DE3140397C2 - Vorgesteuerte Vorrichtung zur lastunabhängigen Regelung eines Druckmittelstroms proportional zu einem elektrischen Eingangssignal - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer vorgesteuerten Vorrichtung zur lastunabhängigen Regelung eines Druckmittelstroms proportional zu einem elektrischen Eingangssignal nach der im Oberbegriff des An­ spruchs 1 näher angegebenen Gattung.

Es wurde bereits eine solche Vorrichtung in einer älteren Anmeldung nach DE 30 40 521 A1 vorgeschlagen, bei der die Ventilmittel als ein Volumenstromsensor in Form eines 2-Wege-Einbauventils ausgebildet sind. An dessen Ventilkörper wird der Hub über einen elektromechani­ schen Wegaufnehmer erfaßt und in einer elektrischen Ansteuereinrich­ tung zum Ansteuern eines elektrohydraulischen Proportional-Druckre­ gelventils verarbeitet. Letzteres steuert ein Stellglied derart, daß der über den Volumenstromsensor fließende Druckmittelstrom propor­ tional zur Größe eines elektrischen Eingangssignals steuerbar ist und sie mit relativ geringem baulichen Aufwand auch zur Beeinflus­ sung der Maximalleistung herangezogen werden kann. Dabei ist für die Strom-, Druck- und Leistungsregelung nur ein einziges elektromecha­ nisches Proportional-Druckregelventil notwendig. Der Nachteil der genannten Vorrichtung liegt jedoch in der hohen Anforderung an die Reibungsarmut des Volumenstromsensors, sowie in der dadurch begrenz­ ten Meßgenauigkeit.

Ferner ist aus der DE 29 52 083 A1 eine Regeleinrichtung für eine verstellbare Pumpe mit einer in der Förderleitung angeordneten Meß­ drossel bekannt, deren Druckdifferenz an einem Pumpenregler wirksam wird. Mit dieser Regeleinrichtung ist auch eine kombinierte Strom- und Druckregelung möglich, wobei entsprechend den beiden Funktionen zwei teuere, elektrofluidische Proportional-Regelventile verwendet werden. Vorteilhaft bei solchen Regeleinrichtungen ist, daß sie auch noch in Bereichen mit maximalem Durchfluß und maximalem Druck verhältnismäßig genau arbeiten. Von Nachteil ist jedoch der hohe Aufwand für zwei Proportionalventile.

Weiterhin ist aus der DE 24 61 521 A1 eine vorgesteuerte Vorrichtung zur lastunabhängigen Regelung eines Druckmittelstroms proportional zu einem elektrischen Eingangssignal bekannt, dessen elektrische An­ steuereinrichtung zwei Sollwerteingänge aufweist. Hier dienen die Sollwerteingänge zur Einstellung der Größe des Volumenstroms und dessen Richtung, während eine kombinierte Druck-Strom-Regelung nicht vorgesehen ist.

Ferner wird in der Druckschrift "technica 8/1980, Seiten 601 bis 605", insbesondere auf Seite 104 in Fig. 9 auf eine Vorrichtung mit kombinierter Druck-Strom-Regelung hingewiesen, die jedoch für jede Funktion ebenfalls ein Proportionalventil erfordert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine vorgesteuerte Vorrichtung zur lastunabhängigen Regelung eines Druckmittelstroms proportional zu einem elektrischen Eingangssignal für eine kombinierte Strom-Druck-Regelung möglichst einfach so auszubilden, daß deren statisches und dynamisches Verhalten weiter verbessert wird. Gelöst wird diese Aufgabe ausgehend von der gattungsbildenden vorge­ steuerten Vorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des An­ spruchs 1.

Auf diese Weise wird eine vorgesteuerte Vorrichtung erreicht, die unter Vermeidung der Nachteile die Vorteile beider Systeme in sich vereinigt, indem sie eine kombinierte Strom-Druck-Regelung mit einem einzigen elektrofluidischen Proportional-Druckregelventil erlaubt und ohne Volumenstromsensor auskommt. Durch die Verwendung eines vom Proportional-Druckregelventil hydraulisch angesteuerten Drosselven­ tils werden die Probleme mit dem Reibungseinfluß in einem Meßglied ausgeschaltet. Ferner läßt sich eine genauere Regelung von Druckmit­ telstrom und dessen Druck erreichen, vor allem wenn diese maximale Werte aufweisen. Weiterhin ist bei dieser Vorrichtung eine flexibel einstellbare, universelle Leistungsregelung möglich. Zudem können für diese Vorrichtung Standardkomponenten verwendet werden, insbe­ sondere Schieber- oder Blockeinbauventile, was einen geringen bau­ lichen Aufwand begünstigt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 ange­ gebenen Vorrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist eine Ausbil­ dung gemäß Anspruch 9, wodurch sich trotz der sehr begrenzten Durch­ flußkapazität des Proportional-Druckregelventils mit ihm Ventile größerer Nennweite ansteuern lassen, wobei kurze Stellzeiten er­ reicht werden. Während im Großsignalbereich das Volumenstromsignal des Proportional-Druckregelventils erheblich verstärkt wird, arbei­ tet es im Kleinsignalbereich mit seiner hohen, eigenen Dynamik ohne Parallelschaltung des Hilfsventils. Die Genauigkeit der Druckrege­ lung kann noch erhöht werden, wenn das elektrofluidische Proportio­ nal-Druckregelventil gemäß Anspruch 10 in einen zusätzlichen Lage­ regelkreis geschaltet wird.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich­ nung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein erstes Ausführungs­ beispiel in einer sehr einfachen Schaltungsausführung,

Fig. 2 ein Durchfluß-Druck-Diagramm der Vorrichtung nach Fig. 1 und

Fig. 3 den hydraulischen Teil eines zweiten Ausführungsbeispiels in vereinfachter Darstel­ lung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Fig. 1 zeigt eine vorgesteuerte Vorrichtung 10 zur lastunabhängigen Regelung eines Druckmittelstroms pro­ portional zu einem elektrischen Eingangssignal. Sie weist eine verstellbare Druckmittel-Versorgungseinrichtung 11 auf, an deren Ausgang 12 eine Förderleitung 13 angeschlos­ sen ist. Die Druckmittel-Versorgungseinrichtung 11 be­ steht in an sich bekannter Weise aus einer Verstellpumpe 14, die Druckmittel aus einem Tank 15 saugt und der ein Regelventil 16 zugeordnet ist, das über einen Steueran­ schluß 17 ansteuerbar ist. In die Förderleitung 13 ist ein hydraulisch angesteuertes Drosselventil 18 geschaltet, das die Förderleitung 13 in einen Zulauf 19 und in einen Ab­ lauf 21 unterteilt. Das Drosselventil 18 ist als 4-Wege­ ventil ausgebildet, das neben den Anschlüssen 22, 23 für den Zulauf 19 bzw. den Ablauf 21 einen Steueranschluß 24 sowie einen Rücklaufanschluß 25 aufweist. Der Steueran­ schluß 24 ist über eine erste Steuerverbindung 26 mit dem Steueranschluß 17 der Versorgungseinrichtung 11 verbunden und der Rücklaufanschluß 25 ist zum Tank 15 entlastet. Das Drosselventil 18 hat einen stetig verstellbaren Ventilkör­ per 27, der von einer Feder 28 sowie vom Druck in einem ersten Steueranschluß 29 in Richtung einer Arbeitsstellung 31 belastet wird. Auf seiner gegenüberliegenden Seite ist der Ventilkörper 27 vom Druck in einem zweiten Steueran­ schluß 32 in Richtung einer Sperrstellung 33 belastet. In der Sperrstellung 33 sind der Zulauf 19 und der Ablauf 21 voneinander getrennt, während die erste Steuerverbindung 26 zum Tank 15 ent­ lastet wird. In der Arbeitsstellung 31, die sich über einen bestimmten Hubbereich des Ventilkörpers 27 er­ streckt, wobei die Verbindung zwischen den Anschlüssen 22 und 23 proportional zur Auslenkung mehr oder weniger stark aufgesteuert wird, ist der Rücklaufanschluß 25 blockiert. Ferner wird in dieser Arbeitsstellung 31 der Ablauf-Anschluß 23 stets mit dem Steueranschluß 24 ver­ bunden. Der zweite Steueranschluß 32 steht über einen Steuerkanal 34 mit dem Zulauf 19 in Verbindung. Der erste Steueranschluß 29 des Drosselventils 18 ist über eine Steuerleitung 35 mit dem hydraulischen Eingang eines elektrohydraulischen Proportional-Druckregelventils 36 verbunden, dessen Ventilglied von einem Proportionalmag­ neten 37 angesteuert wird. Ferner steht die Steuerleitung 35 über eine Drosselstelle 38 mit dem Zulauf 19 in Ver­ bindung. Der Ventilkörper 27 des Drosselventils 18 ist mit einem elektromechanischen Wegeaufnehmer 39 gekoppelt, der proportional zur Auslenkung des Ventilkörpers 27 elektrische Signale an einen Eingang 41 einer elektri­ schen Ansteuereinrichtung 42 gibt.

Die elektrische Ansteuereinrichtung 42, die zur Ansteuerung des Proportionalmagneten 37 dient, hat einen ersten Ein­ gang 43 zur Eingabe des Sollwertes für die Druckmittelmenge. Das dort eingegebene Sollwertsignal wird über eine erste Begrenzer-Schaltvorrichtung 44 geführt, deren Ausgang 45 mit dem nicht invertierenden Eingang 46 eines ersten Dif­ ferenzverstärkers 47 verbunden ist. Der invertierende Ein­ gang 48 erhält ein lageabhängiges Signal vom Istwertein­ gang 41. Das Ausgangssignal des ersten Differenzverstär­ kers 47 wird einer zweiten Begrenzer-Schaltvorrichtung 49 eingegeben. Das Spannungssignal an deren Ausgang 51 wird über einen Verstärker 52 in ein entsprechendes Strom­ signal umgewandelt, das am Ausgang 53 zur Ansteuerung des Proportionalmagneten 37 abgenommen werden kann. Ein Steuereingang 54 an der zweiten Begrenzer-Schaltvorrich­ tung 49 steht mit einem zweiten Eingang 55 in Verbindung, der zur Eingabe eines Sollwerts für die Druckbegrenzung des Druckmittelstroms dient. Die Signale vom Istwert-Ein­ gang 41 sowie vom Ausgang 51 der zweiten Begrenzer-Schalt­ vorrichtung 49 werden einem Multiplizierglied 56 eingegeben, dessen Ausgang 57 mit dem invertierenden Ein­ gang 58 eines zweiten Differenzverstärkers 59 in Verbin­ dung steht. Der nicht invertierende Eingang 61 hat Ver­ bindung mit einem dritten Eingang 62, in den der Sollwert für die Leistung eingegeben wird. Das Ausgangssignal des zweiten Differenzverstärkers 59 wird an einen Steueran­ schluß 63 der ersten Begrenzer-Schaltvorrichtung 44 ge­ legt.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung 10 wird wie folgt er­ läutert:
Im folgenden wird zuerst auf die Regelung der Durchfluß­ menge eingegangen, wobei die Verstellpumpe 14 einen Druck­ mittelstrom erzeugt, der über den Zulauf 19 und das Dros­ selventil 18 in den Ablauf 13 und weiter zu einem nicht näher gezeichneten hydraulischen Verbraucher fließt. Da­ bei herrsche am Ausgang 12 der Verstellpumpe 14 der Pum­ pendruck und im Ablauf 13 ein Lastdruck. Ferner herrscht im Steueranschluß 17 der Versorgungseinrichtung 11 ein Reglerdruck, der zusammen mit der Kraft einer Reglerfeder 64 entgegen dem Pumpendruck auf das Regelventil 16 ein­ wirkt. Im Arbeitsbetrieb herrscht am Regelventil 16 ein Regeldruckgefälle, das sich aus der Differenz von Pumpendruck minus Reglerdruck ergibt, das somit von der Kraft der Reglerfeder 64 abhängt und vor allem kon­ stant ist. Nun ist aber in Arbeitsstellung 31 des Ven­ tilkörpers 27 der Steueranschluß 17 der Versorgungsein­ richtung 11 über die Steuerverbindung 26 und den Steu­ eranschluß 24 am Drosselventil 18 mit dem Ablauf 21 verbunden. Es gilt daher in erster Näherung, daß der Reglerdruck dem Lastdruck gleicht. Daraus ergibt sich aber auch, daß das in Arbeitsstellung 31 über den Ven­ tilkörper 27 wirksame Druckgefälle zwischen Zulauf 19 und Ablauf 21 dem Regeldruckgefälle gleicht und damit ebenfalls konstant ist. Ist aber das Druckgefälle kon­ stant, so ist die über das Drosselventil 18 in den Ab­ lauf 13 fließende Druckmittelmenge proportional zu dem vom Ventilkörper 27 jeweils aufgesteuerten Durchfluß­ querschnitt. Letzterer wiederum ist proportional zu dem vom Ventilkörper 27 ausgeführten Hub und damit auch pro­ portional zum elektrischen Ausgangssignal des Wegauf­ nehmers im Istwert-Eingang 41 der elektrischen Ansteuer­ einrichtung 42. Daraus ergibt sich auch, daß die in den Ablauf fließende Druckmittelmenge nur abhängig ist von der Größe des Hubes des Ventilkörpers 27. Der Ventil­ körper 27 selbst liegt aber in einem Lageregelkreis, wobei der elektromechanische Wegaufnehmer 39 ein ent­ sprechendes elektrisches Signal an den Istwert-Eingang 41 meldet. Dieses Istwertsignal wird im ersten Differenz­ verstärker 47 mit dem entsprechenden Sollwertsignal für die Menge am ersten Eingang 43 verglichen und die sich daraus ergebende Differenzspannung wird nach Umwandlung im Verstärker 52 in ein proportionales Stromsignal am Ausgang 53 zur Ansteuerung des Proportionalmagneten 37 benutzt. Proportional zur Größe dieses Stromsignales steuert das Druckregelventil 36 den hydraulischen Druck in der Steuerleitung 35, wodurch der Ventilkörper 27 so lange vorgesteuert wird, bis die Regelabweichung zu Null wird. Der Ventilkörper 27 befindet sich dann in seiner gewünschten Lage, in der die zum Ablauf 13 fließende Druckmittelmenge proportional ist zur Größe des elek­ trischen Eingangssignals am ersten Eingang 43 für die Menge. Es sei dabei unterstellt, daß die erste und zwei­ te Begrenzer-Schalteinrichtung 44, 49 noch nicht zur Wirkung kommen.

Steigt oder fällt hierbei der Lastdruck im Ablauf 13 infolge unterschiedlicher Belastung des angeschlossenen Verbrauchers, so wird durch entsprechende Ausgleichsbe­ wegungen des Regelventils 16 die Verstellpumpe stets so gesteuert, daß der Druckabfall über das Drosselventil 18 konstant bleibt. Mit der Vorrichtung 10 kann somit eine lastunabhängige Regelung des Druckmittelstroms proportio­ nal zum jeweiligen elektrischen Signal am Eingang 43 erreicht werden, wie dies in Fig. 2 durch die Durch­ flußkennlinien 69 veranschaulicht ist.

Neben der geschilderten Mengenregelung kann darüber hinaus mit der Vorrichtung 10 eine zusätzliche Drucksteuerung vorgenommen werden. Dies wird vor allem durch die Art der hydraulischen Verschaltung von Druckregelventil 36 mit Drosselventil 18 und mit Versorgungseinrichtung 11 in Kombination mit der hierfür speziell ausgebildeten elek­ trischen Ansteuereinrichtung 42 erreicht. Wie bereits er­ wähnt, ist der vom Druckregelventil 36 gesteuerte Vorsteu­ erdruck in der Steuerleitung 35 proportional zur Größe des Stromsignals am elektrischen Ausgang 53. Da fernerhin die Druckabfälle im Drosselventil 18 sowie über die Drossel­ stelle 38 bei definierten Arbeitsstellungen des Ventil­ körpers 27 konstant sind, gilt ferner auch, daß das Strom­ signal am Ausgang 53 proportional ist zum Reglerdruck am Steueranschluß 17 der Versorgungseinrichtung 11. Wenn man nun für das Drosselventil 18 den gleichen Arbeitsbereich wählt wie für das Regelventil 16, dann gilt auch, daß der Regeldruck im Steueranschluß 29 dem Lastdruck im Ablauf 13 gleicht. Daraus ergibt sich wiederum, daß der Last­ druck im Ablauf 13 proportional ist zum Stromsignal am Ausgang 53. Man erhält somit bei vorliegender Schaltung gleichzeitig elektrische Signale sowohl für die Durch­ flußmenge als auch für den Druck. Da das Stromsignal am Ausgang 53 proportional ist zum Spannungssignal am Aus­ gang 51 der zweiten Begrenzer-Schaltvorrichtung 49, kann durch einfache Begrenzung der Größe dieses Signals am Ausgang 51 auch der Druck in seiner Höhe begrenzt werden. Durch Eingabe entsprechender Sollwertsignale am zweiten Eingang 55 läßt sich somit die Druckhöhe in beliebiger Weise begrenzen, wie dies in dem Diagramm nach Fig. 2 beispielsweise durch die Druckkennlinien 71 veranschau­ licht ist.

Übersteigt beispielsweise der Lastdruck im Ablauf 13 den am Eingang 55 vorgegebenen Sollwert für den Druck, so erhöht sich auch der Druck am Anschluß 17, was über das Regelventil 16 die Pumpe 14 zur Abgabe eines größeren För­ derstromes in die Leitung 19 veranlaßt. Dadurch steigt der Druck in der Leitung 19 und über die Verbindungslei­ tung 34 auch am Anschluß 32 des Drosselventiles 18 und versucht dieses in Schließrichtung zu verstellen. Wäre nun die Lageregelung des Drosselventils 18 durch die Begren­ zerschaltung 49 nicht beeinträchtigt, würde sich das er­ zeugte elektrische Fehlersignal am Ausgang des Regelver­ stärkers (erster Differenzverstärker) 47 über die Begrenzerschaltung 49 auf den Verstärker 52 und das Druckregelventil 36 durchsetzen. Über den auf diese Weise erhöhten Druck am Anschluß 29 des Drosselventils 18 käme es zu einem neuen stationären Zu­ stand bei unveränderter Öffnung des Drosselventils 18 trotz angestiegenen Druckes in der Leitung 21 und 19.

Sobald aber am Ausgang 51 der Begrenzerschaltung 49 sich das konstante Signal an den Eingang 54 durchsetzt, also dann, wenn der Lastdruck in der Leitung 21 größer ist als dieses sein zugehöriges Sollwertsignal, kann das Druck­ regelventil 36 den zur Aufrechterhaltung der Position von Drosselventil 18 erforderlichen erhöhten Druck nicht auf­ bringen, das Drosselventil 18 verändert solange seine Po­ sition in Schließrichtung, bis ein neuer stationärer Zu­ stand eintritt, bei den der Lastdruck in der Leitung 21 dem Sollwert am Eingang 55 entspricht.

Neben der geschilderten Strom- und Druck-Regelung kann mit der Vorrichtung 10 darüber hinaus eine Leistungs­ regelung vorgenommen werden, da man bei der Vorrichtung 10 gleichzeitig elektrische Signale für die Durchfluß­ menge und den Druck erhält. Werden zu diesem Zweck in dem Multiplizierglied 56 das durchflußabhängige Signal am Istwert-Eingang 41 und das druckabhängige Signal am Ausgang 51 der zweiten Begrenzer-Schaltvorrichtung 49 miteinander multipliziert, so ergibt sich am Ausgang 57 ein Signal, das proportional ist zur abgegebenen Lei­ stung bestehend aus Druckmittelmenge im Ablauf 21 mal dem jeweiligen Lastdruck. Dieser Istwert für die Lei­ stung wird nun im zweiten Differenzverstärker 59 mit einem Sollwert am Eingang 62 für die Leistung verglichen. Bei zu hohem Wert des Druckes wirkt dann ein Fehlersig­ nal des Differenzverstärkers 59 am Steueranschluß 63 der ersten Begrenzer-Schaltvorrichtung 44 und begrenzt da­ durch die Menge. Auf diese Weise kann die abgegebene Lei­ stung auf einen konstanten, beliebigen Wert begrenzt wer­ den.

Die Fig. 3 zeigt einen Teil der zweiten Vorrichtung 80, die sich vor allem durch eine geänderte hydraulische An­ steuerung des Drosselventils unterscheidet, wodurch auch Drosselventile größerer Nennweite mit kurzen Stellzeiten steuerbar sind. Die Vorrichtung 80 unterscheidet sich von der Vorrichtung 10 nach Fig. 1 wie folgt, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. In die Steuerleitung 35 ist zwischen den ersten Steueranschluß 29 am Drosselventil 18 und die Drosselstelle 38 eine Hilfs­ drossel 81 geschaltet. Die an dieser Hilfsdrossel 81 auf­ tretende Druckdifferenz wird über Steuerleitungen 82, 83 auf Steueranschlüsse 84, 85 eines hydraulisch vorgesteuer­ ten 3/3-Wegeventils 86 geleitet. Das Wegeventil 86 hat einen federzentrierten Steuerschieber 87, der eine mittige Sperrstellung 88, eine linke Entlastungsstellung 89 sowie eine rechte Durchgangsstellung 91 aufweist. Das Wegeventil 86 ist mit einem Zulaufanschluß 92 mit dem Zulauf 19, mit einem Rücklaufanschluß 93 mit dem Tank 15 und mit einem Ver­ braucheranschluß 94 mit dem ersten Steueranschluß 29 des Drosselventils 18 verbunden.

Die Wirkungsweise der hydraulischen Ansteuerung bei der Vor­ richtung 80 wird wie folgt erläutert: Bei der hydraulischen Vorsteuerung des Drosselventils 18 mit Hilfe des Druckregel­ ventils 36 fließt ein Steuerölstrom vom Zulauf 19 über die Drosselstelle 38 und die Hilfsdrossel 81 zum ersten Steuer­ anschluß 29 hin oder es fließt ein Steuerölstrom vom ersten Steueranschluß 29 über die Hilfsdrossel 81 und das geöffnete Druckregelventil 36 zum Tank 15. Die Durchflußkapazität des proportional arbeitenden Druckregelventils 36 ist relativ klein. Wird nun mit einem solchen Druckregelventil 36 ein Drosselventil 18 vorgesteuert, das eine große Nennweite auf­ weist und dadurch einen großen Stellkolben hat, so können hierbei Stellzeiten von mehreren 100 msec auftreten, die nicht immer erwünscht sind. Um bei solchen Verhältnissen Stellzeiten von insbesondere weniger als 100 msec zu errei­ chen, wird das Volumensignal des Druckregelventils 36 mit Hilfe der Hilfsdrossel 81 und des 3/3-Wegeventils 86 ver­ stärkt. Solange das Druckregelventil 36 im Kleinsignalbe­ reich arbeitet, ist die an der Hilfsdrossel auftretende Druck­ differenz zu gering und das Wegeventil 86 nimmt seine Sperr­ stellung 88 ein. Dadurch wird das Regelventil 36 allein wirk­ sam und zwar mit seiner eigenen, hohen statischen Genauig­ keit, die nicht durch Zwischenschaltung einer Stufe ver­ mindert wird. Arbeitet das Druckregelventil 36 dagegen im Großsignalbereich, so erzeugt der durch die Hilfsdros­ sel 81 fließende Steuerölstrom eine Druckdifferenz, die den federgefesselten Steuerschieber 87 so auslenkt, daß der jeweilige Steuerölstrom entsprechend verstärkt wird. Fließt der Steuerölstrom über die Hilfsdrossel 81 hin zum Steueranschluß 29 am Drosselventil 18, so schaltet der Steuerschieber 87 in seine Durchgangsstellung 91, wodurch ein paralleler Steuerölstrom unmittelbar vom Zu­ lauf 19 über das Wegeventil 86 zum ersten Steueranschluß 29 gelangt. Fließt ein Steuerölstrom in umgekehrter Weise vom ersten Steueranschluß 29 über die Hilfsdrossel 81 und das Druckregelventil 36 zum Tank, so schaltet der Steuerschieber 87 in die Entlastungsstellung 89, wodurch ein paralleler Steuerölstrom vom ersten Steueranschluß 29 über das Wegeventil 86 zum Tank 15 fließt. Auf diese Weise wird bei im Großsignalbereich arbeitenden Druck­ regelventil 36 das Volumenstromsignal wesentlich ver­ stärkt, wobei die Verstärkung den Faktor 10 erreichen kann. Auf diese Weise lassen sich Ventile großer Nenn­ größe mit Druckregelventilen mit kleiner Durchflußkapa­ zität ansteuern, wobei sich relativ kurze Stellzeiten realisieren lassen. Selbstverständlich ist diese Art der Ansteuerung nicht auf eine Anwendung bei einem Drossel­ ventil begrenzt, sondern kann auch auf andere hydraulisch angesteuerte Ventile mit ähnlichem Sachverhalt angewandt werden.

Ferner kann die Druckmittel-Versorgungseinrichtung anstelle einer Verstellpumpe mit Regler auch aus einer Konstantpumpe mit einem zugeordneten Umschaltventil gebildet werden, wobei der Umschaltschieber einerseits vom Pumpendruck und auf seiner federbelasteten Seite vom Lastdruck beaufschlagt werden kann. Auch kann das Dros­ selventil 18 mit umgekehrter Wirkrichtung, also drucklos geschlossen, ausgebildet sein. Auch eignet sich die ge­ zeigte Vorrichtung zur Überwachung des Wirkungsgrades bzw. des Verschleißes, wenn durch geeignete Maßnahmen die Eingangs- und die Ausgangsleistung elektronisch ver­ glichen werden.

Claims (10)

1. Vorgesteuerte Vorrichtung zur lastunabhängigen Regelung eines Druckmittelstroms proportional zu einem elektrischen Eingangssignal, mit zwischen einem Zulauf und einem Ablauf geschalteten Ventilmit­ teln, von dessen zugehörigem, beweglichem Ventilkörper die Lage ge­ messen und als elektrisches Signal einer elektrischen Ansteuerein­ richtung eingegeben wird, die zur Ansteuerung eines einzigen Propor­ tionalventils dient, wobei die Ansteuereinrichtung wenigstens zwei Sollwerteingänge für die Größe des Druckmittelstroms und für dessen Druck aufweist und einen elektrischen, beiden Steuerfunktionen zuge­ ordneten Ausgang hat, dessen elektrisches Ausgangssignal ein elek­ trofluidisches Proportional-Druckregelventil steuert, sowie mit ei­ ner mit dem Zulauf verbundenen, verstellbaren Druckmittel-Versor­ gungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Ventilmittel als ein proportional arbeitendes Drosselven­ til (18) ausgebildet sind,
• - daß das Drosselventil (18) zur Steuerung von Größe und Druck des Druckmittelstroms vorgesehen ist und fluidisch vom Proportio­ nal-Druckregelventil (36) angesteuert wird
• - und daß in einer Arbeitsstellung (31) des Drosselventils (18) die Druckmittelversorgungseinrichtung (11) über eine Steuerverbindung (26) mit dem Ablauf (21) verbunden wird.

2. Vorgesteuerte Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Ventilkörper (27) des Drosselventils (18) vom Druck in einem ersten Steueranschluß (29) und von einer Feder (28) in Rich­ tung einer den Strom vom Zulauf (19) zum Ablauf (13) stärker auf­ steuernde Arbeitsstellung (31) belastet wird, während ein gegenüber­ liegender, zweiter Steueranschluß (32) mit dem Zulauf (19) Verbin­ dung hat, dessen Druck den Ventilkörper (27) in Richtung einer Sperrstellung (33) belastet.

3. Vorgesteuerte Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die den Lastdruck im Ablauf (21) zur Druckmittel-Ver­ sorgungseinrichtung (11) führende Steuerverbindung (26) vom Drossel­ ventil (18) steuerbar ist.

4. Vorgesteuerte Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß das Drosselventil (18) diese Lastdruck-Steuerverbindung (26) in seiner Arbeitsstellung (31) offen hält und in der Sperrstel­ lung (33) die Steuerverbindung (26) zum Tank (15) entlastet.

5. Vorgesteuerte Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß dem elektrischen Eingang (53) des Propor­ tional-Druckregelventils (36) eine dessen Eingangssignal begrenzende zweite Begrenzer-Schaltvorrichtung (49) vorgeschaltet ist, deren Steuer­ eingang (54) mit dem Sollwert-Eingang (55) für den Druck in Verbindung steht und deren Eingang das Ausgangssignal eines als Regelverstärker arbeitenden ersten Differenzverstärkers (47) erhält, das aus einem lageabhängigen Ausgangssignal (41) eines dem Drossel­ ventil (18) zugeordneten, elektromechanischen Wegaufnehmers (39) und einem vom Sollwert für den fluidischen Strom abhängigen Soll­ wert-Signal (43) gebildet wird.

6. Vorgesteuerte Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Ausgangssignal des Wegaufnehmers (39) und das Ausgangssignal (51) der zweiten Begrenzer-Schaltvorrichtung (49) einem Mul­ tiplizierglied (56) zugeführt werden, dessen Ausgang (57) mit dem invertierenden Eingang (58) eines zweiten Differenzverstärkers (59) verbunden ist, dessen nicht invertierender Eingang (61) mit einem dritten Sollwert-Eingang (62) für die Leistung in Verbindung steht, und daß das Ausgangssignal des zweiten Differenzverstärkers (59) eine erste Begrenzer-Schaltvorrichtung (44) steuert, die dem ersten Sollwert-Eingang (43) für den Volumenstrom nachgeschaltet und dem ersten Differenzverstärker (47) vorgeschaltet ist.

7. Vorgesteuerte Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Druckmittel-Versorgungseinrichtung (11) als Verstellpumpe (14) mit zugeordnetem Regelventil (16) ausge­ bildet ist.

8. Vorgesteuerte Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Druckmittel-Versorgungseinrichtung als Konstantpumpe mit zugeordnetem Umschaltventil ausgebildet ist.

9. Vorgesteuerte Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in die Steuerleitung (35) vom Zulauf (19) über eine Drosselstelle (38) zum gesteuerten Steueranschluß (29) des Drosselventils (18) zwischen den Steueranschluß (29) und die Drosselstelle (38) eine Hilfsdrossel (81) geschaltet ist, deren Druckdifferenz bei ausreichender Größe ein Wegeventil (86) so steu­ ert, daß es neben den über die Hilfsdrossel (81) zum Steueranschluß (29) hin bzw. von ihm weg fließenden Steuerölströmen jeweils dazu parallele, verstärkende Steuerölströme über das Wegeventil (86) vom Zulauf (19) zum Steueranschluß (29) hin bzw. zum Tank entlastend steuert und bei Druckdifferenz im Kleinsignalbereich diese Verbin­ dungen blockiert.

10. Vorgesteuerte Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß das Proportional-Druckregelventil in einen zusätzlichen Lageregelkreis geschaltet ist.