Steuerventil für hydraulische Präzisionsateuerungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

fh Die Erfindung bezieht sich auf Steuerventile für hydraulische Präzisionssteuerungen»

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist häufig auf landwirtschaftlichen und industriellen Gebieten wünschenswert, eine Präzisionssteuerung mit einem entsprechend genau arbeitenden Steuerventil vorzusehen, bei dem mehrere der Wirkung nach wie Tellerventil arbeitende Steuerventile vorgesehen sind« Traditionell werden für solche Präzisionssteuerungen Schieberventile eingesetzt. Uach der Wirkungsart von Tellerventilen.arbeitende Ventile sind jedoch weniger jrr^ empfindlich gegenüber Verunreinigungen, können jedoch hauptsächlich nur als Einschalt- und Abschaltventile und zur Steuerung des Druckes verwendet werden» In diesen Anwendungsfällen sind diese Steuerventile normalerweise mit Differentialflächen versehen, so daß das. Ventil fähig ist, das Fluid durch das Ventil in kürzester Zeit hindurchzuleiten* Damit haben aber diese Ventile nicht die Fähigkeit, die Fluidströmung in Föindosierung su steuern. Zusätzlich kann die Differentialfläche dazu führen, daß Instabilitäten auftreten und zwar aufgrund der durch die Strömung induzierten Kräfte und die Druckkräfte« Diese Instabilität wird verherrschend vor allem nahe dem Null-

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oder Abaehaltρunkt des Betriebes, was kritisch für die Arbeitsweise des Strömungssteuerventila ist·

Die Druckschrift "Fluid Power control Textbook" (M.I.T. Press, 1960) gibt an (vgl. Seite 243),"daß der Wirkung nach wie Tellerventile arbeitende Steuerventile, die für Servoanwendungen mit hohen Anforderungen bestimmt sind, nur selten, wenn überhaupt mit Erfolg eingesetzt werden konnten. Jedoch sind Steuerventile, welche solche, nach ihrer Wirkung den Tellerventilen nachgebildeten Steuerventile sind, Gegenstand der US-PS 3 893 4715 4 194 719 und 4 201 252. Jedoch sind alle diese bekannten'Steuerventile nicht geeignet, um eine Peindosierung der Fluidströmung unter gleichseitiger Aufrechterhaltung einer stabilen lage des Ventilgliedes zu ermöglichen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Gebrauchswerteigenschaften von Steuerventilen für hydraulische Präzisionssteuerungen auf kostengünstige Weise zu erhöhen.

Darlegung des·Wesens der Erfindung ·

Es ist Aufgabe der Erfindung ein Steuerventil für hydraulische Präzisionssteuerungen so weiterzubilden, daß die aufgezeigten Schwierigkeiten beseitigt werden, eine Feindosierung der Fluidströmung auch für Präzisions-Steuerungen.ermöglicht wird und gleichzeitig jede · Instabilität der Ventilglieder des Steuerventils verhindert wird»

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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß derart gelöst, daß die äußere Stirnfläche und die von der inneren umfangsnahen Fläche umgebende Bodenfläche des ersten, durch Fluiddruck beweglichen Ventilgliedes annähernd gleiche wirksame Flächenausmaße aufweisen.

Ebenso ist erfindungsgemäß, daß die beiden Ventilglieder nach Funktionsart von Tellerventilen ausgebildet sind· Er-' findungsgemäß ist auch, daß das erste Ventilglied durch eine Vorspanneinrichtung in Richtung auf seine Schließstellung vorgespannt ist» Weiterhin ist erfindungsgemäß, daß die äußere Stirnfläche und die Bodenfläche des ersten Ventilgliedes über eine druckregelnde Drosselstelle miteinander verbunden sind« Ein weiteres erfindungsgemäßes Merkmal ist es, daß die Fluidströmung vom Fluideinlaß zum Fluidauslaß gerichtet ist« Darüber hinaus ist erfindungsgemäß_# daß als Steuereinrichtung eine elektromagnetische Steuervorrichtung vorgesehen ist_o Weiterhin ist erfindungsgemäß, daß das zweite Ventilglied direkt oder linear proportional bewegbar ist . Ό· zu dem Speisestrom der elektromagnetischen Steuerwicklung· Ebenso ist erfindungsgemäß, daß die Anordnung so getroffen ist, daß die Größe der Querschnittsfläche des durch Abheben des ersten Ventilgliedes von dem inneren Ventilsitz der Bewegung des zweiten Ventilgliedes relativ zur äußeren Stirnfläche des ersten Ventilgliedes proportional ist· Erfindungsgemäß ist auch, daß die Anordnung so getroffen ist, daß die Bewegung des ersten Ventilgliedes der Bewegung des zweiten Ventilgliedes zur Erzeugung einer positiven Rückrneldefunlction annähernd gleich ist. Weiterhin ist erfindungsgemäß, daß die Anordnung so getroffen ist, daß die Bewegung, des zweiten Ventilgliedes relativ zur äußeren Stirnfläche des ersten Ventilgliedes eine variable.Drosselstelle an der Sintrittsmündung der ersten inneren Bojarung erzeugt·

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Ein weiteres erfindungsgemäßes Merkmal ist darin au sehen, daß die Anordnung so getroffen ist, daß die Verbindungsbohrung zwischen dor äußeren Stirnfläche und der Bödenfläche des ersten Ventilgliedes über dieses Ventilglied einen Druckabfall erzeugt· Darüber hinaus i3t erfindungsgemäß, daß in der Verbindungsbohrung ein Drosselglied angeordnet ist» Weiterhin ist erfindurigsgemäß, daß das erste Ventilglied unter der Wirkung einer Vorspanneinrichtung steht, die in Richtung auf den Ventilsitz wirkt« Ebenso ist erfindungsgemäß, daß die Innenbohrung des Gehäuses eine Suspeisekamnier aufweist, die Über den Fluideinlaß und ein Rückschlagventil mit einer Pluidpumpe in Verbindung steht und bei Abheben des ersten Ventilgliedes von dem inneren Ventilsitz eine direkte gedrosselte Strömungsverbindung zum Pluidauslaß bildet. Erfindungsgemäß ist auch, als Vorspanneinrichtung eine in der Innenbohrung angeordnete, auf die äußere Stirnfläche des ersten Ventilgliedes einwirkende Feder ist. Die Erfindung ist weiterhin gekennzeichnet durch ein Drosselglied auch in der ersten inneren Bohrung.

Dabei ist e3 wesentlich, daß die äußere Stirnfläche und die Bodenfläche des ersten Ventilgliedes im v/esentliehen gleichgroße wirksame Flächen darbieten, so daß im statischen Zustand des Steuerventils auf das erste Ventilglied gleichgroße Drücke einwirken. Durch die Bewegung des zweiten Ventilgliedes wird das Steuerventil von außen gesteuert· Die Bewegung des zweiten Ventilgliedes kann z. B. mit Hilfe einer elektromagnetischen Wicklung erfolgen, wobei die Anordnung ao getroffen ist, daß die Auswanderungsweite des zweiten Steuerventils dem Speisestrom der elektromagnetischen Wicklung direkt oder linear proportional ist. Die Anordnung zwischen den

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beiden Ventilgliedern des Steuerventils ist dabei so getroffen, daß beide Ventilglieder praktisch gleiche Bewegungen ausführen. Dabei bildet das zweite Ventilglied an der Eintrittsmündung der mit dem Auslaß in Verbindung stehenden, inneren ersten Bohrung eine variable Strömungsdrosselstelle· Die Strömung durch diese gesteuerte Drosselöffnung ist direkt proportional zu der Bewegung des ersten Ventilgliedes. Eine Vorspanneinrichtung, z. B₁. eine Feder liegt direkt an der äußeren Stirnfläche des ersten Ventilgliedes an, um dieses in Schließstellung in Bezug auf den Ventilsitz vorzuspannen»

Mit dem neuen Steuerventil ist eine präzis gesteuerte Fluidströmung zwischen einem Einlaß und einem Auslaß möglich· Dabei wirken die beiden Ventilglieder so zusammen, daß eine gesteuerte Dosseiöffnung entsteht, die direkt proportional der linearen Bewegung des zweiten Ventilgliedes ist·

Die erfindungsgemäße Lösung ist weiterhin gekennzeichnet durch die Verwendung von zwei Steuerventilen, deren Innenbohrungen in einem gemeinsamen Gehäuse vorgesehen sind, wobei der mit der ersten inneren Bohrung in ständiger Verbindung stehende Fluidauslaß des ersten, mit seinem Pluideinlaß an eine Druckmittelquelle angeschloßsenen Steuerventils mit dem Anschluß eines - vorzugsweise einfach wirkenden - Hydraulikzylinders und mit dem bodenseitigen Fluideinlaß des zweiten Steuerventils in Verbindung steht, dessen Pluidauslaß mit dem der Druckmitfcelquelle zugeordneten Druckmittelsumpf verbunden ist«

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Darüber hinaus ist die erfindungsgemäfie Lösung gekennzeichnet durch die Verwendung von vier unabhängigen Steuerventilen und einem doppelt wirkenden Hydraulikzylinder mit zwei beiderseits des Kolbens vorgesehenen Druckmittelkammern bei der die eine Druckmittelkammer mit dem /Pluidauslaß des ersten, mit dem Pluideinlaß an eine aus einem Druckmittelsumpf gespeiste Druckmittelquelle angeschlossenen Steuerventil und gleichzeitig mit dem Pluideinlaß des vierten Steuerventils verbunden ist, die zweite Druckmittelkamnier mit dem Pluideinlaß des zweiten Steuerventils und gleichzeitig mit dem Pluidauslaß des dritten Steuerventils in Verbindung steht, und bei der zusätzlich der Pluideinlaß des dritten Steuerventils mit der Druckmittelquelle und Jeder Pluidauslaß des. zweiten und des vierten Steuerventils mit dem Druckmittelsumpf verbunden ist»

Aufgrund der Ausbildung wird auch erreicht, daß das Steuerventil die Charakteristik einer positiven Rückmeldung der Yentilstellung zeigt. Eine mit Steuerventilen nach der Erfindung aufgebaute Steuerventilanordnung ist weitgehend unempfindlich gegenüber Verunreinigungen in dem Hydraulikfluid im Vergleich zu in hydraulischen Präzisionssteuerungen sonst üblichen Schieberventilen, Auch ist das neue Steuerventil oder eine darauf aufgebaute Ventilanordnung sehr einfach und billig herzustellen· Auch zeigt die Ventilanordnung nur eine geringe Abhängigkeit der Strömungscharakteristiken von der Last»

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachfolgend in mehreren Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert

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werden.

Es zeigen: ·

Fig. 1: eine schematische Ansicht eines Steuerventils " gemäß der Erfindung mit zwei zusammenwirkenden Ventilgliedern, welche in Fig. 1 beide in ihrer Schließstellung gezeigt sindj

Fig. 2t in ähnlicher Darstellung wie Fig. 1 das zweite " Ventilglied in einer abgehobenen Stellung;

Fig. 3: in der gleichen Darstellung wie Fig. 1 beide • . '" Ventilgiieder in "abgehobener Stellungj .

Fig. 4i in ähnlicher Darstellung wie Fig. 1 ein abge-' wandelt es Ausführungsbeispiel, bei dem in den beiden in dem ersten Ventilglied angeordneten Strömungswegen jeweils Drosselstellen vorgesehen · Bind}

Fig. 5: in schematischer Darstellung eine Dreiwegebis 7i Steuerventilanordnung, die unter Verwendung eines " Steuerventils nach Fig. 1 oder Fig. 4 aufgebaut ist und dazu dient, einen hydraulischen Stellzylinder in eine neutrale, eine angehobene oder eine abgesenkte Stellung zu steuern und

Fig. 8: in ähnlicher Darstellung wie Fig. 5 eine Vierwege-' Steuerventilanordnung, die mit dem Steuerventil gemäß der Erfindung aufgebaut ist und zur Steuerung eines doppelt wirkenden hydraulischen Zylinders dient*

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Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Pig. 1 bis 3 weist das Steuerventil 10 ein Gehäuse 12 mit einer Innenbohrung 14 auf· Im Inneren dieser Bohrung ist ein Ventilsitz 16 eingearbeitet. Die Innenbohrung 14 steht mit einem Fluideinlaß und einem Fluidauslaß 20 in Verbindung. Der Pluideinlaß 18. ist mit einem Druckmittelsumpf 22 durch eine-Plnid-., pumpe 24 und ein Rückschlagventil 26 verbunden. Die Fluidputnpe 24 saugt Pluid aus dem Druckmittel sumpf 22 und liefert unter.Druck stehendes Pluid su de ta Fluideinlaß 18 der Innenbohrung 14_f Das Rückschlagventil 26 ist so ausgebildet, daß es die Pluidstrb'mung nur in einer Richtung, nämlich von der Pluidputnpe 24 zu der Innenbohrung 14 erlaubt. Der Fluidauslaß 20 ist seinerseits mit einem äußeren Punktionsglied 28 verbunden, das in Pig· 1 nur schematisch angedeutet ist* Bei-landwirtschaftlichen oder inductriellen Fahrzeugen kann das Punktionsglied 28 ein oder mehrere hydraulische Zylinder oder Motore sein, die ein zugehöriges Gerät heben oder senken.

Innerhalb der Innenbohrung 14 des Gehäuses 12 ist zwischen Pluideinlaß 18 und Pluidauslaß 20 ein erstes Ventilglied angeordnet. Dieses ist vorzugsweise der Punktionsart nach einem Tellerventil nachgebildet. Das erste Ventilglied weist eine obere oder äußere Stirnfläche 32 und eine Bodenfläche 34 auf. Eine untere umfängliche Pläche 36 des ersten Ventilgliedes 30 wirkt mit dem Ventilsitz 16 zusammen. Die wirksamen Gesamtflächenbereiche der Bodenfläche 34 und die effektive Plächengröße der äußeren Stirnfläche 32, über die jeweils der Fluiddruck wirksam werden kann, sind annähernd gleich groß· Die Bedeutung dieser Maßnahme wird weiter unten im Zusammenhang mit der Arbeitsweise des Steuerventils erörtert»

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Das erste Ventilglied 30 unterteilt die Bohrung 40 in zwei Kammern, nämlich die Zuspeisekammer 19 und eine Steuerkammer 21. Die Zuspeisekammer 19 liegt unterhalb der Bodenfläche 34 des ersten Ventilgliedes 30, während die Steuerkammer 21 oberhalb der äußeren Stirnfläche 32 ^_:, des ersten Ventilgliedes 30 liegt.

Innerhalb des ersten Ventilgliedes 30 ist eine Verbindungsbohrung 38 vorgesehen, welche die äußere Stirnfläche 32 mit der Bodenfläche 34 verbindet und als Einschnürung R.. zwischen diesen beiden Flächen wirksam ist, um einen . Druckabfall über das erste Ventilglied 30 zu bewirken. Um für unterschiedliche Druckwerte unterschiedliche Druckabfälle einstellen zu können, ist in der Verbindungsbohrung 38 ein Stöpsel 42 vorgesehen, der eine Präzisionsöffnung 44 aufweist» In jedem Pail wird über das erste Ventilglied 30 ein Druckabfall erzeugt, wobei der höhere Druck im allgemeinen jedoch auf der Bodenfläche 34 wirksam ist. Es O sollte jedoch bemerkt werden, daß die erste Verbindungsbohrung 38 auch in dem Gehäuse 12, anstelle in dem ersten Ventilglied 10, vorgesehen sein kann, solange die Bohrung die Zuspeisekammer 19 mit der Steuerkammer 21 strömungsmäßig in Verbindung hält.

In dem ersten.Ventilglied 30 ist eine zweite Bohrung 40 vorgesehen, die sich von der äußeren Stirnfläche 32 zu einem äußeren Umfangspunkt 46 des Ventilgliedes erstreckt, welcher Punkt zwischen der äußeren Stirnfläche 32 und der Bodenfläche 34 liegt. Der Umfangspunkt 46 steht ständig in Pluidverbindung mit dem Pluidauslaß 20, und zwar unabhängig von der Stellung des ersten Ventilgliedes 30 innerhalb der Innenbohrung 14. Das erste Ventil-

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glied 30 ist über einen begrenzten Bereich durch Fluiddruck zwischen einer ersten Stellung,.in. der die untere Fläche 36 auf dem Ventilsitz 16 aufsitzt und eine zweite oder angehobene Stellung bewegbar, in der die untere Fläche 36 sich im Abstand von dem Ventilsitz 16 befindet.

Ein zweites Ventilglied 48, vorzugsweise wiederum in seiner Wirkung einem Tellerventil nachgebildet, ist ebenfalls in der Innenbohrung 14 angeordnet, und zwar im Bereich der oberen äußeren Stirnfläche 32 des ersten Ventilgliedes 30* Das zweite Ventilglied 48 steht in Fluchtung mit dem Eintritt der Bohrung 40 und ist-linear-zwischen einer Schließstellung, .in der die Strömung durch diese Bohrung 40 des ersten Ventilgliedes 30 gesperrt ist, und einer offenen oder angehobenen Stellung linear bewegbar, welche eine Strömung durch diese Bohrung 40 gestattet. Die Größe und die Gestalt des unteren Endes des zweiten Ventilgliedes kann so ausgebildet und bemessen sein, daß die Strömungskräfte um die Spitze des zweiten Ventilgliedes 48 eine druckkompensierte Strömungssteuerung über das gesamte Ventil erzeugen. Die Bewegung des zweiten Ventilgliedes 48 wird durch eine Steuereinrichtung 50 kontrolliert, die durch einen Eingangsmechanismus 52 betätigbar ist. Als Eingangsmechanismus 52 kann ein manueller Steuerhebel, ein mechanischer oder automatischer Betätigungsmechanismus, ein elektrischer Signalerzeuger oder dgl· dienen. Die Steuereinrichtung 50 kann verschiedener Art sein und elektrisch, mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder in einer Kombination dieser Möglichkeiten betätigt werden» Vorzugsweise ist der Steuermechanismus 50 eine elektromagnetische Wicklung, die mit einem elektrischen Strom gespeist werden kann.

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Das zweite Ventilglied 48 ist vorzugsweise so ausgebildet, ' daß es sich linear in direkter Beziehung zu der Größe des Speisestromes für die elektromagnetische Wicklung bewegt.

Das Steuerventil 10 enthält eine Feder 54 in der Innenbohrung 14, die an der äußeren Stirnfläche 32 des ersten Ventilgliedes 30 anliegt,, Die Feder 54 wirkt so, daß es das erste Ventilglied 30 in die erste oder geschlossene Stellung, bezogen auf den Ventilsitz 16, drängt»

Die Arbeitsv/eise des Steuerventils 10 wird nachfolgend beschrieben* Es wird davon ausgegangen, daß das erste Ventilglied 30 auf dem Ventilsitz 16 aufsitzt und das zweite Ventilglied 48 sich in der Schließstellung befindet, so daß der Eintritt in die Bohrung 40 nach Fig. gesperrt ist· Der Strom von unter Druck stehendem.Fluid von der Fluidpumpe 24 füllt die Zuspeisekammer 19, die Ver-/"\ bindungsbohrung 38 und die Steuerkammer 21» Da keine Verbindung mit dem Fluidauslaß 20 besteht, wenn beide Ventilglieder 30 und 48 sich in ihrer unteren Stellung befinden, ist der Fluiddruck, der auf·die äußere Stirnfläche 32 und die Bodenfläche 34 einwirkt, gleich groß. Dieses Druckgleichgewicht zusammen mit der Kraft der Feder 54 stellt sicher, daß da3 erste Ventilglied 30 auf dem Ventilsitz 16 aufruht» Um die Fluidströmung durch das Steuerventil 10 zu erleichtern, muß die Steuereinrichtung 50 durch den Eingangsmechanismus 52 betätigt werden_e Henri die Steuereinrichtung eine elektromagnetische Spule ist, muß diese durch einen Strom gespeist werden, so daß das zweite Ventilglied angehoben werden kann» Die Bewegung des zweiten Ventilgliedes 48 steht in direkter Beziehung zu dem Strom, der der

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Elektromagnetwicklung züge führt wird·

Unabhängig von der Art der Steuereinrichtung 50 bewegt eich das zweite'Ventilglied 48 in einem vorgegebenen Augenblick nach Pig· 2 nach oben. Wenn dies geschieht, wird eine variable Öffnung oder Drosselsteile R„ am . Eintritt der Bohrung 40 erzeugt und das Fluid kann von der Steuerkammer 21 zum Fluidauslaß 20 strömen. Es sollte bemerkt werden, daß die Pluidstrb'mung in der umgekehrten Richtung durch das Rückschlagventil 26 ausgeschlossen ist.

Wenn das Fluid aus der Steuerkammer 21 ausströmt, entsteht ein Druckunterschied über das erste Ventilglied 30, Der Druck auf der Bodenfläche 34 wird dadurch größer als der Druck auf der äußeren Stirnfläche 32, Wenn diese Druckdifferenz die nach unten gerichtete Vorsoannkraft der Feder 54 übersteigt, bewegt sich das erste Ventilglied 30 von dem Ventilsitz 16 nach Fig. 3 nach oben. Dabei wird eine dritte Pluidöffnung mit gedrosselter Strömungseigenschaft durch die Drosselstelle R, zwischen dem Pluideinlaß 18 und dem Pluidauslaß 20 geschaffen» Im praktischen Betrieb folgt das erste Ventilglied nahezu augenblicklich der Aufwärtsbewegung des zweiten Ventilgliedes 48, Es wird sogar bevorzugt, daß das erste und das zweite Ventilglied 30 bzw, 48 sich nach oben und nach unten praktisch gleichzeitig bewegen. Diese korrespondierenden linearen Bewegungen der beiden Ventilglieder 30 und 48 schaffen eine positive Stellungsrückmeldungseigenschaft in dem Steuerventil 10, Die Stellungsrückmeldung ist das Ergebnis der veränderlichen Drosselöffnung R₂, die am Eintritt der Bohrung 40 vorgesehen ist. Sollte der Druck der eintretenden

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Strömung abfallen, würde sich das erste Ventilglied 30 aufgrund des verminderten Druckes auf der Bodenfläche 34 nach unten bewegen. Während sich das erste Ventilglied 30 nach unten bewegt, nimmt die Größe der Drosselöffnung IU ab, wodurch die Ausströmung des Fluids aus der Zuspeisekammer 19 verringert wird· Gleichzeitig wird die Größe der variablen Drosselstelle R₂ vergrößert, so daß die Druckkraft auf die äußere Stirnfläche 32 abnimmt» Nahezu augenblicklich bewegt sich das erste Ventilglied 30 in eine Gleichgewichtsstellung. Eine solche kompensierende Bewegung wird als Stellungsrückmeldung bezeichnet und tritt auf, wenn das zweite Ventilglied 48 bewegt wird, oder wenn sich der Druck über das Steuerventil 10 verändert«

Es wird nun Bezug genommen auf Pig. 4. Hier ist ein Steuerventil 60 wiedergegeben, das sich von dem Steuerventil 10 dadurch unterscheidet, daß auch in der Bohrung 40 ein Stöpsel 62 mit einer PräzisionsSffnung 64 vorgesehen ist» Die Präzisionsöffnung 64 liefert eine Drosselung R. in der Bohrung 40. Diese funktioniert so,, daß ein Druckabfall über diesem Kanal erzeugt wird, ähnlich wie an der Einschnürung R^ in der Verbindungsbohrung 38» Das Vorhandensein dieser zusätzlichen Drosselung R. dient zur Stabilisierung der Ansprechempfindlichkeit des ersten Ventilgliedes 30. Dadurch wird eine weitere Steuerung der Fluidströmung durch das. Steuerventil 60 erhalten. Durch Veränderung der Größe der Drosselöffnung R, können die Strömungsverstärkungseigenschaften des Ventils ein^ustiert werden, um den jeweiligen Forderungen des Anwendungsfalles zu entsprechen.

Das Steuerventil 10 oder die alternative Ausführungsform mit Steuerventil 60 nach Fig. 4 kann kombiniert werden mit einem

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oder mehreren Steuerventilen, um so eine Mehrfachsteuerventilanordnung, z. B, eine Dreiwege-Ventilanordnung oder eine Vierwege-Ventilanordnung zu schaffen.

In den Fig. 5 bis 7 sind zwei Steuerventile 10' und 10" vorgesehen, die zusapimengeschaltet sind, um eine Dreiwege-Steuerventilanordnung zu schaffen» Dabei wird die Ausgangs-Strömung des Steuerventils 10» durch eine Präzisionsöffming einem Hydraulikzylinder 66 zugeleitet. Der Hydraulikzylinder ist als hydraulischer Stellzylinder 68 dargestellt mit einein Kolben 70 und einer Kolbenstange 72, die mit einer Last verbunden ist. Die Fluidpumpe 24 führt außerdem zu der Zuspeisekammer 19 des Steuerventils 10", und zwar über eine Leitung 65· Nach Pig· 5 si^cl die beiden Ventilglieder jedes Steuerventils 10' und 10" jeweils in ihren SchließStellungen, Es kann also kein Fluid durch die Steuerventile fließen. Die Last kann daher auch nicht den Kolben 70 bewegen, da das Fluid innerhalb des hydraulischen Stellzylinders 68 keinen Raum zum Ausweichen hat· Dies entspricht einer Neutralst ellung. In Fig, 6 sind die beiden Ventilglieder 30 und 48 des Steuerventils 10¹ in einer angehobenen Stellung, so daß das Fluid von der Fluidpumpe 24 durch das Steuerventil 10» und die Präzisionsöffnung 64 zu dem hydraulischen Stellzylinder 68 fließen kann. Das zweite Steuerventil 10" v/eist jedoch beide Ventilglieder 30 und 48 in der Sperrstellung auf. Das erste Steuerventil 10' iat also offen und das zweite Steuerventil 10" ist geschlossen. Der hydraulische Stellzylinder 68 wird gespeist, so daß der Kolben.70 sich nach oben bewegen und die Last anheben kann. In Fig. 7 ist das erste Steuerventil 10' geschlossen und das zweite Steuerventil 10" offen, so daß das Fluid aus dem Stellzylinder 68 unter der Wirkung der Last, die auf den Solben 70 einwirkt, über das zweite Steuerventil 10" zu dem Druckmittel sumpf 22

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abfließen kann. Diese Wirkung gestattet es dem Kolben 70, sich nach unten zu bewegen und die Last abzusenken*¹

In Pig. 8 ist als Beispiel eine Vierwege-Steuerventilanordnung 74 gezeigt. Diese weist vier unabhängige Steuerventile 10a bis 1Od auf, die so angeordnet sind, daß sie einen doppelt wirkenden Kolben 76 betätigen können. Der Kolben 76 ist in einem Hydraulikzylinder angeordnet und über eine einzige Kolbenstange 78 mit einer Last 79 verbunden. In der dargestellten Stellung ist das erste Steuerventil 10a offen, so daß unter Druck stehendes Pluid von der Pluidpumpe 24 Über eine Leitung 80 in eine Druckmittelkammer 82 fließen kann, die auf der linken Seite des Kolbens 76 angeordnet ist. Das zweite Steuerventil 10b ist ebenfalls offen, so daß das Pluid in der Druckmittelkammer 84> die rechts von dem Kolben 76 im Zylinder angeordnet ist, durch eine Leitung 86 und das Steuerventil 10b und eine Rück- (^ führungsleitung 88 in dem Druckmittelsumpf 22 ablaufen kann. Die Steuerventile 10c und 1Od bleiben in dieser Stellung geschlossen. Diese beiden werden jedoch geöffnet, wenn die Steuerventile 10a und 10b geschlossen werden. Dies führt zu einer Rückfuhrungsbewegung des Kolbens 76 nach links. Die Vierwege-Steuerventilanordnung 74 v/eist vier Arbeitsmethoden auf. In einer ersten Arbeitsmethode, die einer neutralen Arbeitsmethode entspricht, sind alle vier Steuerventile geschlossen. In der zweiten Phase, die oben beschrieben worden ist, sind die Steuerventile 10a und 10b offen und die Steuerventile 10c und 1Od geschlossen. Dadurch wird der Kolben nach rechts bewegt. In der dritten Phase sind die Steuerventile 10a und 10b geschlossen und die Steuerventile 10c

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und 10d offen, so daß der Kolben 76 in entgegengesetzter Richtung oder nach links bewegt wird. In der vierten Arbeitsphase sind die.Steuerventile 10a und 10c geschlossen und die Steuerventile Vob und 10d offen. Damit kann der Kolben schwimmend sich in jeder Richtung bewegen und zwar. abhängig von der Druckdifferenz über dem Kolben 76*

Ss wird bemerkt, daß verschiedene Kombinationen und Anordnungen unter Verwendung von zwei oder mehr Steuer~ ventilen 10 oder 60 möglich sind.

Claims

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Erfindungsanspruch

Steuerventil für hydraulische Präzisionssteuerungen, bestehend aua einem Gehäuse mit Innenbohrung , die einen inneren Ventilsitz sowie Fluideinlaß und Fluidauslaßö'ffnungen aufweist, einem ersten Ventilglied, das in der Bohrung zwischen Einlaß und Auslaß angeordnet ist, mit einer innenliegenden umfangsnahen Pläche mit dem inneren Ventilsitz zusammenwirkt und eine erste innere Bohrung aufweist, die von der äußeren Stirnfläche des Ventilgliedes ausgeht und an einer Umfangssteile zwischen den Stirnenden des Ventilgliedes mündet, wobei diese Mündung unabhängig von der Stellung des Ventilgliedes mit der einen Fluidö'ffnung (Einlaß oder Auslaß) in ständiger Verbindung steht und mit einer zweiten Bohrung, welche die beiden Bereiche der Innenbohrung unter der Bodenfläche bzw* über der äußeren Stirnfläche des ersten Ventilgliedes verbindet, und aus einem zweiten Ventuglied in demjenigen Innenbohrungsbereich, der der äußeren Stirnfläche des ersten Ventilgliedes zugeordnet ist, welches zweite, durch eine Steuereinrichtung bewegbare Ventilglied mit der ersten inneren Bohrung in Fluchtung steht und diese in einer relativen Stellung sperren und in einer anderen relativen Stellung freigeben kann, gekennzeichnet dadurch, daß die äußere Stirnfläche (32) und die von der inneren umfangsnahen Pläche (36) umgebende Bodenfläche (34) des ersten, durch Fluiddruck beweglichen Ventilgliedes (30) annähernd gleiche wirksame Flächenausmaße aufweisen.

♦·· ··

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2_# Steuerventil'nach Punkt· 1, gekennzeichnet dadurch, daß die beiden Ventilglieder (30i 48) nach ffunktionsart von Tellerventilen ausgebildet sind·

3· Steuerventil nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß das erste Ventilglied (30) durch eine Vorspanneinrichtung in Richtung auf seine Schließstellung vorgespannt ist.

4· Steuerventil nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die äußere Stirnfläche (32) und die Bodenfläche (34) des ersten Ventilgliedes (30) über eine druckregelnde Drosselstelle miteinander verbunden sind»

5· Steuerventil nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Fluidatrömung vom Fluideinlaß (18) zum Fluidauslaß (20) gerichtet ist»

6« Steuerventil nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch^ daß als Steuereinrichtung (50) eine elektromagnetische Steuervorrichtung vorgesehen ist,

7· Steuerventil nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß das zweite Ventilglied (48) direkt oder linear proportional bewegbar ist zu dem Speisestrom der elektromagnetischen Steuerwicklung·

8· Steuerventil nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Anordnung so getroffen ist, daß die Größe der Querschnittsfläche des durch Abheben des ersten Ventilgliedes (30) von dem inneren Ventilsitz (16) der Bewegung

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des zweiten Ventilgliedes (48) relativ zur äußeren Stirnfläche (32) des ersten Ventilgliedes proportional ist,

9· Steuerventil nach Punkt 8, gekennzeichnet dadurch, /~y daß die Anordnung so getroffen ist, daß die Bewegung ^w des ersten Ventilgliedes (30) der Bewegung des zweiten Ventilgliedes (48) zur Erzeugung einer positiven Rück»· meldefunkt ion annähernd gleich ist,

10_e Steuerventil nach Punkt 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Anordnung so getroffen ist, daß die Bewegung des zweiten Ventilgliedes (48) relativ zur äußeren Stirnfläche (32) des ersten Ventilgliedes (30) eine variable Drosselstelle an der Eintrittsmündung der ersten inneren Bohrung (40) erzeugt, .

11, Steuerventil nach Punkt 8, gekennzeichnet dadurch, f^r'^!) daß die Anordnung so getroffen ist, daß die Verbindungsbohrung (38) zwischen der äußeren Stirnfläche (32) und der Bodenfläche (34) des ersten Ventilgliedes. (30) über dieses Ventilglied einen Druckabfall erzeugt,

12, Steuerventil nach Punkt 11, gekennzeichnet dadurch, daß in der Verbindungsbohrung (38) ein Drosselglied angeordnet ist,

13, Steuerventil nach Punkt 8 oder 11, gekennzeichnet dadurch, daß das erste Ventilglied (30) unter der Wirkung einer Vorspanneinrichtung steht, die in Richtung auf den Ventilsitz (16) wirkt.

-20- 9.12.1983

AP P 01 H/251 642/1 62 557/25/38

14· Steuerventil nach Punkt 1 oder 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Innenbohrung (14) des Gehäuses (12) eine Zuspeisekammer (19) aufweist, die über den Fluideinlaß (18) und ein Rückschlagventil (26) mit einer Pluidpumpe (24) in Verbindung steht und--bei Abheben des ersten Ventilgliedeo (30) von dem inneren Ventil-Bit ζ (16) eine direkte gedrosselte Strömungsverbindung zum Fluidauslaß (20) bildet«

15· Steuerventil nach Punkt 13 oder 14, gekennzeichnet dadurch, daß als Vorspanneinrichtung eine in der Innenbohrung (14) angeordnete, auf die äußere Stirnfläche (32) des ersten Ventilgliedea (30) einwirkende Feder (54) ist, - ' ' .

16» Steuerventil nach Punkt 1 oder 8, gekennzeichnet durch ein Drosselglied auch in der ersten inneren Bohrung (40);

17. Dreiwege-Steuerventilanordnung nach Punkt 1 oder 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Verwendung von zwei Steuerventilen (10'j 10"), deren Innenbohruagen (14) in einem gemeinsamen Gehäuse vorgesehen sind, wobei der mit der ersten inneren Bohrung (40) in ständiger Verbindung stehende Pluidauslaß (20) des ersten, mit seinem Pluideinlaß (18) an eins Druckmittelquelle angeschlossenen Steuerventils (10·) mit dem Are chiuß eines - vorzugsweise einfach wirkenden - Hydraulikzylinders (66) und mit dem bodenseitigen Pluideinlaß (18) des zweiten Steuerventils (10") in Verbindung steht, dessen Pluidauslaß (20) mit dem der Druckmittelquelle zugeordneten Druckmittelsumpf (22) verbunden ist«

-21- 9·12·1983

AP F 01 Η/251 642/1 62 557/25/38

18» Vierwege-Steuerventilanordnung nach Punkt 1 oder 8, gekennzeichnet durch die Verwendung von vier unabhängigen Steuerventilen (10a bis 1Od) und einem doppelt wirkenden Hydraulikzylinder (77) mit zwei beiderseits des Kolbens (76) vorgesehenen DruckDiittelkammern (82j 84),

f"\ bei der die eine Druckmittelkammer (82) mit dem-Fluidauslaß (20) des ersten, mit dem Fluideinlaß (18) an eine aus einem Druckmittelsumpf (22) gespeiste Druckmittelquelle angeschlossenen Steuerventil (10a) und gleichzeitig mit dem Fluideinlaß (18) des vierten Steuerventils (10d) verbunden ist, die zweite Druckmittelkammer (84) mit dem Fluideinlaß (18) des zweiten Steuerventils (10b) und gleichzeitig mit dem Fluidauslaß (20) des dritten. Steuerventils (10c) in Verbindung stehtj und bei der zusätzlich der Fluideinlaß (18) des dritten Steuerventils (10c) mit der Druckmittelquelle und jeder Fluidauslaß (20) des zweiten und des vierten Steuerventils (10b"bzw, 10d) mit dem Druckmittelsumpf

(22) verbunden "ist.

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