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Einstellbares Drosselventil
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" Einstel ar
Ein bekanntes Drosselventil mit hydraulischer
Folgesteuerung der Firma Towler weist als Hauptstufe einen Drosselkolben auf, welcher
auf seiner Steuerseite, d.h. der von der Durchlaßseite abgewandten Seite einerseits
durch einen Zulaufkanal mit Drosselstelle mit dem Ölzulauf und andererseits durch
einen axialen Ablaufkanal mit der Ölablaufseite des Kolbens verbunden ist. Ein Folgekolben
ist mit dem axialen Ablaufkanal fluchtend geführt und bildet mit der Öffnung des
axialen Ablaufkanals eine Kantensteuerung. Der Folgekolben wird durch einen Stellkolben
in Abhängigkeit von einem mittels Vorsteuerstufe vorgegebenen Vorsteuerdruck hydraulisch
positioniert. Hierzu weist das bekannte Drosselventil eine mechanische Verbindung
zwischen dem Stellkolben und dem Folgekolben auf, sowie eine Feder, welche eine
mechanische Rückführung der Stellkolbenposition bewirkt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein derartiges Drosselventil
so weiter zu bilden, daß auf die aufwendige Vorsteuerung mit Kraftrückführung verzichtet
und die Baugröße reduziert werden kann, ohne die Funktionstüchtigkeit zu beeinträchtigen.
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Dies geschieht nach der Erfindung dadurch, daß Stellkolben und Folgekolben
mechanisch derart unabhängig voneinander geführt werden, daß der Folgekolben den
Stellkolben durchdringt und in diesem gleitet und mit diesem nur durch einen Anschlag
im öffnungssinn mechanisch verbunden ist. Hierdurch kann der Folgekolben sich im
Öffnungssinne unabhängig vom Stellkolben und der Stellkolben sich im Schließsinne
unabhängig vom Folgekolben bewegen. Stellkolben und Folgekolben werden durch voneinander
unabhängige Federn in Schließrichtung des 2-Wegeventils vorgespannt.
Damit
kann die den Stellkolben abstützende Feder dem Vorsteuerdruck angepaßt werden, ohne
die Vorspannkraft des Folgekolbens zu beeinträchtigen.
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Vorzugsweise wird für die Aufwärtsbewegung des Stellkolbens ein Totweg
vorgesehen, bevor er den Anschlag des Folgekolbens erreicht. Hierdurch wird erreicht,
daß der Folgekolben mit seiner gesamten Federkraft den axialen Ablaufkanal des Drosselkolbens
hermetisch schließt, wenn kein Steuerdruck anliegt.
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Bei umgekehrter Durchflußrichtung wirkt das Drosselventil als Rückschlagentil.
Der Drosselkolben und der Folgekolben werden dann gegen die Federkraft verstellt.
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Der Anwendungsbereich des erfindungsgemäßen Drosselventils läßt sich
weiterhin dadurch erweitern, daß der Steuerdruck mittels eines Druckbegrenzungsventils,
vorzugsweise eines elektromagnetisch proportional angesteuerten Druckbegrenzungsventil
erzeugt wird.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der
Zeichnung beschrieben.
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Das in der Zeichnung dargestellte 2-Wege-Sitzventil wirkt als Drosselventil
in der durch die Pfeile 4 und 5 vorgegebenen Durchflußrichtung und als Rückschlagventil
in der umgekehrten Durchflußrichtung. Das Ventil weist in dem Gehäuse 1 den Drosselkolben
auf. Wenn dieser auf Sitz 32 dichtend schließt, wird er auf der Ringfläche 33, die
sich im wesentlichen aus der Differenz zwischen der Sitzfläche des Gehäuses und
der Sitzfläche des Kolbens ergibt, durch den Druck P1 auf der Ölzulaufseite beaufschlagt.
Der Drosselkolben 6 weist einen
Ölzulaufkanal 7 mit Drosselstelle
36 auf, welche den blzulaufkanal 2 mit dem Zylinderraum 9 verbinden. Weiterhin weist
der Drosselkolben 6 den axialen Ölablaufkanal 8 auf, welcher auf der Drosselseite
37 des Kolbens in den Ölablauf mündet. Der Ablaufkanal 8 ist jedoch in der Ruhestellung
des Folgekolbens 10 im Sitz 11 verschlossen. Der Folgekolben 10 ist in der Führung
12 geradgeführt und durchdringt den konzentrisch angeordneten Stellkolben 13 derart,
daß beide relativ zueinander beweglich sind. Der Stellkolben 13 ist in dem Stellzylinder
14 dichtend geführt und kann über die Steuerdruckleitungen 21 und 24 druckbeaufschlagt
werden. Seine Ruheposition ist durch den Bund 15 vorgegeben.
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Der Stellkolben 13 und der Folgekolben 10 wirken durch den Anschlag
16 des Folgekolbens 10 miteinander, wobei der Stellkolben 13 hierzu einen gewissen
Totweg 34 zurückzulegen hat.
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Der Folgekolben wird durch Feder 17, die sich gegen den Federteller
18 einerseits und den Anschlag 16 des Folgekolbens andererseits abstützt, gegen
den Drosselkolben 6 bzw. Sitz 11 gedrückt, solange der Stellkolben den Totweg 34
nicht überwunden hat. Der Stellkolben wird durch Feder 19, welche sich einerseits
gegen Federteller 20 und andererseits gegen Bund 15 des Stellkolbens abstützt, mit
dem Bund 15 auf das Gehäuse aufgesetzt, solange die durch den Steuerdruck PS erzeugte
Druckkraft kleiner als die Vorspannkraft der Feder 19 ist.
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Das bis hierher dargestellte kombinierte Drossel- und Rückschlagventil
funktioniert bei Durchflußrichtung der Pfeile 4 und 5 wie folgt: An der Ringfläche
33 des Drosselkolbens 6 liegt der Druck P 1 an. Da der Ölablaufkanal 8 jedoch durch
Folgekolben 10 im Sitz 11 verschlossen ist, liegt über Kanal 7 auch auf der Steuerseite
35 der Druck P 1 an. Da die Ringfläche 35 größer als Ringfläche 33 ist, überwiegt
die Schließkraft und
verschließt der Drosselkolben 6 den Öl zulauf
in den Verbraucherkanal 3. Wenn nunmehr über den Vorsteuerkanal 21 und 24 ein bestimmter
Vorsteuerdruck in den Stellzylinder 14 gegeben wird, bewegt sich der Stellkolben
13 gegen die Kraft der Feder 19 nach oben. Nach Uberwindung des Totwegs 34 wird
bei dieser Bewegung auch der Folgekolben 10 mittels Anschlag 16 mitgenommen und
gegen die Federkraft 17 nach oben bewegt.
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Es stellt sich nunmehr eine Gleichgewichtsstellung des Stellkolbens
13 ein, welche durch den Vorsteuerdruck einerseits und durch die wegabhängigen Federkräfte
der Federn 17 und 19 andererseits vorgegeben ist. Dadurch, daß der Folgekolben 10
von dem Sitz 11 abhebt, fließt Öl durch Ablaufkanal 8 ab, so daß der auf die Ringfläche
35 wirkende Schließdruck PO im Zylinder 9 aufgrund der Wirkung der Drosselstelle
36 abfällt, bis der auf der Ringfläche 33 anliegende Druck P1 das Abheben des Drosselkolbens
6 vom Sitz 32 bewirkt. Hierbei folgt der Drosselkolben 6 mit Sitz 11 der Steuerkante
des Folgekolbens 10 derart, daß die auf den Kolben wirkenden Druckkräfte im Gleichgewichtzustand
sind und der Kolben 2 die durch den Folgekolben 10 vorgegebene Gleichgewichtsposition
einnimmt.
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Der Ölstrom kann hierdurch in Abhängigkeit vom Steuerdruck PS definiert
gedrosselt werden.
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Hierbei ist es weiterhin möglich, den Steuerdruck durch Anbau eines
Druckbegrenzungsventils oder Druckminderventils, das insbesondere durch einen Proportionalmagneten
stetig verstellt werden kann, zu erzeugen. Das dargestellte Druckbegrenzungsventil
besteht aus dem Gehäuse 23 mit dem Steuerkanal 24 und Rücklaufkanal 30, dem Sitz
25 und der Prallplatte 26. Durch Stößel 27 und Proportionalmagnet 28 wird die Prallplatte
mit definierter Kraft beaufschlagt und
dadurch der Druck P S in
dem Zylinderraum des Druckbegrenzungsventils auf einen vorgegebenen Wert begrenzt.
Da das Druckbegrenzungsventil 23 zu dem Stellzylinder 13 parallelgeschaltet ist,
herrscht im Zylinder 14 auch der definiert eingestellte Vorsteuerdruck PS. Der Elektro-Magnet
28 ist als handelsüblicher Proportionalmagnet ausgeführt. Das bedeutet, daß die
Stellkraft des Stößels 27 proportional dem eingegebenen elektrischen Strom ist.
Dadurch wird es möglich, durch Einstellung eines bestimmten elektrischen Stroms
eine definierte, dem elektrischen Strom im wesentlichen proportionale Verstellung
des Kolbens 6 zu erzielen.
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BEZUGSSEICHENAUFSTELLUNG 1 Gehäuse 2 Clzulauf 3 ölablauf, Verbraucherkanal
4 Zulaufrichtung 5 Ablaufrichtung 6 Drosselkolben 7 blzulaufkanal 8 Ölablaufkanal
9 Zylinderraum für Drosselkolben, Schließzylinder 10 Folgekolben 11 Steuerkante,
Sitz 12 Führung 13 Stellkolben 14 Stellzylinder 15 Bund 16 Anschlag an Folgekolben
17 Feder für Folgekolben 18 Federteller 19 Feder für Stellkolben 20 Federteller
21 Vorsteuerdruckkanal 22 Tankkanal 23 Druckbegrenzungsventil 24 Steuerdruckkanal
zum Druckbegrenzungsventil 25 Ventilsitz 26 Kolben 27 Stempel, Stößel 28 Vorsteuermagnet
29 Eingabe 30 Tankkanal 31 Federraum 32 Sitz des Drosselventils
33
Differenzialkolbenfläche des Drosselventils 34 Totweg 35 Steuerfläche, Ringfläche,
Steuerseite 36 Drosselstelle 37 Drosselseite