DE4226495A1 - Druckregelventil - Google Patents
DruckregelventilInfo
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- F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
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Description
Die Erfindung betrifft ein Druckregelventil mit einem in
einem Ventilgehäuse angeordneten Regelkolben, der mittels
einer Steuervorrichtung in axialer Richtung bewegbar ist
und der zwei Steuerkanten aufweist, von denen eine einen
Durchgang von einem Verbraucheranschluß zu einem mit einer
Druckversorgungseinrichtung verbundenen Druckanschluß und
die andere einen Durchgang von dem Verbraucheranschluß zu
einem mit einem drucklosen Behälter verbundenen Behälteran
schluß steuert, wobei eine vom Druck am Verbraucheranschluß
beaufschlagte Gegenkraft-Kolbenanordnung mit dem Regelkol
ben in Wirkverbindung steht und der Regelkolben eine Axial
bohrung hat, die in den Regelstellungen des Regelkolbens
über eine Radialbohrung mit dem Verbraucheranschluß verbun
den ist.
Ein elektromagnetisch betätigbares Druckregelventil der
eingangs genannten Art ist aus der EP-A-0 182 053 bekannt.
Bei diesem bekannten Druckregelventil weist der Regelkolben
in seiner Mantelfläche in einem Abstand voneinander ring
förmige Steuernuten auf, die mit einem mittleren, zwischen
den Steuernuten liegenden Kolbenabschnitt die Steuerkanten
bilden. Die Steuerkanten wirken mit Steuerkanten im Ventil
gehäuse zusammen, die an der Mündung des Verbraucheran
schlusses in die Längsbohrung ausgebildet sind. Bei dem
bekannten Druckregelventil wird der Verbraucheranschluß bei
einer Bewegung des Regelkolbens aus seiner Neutralstellung
über den durch die Steuerkanten gebildeten Durchgang unmit
telbar mit dem Druckanschluß oder dem Behälteranschluß ver
bunden, während die Gegenkolbenanordnung mit ihrem in die
Axialbohrung eintauchenden Kolben parallel zu dem jeweils
offenen Durchgang über die Radialbohrung mit dem Verbrau
cheranschluß verbunden ist. Dies kann das Regelverhalten
beeinträchtigen und zu einer merklichen Hysterese führen.
Weiterhin ist bei dem bekannten Druckregelventil der Öff
nungsquerschnitt der Durchlässe auf einen Bruchteil des
Querschnitts des Verbraucheranschlusses beschränkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Druckregel
ventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das sich
durch eine genau proportionale und schwingungsfreie Umset
zung des Steuersignals der Steuervorrichtung bei minimaler
Hysterese auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der
Durchgang zum Druckanschluß durch eine radiale Anschlußboh
rung im Regelkolben gebildet wird, die von der Axialbohrung
abzweigt und über diese mit dem Verbraucheranschluß in Ver
bindung steht und daß der Verbraucheranschluß mit der den
Durchgang zum Behälteranschluß steuernden Steuerkante über
einen Drosselquerschnitt verbunden ist.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Druckregelven
tils werden Druckunterschiede zwischen dem Verbraucheran
schluß und dem an der Gegenkraft-Kolbenanordnung wirksamen
Druck bei der Druckregelung vermieden und dadurch mit hoher
Genauigkeit und geringer Hyterese eine proportionale Umset
zung einer Steuerkraft in einen Verbraucherdruck erreicht.
Weiterhin wird durch die mehrfache Umlenkung des Druckmit
telstroms bei der Zufuhr über den Druckanschluß und die
Drosselung des Druckmittelstroms bei der Abfuhr über den
Behälteranschluß eine geeignete Dämpfung erreicht, die ohne
Nachteil für die Regelgeschwindigkeit die Entstehung von
Schwingung am Regelkolben unterbindet. Aufgrund seiner
Eigenschaften ist das erfindungsgemäße Druckregelventil für
mechanisch, elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch ange
triebene Steuervorrichtungen gleichermaßen geeignet.
Um weiterhin das Kolbenspiel des Regelkolbens in einer für
ein optimales Regelverhalten geeigneten Größe wählen zu
können, ohne auf damit verbundene Leckverluste in der
Schließstellung des Druckregelventils Rücksicht nehmen zu
müssen, ist nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung
vorgesehen, daß der Regelkolben auf der den Druckanschluß
zugekehrten Seite der Steuerkante einen Dichtkegel auf
weist, mit dem der Durchgang vom Druckanschluß zum Verbrau
cheranschluß druckdicht verschließbar ist, wenn sich der
Regelkolben in einer den Verbraucheranschluß mit dem Behäl
teranschluß verbindenden Endstellung befindet. Die erfin
dungsgemäße Abdichtung des Druckanschlusses macht es außer
dem möglich, die den Steuerkanten benachbarten und die
Abdichtung bewirkenden Abschnitte der Mantelfläche des
Steuerkolbens klein zu halten, um dadurch einen kurzen
Regelweg zu erzielen. Im Betrieb wird der Regelkolben in
erster Linie durch die Steuerkraft und die dieser entgegen
gerichtete Gegenkraft der Gegenkraft-Kolbenanordnung
bewegt. Zusätzlich kann zwischen dem Ventilgehäuse und dem
Regelkolben eine vorgespannte Feder angeordnet sein, die
den Regelkolben in die Endstellung bewegt und den Dichtke
gel in der Schließstellung hält, wenn die Gegenkraft-Kol
benanordnung nicht mit einem Druck beaufschlagt ist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Druckregelventils wird
erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein Abschnitt der den
Durchgang zum Druckanschluß steuernden Steuerkante durch
den Rand der äußeren Mündung der Anschlußbohrung gebildet
ist, wobei dieser Abschnitt der Steuerkante im Anfangsbe
reich der Öffnungsbewegung den Öffnungsquerschnitt des
Durchgangs bestimmt. Hierdurch läßt sich mit einfachen Mit
teln ein weicherer Übergang beim Öffnen und Schließen des
Druckanschlusses erreichen und Druckstöße lassen sich ver
meiden. Vorzugsweise wird die äußere Mündung der An
schlußbohrung von einer Ringnut in der Mantelfläche des
Regelkolbens geschnitten, wobei ein Rand der Ringnut einen
weiteren Abschnitt der den Durchgang zum Druckanschluß
steuernden Steuerkante bildet. Die Ringnut sorgt für eine
gleichmäßige Druckverteilung am Umfang des Regelkolbens und
ermöglicht bei einem Kolbenweg die Öffnung eines großen
Durchgangsquerschnitts. Vorteilhaft ist es, wenn die Ring
nut einen trapezförmigen, nach außen erweiterten Quer
schnitt aufweist.
Erfindungsgemäß kann weiterhin vorgesehen sein, daß die
Steuerkante des Regelkolbens am Durchgang zum Behälteran
schluß durch den Rand einer Ringnut mit dreieckigem Quer
schnitt gebildet wird und daß der Ringnut ein Ringbund
benachbart ist, dessen Mantelfläche zur Bildung eines als
Drosselquerschnitt dienenden Ringspalts einen verringerten
Durchmesser aufweist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei
spiels näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt
ist. Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch ein elek
tromagnetisch betätigbares Druckregelventil.
Das dargestellte Druckregelventil weist ein Ventilgehäuse 1
mit einer durchgehenden, abgestuften Längsbohrung 2 auf, in
der ein Regelkolben 3 axial bewegbar angeordnet ist. In das
eine Ende der Längsbohrung 2 ragt von außen ein Stößel 4
eines nicht dargestellten Elektromagneten, durch den der
Regelkolben 3 betätigbar ist. Das entgegengesetzte Ende der
Längsbohrung 2 ist mit einem Gewindestopfen 5 verschlossen,
der das Widerlager für eine in die Längsbohrung 2 einge
setzte Hülse 6, eine am Regelkolben 3 abgestützte Druckfe
der 7 und einen Kolben 8 bildet, der in einer Axialbohrung
9 des Regelkolbens 3 angeordnet ist. Die Längsbohrung 2
weist an den Enden des Regelkolbens 3 durch eingestochene
Ringnuten gebildete Kammern 10, 11 auf, die über radiale
Bohrungen 12, 13 an einen drucklosen Behälter anschließbar
sind. Zwischen den Bohrungen 12, 13 ist eine weitere, mit
einer Druckversorgungseinrichtung verbindbare Bohrung 14
vorgesehen, die in eine durch die Hülse 6 und eine der
Hülse 6 benachbarte Stufenfläche 15 der Längsbohrung 2
gebildete Kammer 16 mündet. Zwischen dem durch die Kammer
10 gebildeten Behälteranschluß T und dem durch die Kammer
16 gebildeten Druckanschluß P zweigt von der Längsbohrung 2
eine radiale Bohrung 17 ab, die einen Verbraucheranschluß A
bildet.
Der Regelkolben 3 weist eine trapezförmige Ringnut 18 auf,
die in allen Stellungen des Regelkolbens 3 der Mündung der
Bohrung 17 gegenüber liegt. Durch eine den Regelkolben 3
durchdringende Radialbohrung 19 ist die Ringnut 18 an die
Axialbohrung 9 angeschlossen. Die Ringnut 18 ist durch
einen Ringbund 20 des Regelkolbens 3 von einer Ringnut 21
getrennt, die einen dreieckigen Querschnitt hat und eine
den Durchgang zur Kammer 10 steuernde Steuerkante 22 bil
det. Im Ventilgehäuse 1 wird der Durchgang durch eine Steu
erkante 23 begrenzt. Der Durchmesser des Ringbunds 20 ist
kleiner als der Durchmesser der in der Längsbohrung 2 und
der Hülse 6 mit geringem Gleitspiel geführten Abschnitte
des Regelkolbens 3, wodurch an seinem Umfang ein Drossel
spalt 24 gebildet wird, der die Ringnuten 18 und 21 mitein
ander verbindet.
Neben der Ringnut 18 weist der Regelkolben 3 eine Ringnut
25 auf, die durch einen Bund 26 von der Ringnut 18 getrennt
ist. In die Ringnut 25 mündet eine den Regelkolben 3 radial
durchdringende Anschlußbohrung 27, die die Ringnut 25 mit
der Axialbohrung 9 verbindet. Der Durchmesser und die Lage
der Anschlußbohrung 27 sind so gewählt, daß eine Steuer
kante 28, die den Durchgang zur Kammer 16 steuert, teil
weise von dem Rand der Ringnut 25 und teilweise von dem
Mündungsrand der Anschlußbohrung 27 gebildet wird. Inner
halb der Kammer 16 weist der Regelkolben 3 eine aufge
steckte Kegelbüchse 29 auf, die aus einem elastomeren Werk
stoff besteht und in einem Einstich 30 des Regelkolbens 3
gehalten ist. Die Steuerkante 28 und die Kegelbüchse 29
wirken mit einer Steuerkante 31 im Ventilgehäuse 1 zusam
men, die von der Stufenfläche 15 und der Längsbohrung 2
gebildet wird.
Die Zeichnung zeigt den Regelkolben 3 des Druckregelventils
in zwei unterschiedlichen Stellungen. In der unteren Zeich
nungshälfte befindet sich der Regelkolben 3 in seiner Ruhe
stellung, in der keine Druckregelung erfolgt. Der Verbrau
cheranschluß A ist über den Drosselspalt 24 mit dem Tankan
schluß T verbunden. Der Druckanschluß P ist gesperrt und
durch die auf der Steuerkante 31 aufliegende Kegelbüchse 29
gegenüber dem Verbraucheranschluß A abgedichtet. Der Regel
kolben 3 ist druckausgeglichen und wird in dieser Stellung
durch die Druckfeder 7 gehalten.
Soll am Verbraucheranschluß A ein Druck aufgebaut werden,
so wird durch Ansteuern des Elektromagneten der Regelkolben
3 über den Stößel 4 mit einer Kraft beaufschlagt, die den
Regelkolben 3 entgegen der Kraft der Druckfeder 7 aus sei
ner Ruhelage verschiebt. Dabei wird zunächst die Kegel
büchse 29 von der Steuerkante 31 abgehoben und die Verbin
dung zwischen dem Verbraucheranschluß A und dem Behälteran
schluß T geschlossen, indem die Steuerkante 22 die Steuer
kante 23 überfährt. Nach dem Schließen des Behälteran
schlusses T überfahren zunächst die durch die Anschlußboh
rung 27 und danach die durch die Ringnut 25 gebildeten Ab
schnitte der Steuerkante 28 die Steuerkante 31, wodurch der
Durchgang zum Druckanschluß P geöffnet wird und Druckmittel
aus der Kammer 16 in die Ringnut 25 und die Anschlußbohrung
27 und von dort über die Axialbohrung 9, die Radialbohrung
19 und die Ringnut 18 zu dem durch die Bohrung 17 gebilde
ten Verbraucheranschluß A gelangt. Hierdurch baut sich in
den genannten Räumen zum Verbraucheranschluß A ein Druck
auf, der durch Beaufschlagung der Querschnittsfläche der
Axialbohrung 9 im Regelkolben 3 einander entgegengerichtete
Druckkräfte erzeugt, von denen die eine auf den Kolben 8
einwirkt und über diesen an dem Gewindestopfen 5 abgestützt
ist, während die andere als Gegenkraft entgegen der Steuer
kraft des Elektromagneten auf den Regelkolben 3 einwirkt.
Überschreitet infolge des weiteren Druckanstiegs die Gegen
kraft die Steuerkraft, so wird der Regelkolben 3 mit dem
Anker des Elektromagneten entgegen der Betätigungsrichtung
zurückbewegt und die Zufuhr von weiterem Druckmittel aus
dem Druckanschluß P so weit gedrosselt, bis sich ein
Gleichgewichtszustand einstellt, bei dem der Druck am Ver
braucheranschluß A den gewünschten, der Steuerkraft des
Elektromagneten proportionalen Wert hat.
Wird die Steuerkraft am Stößel 4 gesenkt, so wird der
Regelkolben 3 durch die Gegenkraft und die Druckfeder 7 so
weit in Richtung auf seine Ruhestellung zurückbewegt, bis
die Steuerkante 21 den Durchgang zum Behälteranschluß T
öffnet und dadurch einen Druckabbau am Verbraucheranschluß
A ermöglicht. Durch den Drosselspalt 24 wird der Druckabbau
gedämpft und eine zu schnelle Druckänderung am Verbraucher
anschluß A vermieden. Weiterhin trägt der Drosselspalt 24
zur Verringerung der Hysterese bei. Fällt die Steuerkraft
durch Abschalten des Elektromagneten weg, so kehrt der
Regelkolben 3 in seine zuvor beschriebene Ruhestellung
zurück.
Die obere Hälfte der Zeichnung zeigt den Regelkolben 3 in
einer Zwischenstellung, in der der Behälteranschluß T und
der Druckanschluß p geschlossen sind, wobei aufgrund der
geringen Überdeckung der Steuerkanten 22, 23 und 28, 31
ständig ein Leckstrom von P nach A und T fließt. Der bei
der Druckregelung vertretbare Leckstrom wird in der Ruhe
stellung durch das Verschließen der Steuerkante 31 mit
Hilfe der Kegelhülse 29 weitestgehend unterbunden. Anstelle
der Kegelhülse 29 aus elastomerem Werkstoff kann auch der
Regelkolben 3 mit einem entsprechend geformten Abschnitt
versehen sein.
Bezugszeichenliste
1 Ventilgehäuse
2 Längsbohrung
3 Regelkolben
4 Stößel
5 Gewindestopfen
6 Hülse
7 Druckfeder
8 Kolben
9 Axialbohrung
10 Kammer
11 Kammer
12 Bohrung
13 Bohrung
14 Bohrung
15 Stufenfläche
16 Kammer
17 Bohrung
18 Ringnut
19 Radialbohrung
20 Ringbund
21 Ringnut
22 Steuerkante
23 Steuerkante
24 Drosselspalt
25 Ringnut
26 Bund
27 Anschlußbohrung
28 Steuerkante
29 Kegelbüchse
30 Einstich
31 Steuerkante
A Verbraucheranschluß
T Tankanschluß
P Druckanschluß
2 Längsbohrung
3 Regelkolben
4 Stößel
5 Gewindestopfen
6 Hülse
7 Druckfeder
8 Kolben
9 Axialbohrung
10 Kammer
11 Kammer
12 Bohrung
13 Bohrung
14 Bohrung
15 Stufenfläche
16 Kammer
17 Bohrung
18 Ringnut
19 Radialbohrung
20 Ringbund
21 Ringnut
22 Steuerkante
23 Steuerkante
24 Drosselspalt
25 Ringnut
26 Bund
27 Anschlußbohrung
28 Steuerkante
29 Kegelbüchse
30 Einstich
31 Steuerkante
A Verbraucheranschluß
T Tankanschluß
P Druckanschluß
Claims (6)
1. Druckregelventil mit einem in einem Ventilgehäuse ange
ordneten Regelkolben, der mittels einer Steuervorrich
tung in axialer Richtung bewegbar ist und der zwei
Steuerkanten aufweist, von denen eine einen Durchgang
von einem Verbraucheranschluß zu einem mit einer Druck
versorgungseinrichtung verbundenen Druckanschluß und
die andere einen Durchgang von dem Verbraucheranschluß
zu einem mit einem drucklosen Behälter verbundenen
Behälteranschluß steuert, wobei eine vom Druck am Ver
braucheranschluß beaufschlagte Gegenkraft-Kolbenanord
nung mit dem Regelkolben in Wirkverbindung steht und
der Regelkolben eine Axialbohrung hat, die in den
Regelstellungen des Regelkolbens über eine Radialboh
rung mit dem Verbraucheranschluß verbunden ist, dadurch
gekennzeichnet, daß der Durchgang zum Druckanschluß (P)
durch eine radiale Anschlußbohrung (27) im Regelkolben
(3) gebildet wird, die von der Axialbohrung (9)
abzweigt und über diese mit dem Verbraucheranschluß (A)
in Verbindung steht und daß der Verbraucheranschluß (A)
mit der den Durchgang zum Behälteranschluß (T) steuern
den Steuerkante (22) über einen Drosselquerschnitt (24)
verbunden ist.
2. Druckregelventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkolben (3) auf der
den Druckanschluß (P) zugekehrten Seite der Steuerkante
(28) einen Dichtkegel (29) aufweist, mit dem der Durch
gang vom Druckanschluß (P) zum Verbraucheranschluß (A)
druckdicht verschließbar ist, wenn sich der Regelkolben
(3) in einer den Verbraucheranschluß (A) mit dem Behäl
teranschluß (T) verbindenden Endstellung befindet.
3. Druckregelventil nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ventilge
häuse (1) und dem Regelkolben (3) eine vorgespannte
Feder (7) angeordnet ist, die den Regelkolben (3) in
die Endstellung bewegt.
4. Druckregelventil nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt der den
Durchgang zum Druckanschluß (P) steuernden Steuerkante
(28) durch den Rand der äußeren Mündung der
Anschlußbohrung (27) gebildet ist, wobei dieser
Abschnitt der Steuerkante (28) im Anfangsbereich der
Öffnungsbewegung den Öffnungsquerschnitt des Durchgangs
bestimmt.
5. Druckregelventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich
net, daß die äußere Mündung der Anschlußbohrung (27)
von einer Ringnut (25) in der Mantelfläche des Regel
kolbens (3) geschnitten wird, wobei ein Rand der Ring
nut (25) einen weiteren Abschnitt der den Durchgang zum
Druckanschluß (P) steuernden Steuerkante (28) bildet.
6. Druckregelventil nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkante (22)
des Regelkolbens (3) am Durchgang zum Behälteranschluß
(T) durch den Rand einer Ringnut (21) mit dreieckigem
Querschnitt gebildet ist und daß der Ringnut (21) ein
Ringbund (20) benachbart ist, dessen Mantelfläche zur
Bildung eines als Drosselquerschnitt dienenden
Ringspalts (24) einen verringerten Durchmesser auf
weist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4226495A DE4226495A1 (de) | 1992-08-11 | 1992-08-11 | Druckregelventil |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4226495A DE4226495A1 (de) | 1992-08-11 | 1992-08-11 | Druckregelventil |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4226495A1 true DE4226495A1 (de) | 1994-02-17 |
Family
ID=6465263
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4226495A Withdrawn DE4226495A1 (de) | 1992-08-11 | 1992-08-11 | Druckregelventil |
Country Status (1)
Country | Link |
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