DE3315222A1

DE3315222A1 - Elektrisch ansteuerbares druckbegrenzungsventil mit hydraulischer federvorspannung

Info

Publication number: DE3315222A1
Application number: DE19833315222
Authority: DE
Inventors: Hans 8770 Lohr Wölfges
Original assignee: Mannesmann Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1983-04-27
Filing date: 1983-04-27
Publication date: 1984-10-31
Also published as: JPS59205077A; DE3315222C2; JPH0710144Y2; JPH0671978U; US4548233A

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Druckbegrenzungsventil mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmalen.

Bei derartigen durch den Proportionalmagneten elektrisch einstellbaren Druckbegrenzungsventilen wird die den Schließkörper auf den Ventilsitz drückende Feder von

IQ der Kraft des Proportionalmagneten vorgespannt. Der Systemdruck wirkt dagegen auf den Schließkörper und sucht diesen vom Ventilsitz abzuheben. Da die von einem Proportionalmagneten erzeugte maximale Magnetkraft beschränkt ist, muß bei hohen abzusichernden Systemdrücken der Durchmesser des Ventilsitzes verhältnismäßig klein gehalten sein. Beispielsweise erzeugt ein Magnet mit dem Querschnitt 60 χ 60 mm eine maximale Kraft von 16 kp. Bei einem Druckregelbereich bis 315 bar ist mit diesem Magnet nur ein Ventilsitzdurchmesser von 2,3 mm möglich.

Durch die relativ großen Magnetabmessungen baut das Ventil groß. Weiter ist bei hohen Drücken der Durchflußquerschnitt zwischen dem den Systemdruck führenden Anschluß und dem Rücklauf zum Tank sehr gering. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist somit darin zu sehen, elektrisch ansteuerbare Druckbegrenzungsventile so auszubilden, daß größere Durchflußquerschnitte mit kleineren Ventilabmessungen möglich werden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. 35

Erfindungsgemäß wird die Magnetkraft des Proportionalmagneten durch eine hydraulische Druckkraft vergrößert, die proportional dem Systemdruck ist. So wird die Federvorspannung hydraulisch vergrößert, so daß sich der Durchflußquerschnitt des Ventils entsprechend vergrößern läßt. Gegebenenfalls ist es auch möglich, die Größe des Proportionalmagneten und somit das Ventil zu verkleinern.

Um die hydraulische Zusatzkraft zu erzeugen, wird der Innenraum des Proportionalmagneten mit dem Systemdruck beaufschlagt. In einer ersten Ausführungsform wirkt der Anker des Proportionalmagneten mit dem an ihm befestigten Stößel als Kolben, während in einer zweiten Ausführungsform ein zusätzlicher Kolben vom Systemdruck unmittelbar beaufschlagt wird. Auch in dieser Ausführungs form ist der Innenraum des Proportionalmagneten mit dem Systemdruck beaufschlagt, um einen vollständigen Druckausgleich des Ankers zu erreichen. Der Systemdruck im Innern des Proportionalmagneten bewirkt, daß dieser unabhängig von der Einbaulage ausreichend mit Druckmedium gefüllt ist. Damit wird das Regelverhalten des Druckbegrenzungsventils stabilisiert.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Figur 1 ein Druckbegrenzungsventil in einer ersten

Ausführungsform und
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Figur 2 ein Druckbegrenzungsyentil in einer abgeänder ten Ausfuhrungsform.

In Figur 1 ist in einer Bohrung 11 im Gehäuse 12 eines Druckbegrenzungsventils 10 ein Einsatzkörper 13 angeordnet, auf dessen Ventilsitz 14 ein Schließkörper 15

mit der Kraft einer Feder 16 gedrückt wird. Der Federraum 17 ist mit dem Tank verbunden. Der Druck im System wirkt im Öffnungssinn auf den Schließkörper 15, wobei die Druckkraft proportional der durch den Durchmesser des Ventilsitzes 14 bestimmten Fläche des Schließkörpers 15 ist. Die Fläche ist mit A1 bezeichnet.

Die Vorspannung der Feder 16, die in Schließrichtung auf den Sitzkörper 15 wirkt, wird durch einen Proportionalmagneten 2 0 eingestellt, der aus einer Wicklung 21, einem Anker 22 und einem mit dem Anker 22 verbundenen Stößel 23 besteht, der durch eine Dichtung 26 im Pol des Proportionalmagneten gleitend aufgenommen ist.

28
Der Innenraum des Proportionalmagneten ist über einen Kanal 29 an die den Systemdruck führende Bohrung 11 des Druckbegrenzungsventils angeschlossen. Somit wirkt der Systemdruck auch im Innenraum 28 und auf den Anker 22. Hieraus resuliert eine Druckkraft, die von der Fläche A2 des Stößels 23 bestimmt ist und gleichsinnig mit der Magnetkraft des Ankers 22 über einen Federhalter 31 die Vorspannung der Feder 16 erhöht. Die zur Vorspannung der Feder 16 erforderliche Magnetkraft errechnet sich aus der Differenz der Flächen A1 - A 2 multipliziert mit dem Systemdruck in der Bohrung 11.

Der Anker 22 ist mittels einer Führungsbüchse 32 im Gehäuse des Proportionalmagneten geführt, über eine Bohrung 33 im Anker wirkt der Systemdruck auch auf die dem Stößel 23 abgekehrte Seite des Ankers. In der Bohrung 33 ist eine Drosselstelle 34 zur Dämpfung der Regelbewegungen des Ankers 22 vorgesehen. Der Systemdruck im Innenraum 28 des Magneten füllt diesen unabhängig von der Einbaulage ausreichend mit Druckmedium, wodurch die Dämpfungswirkung der Drosselstelle 34 gesichert ist.

Die sich aus der Fläche A2 des Stößels 23 ergebende Druckkraft, welche die Kraft des Magneten unterstützt/ erhöht die Kraft der Feder 16. Damit erhöhen sich aber auch die Reibkräfte: Die von der Feder 16 herrührende Querkraft erhöht die Reibkraft zwischen dem Stößel 23 und der Dichtung 26. Zusätzlich entsteht Reibkraft durch Verschmutzung an der Dichtung 26 und der Führungsbüchse 32. Die Reibkräfte summieren sich und bestimmen die Hystere des Ventils, wonach also die zum Verschieben in entgegengesetzten Richtungen erforderlichen Kräfte unterschiedlich groß sind.

Um die Hystere des Ventils zu verkleinern ist der Anker 22 über eine Stange 35 mit einem induktiven Weggeber 36 verbunden, der die Position des Ankers als Istwert einer Regelschaltung 37 zuführt. Die Regelschaltung 37 ist so ausgeführt, daß bei einer Differenz zwischen dem Sollwert und dem Istwert die Magnetkraft so lange verändert wird, bis die Differenz Null ist. Auf diese Weise nimmt der Anker 22 unabhängig von den Reibkräften eine bestimmte Position ein, wodurch eine definierte Vorspannung der Feder 16 und somit eine kleine Hystere erzielt wird.

In dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der Unterschied zu Figur 1 besteht darin, daß der Stößel 23 des Magnetankers 22 unterteilt ist und der vordere Abschnitt als Kolben 23* ausgebildet ist, dessen in den Raum 40 ragende rückseitige Stirnfläche A2 über den Kanal 2 9 mit dem Systemdruck beaufschlagt ist. Der Kolben 23' ist dichtend in einem Einsatzkörper 38 geführt. Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist der Innenraum 28 des Proportionalmagneten 2 0 über eine Bohrung 39 mit dem Systemdruck beaufschlagt. Die Dichtung 26 dient jedoch hier lediglich zur Führung des Magnetstößels 23, da auf beiden Seiten' der Dichtung 26 der gleiche Druck herrscht.

Die bereits geschilderte kraftunterstützende Wirkung der Fläche A2, sowie die Funktion des Weggebers 36 mit Regelschaltung 37 zur Kompensation der Reibkräfte ist auch hier realisiert.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Druckbegrenzungsventil, dessen Schließkörper vom Systemdruck im Öffnungssinn und von einer Feder im Schließsinn beaufschlagt ist, wobei die Federvorspannung mittels eines Proportionalmagneten einstellbar ist, dessen Stößel auf die Feder wirkt, und wobei der Federraum mit dem Tank verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (23,23') im Sinne einer Erhöhung der Vorspannung der Feder (16) mit dem Systemdruck beaufschlagt ist.
2. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (28) des Proportionalmagneten (20) mit dem Systemdruck beaufschlagt ist.
3. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (23) mit dem Anker (22) des Proportionalmagnet fest verbunden und zwischen dem Federraum (17) und dem Innenraum (28) des Proportionalmagneten eine Dichtung (26) vorgesehen ist.
4. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel als Kolben (23') ausgebildet ist, dessen dem Federraum (17) abgekehrte Stirnseite mit dem Systemdruck beaufschlagt ist.
5. Druckbegrenzungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Druckausgleich im Innenraum (28) des Proportionalmagneten der Anker (22) mit einer Längsbohrung (33) versehen ist.

331S222

Druckbegrenzungsventil nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (22) mit einem Weggeber (36) verbunden ist, und die an den Weggeber angeschlossene Regelschaltung (37) die Kraft des Proportionalmagneten so verändert, daß die Differenz zwischen Sollwert und Istwert ausgeregelt wird.