DE2307785A1

DE2307785A1 - Hydraulisches steuersystem

Info

Publication number: DE2307785A1
Application number: DE19732307785
Authority: DE
Inventors: Jun James O Byers
Original assignee: Sanders Associates Inc
Current assignee: Lockheed Martin Corp
Priority date: 1972-04-03
Filing date: 1973-02-16
Publication date: 1973-10-18
Also published as: FR2178857B1; JPS497674A; US3742980A; CH571166A5; AU471656B2; GB1406174A; SE392325B; FR2178857A1; JPS5341316B2; AU5208473A

Description

DIPL-ING. KLAUS BEHN
DIPL-PHYS. ROBERT MÜNZHUBER

PATENTANWÄLTE
9 MÜNCHEN 22 W I D E N M A Y E R S T R A S Ξ Ε 6

TEL <O8„, 222530 295,92 16. ΡβΐίΠΙΕΓ 1973

α 372 72 Mi/Ks 2307785

Firma SANDERS ASSOCIATES, INC., Daniel Webster Highway, South, Nashua, New Hampshire 03060, USA

Hydraulisches Steuersystem

Die Erfindung "betrifft allgemein hydraulische Steuersysteme und insbesondere ein Ventilsystem, das geeignet ist, als eines in einer Serie von Ventilen benutzt zu werden, die manchmal als Ventilblock bezeichnet und alle aus einer gemeinsamen Druckfludenquelle gespeist werden, die jedoch jeweils besondere hydraulische Lasteinrichtungen steuern.

In zahlreichen verfahrbaren Einrichtungen wie Erdbewegungsmaschinen, Gabelstaplern und dgl. befinden sich zahlreiche Einzelbauteile, die alle für sich gesteuert werden müssen. Diese Steuerung wird oft durch ein oder mehrere hy-

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Merck Ftnck Λ Co. München, Nr 39464 I Bankhaus H Aufhauser. München Nr 2613OO Postscheck München 2Ο9Ο4 ΘΟΟ

Telegrammadresse Patentsenior

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draulische Zylinderkolbenaggregate für jedes einzelne Bauteil zusammen mit einem gesonderten Ventil vorgenommen. Die Steuerelemente für jedes Ventil sind vorzugsweise nahe "beieinander angeordnet, so daß sie von dem Bedienungsmann der Maschine leicht gehandhabt werden können. Eine typische Anordnung ist die, daß alle Ventile nebeneinander in einem sogenannten Block aufgereiht sind. Bei dieser Art der Anordnung ist jedes Ventil ein von Hand zu betätigendes Spindelventil mit den üblichen Bunden und öffnungen, so daß ein Vierwegeventil entsteht, und zusätzlich weist das Ventil Bunde und öffnungen auf, die so angeordnet sind, daß sie einen Druckmittelkanal bilden, der im wesentlichen geöffnet ist, wenn die Spindel sich in ihrer neutralen Stellung mit geschlossenen Lastöffnungen befindet, der aber variabel verschlossen wird, wenn die Spindel in einer Richtung aus dieser Neutralstellung verschoben wird. Die Kanäle aller dieser Ventile sind zwischen eine Pumpe und einen Sumpf in Reihe geschaltet. Diese Ventile werden oft als in Mittenstellung offene Ventile bezeichnet, und in der Neutralstellung fließt das Druckmittel durch sie hindurch, so daß die Pumpe im wesentlichen unbelastet läuft. Ein zusätzlicher Kanal oder eine Kammer, die gelegentlich als Hochdruckübermittler bezeichnet wird, ist mit der Hochdruckseite der Pumpe und über individuelle Rückschlagventile mit den Drucköffnungen der Vierwegeabschnitte jedes Ventils verbunden.

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Wenn sich alle diese Ventile anfänglich in ihren Neutralstellungen "befinden und der Bedienungsmann eine der Vorrichtungen zu "betätigen wünscht, verstellt er die zugehörige Spindel aus ihrer neutralen Stellung. Dadurch wird das Zylinderkolbenaggregat mit den Druck- und den Sumpföffnungen des Ventils verbunden, doch im allgemeinen "beginnt der Fludenstrom nicht sofort, denn der Druck im Hochdruckuberraittler ist noch ganz gering. Ein Rückstrom von der Last wird durch die "bereits genannten Rückschlagventile verhindert. Wenn dann der Bedienungsmann die Spindel noch weiter verschiebt, werden die Reihenkanäle z.T. verschlossen, so daß es der Pumpe möglich wird, einen Druck in der Hochdruckübermittlerkammer aufzubauen. Ist dieser Druck dann ausreichend angestiegen, fließt das Druckmittel zu dem ausgewählten Zylinderkolbenaggregat. Eine weitere Bewegung läßt die Strömungsmenge dann ansteigen. Wenn der Bedienungsmann Fludenstrom zu zwei oder mehr Vorrichtungen gleichzeitig wünscht, wird eine zweite Spindel verschoben, bis die Druck- und Sumpföffnungen des Ventils mit dem zugehörigen Zylinderkolbenaggregat verbunden sind. Ist die Belastung am zweiten Ventil geringer als am ersten, beginnt die Strömung sofort, sobald die Durchtrittsöffnungen geöffnet sind, und steigt an, wenn die Spindel weiter verschoben

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wird. Wenn die Belastung an der zweiten Spindel größer ist als an der ersten, ist es erforderlich, die Strömung von der Pumpe zum Sumpf mit der zweiten Spindel stärker zu "beschränken, indem die öffnungsweite zur Lastöffnung der ersten Spindel verringert wird, um in der Hochdruckübermittlerkammer den Druck so stark ansteigen zu lassen, daß die Belastung an der zweiten Spindel überwunden wird. Nachdem die Strömung in der zweiten Spindel dann in Gang gekommen ist, kann die Strömungsmenge durch weiteres Verschieben dieser Spindel noch vergrößert werden. Auf diese Weise kann die Gesamtströmung der Pumpe auf soviele Zylinderkolbenaggregate aufgeteilt werden, wie es der Bedienungsmann wünscht. Die nicht benötigte Strömungsmenge kehrt nach dem Durchgang durch den Kanal in jedem der Ventile zum Sumpf zurück. Die einzige Begrenzung der eingesetzten und im Gebrauch befindlichen Zahl von Ventilen oder die Bemessung der Strömung zu jedem Zylinderkolbenaggregat ist durch das Geschick des Bedienungsmannes gesetzt.

Obgleich Ventile, wie kurz beschrieben, in weitem Rahmen verwendet werden, unteMegt ihre Anwendung doch bestimmten Grenzen. Z.B. bringt die Handbetätigung der Ventile bestimmte Begrenzungen bezüglich der räumlichen Anordnung der Steuerelemente. Es ist in manaien Fällen wünschenswert, die

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handbetätigten Ventile durch entfernt angebrachte elektrische Steuerventile zu ersetzen, und wenngleich auch solche Ventile bekannt sind, sind sie doch bisher sehr teuer· Als weiteres Beispiel hat sich herausgestellt, daß in manchen Fällen nur 10 bis 20% des Gesamtbewegungsweges des Steuerhebels wirksam ist, die Strömungsmenge der Druckflude zur Last zu variieren. Das hängt damit zusammen, daß es oft nötig ist, den Steuerhebel bereits um den halben Weg seines Bewegungsspielraums zu verschieben, bevor ausreichend Druck aufgebaut worden ist, so daß überhaupt Druckmittel zur Last strömt. Die Strömungsmenge kann dann von einer minimalen Strömung aufwärts mit ungefähr den nächsten 10 bis 20%·des Hebelwegs verstellt werden, weil über diesen Verstellweg hinaus dann nur noch eine ganz geringe oder gar keine Strömungsverstärkung mehr erzielt wird. Es öffnet sich hier also ein weites Feld zu Verbesserungen.

Hauptziel der Erfindung ist es also, ein verbessertes hydraulisches Steuersystem zu schaffen. Zusätzlich soll das Steuerventilsystem auch fernbedienbar und als Einheit in einer Vielfachinstallation verwendbar sein.

Angestrebt wird weiterhin, ein fernbedienbares Steuerventilsystem mit verbesserter Steuerung der Strömungsmenge

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einer Druckflude zur Last zu schaffen.

Kurz gesagt enthält das Ventilsystem nach der Erfindung eine Zweistufen-Anordnung, in der das Hauptventil einen in Mittenstellung offenen Kanal und die übliche Vierwegbund- und Öffnungsanordnung "besitzt, die so abgewandelt ist, daß Stromungssteuerkanale vorhanden sind, durch die ein Druckmittelstrom von der ersten Stufe zur Last hindurchtritt und dabei die Hauptspindel so einstellt, daß die Gesamtströmung zur Last im wesentlichen proportional zum Ein- · gangssignal an der ersten Stufe ist. Dieses Eingangssignal ist ein elektrisch gegebenes Signal, das an einem Stellmotor gelangt, der das Ventil der ersten Stufe steuert. Durch diese Anordnung wird eine sehr genaue Steuerung erreicht, denn ein Wechsel der Belastung, die gesteuert wird, und/oder eine Veränderung in den Bedingungen der anderen Ventile ruft lediglich eine selbsttätige Neupositionierung der Spindel hervor, so daß die Veränderungen auskompensiert werden.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nun auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen, die folgendes zeigen:

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Fig. 1 ein Schemablockdiagramm eines hydraulischen Steuersystems gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein schematisches Teildiagramm einer "bevorzugten Anordnung, mit der die relativen Drücke der Fludenzufuhrungen zur Pilotstufe und zur Hauptstufe aufrechterhalten werden;

Fig. 3 eine weitere schematische Teildarstellung einer anderen Anordnung zur Auitechterhaltung der relativen Drücke der zugeführten Druckflude zu den Pilot- und Häuptstufen;

Fig. 4- ein schematisches Diagramm einer Einheit, die in Fig. 1 gezeigt ist, wobei das Hauptventil in seinen Einzelheiten wiedergegeben ist;

Fig. 5 ein Schemabild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der ersten oder auch Pilotstufe; und

Fig. 6 ein Schemadiagramm einer anderen Ausführungsform der ersten oder Pilotstufe.

In der Fig. 1 sind drei Ventilsysteme gezeigt, die die Erfindung enthalten. Jedes System ist an eine Belastung angeschlossen, die zu betätigen ist, besitzt ein Hauptventil und eine Pilotstufe. Alle Hauptventile sind so miteinander verbunden, daß sie von einer einzigen Druckmittelpumpe 21 versorgt werden, die eine bekannte Pumpe sein kann, die das Druckmedium aus einem Sumpf 22 ansaugt und über eine Leitung 23 zu einem Verteilerpunkt 24- drückt. Jedes der Hauptventile ist ein mittenoffenes Spindel- und Zylinderventil, und jedes Ventil hat einen es durchziehenden Kanal, der bei Stellung der Spindel in der Neutralstellung im wesentlichen keinen Widerstand hat, der jedoch variabel ver-

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schlossen wird, wenn die Spindel aus der Neutralstellung herausbewegt wird. Der Verteilerpunkt 24 ist über Leitungen 25 an die Eingangsöffnung dieses Kanals im ersten Ventil angeschlossen. Der Austritt dieses Kanals ist mit Hilfe einer Leitung 26 an den Eingang des entsprechenden Kanals des zweiten Vent ils und dessen Ausgang wiederum erneut mittels einer Leitung 27 am gleichen Eingang des dritten Ventils angeschlossen, während sein Ausgang wiederum über eine Leitung 28 mit dem Sumpf 22 in Verbindung steht. Der Verteilerpunkt 24- ist zudem an eine Hochdruckübermittlerkammer (HPCO) 29 angeschlossen, die ihrerseits mit den üblichen Druckfludeneingangsoffnungen aller Hauptventile Verbindung hat. Befinden sich sämtliche Ventile in ihren Neutralstellungen, so sind die Druckeingangsöffnungen geschlossen, und da das Druckmittel praktisch unbehindert durch den mittenoffenen Kanal strömt, ist der Druck in der Hochdruckübermittlerkammer 29 sehr niedrig.

Jedes einzelne der Ventilsysteme weist ein erstes oder Pilotventil auf, das über eine Leitung 31 mit Druckmittel in Höhe eines Pilotdruckes (PP) versorgt wird, der um einen bestimmten Betrag höher sein muß als der den Hauptventilen über die Kammer 29 zugeführte Druck. Diese Druckdifferenz kann auf verschiedene Wege hergestellt werden, von denen

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ein einfacher und "bevorzugter Weg in Fig. 2 gezeigt ist, wo ein Druckverstärker J2 zwischen den Verteilerpunkt 24 und die Pilotdruckleitung 31 eingeschätet ist. Als weitere Möglichkeit ist in Fig. 3 aufgezeigt, daß die Pilotdruckleitung 31 unmittelbar an den Ausgang der Pumpe 21 angeschlossen werden kann, während die Leitung 23 in zwei Teile 23' und 23" aufgeteilt ist, zwischen denen ein Druckminderer 33 liegt.

Die Arbeitsweise wird kurz beschrieben, indem das zweite Ventilsystem zur Erläuterung herangezogen wird. Dieses System weist eine erste oder Pilotstufe 36 auf,· die mit der Pilotdruckleitung 31 über einen Abzweig 37 verbunden ist. Die erste Stufe enthält auch einen Stellmotor, der in Fig. 1 nicht besonders dargestellt ist, dem ein Eingangssignal über einen elektrischen Pfad 38 zugeleitet wird. Die erste Stufe 36 weist ausserdem ein Ventil auf, das durch den Stellmotor gesteuert wird entsprechend dem Eingangssignal, · so daß es in der einen oder der anderen von zwei Leitungen 41 und 42 einen proportionalen Druckmittelstrom erzeugt je nach dem Richtungssinn des Eingangssignals. Wie bereits erwähnt, sind die Leitungen 26 und 27 mit dem mittenoffenen Kanal des Hauptventils 43 verbunden. Dieses Ventil erhält seine Hauptdruckzuführung aus der Kammer 29 über

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eine Leitung 44 und ist mit dem Sumpf über eine Leitung 45 in Verbindung. Die Leitungen 46 und 47 verbinden das Hauptventil 4-3 mit seiner Last 48.

Der Druckmittelstrom in einer der Steuerleitungen 41 oder 42 verschiebt die Spindel des Hauptventils 43, die, wie noch genauer erläutert wird, teilweise den mittenoffenen Kanal verstellt und dabei den Druck in der Kammer 29 ansteigen läßt. Gleichzeitig verbindet das Ventil 43 die Leitungen 44 und 45 mit den Lastleitungen 46 und 47 sowohl im geeigneten Richtungssinn als auch in der geeigneten Grösse, um die Belastung 48 damit zu steuern.

Es soll jetzt auf Fig. 4 Bezug genommen werden, in welcher das Ventil 43 einen Ventilkörper 51 besitzt, in den ein Hohlzylinder 52 eingearbeitet ist, in welchem die Ventilspindel, die insgesamt mit der Bezugsziffer 53 bezeichnet ist, eingelagert ist. Die Ventilspindel 53 ist kürzer als der Zylinder 52, so daß Endkammern 54 und 55 an den gegenüberliegenden Enden im Zylinder verbleiben. Am rechten Ende der Spindel befindet sich eine Kompressionsfeder 56, die zwischen zwei Widerlager 57 und 58 eingesetzt ist und eine Verlängerung 59 der Ventilspindel umgibt, wodurch die Spindel in die in Fig. 4 gezeigte Lage rückgestellt wird, wenn

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kein Eingangssignal vorhanden ist. In den Ventilkörper 51 sind zwei Ringnuten oder öffnungen 61 und 62 nahe der Mitte des Hohlzylinders eingeformt, die mit den Leitungen 26 bzw. 27 verbunden sind. Die Spindel 53 besitzt zwei Bunde 63 und 64, die mit den Nuten 61 und 62 zusammenwirken und die so positioniert sind, daß sie in der in der Zeichnung gezeigten neutralen Stellung einen Durchtrittsweg von der Leitung 26 durch die Öffnung 61, das Innere des Zylinders

52 und die öffnung 62 zur Leitung 27 im wesentlichen unverstellt lassen. Es versteht sich, daß, wenn die Spindel

53 in irgendeine Richtung aus der neutralen Stellung verschoben wird, der Durchtrittskanal teilweise verschlossen wird.

Der Ventilkörper 51 ist aus.serdem so ausgebildet, daß er zwei Öffnungen 65 und 66 an gegenüberliegenden Seiten zu den öffnungen 61 und 62 besitzt, die mit den Leitungen 46 und 47 in Verbindung sind. Die Spindel 53 besitzt Bunde und 68, die mit diesen öffnungen 65 und 66 zusammenarbeiten und in der Heutralsteilung des Ventils die öffnungen vollständig verschließen. Die Spindel 53 ist darüberhinaus mit Bunden 71 und 72 an den beiden gegenüberliegenden Enden ausgerüstet, wodurch die Endkammern 5^ und 55 vom übrigen Innenraum dee Zylinders 52 abgetrennt werden. Ein Paar

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Leitungswege 45 (in Fig. 1 als einzige Leitung dargestellt) verbinden den Sumpf 22 mit dem Innern des Zylirfiers 52 zwischen den Bunden 67 und 71 und zwischen den Bunden 68 und 72. Die Leitung 44 von der Hochdruckübermittlerkammer 29 ist über zwei Drosselstellen 73 und 74 mit den Leitungen 41 und 42 in Verbindung, die zu den Endkammern 54 und 55 führen. Die Leitung 44 ist ausserdem mit einem Rückschlagventil 75 verbunden, das auf seiner anderen Seite mit Leitungen 76 und 77 in Verbindung steht, die mit dem Innern des Zylinders 52 in den Bereichen zwischen den Bunden 63 und 67 bzw. den Bunden 64 und 68 verbunden ist. Das Ventil 75 ist so angeschlossen, daß Druckflude aus der Leitung in die Leitungen 76 und 77 fließen kann, während in der entgegengesetzten Richtung die Strömung gesperrt ist.

Die Spindel 53hesitzt ausserdem zwei Längskanäle 81 und 82, die jeweils mit einer der Endkammern 54 und 55 in Verbindung stehen und sich parallel zur Spindelachse erstrecken sowie in radiale Schlitze 83 bzw. 84 auslaufen. Diese Schlitze grenzen an die Stirnflächen der Bunde 68 bzw. 67 an, die dem Druck aus den Leitungen 77 und 76 ausgesetzt sind. Genauer gesagt sind die radialen Schlitze 83 und 84 im wesentlichen rechteckig geformt. Eine Wand dieser Schlitze wird durch die oben bezeichnete Stirnfläche der Bunde

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gebildet. Die anderen drei Wände befinden sich innerhalb eines Ansatzes, der auf die Stirnflächen der zugehörigen Bunde aufgesetzt ist. Die Schlitze 83 und 84 können als Stromungssteuerschlitze bezeichnet werden und sind gleich denen, die zum selben Zweck als Schlitze 46 und Kammer 49 in der US-Patentschrift 3 561 488 bezeichnet sind. In der vorstehend genannten Patentschrift sind zwei zueinander diametral angeordnete Schlitze ausgeführt, wohingegen die vorliegende Erfindung nur einen einzigen Schlitz benutzt, der lediglich in einer radialen Richtung verläuft. Die Wirkungsweise selbst ist jedoch in beiden Fällen die gleiche. Die Längskanäle 81 und 82 sind mit Rückschlagventilen 85 und 86 versehen. Diese Rückschlagventile lassen einen·Druckmittelstrom aus den Endkammern in Richtung zu den radialen Schlitzen durch, verhindern jedoch einen Druckmittelstrom in der Gegenrichtung. Sie sind als einfache Kugelrückschlagventile gezeichnet, denn diese sind durchaus geeignet.

Bei Fehlen eines Eingangssignals befinden sich alle Teile in der in Fig. 4 gezeigten Stellung. Der Druck in der Leitung 44, der mit P1 bezeichnet ist, wird über die Drosseln 73 und 74 den Endkammern 54 und 55 zugeführt. Dieser Druck ist verhältnismäßig niedrig, denn, wie bereits an früherer Stelle erläutert, stellt der Weg durch die Ventile von der Pumpe zum Reservoir einen sehr niedrigen Widerstand dar.

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ORIGINAL INSPECTED

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Wenn die Last 48 nun verschoben werden soll, wird ein Eingangssignal über die Leitung 38 auf die Pilotstufe 36 gegeben, die nun das Druckmittel in eine der Leitungen 41 oder 42 einströmen läßt. Es soll zur Erläuterung jetzt angenommen werden, daß die Strömung in der Leitung 42 beginnt. Da der Druck PP höher als der Druck P1 ist, fließt anfangs Druckmittel durch die Drossel 7^ in die Leitung 44. Ein derartiger Druckmittelstrom bedingt einen Druckabfall an der Pilötstufe 36 und einen weiteren Druckabfall an der Drossel 74· Wenn der Druckmittelstrom ansteigt, steigt auch der Druck in der Leitung 42 und in der Endkammer 55 an. Wenn der Druck auf einen Wert gleich P1 plus einen zusätzlichen Betrag, der ausreicht, die Vorbelastung durch die Feder 56 zu überwinden, angewachsen ist, dann wird die Spindel 53 nach links verschoben. Dadurch wird der Steuerschlitz 84 zur Nut 65 hin geöffnet, und ausserdem wird das Innere des Zylinders zwischen den Bunden 63 und 67 zur Nut 65 hin geöffnet. Der Druck P1 und auch der in der Endkammer 55 sind jedoch vergleichsweise niedrig und können in Wirklichkeit niedriger als der Rückstaudruck der Last 48 sein. Trifft dies zu, dann ergibt sich kein Druckmittelstrom in unmittelbarer Folge, doch wird ein Rückstrom durch den Längskanal 82 durch das Rückschlagventil 86 verhindert, während ein Rückstrom durch die Leitung 44 durch das Rückschlagventil 75 unterbunden wird. Folglich wird die Spindel

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ORiGiNAL INSPECTED

53 noch weiter nach links verschoben, und der zentrale Kanal zwischen den Nuten 61 und 62 wird weiter geschlossen, so daß der Druck in der Hochdruckübermittlerkammer 29 und entsprechend der Druck PP in der Pilotstufe 36 weiter ansteigen. Im Falle daß der Zentraldurchtrittsweg ausreichend geschlossen ist, so daß der Druck P1 hinreichend groß genug ist, den Druck in der Last zu überwinden, so daß dann das Druckmittel aus dem Steuerschlitz 84 zur Last fließt, fließt auch Druckmittel aus dem Innern des Zylinders über den Bund 67 und durch die Leitung 46 zur Last. Mit Ansteigen der Strömung durch den Steuerschlitz 84 erhöht sich der Druckabfall in der Pilotstufe, wodurch eventuell der Druck in der Endkammer 55 auf den Wert P1 plus einem zusätzlichen Betrag zur Überwindung der Vorbelastung durch die Feder 56 absinkt. An diesem Punkt kommt dann die Spindel 53 zur Ruhe. Die Menge der Druckmittelströmung durch den Schlitz 84 ist nahezu exakt gleich der Druckfludenstromung, die von der Pilotstufe durch die Leitung 42 strömt. Sie ist nicht vollkommen gleich, da der Druck in der Endkammer 55 etwas grosser als P1 sein muß, damit die Kraft der kleinen vorbelastenden Feder 56 überwunden wird, und zum zweiten strömt . ein geringer Teil durch die Drossel 7^.

Diese Strömung bleibt konstant, sie ist jedoch in den meisten Fällen sehr klein im Vergleich zu den übrigen Strö-

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mungsmengen im System. Gleichzeitig geht ein wesentlich größerer Druckmittelstrom zur Last von der Leitung 44 um den Bund 67? und dieser Strom ist praktisch exakt proportional der Strömungsmenge durch den Steuerschlitz 84.

Fig. 5 zeigt ein "bevorzugtes Ausführungsbeispiel der ersten oder Pilotstufe 36. Ein Stellmotor 91 ist so angebracht, daß er ein Element 92 je nach dem Sinn des Eingangssignals nach links oder rechts verschiebt. Die erste Stufe 36 besitzt ausserdem ein Ventil mit einem Ventilkörper 93» in den eine Kammer 94 eingeformt ist, die das Stellglied 92 enthält. Der Ventilkörper 93 weist eine erste und eine zweite im wesentlichen zylindrische koaxiale öffnung auf, die mit der Kammer 94 an deren gegenüberliegenden Seiten in Verbindung stehen und sich in Richtung auf das Äussere des Ventilkörpers 93 erstrecken. Im wesentlichen zylindrische Stopfen 95 und 96 sind in diese öffnungen eingeschraubt. Die Stopfen sind zueinander identisch, so daß nur einer genauer beschrieben werden muß. Der Stopfen 95 besitzt eine zentrale axiale Bohrung 97» die sich von einem Ende des Stopfens, mit dem dieser an die Kammer angrenzt, entlang der Achse über einen Teil seiner Länge erstreckt. Der Stopfen weist ausserdem einen Querkanal 98 auf, der die Bohrung 97 durchsetzt. Der Stopfen 95 hat darüberhinaus eine Ringnut 99 auf seiner Mantelfläche, die mit dem Querkanal 98 in

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einer Ebene liegt. Der Ventilkörper 93 "besitzt einen. Durchtrittsweg 101, der von der Nut 99 nach Aussen durch den Ventilkörper verläuft, wo er an die Leitung 41 angeschlossen ist. Die Leitung 37» die mit der Pilotdruckquelle verbunden ist, ist an einen inneren Kanal 102 angeschlossen, der den Ventilkörper 93 durchzieht und "bis zur Kammer 94-verläuft. Der Rand der Bohrung 97 an deren Eintritt in die Kammer 94· bildet einen Ventilsitz 103, der mit einem Ventilkörper 104 zusammenwirkt, welcher sich in der Ventilkammer 94 befindet und durch den in der Kammer befindlichen Fludendruck gegen den Sitz 103 gedrückt wird.

Der Stopfen 96 ist dem Stopfen 95 gleich und wirkt mit einem gleichen Ventilkörper 104 zusammen. Die mechanische Verbindung zwischen dem Stellmotor und den Ventilkörpern ist vorzugsweise derart, daß eine Verschiebung des Stellelementes 92 nach links lediglich das Ventil bewegt, das mit dem Stopfen 96 verbunden ist, während eine Verschiebung des Stellelementes 32 nach rechts nur den Ventilkörper 104 verschiebt. Dies kann einfach in der Weise erreicht werden, daß das Stellelement 92 u-förmig mit öffnungen in den Schenkeln gestaltet ist, durch die die Schäfte der Ventilkörper mit Spiel hindurchtreten, wobei die Ventilschäfte gegen die Innenseite des u-förmigen Stellelementes mit Hilfe von

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Querblöckchen 106 gegen Durchgleiten gesichert sind.

Der Stopfen 95 ist in den Ventilkörper 93 eingeschraubt und mit Hilfe einer anfänglichen Einstellung so positioniert, daß "bei der ersten Verschiebung des Stellelementes 92 nach rechts dieses den Ventilkörper 104 vom Sitz 103 abhebt. Der Stopfen 96 ist in ähnlicher Weise eingestellt.

Wenn auf den Stellmotor 91 ein elektrisches Stellsignal gegeben wird, dann überwindet das Stellelement 92 allmählich den Druck P, indem es auf die Ventilkörper einwirkt. Bei Gleichheit der Kräfte beginnt das Druckmittel in einer der Leitungen 41 oder 42 abhängig vom Richtungssinn des Stellsignals am Stellmotor 91 zu siücmen. Jede weitere Erhöhung des zugeführten Stellsignals bedingt ein weiteres Abheben der Ventilkörper von ihren Sitzen, so daß abhängig von der öffnung der Ventilkörper eine bestimmte Druckmittelmenge fließt und eine Druckdifferenz zwischen der Kammer 94- und den Leitungen 41 oder 42 entsteht. Der Stellmotor 91 ist so ausgelegt, daß das Stellelement 92 sich in einer Richtung bewegt, die durch die Stromrichtung vorgegeben ist, wobei der Abstand des Ventilkörpers von seinem Sitz exakt proportional der Stromhöhe ist.

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Die Einzelheiten der in Fig. 5 gezeigten Pilotstufe gehören nicht zur Erfindung. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß eine derartige Pilotventilstufe sich für die Erfindung "besonders eignet.

Eine andere und ebenfalls gut geeignete Pilotstufe
ist in der Fig. 6 dargestellt. Diese Stufe wird nicht weiter "beschrieben, da sie aus einem gewöhnlichen Stellmotor 113 und einem Dreiwegespindelventil "besteht. Derartige Ventile sind aus der Literatur allgemein bekannt, so z.B. aus der US-Patentschrift 3 561 4-88. Kurz gesagt ist die Druckmittelquelle über die Leitung 37 ^mit einer Öffnung 111 verbunden, die in Neutralstellung des Spindelventils durch
einen Bund 112 vollständig verschlossen ist. Durch Verschiebung der Ventilspindel und damit des Bundes 112 durch den Stellmotor 113 wird ein Durchtrittsweg von der Öffnung 111 entweder zur Lastleitung 41 oder zur Lastleitung 4-2 geöffnet

Mit den vorstehenden Ausführungen wird deutlich, daß mit der Erfindung ein neues und zweckmäßiges Steuersystem geschaffen wurde. Wenn die Last an einem der Ventile sich ändert, stellt sich automatisch dessen Spindel nach, so daß die Strömungsmenge aus den Steuerleitungen 4-1 oder 4-2 zur Last im wesentlichen konstant bleibt, ohne daß deswegen der

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Bedienungsmann darauf achten muß. Es folgt dann selbstverständlich auch der Gesamtfluß dieser Korrektur. Wenn während des Betriebes eines Ventils unter stationären Bedingungen ein weiteres Ventil in Betrieb genommen werden soll, um eine zweite Last zu verstellen, verstellt sich die Spindel 53 abermals automatisch nach, derart, daß der Fludenstrom zur Last konstant bleibt. Die Ventile stellen sich also bei sämtlichen möglichen Druckverh'ältnissen automatisch nach innerhalb der Möglichkeiten des Systems, so daß die einzelnen Strömungsmengen zu den verschiedenen Belastungen durch Druckänderungen an den anderen Belastungen nicht nennenswert beeinflußt werden.

Durch diese automatische Arbeitsweise kann ein großes Feld von Eingangssignalen wirksam werden, um die gewünschte Strömung zu der Belastung zu erzeugen. Dies steht in scharfem Gegensatz zu den bisher verwendeten Ventilen, deren Einstellung besonders kritisch ist, da lediglich -lOobis 20% des Bewegungsbereichs des Stellhebels tatsächlich dazu verwendet werden kann, die Strömungsmenge zur Last zu verändern.

Es sei ausserdem noch bemerkt, daß, da die Verschiebung der Spindel 53 ι bevor das Druckmittel zur Last zu strömen beginnt, nicht kritisch ist, das Überlappen der Bunde 67 und 68 dasselbe sein kann wie bei üblicheren handbetätigten Ventilen. 309842/0332

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

Ventilsystem mit einer Spindel, die in einem Zylinder bewegbar ist und einen ersten und einen zweiten Bund so angeordnet trägt, daß diese eine erste und eine zweite Lastöffnung für eine Druckflude und zum Sumpf öffnungsweitenverstellbar freigeben in einer Größe, die durch ein Eingangssignal bestimmt wird, wobei weiterhin ein dritter und ein vierter Bund angebracht sind, um teilweise dritte und vierte interne Verbindungsöffnungen zu verschließen, welche öffnungen äusserlich so angeschlossen sind, daß sie einen Teil eines Fludendurchtrittskanals bilden, der an einer Druckfludenquelle beginnt und beim Sumpf endet, und ferner die Bunde relativ zueinander und zu den öffnungen so positioniert sind, daß in einer neutralen Stellung der Spindel der erste und der zweite Bund die erste und die zweite öffnung vollständig abschließen, während die dritte und die vierte öffnung durch den dritten und den Vierten Bund im wesentlichen unverstellt bleiben und weiterhin ein Fludenkanal mit Rückschlagventil vorgesehen ist, der die Druckraittelquelle über das Eückschlagventil mit dem Innern des

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Zylinders angrenzend an den ersten und den zweiten Bund verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelquelle (P1) über eine erste und eine zweite Drossel (73, 7²O mit Endkammern (54-» 55) des Zylinders (52) verbunden sind, in dem die Spindel (53) einen ersten und einen zweiten Längskanal (81,· 82) bildet, von denen je einer mit einer der Endkammern (54» 55) und mit einem radialen Durchtrittskanal (83» 84), angrenzend an die Stirnfläche des ersten und des zweiten Bundes (67, 68), versehen ist, die dem Fludendruck im Zylinder (52) ausgesetzt sind, und daß eine Pilotstufe (36) vorgesehen ist, die auf das Eingangssignal hin eine diesem korrespondierende Fludenstrommenge erzeugt und diese Fludenstrommenge der einen oder der anderen Endkammer (5^, 55) zuleitet.
2. Ventilsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Längskanäle (81, 82) Rückschlagventile (85, 86) so eingesetzt sind, daß die Druckflude von ihrer Endkammer (54-1 55) zu dem ihm zugeordneten Radialkanal (83, 84) strömen kann, Druckfludenstrom in der entgegengesetzten Richtung jedoch unterbunden ist.
3· Ventilsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Kanäle (84, 85) im wesentlichen rechteckigen

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Querschnitt haben und eine Wand von der Stirnfläche der zugeordneten Bunde (67, 68) gebildet ist.
4. Ventilsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Feder (56), die die Spindel (53) in ihre neutrale Stellung drückt.
5. Ventilsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pilotstufe (36) ein Ventil der ersten Stufe zur Steuerung eines Fludenstroms von einer zusätzlichen Quelle (PP) in die erste und die zweite Steuerleitung (41, 42) entsprechend einem Eingangssignal besitzt und daß die erste und die zweite Leitung (41, 42) mit den einander gegenüberliegenden Endkammern (54, 55) des Zylinders (52) verbunden sind.
6. Ventilsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil der ersten Stufe (36) entsprechend seinem Eingangssignal durch einen Stellmotor (91, 113) gesteuert ist.
7. Ventilsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil der ersten Stufe ein Dreiwegeventil mit einer in einem Hohlzylinder verschiebbaren Spindel ist.

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8. Ventilsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil der eräben Stufe ein erstes und ein zweites Rohrventil (1OJ, 104) aufweist, das durch den Stellmotor (91) zur Steuerung des Druckmittelstroms in die erste und in die zweite Leitung (41, 4-2) betätigt wird.
9. Ventilsystem einer unter Druck stehenden Druckmittelquelle (Pi), einem Sumpf (22) zur Aufnahme des aus dem System ausströmenden Druckmittels, einem Ventilgehäuse (51), in das ein Hohlzylinder (52) eingeformt ist, welcher eine erste und eine zweite öffnung (65, 66) aufweist, die mit einer ersten und einer zweiten Lastleitung (46, 47) verbun-

.den sind, ferner mit einer Ventilspindel (53) im Zylinder (52) zwischen dessen Enden, wodurch eine erste und eine zweite Endkammer (54-, 55) an den "beiden Zylinderenden gebildet werden, wobei die Spindel in beiden Richtungen aus einer Neutralstellung verschiebbar ist und einen ersten und einen zweiten Bund (67, 68) besitzt, die in der Neutralstellung der Spindel die erste und die zweite öffnung (65, 66) verschließen, und die Spindel einen dritten und einen vierten Bund (71, 72) zwischen dem ersten bzw. dem zweiten Bund (67, 68) und den Endkammern (5^-, 55), wobei das Gehäuse (51) Durchtrittswege (45) zur Verbindung des Sumpfes mit dem Innern des Zylinders (52) zwischen dem

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ersten und dem dritten Bund und zwischen dem zweien und dem vierten Bund aufweist, die Spindel ferner einen fünften und einen sechsten Bund (63» 64) zwischen dem ersten und dem zweiten Bund (67, 68) hat und im Gehäuse dritte und vierte öffnungen (61, 62) vorgesehen sind, die mit dem fünften und dem sechsten Bund (63 > 64) zusammenarbeiten und so gelegt sind, daß sie zum Innern des Zylinders offen sind, wenn die Spindel (53) sich in der Neutralstellung "befindet, durch den fünften und den sechsten' Bund (63, 64) aber variabel verschließbar sind, wenn die Spindel (53) aus der Neutralstellung in eine der möglichen Richtungen verschoben wird, während die Spindel (53) und der Zylinder (52) weiterhin so geformt sind, daß die dritte und die vierte öffnung (61, 62) miteinander im Zylinder in Verbindung sind, während die dritte und die vierte Öffnung ausserhalb des Ventilkörpers so angeschlossen sind, daß sie einen Teil eines Druckmittelkanals bilden, der an der Druckmittelquelle (P1) beginnt und am Sumpf (22) endet, wobei ferner das Gehäuse (51) so geformt ist, daß es eine Kammer bildet, zu der von der Druckmittelquelle eine erste Verbindung führt, eine zweite Verbindung vom Innern des Zylinders zwischen dem ersten Bund und dem fünften Bund zum Innern des Zylinders zwischen dem zweiten und dem sechsten Bund führt, ein Rückschlagventil (75) einen Fludenstrom von der Kammer zum

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zweiten Fludenanschluß erlaubt, den Strom in umgekehrter Richtung aber unterbindet, dadurch gekennzeichnet, daß das System eine Pilotstufe J6 mit einem Stellmotor (91.» 113) aufweist sowie ein Ventil, das abhängig von Richtungssinn und Größe des Eingangssignals entweder eine erste oder eine zweite· Leitung anwählt und einen variablen Fludenstrom darin erzeugt, die erste und die zweite Leitung (41, 42) mit den Endkammern (54, 55) verbunden sind, eine erste und eine zweite Drossel (73» 74) zwischen die Kammer und die erste und die zweite Endkammer (54, 55) eingeschaltet sind, in die Spindel (53) ein erster und ein zweiter Längskanal (81i 32) eingeformt sind, die mit der ersten bzw. der zweiten Endkammer (54, 55) und mit einem ersten und einem zweiten Radialkanal (83, 84) in Verbindung stehen, wobei die Radialkanäle an die Stirnflächen des ersten bzw. des zweiten Bundes (67» 68) angrenzen, die dem fünften und dem sechsten Bund (63» 64) zugewandt sind, und zwei zusätzliche Rückschlagventile (85, 86) in die Längskanäle (81, 82) eingesetzt sind, die einen Strom von Druckflude aus den Radialkanälen (84, 85) in die Endkammern (54, 55) unterbinden, den Fludenstrom in der entgegengesetzten Richtung aber zulassen.

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