DE3540553A1

DE3540553A1 - Geraeuscharm steuerndes wegeventil

Info

Publication number: DE3540553A1
Application number: DE19853540553
Authority: DE
Inventors: Reinhard Ing Grad Kucharzyk
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-11-15
Filing date: 1985-11-15
Publication date: 1987-05-27

Description

Die Erfindung betrifft ein geräuscharm steuerndes Wegeventil nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Derartige Wegeventile steuern geräuscharm den Druckmittelfluß in Abhängigkeit eines elektrischen Signales in hydraulischen Anlagen. Ein Wegeventil der angegebenen Bauart ist in der Deutschen Patent schrift DE 27 25 917 C 2 beschrieben.

Hier handelt es sich um ein mit Elektromagneten betätigbares Wege ventil mit einem 5-Kammer-Ventilgehäuse, dessen Steuerschieber an seinen Enden Anfräsungen mit Steuerkanten aufweist, die eine steuerbare Verbindung zwischen an diesen Enden vorhandenen Betäti gungskammern und dem mit einem Druckmittelbehälter verbundenen Druckmittelrückfluß herstellen, wobei die Betätigungskammern durch eine mit Verstelldrosseln versehene Verbindung verbunden sind, so daß der Steuerschieber in seiner Steuerhubgeschwindigkeit nach Bedarf begrenzt wird und damit Steuergeräusche in den verbindenden Druckmittelleitungen vermieden werden können.

Diese Ausführung gestattet einerseits nur den Druckmittelzufluß in die Betätigungskammern und andererseits nur die Einstellung einer Steuerschieber-Hubgeschwindigkeit in jeder Hubrichtung.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung ein Wegeventil der im Oberbegriff des Anspruches 1 gegebenen Art so auszubilden, daß für dessen Steuerschieber zwei Hubgeschwindigkeiten für jede Hub richtung von außen einstellbar sind, daß das Druckmittel in den Betätigungskammern im Betrieb erneuert wird und daß durch entspre chende Anordnung des gesteuerten Druckmittelzuflußes in die je weilige Betätigungskammer, in dieser eine zusätzliche hydraulische Steuerkraft zum steuernden Elktromagneten entsteht und daß außerdem der Druckmittel-Durchflußstrom von außen einstellbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen erfindungsgemäß die im kennzeich nenden Teil der Ansprüche angegebenen Merkmale.

Das Wegeventil nach der Erfindung bietet aufgrund seiner Ausbildung den Vorteil, daß die Durchflußleistung durch eine Einrichtung erhöht wird, die aus einer mit einem Rückschlagventil versehene Verbindung vom Staudruckbereich in den Steuereindrehungen des Steuerschiebers beim Druckmittelfluß vom mit dem Verbraucher verbundenen Druckmittel anschluß zum mit einem Druckmittelbehälter verbundenen Druckmittel rückfluß zur jeweiligen stirnseitigen Betätigungskammer dafür sorgt, daß dieser Staudruck auch in der genannten Betätigungskammer wirkt und die Steuerkraft des steuernden Elektromagneten verstärkt, womit die dabei entgegengesetzt wirkenden Strömungskräfte am Steuerschie ber in ihrer Wirksamkeit gemindert werden.

An den Elektromagneten angebrachte Verstelleinrichtungen verändern den Steuerschieberhub und damit den Druckmittel-Ventildurchfluß strom.

Weiterhin sorgen Steuerschieber-Steuerringnuten mit bestimmten Abständen von den Steuerschieberenden für eine gesteuerte Verbin dung von den Betätigungskammern über Ringnuten im Ventilgehäuse, die über mit von außen verstellbaren Verstelldrosseln versehene Verbindungen mit dem Druckmittelrückfluß verbunden sind, für zu sätzlich einstellbare Hubgeschwindigkeiten des Steuerschiebers und für die Druckmittelerneuerung in den Betätigungskammern, die damit ständig entlüftet werden.

Deshalb lassen sich solche Wegeventile auch für unterschiedliches Beschleunigungs-, Verzögerungs- und Hubgeschwindigkeitsverhalten damit gesteuerter Zylinder in der heutigen hydraulischen Antriebs technik einsetzen, wofür bisher Proportionalventile nötig waren.

Im folgenden Teil der Beschreibung werden zwei Ausführungsbei spiele der Erfindung anhand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 den Schnitt durch ein geräuscharm steuerndes Wegeventil mit angebauten Elektromagneten und nur einer von außen einstellbaren Verstelldrossel.

Fig. 2 den Schnitt durch ein geräuscharm steuerndes Wegeventil mit angebauten Elektromagneten und vier von außen einstell baren Verstell-Drosselrückschlagventilen.

In der Beschreibung und in den Zeichnungen werden in der Literatur übliche Buchstaben für die Bezeichnung der Druckmittelanschlüsse verwendet. Es bedeuten:

P = Druckmittelzufluß von einer Druckmittelquelle mit gleich bezeichneter Ringkammer, T = Druckmittelrückfluß zu einem Druckmittelbehälter mit gleich bezeichneter Ringkammer, A, B = Druckmittelanschluß zu einem Verbraucher mit gleich bezeichneter Ringkammer.

In der Beschreibung werden die Positionen der Zeichnungen wie folgt benannt:

1 = Ventilgehäuse
2 = Verbindungsbohrung
3 = Bohrung
4 = Verstelldrossel
5 = Elektromagnet
6 = Magnetanker
7 = Magnetstößel
8 = Verstellschraube
9 = Steuerschieber
10 = Endstopfen
11 = Drossel
12 = Steuerschieber-Steuerringnut
13 = Ventilsitzkolben
14 = Steuerschieber-Eindrehung
15 = Radialbohrung
16 = Axialbohrung
17 = Betätigungskammer
18 = Betätigungskammer
19
20 = Ventilgehäuse
21 = Elektromagnet
22 = Verstellschraube
23 = Magnetstößel
24 = Betätigungskammer
25 = Betätigungskammer
26 = Verstell-Drosselrückschlagventil
27 = Verstell-Drosselrückschlagventil
28 = Verstell-Drosselrückschlagventil
29 = Verstell-Drosselrückschlagventil
30 = Bohrung
31 = Bohrung
32 = Verbindungsbohrung
33 = Verbindungsbohrung
34 = Steuerschieber-Eindrehung
35 = Steuerschieber
36 = Radialbohrung
37 = Axialbohrung
38 = Gehäuse-Steuerringnut
39 = Steuerschieber-Steuerringnut
40 = Rückschlagventil
41 = Endstopfen

Das erfindungsgemäße geräuscharm steuernde Wegeventil nach Fig. 1 weist im Einzelnen folgende Funktionen bei der Steuerung durch ein wirksames elektrisches Signal in einem der Elektromagneten 5 auf: Dieser Elektromagnet einer Seite schiebt mit seiner Kraft den Steuerschieber 9 zur anderen Seite, so daß dieser den Druckmittel zufluß P zum Druckmittelanschluß A und vom Druckmittelanschluß B zum Druckmittelrückfluß T öffnet, wobei Druckmittel-Strömungs kräfte am Steuerschieber 9 auftreten die entgegen der Magnetkraft wirken.

Gleichzeitig bildet sich beim Druckmittelfluß vom Druckmittel anschluß B zum Druckmittelrückfluß T in der Steuerschieber-Ein drehung 14 des Steuerschiebers 9 ein Staudruck, der auch durch die Radialbohrung 15, die Axialbohrung 16, den Ventilsitzkolben 13 und die Bohrungen des Endstopfens 10 in der Betätigungskammer 17 mit dem Erfolg wirkt, daß dieser Druckmittel-Staudruck auf die dortige Stirnseite des Steuerschiebers 9 wirkend eine Zusatzkraft zur Kraft des Elektromagneten 5 ausübt und so den vorgenannten Strömungskräften entgegenwirkt und damit diese zum Teil unwirk sam werden läßt.

Die bei diesem Steuervorgang erreichbare Hubgeschwindigkeit des Steuerschiebers 9 wird von der Einstellung der Verstelldrossel 4 in der die Betätigungskammern 17 und 18 verbindenden Verbindung 2 bestimmt.

Damit werden gleichzeitig gleiche Beschleunigungsverhalten für beide Hubrichtungen eines gesteuerten Zylinders bestimmt.

Soll dieser gesteuerte Zylinder nach Beendung eines elektrischen Signales im Elektromagneten 5, mit gleichzeitiger Beendung seiner Hubkraft auf den Steuerschieber 9, seinen Hub mit einem bestimmten Verzögerungsverhalten beenden, das in kürzerer Zeit als das Be schleunigungsverhalten erfolgt, so wird dieses an dem Einstellwert der Verstelldrossel 4 und der in der von der Steuerschieber-Steuer nut 12 zur Betätigungskammer 17 oder 18 befindenden Drossel 11 bestimmt, da dabei der Ventilsitzkolben 13 die Verbindung zur Radialbohrung 15 verschließt.

Die dabei vorhandene Rückstellkraft des Steuerschiebers 9 wird von den Rückstellfedern und vorhandenen Strömungskräften bestimmt.

Eine maximale Hubgeschwindigkeit des gesteuerten Zylinders wird an der Verstellschraube 8 eingestellt, die über den Magnetanker 6 und den Magnetstößel 7 den Steuerhub des Steuerschiebers 9 begrenzt.

Das erfindungsgemäße geräuscharm steuernde Wegeventil nach Fig. 2 weist im Einzelnen folgende Funktionen bei der Steuerung durch ein wirksames elektrisches Signal in einem der Elektromagneten 21 auf: Der Elektromagnet 21 einer Seite schiebt mit seiner Kraft den Steuer schieber 35 zur anderen Seite, so daß dieser den Druckmittelfluß vom Druckmittelzufluß P zum Druckmittelanschluß A und vom Druck mittelanschluß B zum Druckmittelrückfluß T öffnet, wobei Druckmittel- Strömungskräfte am Steuerschieber 35 auftreten die entgegen der Magnetkraft wirken.

Gleichzeitig bildet sich beim Druckmittelfluß vom Druckmittel anschluß B zum Druckmittelrückfluß T in der Steuerschieber-Ein drehung 34 des Steuerschiebers 35 ein Staudruck, der auch durch die Radialbohrung 36, die Axialbohrung 37, das Rückschlagventil 40 und die Bohrungen des Endstopfens 41 in der Betätigungskammer 24 mit dem Erfolg wirkt, daß dieser Druckmittel-Staudruck auf die dortige Stirnseite des Steuerschiebers 35 wirkend eine Zusatz kraft zur Kraft des Elektromagneten 21 ausübt und so den vorge nannten Strömungskräften entgegenwirkt und damit diese zum Teil unwirksam werden läßt.

Die bei diesem Steuervorgang erreichbare Hubgeschwindigkeit des Steuerschiebers 35 wird von der Einstellung des Verstell-Drossel rückschlagventiles 29 in der zum Druckmittelrückfluß T verbinden den Verbindung 33 bestimmt, wobei das in der Verbindung 32 zwischen den Betätigungskammern 24 und 25 befindliche Verstell-Drosselrück schlagventil 26 sich gleichzeitig verschließt.

Damit wird das Beschleunigungsverhalten eines gesteuerten Zylinders in einer Hubrichtung bestimmt.

Für das Beschleunigungsverhalten des Zylinders in der anderen Hubrichtung ist der Einstellwert des Verstell-Drosselrückschlag ventiles 26 maßgebend.

Soll dieser gesteuerte Zylinder nach Beendung des elektrischen Signales im Elektromagneten 21 mit gleichzeitiger Beendung seiner Hubkraft auf den Steuerschieber 35 seinen Hub mit einem bestimmten Verzögerungsverhalten beenden, das in kürzerer Zeit als das Be schleunigungsverhalten erfolgt, so wird dieses durch den Einstell wert des Verstell-Drosselrückschlagventiles 27 oder 28 bestimmt, die sich in den Verbindungen 31, 30 zwischen den Gehäuse-Steuer ringnuten 38 und dem Druckmittelrückfluß T befinden.

Die dabei vorhandene Rückstellkraft des Steuerschiebers 35 wird von den Rückstellfedern und vorhandenen Strömungskräften bestimmt.

Eine maximale Hubgeschwindigkeit des gesteuerten Zylinders wird an der Verstellschraube 22 eingestellt, die über den axial ver schobenen Elektromagneten 21 mit Magnetstößel 23 den Steuerhub des Steuerschiebers 35 begrenzt.

Claims

1. Geräuscharm steuerndes Wegeventil, bestehend aus einem 5-Kammer- Ventilgehäuse mit einem mit einer Druckmittelquelle verbundenem Druckmittelzufluß, zwei mit einem Verbraucher verbundene Druck mittelanschlüsse, einem mit einem Druckmittelbehälter verbundenem Druckmittelrückfluß, einem darin befindlichen Steuerschieber der an seinen Enden einerseits in Betätigungskammern durch Elektromagnete betätigbar ist und andererseits durch Anfräsungen mit Steuerkanten eine gesteuerte Verbindung zwischen dem Druckmittelrückfluß und den Betätigungskammern herstellt, die mit einer mit Verstelldrosseln versehenen Verbindung verbunden sind, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Steuerschieber (9) in Steuerschieber- Eindrehungen (14) nach Axialbohrungen (16) führende und im bestimm ten Abstand zu den Steuerschieberenden befindliche Radialbohrungen (15) aufweist, daß sich in den mit Ventilsitzen versehenen Axial bohrungen (16) mit Bohrungen versehene Ventilsitzkolben (13) befinden die einerseits Verbindungen zwischen den Radialbohrungen (15) und den Betätigungskammern (17, 18) und andererseits mit Drosseln (11) verse hene Verbindungen von den Betätigungskammern (17, 18) zu steuernden Steuerschieber-Steuerringnuten (12) wechselseitig verschließen, dabei in ihrem Hub von mit Bohrungen versehenen Endstopfen (10) begrenzt werden und daß die Steuerschieber-Steuerringnuten (12) sich im bestimmten Abstand zu den Steuerschieberenden befinden.

2. Geräuscharm steuerndes Wegeventil nach dem Oberbegriff des An spruches 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein 5-Kammer-Ventilgehäuse in bestimmten Abstand zu den Enden Gehäuse-Steuerringnuten (38) besitzt, die durch mit Verstell-Drosselrückschlagventilen (27, 28) versehenen Verbindungen (30, 31) mit dem Druckmittelrückfluß (T) verbunden sind, daß mit Verstell-Drosselrückschlagventilen (29) versehene Verbindungen zwischen den Betätigungskammern (24, 25) und dem Druckmittelrückfluß (T) oder zwischen den Betätigungskammern (24, 25) mit Verstell-Drosselrückschlagventilen (26) versehene Ver bindungen (32) vorhanden sind, daß ein Steuerschieber (35) in Steuer schieber-Eindrehungen (34) nach Axialbohrungen (37) führende und im bestimmtem Abstand zu den Steuerschieberenden befindliche Radial bohrungen (36) aufweist die durch mit Rückschlagventilen (40) versehene Verbindungen (37, 41) mit Betätigungskammern (24, 25) ver bunden sind und daß im bestimmten Abstand von den Steuerschieber enden angeordnete steuernde Steuerschieber-Steuerringnuten (39) durch Bohrungen in Endstopfen (41) mit den Betätigungskammern (24, 25) verbunden sind.

3. Geräuscharm steuerndes Wegeventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektromagnet (5) mit einer Verstellschraube (8) versehen ist, womit der Hub eines Magnetankers (6) mit einem Magnetstößel (7) und damit der Hub eines Steuerschiebers (9 oder 35) begrenzt wird.

4. Geräuscharm steuerndes Wegeventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektromagnet (21) mit seinem Magnetstößel (23) durch eine Verstellschraube (22) axial verstellt werden kann, womit der Hub eines Steuerschiebers (9 oder 35) begrenzt wird.

5. Geräuscharm steuerndes Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle einer Verstelldrossel (4) zwei Verstell-Drosselrückschlagventile in bekannter sinngemäßer Anordnung in der Verbindung (2, 3) zwischen den Betätigungskammern (17, 18) vorhanden sind.

6. Geräuscharm steuerndes Wegeventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Verstell-Drosselrückschlagventile (26 bis 29) wahlweise als Verstelldrosseln ausgeführt sind.

7. Geräuscharm steuerndes Wegeventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Verstelldrosseln (4) oder Verstell-Drossel rückschlagventile (26 bis 29) wahlweise durch auswechselbare Festdrosseln ersetzt werden.