DE19615028A1 - Druckregelventil - Google Patents
DruckregelventilInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Druckregelventil mit einem Steuer
kolben, auf dessen eine Seite eine Steuerkraft wirkt und dessen
entgegengesetzte Seite mit einem Regeldruck, der ein Maß für die
Größe der Steuerkraft ist, beaufschlagt ist.
Ein derartiges Druckregelventil ist aus dem Datenblatt
RD 58032/09.95 "Proportional-Druckreduzierventil, Typ
FT DRE 2 K . . . , Serie 3X" bekannt. Dieses Druckregelventil
besitzt einen Steuerkolben, auf dessen eine Seite eine Steuer
kraft wirkt und dessen andere Seite von dem Ausgangsdruck des
Druckregelventils beaufschlagt ist. Der Ausgangsdruck des Druck
regelventils stellt sich so ein, daß er ein Maß für die Größe
der Steuerkraft ist, die von der entgegengesetzten Seite auf den
Steuerkolben wirkt. Der Ausgangsdruck des Druckregelventils wird
daher im folgenden als Regeldruck bezeichnet. Bei dem aus dem
Datenblatt RD 58032/09.95 bekannten Druckregelventil wird die
Steuerkraft durch einen Elektromagneten erzeugt. Bei anderen
Druckregelventilen wird die Steuerkraft hydraulisch durch einen
auf eine Stirnfläche des Steuerkolbens wirkenden Steuerdruck
oder mechanisch durch Auslenkung einer mit dem Steuerkolben
kraftschlüssig verbundenen Feder erzeugt. Diese Druckregel
ventile sind nur schwach gedämpft, d. h. der stationäre Wert des
Regeldruckes stellt sich bei einer sprungförmigen Änderung der
Steuerkraft erst nach mehreren Überschwingungen auf den neuen
Wert ein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Dämpfung von
Druckregelventilen der eingangs genannten Art zu verbessern.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Regeldruck zusätzlich
über eine hydraulische nachgebende Rückführung im Sinne einer
Gegenkopplung auf den Steuerkolben wirkt. Entsprechend der Wahl
der Parameter der nachgebenden Rückführung läuft der Regeldruck
mit verringerten Überschwingungen oder ganz überschwingungsfrei
auf einen neuen Sollwert ein.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Unter
anspruch 2 gekennzeichnet. Die nachgebende Rückführung läßt sich
einfach durch einen Dämpfungskolben realisieren, der unter
Bildung von zwei Druckräumen in einem Gehäuse geführt ist, wobei
der eine Druckraum über eine Blende mit dem Regeldruck und der
andere Druckraum direkt mit dem Regeldruck beaufschlagt ist. Die
Verzögerungszeitkonstante der nachgebenden Rückführung ist durch
das Volumen des Druckraumes, dem der Regeldruck über die Blende
zugeführt ist, und durch die Querschnittsfläche der Blende
bestimmt. Eine Vergrößerung des Volumens des Druckraumes, dem
der Regeldruck über die Blende zugeführt ist, führt ebenso wie
eine Verringerung der Querschnittsfläche der Blende zu einer
Vergrößerung der Verzögerungszeitkonstante. Der Verstärkungs
faktor der nachgebenden Rückführung ist das Produkt aus der
Fläche des Dämpfungskolbens in dem Druckraum, dem der Regeldruck
über die Blende zugeführt ist, und der Verzögerungszeit
konstanten.
Die Erfindung wird im folgenden mit ihren weiteren Einzelheiten
anhand von drei in den Zeichnungen dargestellten Ausführungs
beispielen näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 ein elektro-magnetisch gesteuertes Druckregelventil,
Fig. 2 ein hydraulisch gesteuertes Druckregelventil und
Fig. 3 ein mechanisch gesteuertes Druckregelventil.
Gleiche Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Fig. 1 zeigt ein elektro-magnetisch gesteuertes Druckregel
ventil in schematischer Darstellung. In einem Gehäuse 1 ist ein
Steuerkolben 2 mit zwei Steuerkanten 3 und 4 geführt. Der
Steuerkolben 2 ist in der Ruhestellung dargestellt. In dieser
Stellung des Steuerkolbens 2 ist der Ausgang A des Druckregel
ventils mit dem Tank T verbunden. Der Steuerkolben 2 ist kraft
schlüssig mit dem Anker 5 eines Elektromagneten 6 verbunden. Der
Anker 5 ist in einem Gehäuse 7 geführt, das Bestandteil des
Ankerkreises ist. Die Spule des Elektromagneten 6 ist mit dem
Bezugszeichen 8 versehen. Sie befindet sich außerhalb des
Gehäuses 7. Links und rechts von dem Anker 5 befinden sich
Ankerräume 9 und 10. Die Ankerräume 9 und 10 sind über einen
Kanal 11 miteinander und über einen weiteren Kanal 12 mit dem
Tank T verbunden. Die Kanäle 11 und 12 dienen zum Volumen
ausgleich des Druckmittels zwischen den Ankerräumen 9 und 10
sowie dem Tank T bei einer Bewegung des Ankers 5. Eine Feder 13
hält den Anker 5 und den Steuerkolben 2 in der Ruhestellung,
wenn die Spule 8 des Elektromagneten 6 nicht bestromt ist. Bei
der Feder 13 handelt es sich um eine relativ weiche Feder, die
relativ stark vorgespannt ist. Wird die Spule 8 des Elektro
magneten 6 bestromt, wird der Anker 5 entsprechend der Höhe des
Stromes, der durch die Spule 8 fließt, ausgelenkt. Der Anker 5
übt auf den Steuerkolben 2 eine im folgenden als Steuerkraft
bezeichnete Kraft aus, die entgegen der Kraft der Feder 13
gerichtet ist. Die Steuerkraft ist der Sollwert des Druckregel
ventils. Der Ausgang A des Druckregelventils ist über Leitungen
14 und 15 mit einem Druckraum 16 verbunden. Der Druck, der sich
am Ausgang A des Druckregelventils einstellt, ist der Regel
druck. Er ist mit pA bezeichnet. Der Regeldruck pA beaufschlagt
die Stirnfläche des Steuerkolbens 2 im Druckraum 16 und erzeugt
eine Gegenkraft zu der Steuerkraft des Elektromagneten 6. Die
Gegenkraft ist proportional dem als Regelgröße des Druckregel
ventils dienenden Regeldruck pA. Ist die Spule 8 des Elektro
magneten 6 bestromt, wirkt die Steuerkraft von der linken Seite
auf den Steuerkolben 2. Der Steuerkolben 2 bewegt sich nach
rechts. Die Steuerkante 3 schließt dabei die Verbindung von dem
Ausgang A zum Tank T, und die Steuerkante 4 öffnet danach die
Verbindung von der Pumpe P zum Ausgang A. Der Regeldruck pA im
Druckraum 16 übt auf den Steuerkolben 2 eine Gegenkraft aus, die
der von dem Anker 5 auf den Steuerkolben 2 ausgeübten Steuer
kraft entgegenwirkt. Strömungskräfte sind in dieser Betrach
tungsweise vernachlässigt. Der Steuerkolben 2 nimmt im
eingeschwungenen Zustand eine Lage ein, in der die Summe aus der
Gegenkraft und der Kraft der Feder 13 gleich der Steuerkraft
ist.
Um den Einschwingvorgang besser zu dämpfen, ist ein Dämpfungs
kolben 17 vorgesehen. Der Dämpfungskolben 17 ist über den Anker
5 mit dem Steuerkolben 2 kraftschlüssig verbunden. Der
Dämpfungskolben 17 ist in einem Gehäuse 18 geführt. Links und
rechts von dem Dämpfungskolben 17 befindet sich je ein Druckraum
19 bzw. 20. Der Regeldruck pA ist dem Druckraum 19 über eine
Leitung 21 und eine Blende 22 verzögert zugeführt. Dem Druckraum
20 ist der Regeldruck pA dagegen über die Leitung 21 und eine
weitere Leitung 23 unverzögert zugeführt. Der Dämpfungskolben 17
mit den von dem Regeldruck pA beaufschlagten Druckräumen 19 und
20 sowie die Blende 22 bilden eine hydraulische nachgebende
Rückführung. Die von den Drücken in den Druckräumen 19 und 20
beaufschlagten Flächen 24 und 25 des Dämpfungskolbens 17 sind
gleich groß. Diese Rückführung dämpft Schwingungen des Regel
druckes pA Da eine Änderung des Regeldruckes pA in dem Druck
raum 19 erst später wirksam wird als in dem Druckraum 20, ergibt
sich zunächst eine resultierende Kraft, die der Steuerkraft
entgegenwirkt. Diese Kraft verringert sich in dem Maße, in dem
sich der Druck in dem Druckraum 19 dem Regeldruck pA in dem
Druckraum 20 angleicht. Wenn sich auch in dem Druckraum 19 der
Regeldruck pA eingestellt hat, wirken auf den Dämpfungskolben 17
von beiden Seiten gleich große Kräfte, da die Flächen 24 und 25
des Dämpfungskolbens 17 gleich groß sind. Die Verzögerungszeit
konstante der nachgebenden Rückführung ist mit T₁ bezeichnet.
Sie ist durch das Volumen des Druckraumes 19 und durch die
Querschnittsfläche der Blende 22 bestimmt. Eine Vergrößerung des
Volumens des Druckraumes 19 führt ebenso wie eine Verringerung
der Querschnittsfläche der Blende 22 zu einer Vergrößerung der
Verzögerungszeitkonstante T₁ der nachgebenden Rückführung. Der
Verstärkungsfaktor der nachgebenden Rückführung ist das Produkt
aus der Fläche 24 des Dämpfungskolbens 17 und der Verzögerungs
zeitkonstanten T₁.
Abweichend von dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungs
beispiel ist es auch möglich, den Anker 5 als Dämpfungskolben
auszugestalten, so daß auf einen gesonderten Dämpfungskolben
verzichtet werden kann. In diesem Fall dienen die Ankerräume 9
und 10 als Dämpfungsräume, und der Kanal 11 in dem Anker 5 ist
zusätzlich mit einer Blende zu versehen. Außerdem wird dem
Ankerraum 10 über den Kanal 12 anstelle des Tankdruckes der
Regeldruck pA zugeführt. Die Verzögerungszeitkonstante T₁ dieser
nachgebenden Rückführung ist durch das Volumen des Ankerraumes 9
und die Querschnittsfläche der Blende zwischen den Ankerräumen 9
und 10 bestimmt. Der Verstärkungsfaktor der nachgebenden Rück
führung ist dann das Produkt aus der dem Ankerraum 9 zugewandten
Fläche des Ankers und der Verzögerungszeitkonstanten T₁.
Die Fig. 2 zeigt ein weiteres hydraulisch gesteuertes Druck
regelventil in schematischer Darstellung. Die als Sollwert für
den Regeldruck pA dienende Steuerkraft wird durch einen Steuer
druck pst erzeugt. Der Steuerdruck pst ist einem Steuerraum 26
zugeführt. Die Steuerkraft ist das Produkt aus dem Steuerdruck
pst und einer ringförmigen Fläche 27. Die ringförmige Fläche 27
ist die Querschnittsfläche des Steuerkolbens 2 vermindert um die
Querschnittsfläche der Kolbenstange des Steuerkolbens 2. Eine
Feder 28, die in dem Druckraum 16 angeordnet ist, hält den
Steuerkolben 2 in der Ruhestellung, wenn dem Steuerraum 26 kein
Steuerdruck zugeführt ist. Auch in diesem Ausführungsbeispiel
dämpft die aus dem Dämpfungskolben 17, den Druckräumen 19 und 20
sowie der Blende 22 bestehende nachgebende Rückführung den
Einschwingvorgang des Regeldruckes pA, wie im Zusammenhang mit
der Fig. 1 beschrieben.
Die Fig. 3 zeigt ein drittes hydraulisch gesteuertes Druck
regelventil in schematischer Darstellung. Die als Sollwert für
den Regeldruck pA dienende Steuerkraft wird durch Zusammen
drücken einer Feder 29 erzeugt, deren eine Seite sich an dem
Steuerkolben 2 und dessen andere Seite sich an einem Federteller
30 abstützt. Die Lage des Federtellers 30 ist ein Maß für die
Größe der Steuerkraft. Die Verschiebung des Federtellers 30
erfolgt über einen zweiarmigen Hebel 31, beispielsweise das
Fahrpedal einer mobilen Arbeitsmaschine. Eine Feder 32, die in
dem Druckraum 16 angeordnet ist, hält den Steuerkolben 2 in der
Ruhestellung, wenn sich der Federteller 30 in der Ruhestellung
befindet und daher keine Steuerkraft auf den Steuerkolben 2
wirkt. Mit dem Steuerkolben 2 ist eine nachgebende Rückführung
kraftschlüssig verbunden. Die nachgebende Rückführung besitzt
ein Gehäuse 33, in dem ein Dämpfungskolben 34 geführt ist. Der
Dämpfungskolben 34 ist über eine Kolbenstange 35 mit dem Steuer
kolben 2 verbunden. Auf beiden Seiten des Dämpfungskolbens 34
befinden sich Druckräume 36 und 37. Der Regeldruck pA ist dem
Druckraum 36 über eine Blende 38 und dem Druckraum 37 direkt
zugeführt. Damit entspricht der Druckraum 36 dem Druckraum 19 in
der Fig. 1 und 2 und der Druckraum 37 dem Druckraum 20 in den
Fig. 1 und 2. Die von dem Regeldruck pA in dem Druckraum 37
beaufschlagte Fläche des Dämpfungskolbens 34 ist um die Quer
schnittsfläche der Kolbenstange 35 größer als die von dem Druck
in dem Druckraum 36 beaufschlagte Fläche des Dämpfungskolbens
34. Die von dem Regeldruck pA verursachte Gegenkraft, die der
Steuerkraft entgegenwirkt, setzt sich aus zwei Anteilen
zusammen, nämlich dem Produkt aus der Querschnittsfläche der
Kolbenstange 35 und dem Regeldruck pA sowie dem Produkt aus der
druckbeaufschlagten Ringfläche des Steuerkolbens im Druckraum 16
und dem Regeldruck pA Für die nachgebende Rückführung sind
daher nur noch die einander gegenüberliegenden gleich großen
Ringflächen des Dämpfungskolbens 34 wirksam. Die nachgebende
Rückführung dämpft die Schwingungen des Regeldruckes pA Da eine
Änderung des Regeldruckes pA in dem Druckraum 36 erst später
wirksam wird als in dem Druckraum 37, ergibt sich zunächst eine
resultierende Kraft, die der Steuerkraft entgegenwirkt. Diese
Kraft verringert sich in dem Maße, in dem sich der Druck in dem
Druckraum 36 dem Regeldruck pA in dem Druckraum 37 angleicht.
Wenn sich auch in dem Druckraum 36 der Regeldruck pA eingestellt
hat, wirken auf den Dämpfungskolben 34 von beiden Seiten gleich
große Kräfte, da die für die nachgebende Rückführung wirksamen
Flächen des Dämpfungskolbens 34 - wie oben ausgeführt - gleich
groß sind. Die Verzögerungszeitkonstante der nachgebenden
Rückführung T₁ ist durch das Volumen des Druckraumes 36 und
durch die Querschnittsfläche der Blende 38 bestimmt. Eine
Vergrößerung des Volumens des Druckraumes 36 führt ebenso wie
eine Verringerung der Querschnittsfläche der Blende 38 zu einer
Vergrößerung der Verzögerungszeitkonstante T₁ der nachgebenden
Rückführung. Der Verstärkungsfaktor der nachgebenden Rückführung
ist das Produkt aus der Ringfläche des Dämpfungskolbens 34 und
der Verzögerungszeitkonstanten T₁.
Claims (2)
1. Druckregelventil mit einem Steuerkolben, auf dessen eine
Seite eine Steuerkraft wirkt und dessen entgegengesetzte Seite
mit einem Regeldruck, der ein Maß für die Größe der Steuerkraft
ist, beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der
Regeldruck (pA) zusätzlich über eine hydraulische nachgebende
Rückführung (17, 19, 20, 22; 34, 36, 37, 38) im Sinne einer
Gegenkopplung auf den Steuerkolben (2) wirkt.
2. Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein kraftschlüssig mit dem Steuerkolben (2)
verbundener Dämpfungskolben (17; 34) unter Bildung von zwei
Druckräumen (19, 20; 36, 37) in einem Gehäuse (18; 33) geführt
ist, daß der eine Druckraum (19; 36) über eine Blende (22; 38)
mit dem Regeldruck (pA) beaufschlagt ist und daß der andere
Druckraum (20; 37) direkt mit dem Regeldruck (pA) beaufschlagt
ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19615028A DE19615028A1 (de) | 1996-04-17 | 1996-04-17 | Druckregelventil |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19615028A DE19615028A1 (de) | 1996-04-17 | 1996-04-17 | Druckregelventil |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19615028A1 true DE19615028A1 (de) | 1997-10-23 |
Family
ID=7791446
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19615028A Withdrawn DE19615028A1 (de) | 1996-04-17 | 1996-04-17 | Druckregelventil |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19615028A1 (de) |
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- 1996-04-17 DE DE19615028A patent/DE19615028A1/de not_active Withdrawn
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