DE2807542A1 - Hydraulic flow regulator valve - uses pressure balanced valve operating coaxially in single housing to maintain constant pressure difference of desired valve - Google Patents
Hydraulic flow regulator valve - uses pressure balanced valve operating coaxially in single housing to maintain constant pressure difference of desired valveInfo
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Abstract
Description
StromregelventilFlow control valve
Die Erfindung betrifft ein Stromregelvantil, insbesondere zur Steuerung druckrittelbetriebencr Hydro-Zylinder, mit i?inerr! fl(häuse, einem Drosselkolben und einem Druckwaagenkolben, die beide je mit wenigstens einer Drosselkerbe versehen sind, von denen jede mit je einer Drosselkante im Gehäuse zusammenwirkt.The invention relates to a current regulator, in particular for control Pressure raft operated hydraulic cylinder, with i? inerr! fl (housing, a throttle piston and a pressure compensator piston, each provided with at least one throttle notch are, each of which interacts with a throttle edge in the housing.
Stromregelventile werden benutzt, um einen im wesentlichen konstanten Druckmittelstrom auch bei unterschiedlichen Druckgefällen zu erreichen.Flow control valves are used to provide a substantially constant To achieve pressure medium flow even with different pressure gradients.
Während des Anfahrvorgangs solcher Stromregelventile entsteht ein Anfahrsprung, weil z.B. der Druckwaagenkolben des Ventiles erst in Regelstellung geht, nachdem er vom öl durchströmt ist, wobei während dieses Anfangszeitraumes der Ölstrom ungeregelt ist. Ferner verdrängt auf dem Weg in die Regelstellung der Druckwaagenkolben Öl in die Verbraucherleitung und dieser kurzzeitige Ölstrom kann je nach Drosselung unterschiedlich sein. Schließlich kann ein Anfahrsprung durch die Ö1-expansion eintreten.A flow control valve of this kind occurs during the start-up process Start-up jump because, for example, the pressure compensator piston of the valve is only in the control position goes after the oil has flowed through it, during this initial period the oil flow is unregulated. Furthermore, on the way to the regular position, the Pressure compensator piston oil into the consumer line and this short-term oil flow can be different depending on the throttling. Finally, an approach jump can go through the Ö1 expansion occurs.
Es sind bereits Maßnahmen zur Reduzierung des Anfahrsprunges bei Stromregelventilen vorgeschlagen worden. So z.B. eine äußere Iiilfssteuerung, die jedoch konstruktiv sehr aufwendig ist.Measures have already been taken to reduce the start-up jump in flow control valves has been proposed. For example, an external auxiliary control, which, however, is constructive is very complex.
Ferner ist aus der DE-AS 21 41 721 ein Stromregelventil bekannt mit einem hohlzylindrisch ausgebildeten Drosselkolben, in dem gleitend ein Differenzdruckkolben geführt ist, die von einer gemeinsamen Feder belastet sind. Nachteilig hietbei ist, daß sich die Stelldrosselfläche verändert. Außerdem ist dieses Stromregelventil nicht in umgekehrter Richtung durchströmbar.Furthermore, from DE-AS 21 41 721 a flow control valve is known a hollow-cylindrical throttle piston in which a differential pressure piston slides is performed, which are loaded by a common spring. The disadvantage here is that the throttle area changes. In addition, this is a flow control valve cannot flow through in the opposite direction.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Stromregelventil der einganges genannten Art so auszubilden, daß in einfacher Weise ohne besonderen konstruktiven Aufwand der Anfahrsprung des Stromregelventils weitgehend eliminiert wird. Hierbei soll zweckmäßigerweise der Drosselkolben seine einmal eingestellte Drosselfläche beibehalten.In contrast, the invention is based on the object of a flow control valve of the type mentioned in such a way that in a simple manner without special constructive effort of the starting jump of the flow control valve largely eliminated will. In this case, the throttle piston should expediently be set once Maintain throttle area.
Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Drosselkolben und der Druckwaagenkolben koaxial direkt hintereinander im Gehäuse angeordnet sind, daß der Druckwaagenkolben ferner durch eine Feder ständig in Offnunasrichtung gegen den Drosselkolben gedrückt wird und bei nicht-durchströmtem Ventil an diesem axial anliegt.According to the invention this is achieved in that the throttle piston and the pressure compensator piston are arranged coaxially one behind the other in the housing, that the pressure compensator piston is also constantly counteracted by a spring in the opening direction the throttle piston is pressed and, when there is no flow through the valve, axially on it is present.
Ferner ist vorzugsweise bei nicht-durchströmtem Ventil der axiale Abstand zwischen zwei gleichen Bezugspunkten der Drosselkerben von Drosselkolben und Druckwaagenkolben gleich dem axialen Abstand der mit den Drosselkerben zusammenwirkenden Drosselkanten des Gehäuses.Furthermore, when there is no flow through the valve, the axial one is preferred Distance between two identical reference points of the throttle notches of the throttle piston and pressure compensator piston equal to the axial distance of the interacting with the throttle notches Choke edges of the housing.
Der Drosselkolben wird durch eine Feder ständig in offnungsrichtung axial gegen einen Einstellstift angedrückt und er wird damit axial fixiert.The throttle piston is constantly opened by a spring pressed axially against an adjusting pin and it is thus axially fixed.
Die Querschnittsform und die Querschnittsfläche der Drosselkerben im Drosselkolben und im Druckwaagenkolben sind zweckmäßigerweise gleich ausgebildet, wobei die Drosselkerben insbesondere die Form gleichseitiger Dreiecke haben können.The cross-sectional shape and area of the throttle notches in the throttle piston and in the pressure compensator piston are expediently designed the same, wherein the throttle notches can in particular have the shape of equilateral triangles.
Erforderlichenfalls kann aber auch die Zahl der Drosselkerben und ihre Form unterschiedlich ausgebildet sein.If necessary, however, the number of throttle notches and their shape can be designed differently.
Eine beispielsweise AusführunJsEorm der Erfindung wird nachfolgend anhand der einzigen Figur der Zeichnung erläutert, die im Schnitt ein Stromregelventil zeigt.An example embodiment of the invention is provided below explained with reference to the single figure of the drawing, which shows a flow control valve in section shows.
Das Stromregelventil 10 besteht aus einem Gehäuse 12, in welchem axial verschiebbar ein Drosselkolben 14 und ein Druckwaagenkolben 16 koaxial und hintereinander geschaltet angeordnet und in einer Bohrung des Gehäuses geführt sind.The flow control valve 10 consists of a housing 12 in which axially a throttle piston 14 and a pressure compensator piston 16 can be displaced coaxially and one behind the other are arranged switched and guided in a bore of the housing.
Das Gehäuse ist mit einem Zulaufanschluß 18 und mit einem Ablaufanschluß 20 versehen.The housing has an inlet connection 18 and an outlet connection 20 provided.
Der Zulaufanschluß 18 mündet in einen Ringkanal 22, der den Druckwaagenkolben 16 umgibt, während der Ablaufanschluß 20 mit einem Ringkanal 24 in Verbindung steht, der den Drosselkolben 14 umgibt. Beide Ringkanäle sind im Gehäuse 12 ausgebildet.The inlet connection 18 opens into an annular channel 22, which the pressure compensator piston 16 surrounds, while the outlet connection 20 is in communication with an annular channel 24, which surrounds the throttle piston 14. Both ring channels are formed in the housing 12.
Der Drosselkolben 14 ist an seiner dem Druckwaagenkolben 16 zugewandten Stirnseite mit einer zentralen Aussparung oder Sackbohrung 26 versehen und in dem Wandbereich dieser Bohrung 26 ist wenigstens eine Drosselkerbe 28 ausgebildet, die z.B. die Form eines gleichschenkeligen oder gleichseitigen Dreiecks haben kann. Mit anderen Worten, die Wand des Drosselkolbens, die die Bohrung 26 umgibt, ist mit einer Aussparung versehen, welche die Drosselkerbe 28 bildet.The throttle piston 14 faces the pressure compensator piston 16 on its side Front side provided with a central recess or blind hole 26 and in the Wall area of this bore 26 is formed at least one throttle notch 28 which e.g. can have the shape of an isosceles or equilateral triangle. In other words, the wall of the throttle piston that surrounds the bore 26 is provided with a recess which forms the throttle notch 28.
Der Druckwaagenkolben 16 besteht aus einem Abschnitt 30 mit größerem Durchmesser, der in der Bohrung des Gehäuses 12 geführt ist, einem sich daran axial anschließenden Abschnitt 32 mit kleinerem Durchmesser, sowie einem sich an diesen axial anschließenden Abschnitt 31, wiederum mit größerem Durchmesser. Die Abschnitte 30 und 31 haben denselben Durchmesser, der unter Berücksichtigung der erforderlichen Toleranzen dem Innendurchmesser der Bohrung des Gehäuses 12 entspricht, in welcher der Drosselkolben und der Druckwaagenkolben angeordnet und geführt sind.The pressure compensator piston 16 consists of a section 30 with a larger one Diameter, which is guided in the bore of the housing 12, one axially thereon adjoining section 32 with a smaller diameter, as well as one attached to this axially adjoining section 31, again with a larger diameter. The sections 30 and 31 have the same diameter, taking into account the required Tolerances corresponds to the inner diameter of the bore of the housing 12 in which the throttle piston and the pressure compensator piston are arranged and guided.
Der Druckwaagenkolben 16 ist nun im übergangsbereich zwischen dem Abschnitt 30 und dem Abschnitt 32 ebenfalls mit wenigstens einer Drosselkerbe 34 versehen, die hier auch die Form eines gleichseitigen oder gleichschenkeligen Dreiecks hat. Diese Drosselkerbe 34 durchsetzt jedoch nicht den gesamten Kolben, sondern sie erstreckt sich radial gesehen vom Außendurchmesser des Abschnittes 30 nur bis zum Außendurchmesser des Abschnittes 32. Bei der dargestellten Ausführungsform sind z.B. zwei solche auf gegenüberliegenden Seiten des Kolbens angeordnete Drosselkerben 34 vorgesehen, von denen jedoch nur eine sichtbar ist. Zwischen dem Abschnitt 32 und dem Gehäuse 12 wird, wie dargestellt, ein Ringraum 36 gebildet. Der Druckwaagenkolben hat nun ferner im Abschnitt 32 eine durchgehende Querbohrung 38,von der aus eine gestrichelt gezeichnete axiale Längsbohrung 40 ausgeht, die in eine Aussparung oder Bohrung 42 mündet, die einen größeren Durchmesser hat und deren Innendurchmesser im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser der Sackbohrung 26 ist.The pressure compensator piston 16 is now in the transition area between the Section 30 and section 32 also have at least one throttle notch 34 provided, which here also have the shape of an equilateral or isosceles triangle Has. However, this throttle notch 34 does not penetrate the entire piston, but it extends radially from the outer diameter of the section 30 only up to to the Outside diameter of section 32. In the illustrated embodiment are e.g. two such throttle notches arranged on opposite sides of the piston 34 provided, but only one of which is visible. Between section 32 and the housing 12, as shown, an annular space 36 is formed. The pressure compensator piston now also has a continuous transverse bore 38 in section 32, from which a Axial longitudinal bore 40 shown in dashed lines extends into a recess or Bore 42 opens, which has a larger diameter and the inner diameter is essentially equal to the inner diameter of the blind bore 26.
Der Drosselkolben 14 wird, wie dargestellt, mit Hilfe einer Feder 46, die sich einerseits am Gehäuse 12, andererseits an einem Ring 48 abstützt, ständig gegen einen Einstellstift 50 angedrückt. Der Ring 48 ist in einer Nut des Drosselkolbens 14 gehalten. Der Druckwaagenkolben 16 wird durch eine Feder 52, die sich einerseits am Abschnitt 31 des Druckwaagenkolbens und andererseits in nicht näher gezeigter Weise am Gehäuse abstützt, ständig in axialer Richtung gegen den Drosselkolben 14 angedrückt, so daß der Druckwaagenkolben 16 bei nicht-durchströmtem Ventil stirnseitig am Drosselkolben 14 anliegt, wie bei 44 gezeigt ist. Beide Kolben werden somit durch die Federn 46 bzw. 52 in Öffnungsrichtung axial belastet und gegen den Einstellstift 50 gedrückt.The throttle piston 14 is, as shown, with the aid of a spring 46, which is supported on the one hand on the housing 12 and on the other hand on a ring 48, constantly pressed against an adjustment pin 50. The ring 48 is in a groove of the throttle piston 14 held. The pressure compensator piston 16 is supported by a spring 52, which is on the one hand on section 31 of the pressure compensator piston and on the other hand in not shown in detail Way is supported on the housing, constantly in the axial direction against the throttle piston 14 pressed on so that the pressure compensator piston 16 is at the end face when there is no flow through the valve rests against the throttle piston 14, as shown at 44. Both pistons are thus through the springs 46 and 52 are loaded axially in the opening direction and against the adjustment pin 50 pressed.
Die Drosselkerbe 28 des Drosselkolbens 14 wirkt mit einer Drosselkante 60 im Gehäuse, d.h. der Kante des Ringkanales 24, zusammen, während die Drosselkerbe34des Druckwaagenkolbens 16 mit einer Drosselkante 58 im Gehäuse zusammenwirkt, d.h. mit der Kante 58 des Ringkanales 22.The throttle notch 28 of the throttle piston 14 acts with a throttle edge 60 in the housing, i.e. the edge of the annular channel 24, while the throttle notch 34des Pressure compensator piston 16 cooperates with a throttle edge 58 in the housing, i.e. with the edge 58 of the annular channel 22.
Schließlich ist der Raum 54 zwischen dem Abschnitt 31 des Druckwaagenkolbens und dem Gehäuse über eine Leitung 56 mit der Ablaufleitung 20 verbunden und rückgekoppelt.Finally, the space 54 is between the section 31 of the pressure compensator piston and the housing connected to the drain line 20 via a line 56 and fed back.
Das erfindungsgemäße Stromregelventil arbeitet folgendermaßen: Der im Zulaufanschluß 18 auftretende Zulaufdruck ist mit P1 bezeichnet, der in der Verbraucherleitung 20 wirkende Verbraucherdruck mit P3 und der Zwischendruck in den Bohrungen 42 und 26 mit P2.The flow control valve according to the invention works as follows: The The inlet pressure occurring in the inlet connection 18 is denoted by P1, that in the consumer line 20 acting consumer pressure with P3 and the intermediate pressure in the bores 42 and 26 with P2.
Bei einer gegebenen Regelstellung, d.h. bei einer gegebenen Einstellung des Drosselkolbens 14 mit Hilfe des Einstellstiftes 50, soll nun das Druckgefälle P2 - P3 konstant bleiben, unabhängig von einer Änderung des Druckgefälles P1 - P2.At a given control position, i.e. at a given setting of the throttle piston 14 with the aid of the setting pin 50, the pressure gradient should now be P2 - P3 remain constant, regardless of a change in the pressure gradient P1 - P2.
Zunächst wird der Drosselkolben 14 durch den Einstellstift 50 eingestellt, d.h. mit Hilfe des Einstellstiftes kann der Drosselkolben 14 axial gegen die Kraft der Federn 46 und 52 verschoben werden, wodurch die. Drosselkerbe 28 in eine bestimmte Position relativ zur Drosselkante 60 gebracht wird.First, the throttle piston 14 is adjusted by the adjustment pin 50, i.e. with the aid of the adjustment pin the throttle piston 14 can axially counteract the force the springs 46 and 52 are displaced, whereby the. Throttle notch 28 in a certain Position is brought relative to the throttle edge 60.
Es wird nun angenommen, daß in der Zeichnung der größte Drosselquerschnitt eingestellt ist. Wird nun dem Ventil ein Druckmittel, z.B. Drucköl, über die Leitung 18 mit einem bestimmten Druck P1 zugeführt, so strömt das Druckmittel aus der Leitung 18 in den Ringkanal 22, von dort durch die Drosselkerbe 34 in den Ringraum 36, dann durch die Querbohrung 38 und die Längsbohrung 40 in die Aussparung 42, dann in die Aussparung 26 und aus dieser durch die Drosselkerbe 28 in den Ringkanal 24 und von dort zur Ablaufleitung 20.It is now assumed that the largest throttle cross-section in the drawing is set. If the valve is now supplied with a pressure medium, e.g. pressure oil, via the line 18 is supplied with a certain pressure P1, the pressure medium flows out of the line 18 into the annular channel 22, from there through the throttle notch 34 into the annular space 36, then through the transverse bore 38 and the longitudinal bore 40 into the recess 42, then into the Recess 26 and out of this through the throttle notch 28 into the annular channel 24 and from there to drain line 20.
Während des Anfahrzeitraums fährt nun der Druckwaagenkolben 16 aus seiner Ruhelage von der Stellung 44 in Richtung zur Regelfeder 52. Der Druckwaagcnkolhen 16 hat dann seine Arbeitsstellung erreicht, wenn in den Kammern 42 und 26 der Gleichgewichtsdruck P2 = P3 + bPFeder sich eingestellt hat.The pressure compensator piston 16 now extends during the start-up period its rest position from the position 44 in the direction of the control spring 52. The Druckwaagcnkolhen 16 has then reached its working position when the equilibrium pressure in the chambers 42 and 26 P2 = P3 + bPFeder has set itself.
(Unter Feder ist die in Druck urtgerechnete Federkraft zu verstehen.) Der Druckwaagenkolben 16 steht damit im Kräftegleichgewicht. ;ndert sich nun erneut der Zulaufdruck P1 oder der Ablaufdruck P3, so regelt sich der Druckwaagenkolben 16 auf die neue GleichgfEslichtsposition ein.(The term spring is to be understood as the spring force calculated in compression.) The pressure compensator piston 16 is thus in equilibrium of forces. ; now changes again the inlet pressure P1 or the outlet pressure P3, the pressure compensator piston regulates itself 16 to the new constant light position.
Es soll nun angenommen werden, daß der Öffnungsquerschnitt der Drosselkerbe 28 des Drosselkolbens 14 verändert, z.B.It should now be assumed that the opening cross-section of the throttle notch 28 of the throttle piston 14 changed, e.g.
verringert werden soll. Mit Hilfe des Einstellstiftes 50 wird hierzu der Drosselkolben 14 axial verschoben, bis die Drosselkerbe 28 die gewünschte Position relativ zu der mit ihr zusammenwirkendçn Drosselkante 60 erreicht hat. Da bei nicht-durchströmtem Ventil der Druckwaagenkolben, wi erläutert, bei 44 direkt an den Drosselkolben anstößt, wird bei der axialen Verstellung des Drosselkolbens 14 der Druckwaagenkolben ebenfalls axial um dieselbe axiale Strecke verstellt. Es ist nun der axiale Abstand zwischen zwei gleichen Bezugspunkten der beiden Drosselkerben 28 und 34, der in der Zeichnung mit X2 bezeichnet ist, im wesentlichen, d.h. abgesehen von Toleranzen, gleich dem axialen Abstand zwischen den mit den Drosselkerben zusanmenwirkenden Drosselkanten 60 und 58, der in der Zuichnung mit X1 bezeichnet ist.should be reduced. With the help of the setting pin 50 this is done the throttle piston 14 displaced axially until the throttle notch 28 is in the desired position relative to the throttle edge interacting with it has reached 60. As with non-perfused Valve of the pressure compensator piston, as explained, abuts directly on the throttle piston at 44, is the axial adjustment of the throttle piston 14 of the pressure compensator piston axially adjusted by the same axial distance. It is now the axial distance between two identical reference points of the two throttle notches 28 and 34, the one in the drawing is denoted by X2, essentially, i.e. apart from tolerances, the same as axial distance between the throttle edges interacting with the throttle notches 60 and 58, which is denoted by X1 in the drawing.
Als Bezugspunkte der beiden Drosselkerben sind hier die Spitzen der Dreiecke angenommen worden.The points of the Triangles have been adopted.
Da somit die Abstände X1 und X2 gleich sind, werden bei einer axialen Verstellung des Drosselkolbens 14 und damit auch des Druckwaagenkolbo.ns 16 die Drosselquerschnitte in gleichem Maße verändert, z.B. im gleichen Umfang verringert, d.h.Since the distances X1 and X2 are the same, an axial Adjustment of the throttle piston 14 and thus also of the Druckwaagenkolbo.ns 16 the Throttle cross-sections in the same Dimensions changed, e.g. in the same Girth decreased, i.e.
bei einer Verringerung des Drosselguerschnittes der Drosselkerbe 28 wird auch der Drosselquerschnitt der Kerbe 34 von Anfang an verringert, was zur Folge hat, daß die axiale Verschiebung des Druckwaagenkolbens 16 zum Erreichen der Regelstelluna kleiner wird, da er bereits zusammen mit dem Drosselkolben 14 bei der Einstellung des letzteren um ein gewisses Maß in axialer Richtung verschoben worden ist und hierdurch bereits der Drosselguerschnitt der Kerbe 34 des Druckwaagenkolbens 16 verrinqert wurde. Dic axiale Bewegung bis zum Erreichen der endgültigen Regelstellung des Druckwaagenkolbens 16 wird somit um das axiale daß verringert, um das der Druckwaagenkolben 16 bereits zusammen mit dem Drosselkolben 14 bei der Einstellung des letzteren verschoben worden ist. Hierdurch wird auch die Zeit, die der Druckwiagenkolben 16 bis zum Erreichen seiner endgültigen Regelstellung benötigt, verringert und dadurch der Anfahrsprung reduziert.when the throttle cross section of the throttle notch 28 is reduced the throttle cross-section of the notch 34 is also reduced from the start, which leads to The result is that the axial displacement of the pressure compensator piston 16 to achieve the Regelstelluna becomes smaller, since it is already with the throttle piston 14 the adjustment of the latter shifted to a certain extent in the axial direction has been and thereby already the throttle cross-section of the notch 34 of the pressure compensator piston 16 was reduced. The axial movement until the final control position is reached of the pressure compensator piston 16 is thus reduced by the axial that by which the pressure compensator piston 16 already moved together with the throttle piston 14 when setting the latter has been. This also increases the time it takes for the pressure carriage piston 16 to be reached its final control position is required, and thus the start-up jump reduced.
Mit anderen Worten, ist z.B. die Drosselfläche des Drosselkolbens 14 klein, so ist auch die Drosselfläche des Druckwaagenkolbens klein, was zu einer definierten Vordrosselung während der Anfahrphase führt.In other words, it is, for example, the throttle area of the throttle piston 14 small, the throttle area of the pressure compensator piston is also small, resulting in a defined pre-throttling during the start-up phase.
Das erfindungsgemäße Stromregelventil eignet sich insbesondere für kleine Ölströme, z.B. bis zu 2 Litern pro Minute.The flow control valve according to the invention is particularly suitable for small oil flows, e.g. up to 2 liters per minute.
Es bietet ferner den Vorteil, daß es auch in umgekehrter Richtung durchströmt werden kann, d.h. vom Ablaufanschluß 20 zum Zulaufanschluß 18, wobei sich eine reine Drosselwirkung ergibt.It also has the advantage that it can also work in the opposite direction can be flowed through, i.e. from the outlet connection 20 to the inlet connection 18, wherein there is a pure throttling effect.
Außerdem liegt die Regelfeder 52 außerhalb des Strömungsweges, der damit frei von strömungshemmenden Elementen ist.In addition, the control spring 52 is outside the flow path, the so that it is free of flow-inhibiting elements.
Claims (5)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8181 | Inventor (new situation) |
Free format text: HOFFMANN, RAINER,, 7300 ESSLINGEN, DE |
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D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |