LU87794A1 - Proportional-wegeventil in sitzbauweise - Google Patents

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Description

PROPORTIONAL-WEGEVENTIL IN SITZBAUWEISE
Die Erfindung betrifft ein Proportional-Wegeventil in Sitzbauweise, insbesondere ein Proportional-Wegeventil mit einzeln gesteuerten 2-Wege-Einbauventilen, welche durch Montage an einem gemein-samen Ventilgehäuse zu einer kompakten Einheit zusammengefasst sind.
In elektrohydraulischen Antrieben werden als Bindeglied zwischen Signalverarbeitender Elektronik und dem hydraulischen Leistungsteil überwiegend Proportional-und Servoventile in Kolbenschieber-Bauweise eingesetzt. Für Anwendungen wie z.B. im Pressenbau, bei Kunststoff- sowie Metallspritzgiessmaschinen und Hubvorrichtungen werden Ventile mit hermetischer Dichtfunktion benötigt, um Positionsverriegelungen und Druckhaltefunktionen zu gewährleisten. Beim Kolbenschieber erfordern die durch das Einpasspiel bedingten Leckagen zusätzliche nachgeschaltete Sitzventile mit hohem Kostenaufwand. Desweiteren benötigen die Proportionalventile in Kolbenschieber-Bauweise nach dem bisherigen Stand der Technik eine aufwendige externe Lageregelung des Kolbenschiebers.
Zur Vermeidung dieser Nachteile des Standes der Technik ist es deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Proportional-Wegeventil vorzuschlagen, bei welchem eine hermetische Dichtfunktion gewährleistet ist und gleichzeitig auf eine externe Lageregelung von Kolben-schiebern verzichtet werden kann.
Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem Proportionalwegeventil der eingangs genannten Gattung, durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angeführten Merkmale gelöst, wobei neu entwickelte, im Dokument LU-87640 beschriebene Proportional-Drosselventile mit interner, integrierter Federrückführung Verwendung finden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1, die Ansteuerung eines Hydraulikzylinders mittels des erfindungsgemässen Proportional-Wegeventils in sinnbildlicher Darstellung;
Figur 2, eine Schnittansicht des erfindungsgemässen Proportional-Wegeventils.
In Figur 1 ist ein elektrohydraulischer Antrieb dargestellt, wobei als hydraulischer Leistungsteil ein Hydraulikzylinder 4 als Anwendungsbeispiel gewählt wurde. In bestimmten Anwendungsbereichen, wie z.B. in den eingangs erwähnten, muss ein solcher Zylinder aus Sicherheits- und funktionsbedingten Gründen in einer gegebenen Position verriegelt werden können, was grundsätzlich durch das Vorsehen von Sitzventilen erfolgt, welche ein Zurückströmen der Hydraulikflüssigkeit aus dem Zylinderraum in die Zuleitungen ZA und ZB des Zylinders verunmöglicht.
Erfindungsgemäss wird dies realisiert durch ein Proportional- Wegeventil 6, im wesentlichen bestehend aus zwei der weiter obenerwähnten, neu entwickelten
Proportional-Drosselventile C1 und C3, sowie aus zwei vorgesteuerten Senkbremsventilen C2 und 04 in Sitzausführung, wobei den Ausgängen der Ventile C1 und C3 Rückschlagventile R1, bzw. R3 zugeordnet sind.
Soll die Zuleitung ZA des Zylinders 4 druckölbeaufschlagt werden, so wird das Ventil C1 entsprechend der gewünschten Kolbengeschwindigkeit des Zylinders 4 geöffnet, wodurch die Zuleitung ZA über das Rückschlagventil R1 und den Arbeitsleitungsanschluss A des Ventils 6 mit Drucköl versorgt wird. Gleichzeitig wird über die Steuerleitung X1 das Ventil C4 geöffnet für gedrosselten Ölrücklauf vom Zylinderanschluss ZB zum Tankanschluss T des Ventils 6.
Für das Anhalten des Hydraulikzylinderkolbens 8 in einer verriegelten Stellung wird das Ventil C1 geschlossen, so dass nunmehr der Anschluss ZA an den Rückschlagventilen R1 und R2 liegt, und der Anschluss ZB an den Sitzventilen C2 und C4; die Steuer-leitung X1 wird über das Ventil C1 und die Lecköl-rückführung 10 zum Tankanschluss T hin entlastet.
Für eine Versorgung des Anschlusses ZB werden in analoger Weise die Ventile C3 und C2 (dieses über die Steuerleitung X2) aktiviert.
Die Senkbremsventile C2, bzw. C4 sind bei positiver Zylinderlast so weit geöffnet, wie das proportionale Ventil es vorgibt (d.h. es besteht eine gegenseitige Beeinflussung der Ventile C1 und C4, bzw. 03 und C2 je nach Lastdruck, bei negativer Last wirken sie als
Abflussdrossel und verhindern ein Voreilen der Last und Kavitation auf der Zuflusseite.
Fakultativ sieht die Erfindung ein dem erfindungs-gemässen Proportional-Wegeventil 6 vorgeschaltetes Optionsteil 0, im wesentlichen bestehend aus einem Kompensator K mit Druckanschluss P' mit überlagerter proportionaler Druckeinstellung PA, PB, zur lastunabhängigen Durchflussregelung vor. Auch ist ein Lastdruckabgriff (load-sensing) L (Anschluss LS) zur Förderetromanpassung bei Einsatz einer Regelpumpe RP möglich.
Figur 2 zeigt ein praktisches Ausführungsbeispiel des neuen Proportional-Wegeventils im Schnitt (ohne die Option 0 aus Figur 1). Die Einzelventile C1, C2, C3, C4 sind als fertigungsoptimierte Einschraubventile zur Kostenreduktion ausgeführt und in ein gemeinsames Ventilgehäuse 12 eingeschraubt, wodurch eine kompakte und robuste Ventileinheit entsteht (Cartridge- Technik). Die neu entwickelten Proportional- Drossel-ventile C1, C3 verfügen durch die integrierte Feder-rückführung zwischen aktivem Cartridge der Hauptstufe zur Vorsteuerung über hohe Dynamik und Stellgenauigkeit ohne zusätzlich erforderliche elektrische Rück-führungen. Es werden Öf fnungs- und Schliesszeiten von 40 ms bei 100 % Signalaussteuerung und ca. 2 % Hysterese erreicht.
Neben der hier gezeigten Version als Einschraubventil mit Durchflussleistungen bis 150 1/min mit genormter Schnittstelle nach DIN 24340 sind für grössere
Durchflüsse beide Ventile als 2/2-Wege-Einbauventile nach DIN 24342 verfügbar.
Sowohl die einzelnen Ventilkomponenten als auch das hiermit aufgebaute Proportional-Wegeventil wurden industriell erprobt. Im Anwendungsbereich Kunststoff-Spritzgiessmaschinen wird das Proportional-Drossel-ventil erfolgreich zur Steuerung des Einspritzvorganges sowie der Schneckendrehzahl beim Plastifizieren eingesetzt. Das gesamte Proportional-Wegeventil erbrachte ausgezeichnete Resultate in der Schliess-einheit und der Auswerferfunktion beim Entformen. Weitere positive Ergebnisse liegen aus Anwendungen bei
Gleichlaufsteuerungen von Kalandern und Hubein-richtungen vor.
Das erfindungsgemässe Proportional-Wegeventil in Sitzbauweise wurde im vorstehenden in seiner Anwendung mit Senkbremsventilen C2 und C4 beschrieben.
Die dargestellte Ventilanordnung kann jedoch in einfachster Weise auch auf Differentialbetrieb des Zylinders 4 umgeschaltet werden, in dem für eine gleichzeitige Druckölbeaufschlagung der Zylinderseiten A und B die Ventile C1 und C3 gleichzeitig geöffnet werden, wobei durch eine entsprechende Schaltung (nicht gezeigt) dafür gesorgt wird, dass die Sitzventile C2 und C4 geschlossen bleiben und das Rückschlagventil R3 ausser Funktion gesetzt wird.
Es sei desweiteren darauf hingewiesen, dass das vorgestellte Proportional-Wegeventil in Sitzbauweise durch seine kompakte Bauweise einen direkten Anbau im Zylinderboden ermöglicht (nicht gezeigt).
Ebenfalls sei abschliessend nochmals hervorgehoben, dass durch das Ausfuhren der Ventile in Sitzbauweise hermetische Dichtheit und damit höchste
Betriebssicherheit durch das Blockieren des Zylinders 4 bei Strom-und/oder Druckölausfall gegeben ist.

Claims (7)

1. Proportional-Wegeventil in Sitzbauweise, gekennzeichnet durch ein Ventilgehäuse 12 mit nach DIN genormter Schnittstelle und je zwei einzeln daran montierten Proportional-Drosselventilen C1, C3, denen austrittsseitig je ein Rückschlagventil (R1 bzw. R3) zugeordnet ist, sowie ebenfalls je zwei einzeln am Ventilgehäuse 12 montierten, vorgesteuerten Sitzventilen C2, C4, wobei für eine Druckölbeaufschlagung eines angeschlossenen hydraulischen Leistungsaggregates die Ventile C1, C4 bzw. die Ventile C3 und C2 Zusammenwirken und die Ventile C1 und C3 Proportional-Drosselventile mit integrierter interner Federrückführung sind.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Proportional-Drosselventile C1 und C3 als 2/2-Wegeventile ausgeführt sind.
3. Ventil nach einem beliebigen der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse 12 ein genormtes Anschlussbild nach DIN 24340 aufweist.
4. Ventil nach einem beliebigen der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse 12 ein genormtes Anschlussbild nach DIN 24342 aufweist.
5. Ventil nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen im Druckzulauf vorgeschalteten Kompensator K mit überlagerter proportionaler Druckeinstellung (PA, Pß).
6. Ventil nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Lastdruckabgriff LS zur Förderetromanpassung beim Einsatz einer Regelpumpe RP.
7. Ventil nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 6, dadurch_gekennzeichnet. dass für eine Differentialschaltung eines angeschlossenen Arbeitszylinders 4 die Ventile C1 und C3 gleichzeitig geöffnet werden können, wobei die Ventile C2 und C4 geschlossen bleiben und das Rückschlagventil R3 ausser Funktion gesetzt wird.
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