DE3012348C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Stromregelventil nach der Gattung des Hauptanspruchs. Wird ein Zweiwege-Stromregelventil nicht durch­ strömt, dann ist der Differenzdruckkolben druckausgeglichen. Das bedeutet, daß er durch die Reglerfeder ganz öffnet. Beim Umsteuern auf Arbeitsvorschub muß sich der Differenzdruckkolben erst ein­ regeln. In dieser - zwar kurzen - Einregelzeit ist die Druck­ differenz an der Meßdrossel größer, und es strömt für kurze Zeit ein größerer Ölstrom. Durch diesen Vorgang kann der Arbeitszylinder einen Sprung machen, was sich oft als sehr schädlich erweist.

Mit dem eingangs genannten Stromregelventil ist es möglich, diesen Anfahrsprung zu vermeiden. Es weist eine als Blende ausgebildete Meßdrossel auf, welche unmittelbar in den als Hohlkolben ausgebil­ deten Stellkolben eingebaut ist und der Hohlkolben vom Druckmittel durchströmt wird, wobei sich der Querschnitt der Meßdrossel abhängig von der Bewegung des Steuerkolbens verändert. Ein derartiges Strom­ regelventil ist verhältnismäßig aufwendig gestaltet, da es zwei gegen Reglerfedern bewegliche Stellglieder benötigt (DE-OS 19 60 422).

Weiterhin sind Möglichkeiten zur Verhinderung des Anfahrsprungs bekanntgeworden, wobei es sich um Hydraulikanlagen handelt, in denen mehrere Ventile in bestimmter Zuordnung zusammenwirken. Eine der­ artige Einrichtung ist ebenfalls aufwendig (K. Kasperbauer, Strom­ ventile, Krausskopf-Verlag, Mainz 1972, S. 104 bis 108).

Ferner ist ein Ventil zum Begrenzen eines Druckmittelstroms bekannt­ geworden mit einem gegen die Kraft einer Reglerfeder verschiebbaren und eine Drossel enthaltenden, hohlzylindrischen Steuerschieber. Dieser liegt mit einem wesentlichen Teil seiner Stirnseite an einer Gehäuseschulter an und ist stets vom Druckmittelstrom durchflossen. Mit einem derartigen Ventil ist die Verhinderung eines Anfahrsprungs allerdings nicht möglich (DE-AS 20 56 461).

Es ist Aufgabe der Erfindung ein Stromregelventil nach der Gattung des Hauptanspruchs zu schaffen, das verhältnismäßig einfach ausge­ bildet ist und insbesondere nur einen Steuerschieber benötigt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichenteil des Haupt­ anspruchs aufgeführten Merkmale gelöst. Durch die in den Unter­ ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegeben Stromregel­ ventils möglich.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Stromventil mit den kennzeich­ nenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß es sehr einfach baut, indem es - wie übliche Stromregelventile ohne die Möglichkeit zur Verhinderung des Anfahranspruchs - nur einen Steuerschieber benötigt. Dadurch wird es sehr einfach im Aufbau bei voller Erhal­ tung des bekannten Vorteils.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Stromregelventils möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich­ nung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Stromregelventil,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 und 4 Abwandlungen einer Einzelheit,

Fig. 5 und 6 Abwand­ lungen des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2,

Fig. 7 ein Diagramm.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Das Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 zeigt einen soge­ nannten 3-Wege-Stromregler. Dieser hat ein Ventilgehäuse 10 mit einer durchgehenden Längsbohrung 11, die auf der einen Seite durch eine Schraube 12 verschlossen ist. An der gegenüberliegenden Seite ist in die Längsbohrung 11 ein Zulaufstutzen 13 eingeschraubt, der eine Einlaß­ bohrung 14 hat, welche achsgleich zur Längsbohrung 11 verläuft. In der Längsbohrung 11 ist ein etwa becherför­ miger Steuerschieber 15 gleitend geführt. Er hat an sei­ nem offenen Ende eine leicht angeschrägte Ringkante 16, mit welcher er durch die Kraft einer Reglerfeder 18 ge­ gegen eine kegelstumpfförmige Fläche 19 am inneren Ende des Zulaufstutzens 13 gedrückt wird. Nahe dem inneren Ende der Einlaßbohrung 14 sind am Zulaufstutzen mehrere radial verlaufende, durchgehende Bohrungen 20 ausgebil­ det, welche in einen Raum 21 münden, der zwischen der Längbohrung 11 und der kegelstumpfförmigen Fläche 19 gebildet ist. Die becherförmige Gestalt erhält der Steu­ erschieber 15 durch eine mittige Sackbohrung 23, wo­ durch an seiner dem Zulaufstutzen 13 zugewandten Stirn­ seite eine Ringfläche 24 gebildet ist. Nahe dieser Ring­ fläche ist in der Sackbohrung 23 eine Drosselblende 25 angeordnet, welche durch einen Sprengring 26 gehalten wird. Nahe dem geschlossenen Ende des Steuerschiebers sind mehrere, seine Wandung durchdringende Radialbohrun­ gen 28 ausgebildet. Diese münden in einen Raum 29, der durch eine Ringnut 30 gebildet ist. In diese Ringnut mün­ det eine Auslaßbohrung 31, die Anschluß zu einem nicht dargestellten Verbraucher hat (Konstantstrom-Verbraucher).

In der Nähe des Zulaufstutzens 13 ist an der Längsbohrung 11 noch eine Ringnut 34 ausgebildet, in welche eine zweite Auslaßbohrung 35 mündet, die ebenfalls Anschluß zu einem nicht dargestellten Verbraucher hat (Reststrom-Verbraucher).

Wenn an der Einlaßbohrung 14 Druckmittel von einer nicht dargestellten Druckmittelquelle zufließt, so gelangt die­ ses über die radialen Bohrungen 20 in den Raum 21 und be­ aufschlagt dort die Ringfläche 24 des Steuerschiebers 15. Ist ein bestimmter Förderstrom bzw. Förderdruck erreicht, so wird der Steuerschieber 15 entgegen der Kraft der Reg­ lerfeder 18 verschoben. In diesem Augenblick gelangt das Druckmittel über die Drosselblende 25 in die Sackbohrung 23 des Steuerschiebers und von dort über die Radialboh­ rungen 28 in die Auslaßbohrung 31. Bei weiter zunehmendem Förderstrom wird an der Drosselblende 25 eine solche Druckdifferenz erzeugt und dadurch der Steuerschieber so eingestellt, daß an der Auslaßbohrung 31 ein konstanter Druckmittelstrom fließt. Bei weiter zunehmender Druckmit­ telmenge und damit steigender Druckdifferenz an der Dros­ selblende 25 wird der Steuerschieber so weit verschoben, daß auch Verbindung zur Ringnut 34 hergestellt wird. Dann fließt ein Reststrom über die Auslaßbohrung 34 zum zwei­ ten Verbraucher.

Wesentlich ist bei dem erfindungsgemäße Steuerschieber, daß bei Beginn eines Regelvorganges nur die Stirnfläche 24 beaufschlagt ist, und zwar dadurch, daß er an der ke­ gelstumpfförmigen Fläche 19 des Zulaufstutzens 13 anliegt. Wäre dies nicht der Fall - so wie bei bekannten Stromre­ gelventilen, bei denen der volle Schieber im Querschnitt beaufschlagt ist - ergäbe sich ein sogenannter Anfahrsprung, wie er im Diagramm nach der Fig. 5 durch die gestrichelte Linie dargestellt ist. Im Diagramm ist auf der Abszisse die Zeit t und auf der Ordinate der Flüssigkeitsstrom Q aufgetragen. Q bedeutet den Sollwertstrom. Unter Anfahr­ sprung versteht man nun einen bei Beginn eines Regelvor­ gangs weit über den Sollwert momentan ansteigenden Druck­ mittelstrom, so wie es in der gestrichelten Linie im Diagramm nach der Fig. 7 dargestellt ist. Dies führt beim Verbraucher zu einer heftigen Anfahrbewegung, was natürlich unerwünscht ist. Beim erfindungsgemäßen Ventil ergibt sich nur eine ganz leichte Überhöhung des Sollwert­ stroms beim Anfahren, wie sie in der stark ausgezogenen Linie in Fig. 7 dargestellt ist. Dies wird dadurch er­ reicht, daß der Steuerschieber 15 mit seiner Ringkante an der Fläche 19 anliegt. Dadurch sind der Innenraum des Steuerschiebers und auch der Raum 29 anfänglich entlastet. Sie werden erst mit Druckmittel beaufschlagt, wenn sich der Steuerschieber von der Fläche 19 entfernt hat.

Das Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2 zeigt die Anord­ nung eines ähnlichen, jedoch als 2-Wege-Stromregler aus­ gebildeten Stromregelventils, angeordnet im Längsschieber 40 eines Wegeventils 41. Im Ende des Längsschiebers ist eine Sackbohrung 42 ausgebildet, die durch eine Schraube 43 verschlossen ist. Dort befindet sich eine doppelt wirkende Zentriervorrichtung 44, auf die jedoch nicht weiter ein­ gegangen ist, da nicht erfindungswesentlich. In der Sack­ bohrung 42 ist ein Steuerschieber 46 gleitend geführt. Dieser wird durch die Kraft einer Reglerfeder 47 mit sei­ ner Stirnkante 48 gegen eine kegelstumpfförmige Fläche 49 einer Schraube 50 gedrückt, welche am Boden der Sackboh­ rung 42 eingeschraubt ist. Der Steuerschieber weist wie­ derum eine Ringfläche 52 auf, die an einen Raum 53 grenzt, der zwischen der Schraube 50 und der Längsbohrung 42 ge­ bildet ist. In diesen Raum dringt eine Radialbohrung 55 ein. An seinem federseitigen Ende hat der Steuerschieber wieder mehrere durchgehende Radialbohrungen 56, die mit Radialbohrungen 57 im Steuerschieber in Verbindung ge­ bracht werden können. Die Radialbohrungen 56 stehen über eine axial verlaufende Zumeßblende 58 mit dem Inneren des Steuerschiebers 46 in Verbindung. An der den Steuerschie­ ber 40 aufnehmenden Längsbohrung 60 sind mehrere Ringnuten ausgebildet, von denen nur die Ringnuten 61, 62 und 63 näher bezeichnet sind. Die Ringnut 63 steht mit einer Pumpe in Verbindung, die Ringnut 62 mit einem Verbraucher­ anschluß und die Ringnut 61 mit einem drucklosen Rücklauf.

Befindet sich der Längsschieber 40 in einer Stellung, in welcher die Ringnuten 61, 62 mit den Radialbohrungen 53 und 57 in Verbindung stehen, so werden der Raum innerhalb des Steuerschiebers 46 und der die Feder aufnehmende Raum 47 zum Rücklauf entlastet, d. h. drucklos. Auf die Ringfläche 52 des Steuerschiebers 46 wirkt jedoch der Druck von der Verbraucherseite 62 her. Hat dieser durch entsprechende Einstellung des Steuerschiebers einen be­ stimmten Wert erreicht, wird der Steuerschieber 46 ent­ gegen der Kraft der Reglerfeder 47 verschoben. Dadurch wird nun auch sein Innenraum beaufschlagt und Verbindung über die Zumeßblende 58 und die Radialbohrungen 56 zu den Radialbohrungen 57 und damit zum Rücklauf 61 herge­ stellt. An der Zumeßblende bildet sich ein Druckabfall, durch den der Steuerschieber im Zusammenwirken mit der Reglerfeder in eine Gleichgewichtsposition verschoben wird. Gleichzeitig wird aber auch der Durchgangsquer­ schnitt zur Bohrung 57 durch die Bohrung 56 verringert, d. h. diese beiden Bohrungen bilden einen veränderlichen Auslaßquerschnitt (Regelblende).

Hierdurch wird nun für einen konstanten Durchflußstrom von der Verbraucherseite 62 zur Rücklaufseite 61 gesorgt. Das Verhalten des Regelschiebers ist wieder genauso wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1.

Die Fig. 3 und 4 zeigen, daß der Steuerschieber mit seiner Ringkante nicht unbedingt an einer Kegelfläche anliegen muß, sondern auch an einer ebenen Fläche anlie­ gen kann. Diese wird bei diesen beiden Ausführungsbei­ spielen gebildet durch eine Schraube 70, welche eine Planfläche 71 aufweist, die einen zylindrischen Ansatz 72 hat. Der Steuerschieber 46 liegt mit seiner Kante 73 an der Planfläche an. Ein schmaler Schlitz 74 sorgt für einen freien Restquerschnitt 75. Hier kann, wenn der Steuerschieber am Abstützkörper anliegt, ein sehr gerin­ ger Reststrom fließen, der jedoch keine wesentlich andere Funktion ergibt.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 5 und 6, die weitgehend demjenigen nach Fig. 2 entsprechen, sind am Außenumfang des Längsschiebers 40′ zwei einander gegenüber­ liegende taschenartige Abflachungen 77, 78 ausgebildet, die nahe der Bohrung 55 liegen, parallel zu dieser verlaufen und sich in Richtung zur Bohrung 57 erstrecken, aber nicht bis zu dieser reichen. Die Abflachungen berühren aber die Mündungen der Bohrung 55 nicht.

Man erreicht damit, daß die Strombegrenzungsfunktion so­ wohl von 62 nach 61 wie auch von 63 nach 62 wirksam ist. Dabei wirkt der Steuerschieber mit den kegelstumpfförmigen Flächen aber auch als Rückschlagventil von 63 nach 64. Wenn der Längsschieber 40 weit gezogen ist, wird das Strom­ regelventil jedoch durch die Abflachungen 77, 78 umgangen.

Wenn in der Beschreibung von Ringkante des Steuerschie­ bers gesprochen ist, so kann diese Ringkante selbstver­ ständlich auch eine geringe Fläche aufweisen wie im Aus­ führungsbeispiel nach Fig. 1 oder den Ausführungsbei­ spielen nach den Fig. 3 und 4. Diese Ringkantenfläche ist aber im Vergleich zur Ringfläche 24 bzw. 52 relativ klein.

Claims (6)

1. Stromregelventil, zur Regelung eines vom Zulauf zu mindestens einem Verbraucher fließenden Druckmittel, mit einem in einer Bohrung geführten und von einer Regelfeder belasteten Steuerschieber (15, 46) mit einer vom Druckmittel durchströmten Meßdrossel (25, 58) und mindestens einer mit einem Auslaß (31, 61) in Verbindung stehenden Querbohrung (28, 56), welches Stromregelventil beim Zuschalten des Verbrauchers den sogenannten Anfahrsprung weitgehend unterdrückt, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (15, 46) topfförmig ausgebildet ist und in Ruhestellung nur mit einer Ringkante (16, 48) seiner Stirnfläche an einem im Zulauf (14) angeordneten, mindestens einen Zulaufkanal (20) für den Zugang des Druckmittels an den Steuerschieber aufweisenden Abstützkörper (13) anliegt, wodurch in dieser Stellung nur eine Ringfläche (24, 52) des Steuerschiebers vom Druckmittel beaufschlagt ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstützkörper (13, 50) eine Schraube ist, die am oder nahe dem Zulauf angeordnet ist und eine kegelstumpfförmige oder zylindrische Fläche aufweist, gegen die sich die Ringkante (16, 48) des Steuer­ schiebers legt.

3. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (46) in einer sackförmig ausgebildeten Längs­ bohrung (42) des Längsschiebers (40) eines Wegeventils (41) ange­ ordnet ist, wobei am Grund der Längsbohrung eine Schraube (50) mit kegelstumpfförmiger Spitze (49) angeordnet ist, gegen die sich der Steuerschieber unter der Kraft der Reglerfeder (47) legt, und daß der Druckmittelzu- und Abfluß für den Steuerschieber (46) durch zwei im Abstand voneinander angeordnete, die Wand des Längsschiebers durchdringende Bohrungen (55, 57) gebildet ist.

4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am geschlossenen Ende des Steuerschiebers mindestens ein Durchgangs­ kanal (56) ausgebildet ist, der zusammen mit wenigstens einer Quer­ bohrung (57) im Längsschieber die Regelblende bildet, und daß dieser Regelblende eine Zumeßblende (58) vorgeschaltet ist.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Abstützkörper dort, wo der Steuerschieber anliegt, ein schmaler Schlitz (74) ausgebildet ist.

6. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Außen­ umfang des Längsschiebers (40′) mindestens eine taschenartige Aus­ nehmung (77) ausgebildet ist, die nahe der den Druckmittelzufluß zum Steuerschieber (46) bildenden Bohrung (55) und parallel zu dieser verläuft und sich in Richtung zur Bohrung (57) erstreckt.