DE3315222C2 - - Google Patents

Description

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

Bei derartigen bekannten (DE-OS 29 16 172, "Ölhydraulik und Pneumatik 21 (1977) Nr. 10, Seiten 722 bis 724, 727 bis 729) durch den Proportionalmagneten elektrisch einstellbaren Druckbegrenzungsventilen wird die den Schließkörper auf den Ventilsitz drückende Feder von der Kraft des Propor­ tionalmagneten 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 abzu­ sichernden Systemdrücken der Durchmesser des Ventilsitzes verhältnismäßig klein gehalten sein. Beispielsweise er­ zeugt ein Magnet mit dem Querschnitt 60 × 60 mm eine maximale Kraft von 16 kp. Bei einem Druckregelbereich bis 315 bar ist mit diesem Magnet nur ein Ventilsitz­ durchmesser von 2,3 mm möglich.

Durch die relativ großen Magnetabmessungen baut das Ventil groß. Weiter ist bei hohen Drücken der Durchfluß­ querschnitt zwischen dem den Systemdruck führenden An­ schluß und dem Rücklauf zum Tank sehr gering. Grundsätz­ lich ist es bekannt, die Baugröße des Magneten dadurch zu verkleinern (FR-PS 14 00 801), daß man hydraulische Zusatzkräfte für das Ventilglied erzeugt.

Die der Erfin­ dung zugrundeliegende Aufgabe ist darin zu sehen, ein elektrisch ansteuerbares Druckbegrenzungsventil so aus­ zubilden, daß ein größerer Durchflußquerschnitt mit kleineren Ventilabmessungen möglich ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß in zwei Ausführungs­ formen durch die im kennzeichnenden Teil des Patentan­ spruchs 1 bzw. 2 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß wird die Magnetkraft des Proportional­ magneten durch eine hydraulische Druckkraft vergrößert, die proportional dem Systemdruck ist. So wird die Feder­ vorspannung hydaulisch 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 einen vollständigen Druckausgleich des Ankers zu er­ reichen und um die hydraulische Zusatzkraft zu erzeugen, wird der Innenraum des Proportionalmagneten mit dem Systemdruck beaufschlagt. In der ersten Ausführungsform wirkt der Anker des Proportionalmagneten mit dem an ihm befestigten Stößel als Kolben, während in der zweiten Ausführungsform ein zusätzlicher Kolben vom Systemdruck unmittelbar beaufschlagt wird. Der Systemdruck im Innern des Proportionalmagneten bewirkt, daß dieser unabhängig von der Einbaulage ausreichend mit Druckmedium gefüllt ist. Damit wird das Regelverhalten des Druckbe­ grenzungsventils stabilisiert.

Die Regelung gemäß Anspruch 4 ist bekannt. In der Ver­ bindung mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 2 ist sie besonders vorteilhaft, weil damit die durch die Reibkräfte an der Dichtung bedingte Hysterese des Ventils klein gehalten werden kann.

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

Fig. 1 ein Druckbegrenzungsventil in einer ersten Ausführungsform und

Fig. 2 ein Druckbegrenzungsventil in einer abgeänder­ ten Ausführungsform.

In Fig. 1 ist in einer Bohrung 11 im Gehäuse 12 eines Druckbegrenzungsventils 10 ein Einsatzkörper 13 mit einer Bohrung 18 an­ geordnet, auf dessen Ventilsitz 14 ein Schließkörper 15 mit der Kraft einer Feder 16 gedrückt wird. Der Feder­ raum 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 A 1 bezeichnet.

Die Vorspannung der Feder 16, die in Schließrichtung auf den Sitzkörper 15 wirkt, wird durch einen Proportional? magneten 20 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 25 des Proportionalmagneten gleitend aufgenommen ist.

Der Innenraum 28 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 resultiert eine Druckkraft, die von der Fläche A 2 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 A 1 - A 2 multipliziert mit dem Systemdruck in der Bohrung 11.

Der Anker 22 ist mittels einer Führungsbüchse 32 im Ge­ häuse 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 Einbau­ lage ausreichend mit Druckmedium, wodurch die Dämpfungs­ wirkung der Drosselstelle 34 gesichert ist.

Die sich aus der Fläche A 2 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 Hysterese des Ventils, wonach also die zum Verschieben in entgegengesetzten Richtungen erforderlichen Kräfte unterschiedlich groß sind.

Um die Hysterese 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 ver­ ändert wird, bis die Differenz Null ist. Auf diese Weise nimmt der Anker 22 unabhängig von den Reibkräften eine bestimmte Position ein, wodurch eine definierte Vor­ spannung der Feder 16 und somit eine kleine Hysterese er­ zielt wird.

In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 sind gleiche Bau­ teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der Unter­ schied zu Fig. 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 A 2 über den Kanal 29 mit dem Systemdruck beaufschlagt ist. Der Kolben 23′ ist dichtend in einem Einsatzkörper 38 geführt. Auch in die­ sem Ausführungsbeispiel ist der Innenraum 28 des Proportionalmagneten 20 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 A 2, sowie die Funktion des Weggebers 36 mit Regelschaltung 37 zur Kompensation der Reibkräfte ist auch hier realisiert.

Claims (4)

1. Druckbegrenzungsventil, dessen Schließkörper vom Systemdruck im Öffnungssinn und von einer Feder im Schließsinn beauf­ schlagt ist, wobei die Federvorspannung mittels eines Proportio­ nalmagneten einstellbar ist, dessen Anker über einen Stößel auf die Feder wirkt und wobei der Federraum mit Tank verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (28) des Proportional­ magneten (20) mit dem Systemdruck beaufschlagt ist, daß von dem auf die entgegengesetzten Flächen des Ankers (22) wirkenden Systemdruck am Stößel (23) eine dem Querschnitt (A ₂) des Stößels entsprechende, im Sinne einer Erhöhung der Vorspannung der Feder (16) wirkende Kraft erzeugt wird, und daß zwischen dem Federraum (17) und dem Innenraum (28) eine Dichtung (26) vorgesehen ist.

2. Druckbegrenzungsventil, dessen Schließkörper vom Systemdruck im Öffnungssinn und von einer Feder im Schließsinn beauf­ schlagt ist, wobei die Federvorspannung mittels eines Proportio­ nalmagneten einstellbar ist, dessen Anker über einen Stößel auf die Feder wirkt, und wobei der Federraum mit Tank verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (28) des Proportional­ magneten (20) mit dem Systemdruck beaufschlagt ist, daß zwischen dem Stößel (23) und der Feder (16) ein Kolben (23′) eingefügt ist, dessen dem Federraum (17) abgekehrte Stirnseite mit dem Systemdruck beaufschlagt ist und daß zwischen dem Federraum (17) und der dem Federraum abgekehrten Stirnseite des Kolbens eine Dichtung (38) vorgesehen ist.

3. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zum Druckausgleich im Innenraum (28) des Proportionalmagneten der Anker (22) mit einer Längsbohrung (33) versehen ist.

4. Druckbegrenzungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Anker (22) mit einem Weg­ geber (36) verbunden ist, und die an den Weggeber angeschlossene Regelschaltung (37) die Kraft des Proportionalmagneten so ver­ ändert, daß die Differenz zwischen Sollwert und Istwert ausge­ regelt wird.