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WO2000018382A2 - Hydraulisches wegeventil - Google Patents

Hydraulisches wegeventil Download PDF

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Publication number
WO2000018382A2
WO2000018382A2 PCT/EP1999/006807 EP9906807W WO0018382A2 WO 2000018382 A2 WO2000018382 A2 WO 2000018382A2 EP 9906807 W EP9906807 W EP 9906807W WO 0018382 A2 WO0018382 A2 WO 0018382A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
piston
chamber
valve
consumer
magnet
Prior art date
Application number
PCT/EP1999/006807
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2000018382A3 (de
Inventor
Willy Kussel
Original Assignee
Tiefenbach Bergbautechnik Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tiefenbach Bergbautechnik Gmbh filed Critical Tiefenbach Bergbautechnik Gmbh
Priority to US09/555,196 priority Critical patent/US6263913B1/en
Priority to EP99969674A priority patent/EP1032375B1/de
Priority to DE59912263T priority patent/DE59912263D1/de
Publication of WO2000018382A2 publication Critical patent/WO2000018382A2/de
Publication of WO2000018382A3 publication Critical patent/WO2000018382A3/de

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/0401—Valve members; Fluid interconnections therefor
    • F15B13/0405—Valve members; Fluid interconnections therefor for seat valves, i.e. poppet valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B13/044—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by electrically-controlled means, e.g. solenoids, torque-motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B19/00—Testing; Calibrating; Fault detection or monitoring; Simulation or modelling of fluid-pressure systems or apparatus not otherwise provided for
    • F15B19/005—Fault detection or monitoring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B20/00—Safety arrangements for fluid actuator systems; Applications of safety devices in fluid actuator systems; Emergency measures for fluid actuator systems
    • F15B20/008—Valve failure
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T137/8158—With indicator, register, recorder, alarm or inspection means
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    • Y10T137/8593—Systems
    • Y10T137/87169—Supply and exhaust
    • Y10T137/87217—Motor

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic directional control valve, the control piston (main piston 3) against the force of a spring (main spring 18) by the plunger of a magnet (12) from its first position (closed position) to its second position (open position) is adjustable according to the preamble of Claim 1.
  • the pressure chamber (7), into which the pump connection (P) opens is closed with respect to the consumer chamber, while the consumer chamber with the consumer is opened with respect to the return chamber (20) and the tank connection (R) are so that the consumer is relieved of pressure.
  • the open position the consumer is connected to the pump connection, while the pressure chamber is closed off from the return chamber and the tank.
  • This valve is particularly suitable as a pilot valve for a hydraulic valve that is actuated hydraulically.
  • the object of the invention is to design this valve so that it is suitable as a pilot valve in the smallest size and has a positive overlap with regard to the closing of the consumer chamber with respect to the return and the opening of the consumer chamber with respect to the pressure chamber.
  • the solution according to claim 1 has the advantage that the valve housing does not have to provide any connections between the return duct and the consumer duct.
  • the valve can therefore be accommodated in a valve cartridge in particular (claim 4).
  • the plunger piston is pressed into its open position by a safety spring against the force of the magnet , so that the central channel is open in the closed position of the main piston.
  • Claim 3 provides a secure, leak-free closure between the pressure chamber and the consumer chamber (8).
  • the manufacturing advantages of the training according to claim 4 combine with a good adjustment for the coverage and the opening width of the connection between the consumer and return.
  • the sealing end of the main piston which projects into the consumer chamber is preferably designed as a cone pairing according to claim 5.
  • the embodiment according to claim 6 and claim 7 has the advantage that the pressure chamber is closed leakage-free with respect to the consumer room and control connection.
  • Hydraulic directional valves which are used as pilot valves and are controlled electromagnetically, must offer a high level of safety in many areas of application (e.g. in hoists or in mining).
  • a current control device is integrated in the control device of the magnet.
  • the current control device is preferably located on or in the area of the magnet.
  • the current control device has an electronic memory. Characteristic values are stored in the memory which ideally characterize the current consumption of the magnet during the switching process when switching to one of the switching positions.
  • the actual course of the current consumed by the magnet when the valve is switched to the switch position and / or when the magnet is switched off is measured and at least prominent points of the actual course or the entire actual course are compared and signaled with the corresponding points of the desired course or with the desired course.
  • the error message is signaled on the valve itself, in particular by means of an optical signal (claim 9).
  • the advantage of the design according to claim 11 is that not every deviation is signaled, but it can be determined beforehand by experiment which deviations are within the permissible functional tolerances. It is essential for the function of a pilot valve that, on the one hand, sufficient holding forces act on the valve piston in order to securely position the piston in its approached switching position. On the other hand, power consumption should be minimized. In the case of an electrohydraulic pilot valve or directional valve, this is achieved by training or further development according to claim 12. In addition, the current profile of the magnet can be measured during the switching process and the reaching of the switching position can be detected by the current control device.
  • the current is substantially increased once again to the highest level passed during the switching process and then reduced to the level required to maintain the switching position.
  • this also happens with directional valves that have several switching stages located one behind the other in the switching path. On the one hand it is achieved that the valve piston reaches its switching position safely and with sufficient holding force. On the other hand, however, it is prevented that the magnet is subjected to current up to saturation and is thereby stressed, in particular heated, beyond what is necessary. The power consumption and especially the current peaks are limited to the necessary amount.
  • Fig.1 a hydraulically controlled directional valve, which is by an electro-hydraulic
  • Fig.2 the electro-hydraulic pilot valve
  • Fig. 3 the current consumption when switching the pilot valve
  • the main valve, electro-hydraulic control valve 15, has an electromagnetically controlled pilot valve.
  • the pilot valve has a valve housing (outer housing 1) which fits into a valve body (pilot valve 14, only visible in FIG. 1) can be installed.
  • An essentially hollow cylindrical valve housing can be screwed into the outer housing 1 and screwed in zones by means of outer seals 22 and 23.
  • the main piston, valve piston 3 is slidably guided at one end and sealed against the end space of the cartridge by a seal 16.
  • the end space forms the return chamber 20, which is connected to the return R of the valve leading to the tank.
  • a plunger piston 4 is slidably mounted and sealed to the outside by a seal 17.
  • the plunger piston 4 projects into the control chamber 8, which is formed in this area of the outer housing 1 and in the cartridge 2.
  • the control chamber 8 is closed off from the pump connection chamber 7 by an inner collar which forms a seat 5.
  • the main piston 3 has a seat collar 6 which interacts with the seat 5 of the cartridge and forms the seal between the one side of the consumer chamber, control chamber 8, and the other side of the pump connection chamber 7.
  • the pump connection chamber 7 is delimited on the other side by the seal 16, which on the other hand delimits the return chamber 20.
  • the main piston 3 has a connecting channel (central channel 21) which connects the return chamber 20 on the one hand and the control chamber 8 on the other hand.
  • the plunger piston 4 projects with its free end into the consumer chamber, control chamber 8.
  • control chamber 8 In the consumer chamber, control chamber 8, the closing end 9 of the valve piston and the plunger piston 4 interact by combining an inner and an outer cone.
  • the seat end 10 of the main piston 3 is designed as an outer cone 9 and the facing end 10 of the tappet piston 4 as an inner cone 10.
  • the control chamber 8 can thus be connected to the return chamber 20 or separated therefrom.
  • the tappet 11 of the tappet piston 4 interacts with the (not shown) tappet of the magnet 12, which is controlled by the electrical control connection 13.
  • the main piston 3 is pressed with its seat collar 6 against the seat 5 by the main spring 18, which is supported on the end face of the pump connection chamber 7 in the region of the seal 16.
  • the cross-sectional areas of the seat 5/6 and the piston end of the The main piston 3 at the other end of the pressure chamber 7 essentially correspond, so that the main piston is pressure-balanced and is pressed against the seat 5 only by the main spring 18.
  • the plunger piston can be loaded by a safety spring 19 in the sense of lifting off from the seat end 9 of the main piston 3.
  • the safety spring 19 is supported on the one hand on the inner collar 5 of the cartridge and on the other hand on a collar of the plunger piston 4.
  • the pressure chamber 7 is closed off from the control chamber 8 by the main spring 18 pressing the main piston 3 with the seat collar 6 against the seat 5. Since the tappet piston is not loaded by the magnetic tappet, the safety spring 19 presses the tappet piston 4 against the end face of the control chamber 8 or against a stop (not shown) of the magnetic tappet.
  • the control chamber 8 is connected to the return chamber 20 via the central channel 21 and is therefore relieved of pressure. The main valve thus has its starting position.
  • the control device 25 contains a memory in which one or more of the points 31-38, but in particular the peak values, limit values and limit ranges are stored. These limit values / limit ranges have been determined beforehand by experiment and establish the target values and the permissibility limits. That means: as long as the current occurring during the switching process does not exceed these limit values, it can be assumed that the valve and all of its parts perform their function properly. However, if the current exceeds maximum values or falls below minimum values, this is a sign that the valve is faulty, e.g. is stuck due to chips or has become leaky due to wear.
  • the control device detects a deviation of the actual values from the stored target values or the limit ranges are exceeded in this way, a warning signal is issued.
  • this warning signal In mining or other large systems, it can be advantageous to signal this warning signal to the central control station.
  • the warning signal For the optical monitoring of a hydraulic system, on the other hand, it can be advantageous if the warning signal also appears on the valve, for example as a red lamp.

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Abstract

Das hydraulische Wegeventil enthält einen Steuerkolben (Hauptkolben 3), welcher gegen die Kraft einer Feder (Hauptfeder 18) durch den Stößel eines Magneten (12) aus seiner ersten Stellung (Schließstellung) in seine zweite Stellung (Öffnungsstellung) verstellbar ist. In der Schließstellung ist die Druckkammer (7) mit dem Pumpenanschluß (P) gegenüber der Verbraucherkammer (8) verschlossen und die Verbraucherkammer mit dem Verbraucher (A) gegenüber der Rücklaufkammer (20) und dem Tankanschluß (R) geöffnet. In der Öffnungsstellung ist die Verbraucherkammer (8) gegenüber der Rücklaufkammer (20) verschlossen. Hierzu sind die Verbraucherkammer (8) und die Rücklaufkammer (20) an den entgegengesetzen Enden des Hauptkolbens (3), und zwar die Verbraucherkammer (8) auf der dem Magneten zugewandten Seite und die Rücklaufkammer (20) auf der davon abgewandten Seite angeordnet. Der Hauptkolben wird durch einen Zentralkanal (21) durchdrungen, welcher die Verbraucherkammer (8) und die Rücklaufkammer (20) miteinander verbindet. Der Magnetstößel wirkt auf einen Stößelkolben ein, der im Ventilgehäuse koaxial zu dem Hauptkolben verschiebbar ist und der ein dem Hauptkolben (3) zugewandtes Sitzende aufweist, durch welches er bei Anschlag an den Hauptkolben den Zentralkanal verschließt.

Description

Beschreibung: Hydraulisches Wegeventil
Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Wegeventil, dessen Steuerkolben (Hauptkolben 3) gegen die Kraft einer Feder (Hauptfeder 18) durch den Stößel eines Magneten (12) aus seiner ersten Stellung (Schließstellung) in seine zweite Stellung (Öffnungsstellung) verstellbar ist nach dem Oberbegriff des Anspruch 1.
Dieses Ventil ist allgemein bekannt.
Dabei ist in der einen Stellung des Ventilkolbens (Schließstellung) die Druckkammer (7), in die der Pumpenanschluß (P) mündet, gegenüber der Verbraucherkammer verschlossen, während die Verbraucherkammer mit dem Verbraucher gegenüber der Rücklaufkammer (20) und dem Tankanschluß (R) geöffnet sind, so daß der Verbraucher druckentlastet ist. In der Öffnungstellung ist der Verbraucher mit dem Pumpenanschluß verbunden, während die Druckkammer gegenüber der Rücklaufkammer und dem Tank verschlossen sind.
Dieses Ventil eignet sich insbesondere als Vorsteuerventil für ein Hydraulikventil, das hydraulisch betätigt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, dieses Ventil so auszugestalten, daß es bei kleinster Baugröße sich als Vorsteuerventil eignet und eine positive Überdeckung hinsichtlich der Schließung der Verbraucherkammer gegenüber dem Rücklauf und der Öffnung der Verbraucherkammer gegenüber der Druckkammer hat.
Die Lösung nach Anspruch 1 hat den Vorteil, daß das Ventilgehäuse keine Verbindungen zwischen Rücklaufkanal und Verbraucherkanal vorsehen muß. Das Ventil kann daher insbesondere in einer Ventilpatrone untergebracht werden (Anpruch 4). Dabei ergibt sich eine einfache Möglichkeit der Verstellung der Überdeckung und der Öffnungsweite der Verbindung zwischen Verbraucher und Rücklauf, so daß hierüber die Dämpfung der Bewegung des Hauptventils eingestellt werden kann. Um zu vermeiden, daß die hydraulischen Kräfte nicht ausreichen, den Stößelkolben sicher von dem Hauptkolben abzuheben und die Rücklaufverbindung zwischen Verbraucheranschluß (Steueranschluß des Hauptventils) und Rücklauf herzustellen, wird nach Anspruch 2 der Stößelkolben durch eine Sicherheitsfeder gegen die Kraft des Magneten in seine Öffnungsstellung gedrückt, derart daß in der Schließstellung des Hauptkolbens der Zentralkanal geöffnet ist.
Anspruch 3 sieht einen sicheren, leckagefreien Verschluß zwischen der Druckkammer und der Verbraucherkammer (8) vor.
Die fertigungstechnischen Vorteile der Ausbildung nach Anspruch 4 verbinden sich mit einer guten Einstellmöglichkeit für die Überdeckung und die Öffnungsweite der Verbindung zwischen Verbraucher und Rücklauf.
Das in die Verbraucherkammer ragende Verschlußende des Hauptkolbens ist vorzugsweise als Kegelpaarung nach Anspruch 5 ausgebildet.
Die Ausbildung nach Anspruch 6 sowie Anspruch 7 hat den Vorteil, daß der Druckraum gegenüber dem Verbraucherraum und Steueranschluß leckagefrei verschlossen wird. Hydraulische Wegeventile, die als Vorsteuerventile benutzt und elektromagnetisch angesteuert werden, müssen in vielen Anwendungsbereichen (z.B. in Hebezeugen oder im Bergbau) einen hohen Sicherheitsstandard bieten.
Die Ausbildung und Weiterbildung eines elektrohydraulischen Wegeventils nach Anspruch 8 hat den Vorteil, daß Fehler des Magneten oder des Ventils sofort und vorausschauend erkannt werden. Hierzu ist eine Stromsteuereinrichtung in die Ansteuereinrichtung des Magneten integriert. Die Stromsteuereinrichtung sitzt vorzugsweise an oder im Bereich des Magneten. Die Stromsteuereinrichtung besitzt einen elektronischen Spreicher. In den Speicher werden Kennwerte eingespeichert, die die Stromaufnahme des Magneten während des Schaltverlaufs beim Schalten in eine der Schaltstellungen im Idealfall charakterisieren. Der tatsächliche Verlauf des aufgenommenen Stroms des Magneten beim Schalten des Ventils in die Schaltstellung und/oder beim Abschalten des Magneten wird gemessen und zumindest markante Punkte des Istverlaufs oder der gesamte Istverlauf mit den entsprechenden Punkten des Sollverlaufs bzw. mit dem Sollverlauf verglichen und signalisiert. Das Signalisieren der Fehlermeldung erfolgt an dem Ventil selbst, insbesondere durch ein optisches Signal (Anspruch 9). Der Vorteil der Ausbildung nach Anspruch 11 besteht darin, daß nicht jede Abweichung signalisiert wird, sondern zuvor durch Versuch ermittelt werden kann, welche Abweichungen im Rahmen der zulässigen Funktionstoleranzen liegen. Es ist für die Funktion eines Vorsteuerventils wesentlich, daß zum einen ausreichende Haltekräfte auf den Ventilkolben einwirken, um den Kolben in seiner angefahrenen Schaltstellung sicher zu positionieren. Zum anderen sollte aber der Stromverbrauch minimiert werden. Bei einem elektrohydraulischen Vorsteuerventil bzw. Wegeventil wird dies durch Ausbildung bzw. Weiterbildung nach Anspruch 12 erreicht. Darüber hinaus kann durch die Stromsteuereinrichtung der Stromverlauf des Magneten während des Schaltvorgangs gemessen und das Erreichen der Schaltstellung erfaßt werden. Nach Abfall des Stromes am Ende des Schaltvorgangs wird der Strom noch einmal im wesentlichen auf das während des Schaltvorgangs durchlaufene größte Maß erhöht und sodann auf den zum Halten der Schaltstellung erforderliche Maß abgesenkt. Bei dieser Ausbildung geschieht dies auch bei Wegeventilen, die mehrere im Schaltweg hintereinander liegende Schaltstufen haben. Es wird hierbei zum einen erreicht, daß der Ventilkolben seine Schaltstellung sicher und mit ausreichender Haltekraft erreicht. Zum anderen wird aber verhindert, daß der Magnet bis zur Sättigung strombeaufschlagt wird und dadurch über das notwendige Maß hinaus belastet, insbesondere erhitzt wird. Der Stromverbrauch und insbesondere auch die Stromspitzen werden auf das notwendige Maß beschränkt.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.
Es zeigen:
Fig.1 : ein hydraulisch angesteuertes Wegeventil, das durch ein elektrohydraulisches
3/2 Vorsteuerventil betätigt wird; Fig.2: das elektrohydraulische Vorsteuerventil; Fig.3: die Stromaufnahme beim Schalten des Vorsteuerventils
Das Hauptventil, elektrohydraulisches Steuerventil 15, weist ein elektromagnetisch angesteuertes Vorsteuerventil auf. Das Vorsteuerventil weist ein Ventilgehäuse (Außengehäuse 1) auf, das in einen Ventilkörper (Vorsteuerventil 14, nur in Fig. 1 sichtbar) einbaubar ist. In das Außengehäuse 1 ist ein im wesentlichen hohlzylindrisches Ventilgehäuse, durch Gewinde einschraubbar und durch Außendichtungen 22 und 23 zonenweise abdichtbar. In der Patrone 2 ist der Hauptkolben, Ventilkolben 3, an einem Ende gleitend geführt und gegenüber dem Endraum der Patrone durch Dichtung 16 abgedichtet. Der Endraum bildet die Rücklaufkammer 20, die mit dem zum Tank führenden Rücklauf R des Ventils verbunden ist.
In der Stirnseite des Außengehäuses 1 , die von der Rücklaufkammer 20 abgewandt ist, ist ein Stößelkolben 4 gleitend gelagert und durch Dichtung 17 nach außen abgedichtet. Der Stößelkolben 4 ragt in den Steuerraum 8, der in diesem Bereich des Außengehäuses 1 und in der Patrone 2 gebildet wird. Der Steuerraum 8 wird gegenüber der Pumpenanschlußkammer 7 abgeschlossen durch einen Innenbund, der einen Sitz 5 bildet. Im Bereich des Sitzes 5 besitzt der Hauptkolben 3 einen Sitzbund 6, der mit dem Sitz 5 der Patrone zusammenwirkt und den Abschluß zwischen der einen Seite der Verbraucherkammer, Steuerraum 8, und der anderen Seite der Pumpenanschlußkammer 7, bildet. Die Pumpenanschlußkammer 7 wird auf der anderen Seite durch die Dichtung 16 begrenzt, die andererseits die Rücklaufkammer 20 begrenzt. Der Hauptkolben 3 weist einen Verbindungskanal (Zentralkanal 21 ) auf, der einerseits die Rücklaufkammer 20 und andererseits die Steuerkammer 8 miteinander verbindet. Der Stößelkolben 4 ragt mit seinem freien Ende in die Verbraucherkammer, Steuerraum 8.
In der Verbraucherkammer, Steuerraum 8, wirken das Verschlußende 9 des Ventilkolbens und des Stößelkolbens 4 durch Kombination eines Innen- und eines Außenkegels zusammen. Im gezeichneten Fall ist das Sitzende 10 des Hauptkolbens 3 als Außenkegel 9 und das zugewandte Ende 10 des Stößelkolbens 4 als Innenkegel 10 ausgebildet. Damit kann die Steuerkammer 8 mit der Rücklaufkammer 20 verbunden oder davon getrennt werden.
Der Stößel 11 des Stößelkolbens 4 wirkt mit dem (nicht gezeichneten) Stößel des Magneten 12 zusammen, der durch den elektrischen Steueranschluß 13 angesteuert wird. Der Hauptkolben 3 wird durch Hauptfeder 18, die sich an der Stirnseite der Pumpenanschlußkammer 7 im Bereich der Dichtung 16 abstützt, mit seinem Sitzbund 6 gegen den Sitz 5 gedrückt. Die Querschnittsflächen des Sitzes 5/6 und des Kolbenendes des Hauptkolben 3 am anderen Ende der Druckkammer 7 entsprechen sich im wesentlichen, so daß der Hauptkolben druckausgeglichen ist und nur durch die Hauptfeder 18 gegen den Sitz 5 gedrückt wird.
Der Stößelkolben kann durch eine Sicherheitsfeder 19 im Sinne des Abhebens vom Sitzende 9 des Hauptkolbens 3 belastet sein. Dazu stützt sich die Sicherheitsfeder 19 einerseits an dem Innenbund 5 der Patrone und andererseits an einem Bund des Stößelkolbens 4 ab.
Zur Funktion:
In der Ruhestellung wird die Druckkammer 7 gegenüber dem Steuerraum 8 verschlossen, indem die Hauptfeder 18 den Hauptkolben 3 mit dem Sitzbund 6 gegen den Sitz 5 drückt. Da der Stößelkoiben durch den Magnetstößel nicht belastet ist, drückt die Sicherheitsfeder 19 den Stößelkolben 4 gegen die Stirnseite des Steuerraums 8 oder gegen einen (nicht dargestellten) Anschlag des Magnetstößels. Die Steuerkammer 8 ist über den Zentralkanal 21 mit der Rücklaufkammer 20 verbunden und daher druckentlastet. Das Hauptventil hat damit seine Ausgangsstellung.
Bei Ansteuerung des Magneten 12 (Fig.3, Punkt 31 ) zieht dieser zunächst einen Strom, der bei Überwindung der Federkraft der Sicherheitsfeder (Punkt 32) stark und sodann bis zum Anschlag an das Sitzende des Hauptkolbens 3 etwas weniger stark anwächst. Der Strom erreicht dabei eine erste Stromspitze (Punkt 33). Bei Schließen des Steuerraums gegenüber dem Rücklaufraum durch Anschlag des Stößelkolbens mit Sitzende 10 an das Verschlußende 9 des Hauptkoibens fällt der Strom stark ab (Punkt 34). Nunmehr wird der Hauptkolben 3 gegen die Hauptfeder 18 verschoben. Dadurch steigt der Strom wieder an und erreicht eine zweite Stromspitze (Punkt 35), wenn die Öffnung des Sitzes 5/6 beginnt. Wenn der Hauptkolben 3 gegen seinen Anschlag an der Stirnseite der Rücklaufkammer 20 fährt, fällt der Strom noch einmal stark ab (Punkt 36). Nunmehr wird der Strom noch einmal erhöht auf einen Wert, der dem höchsten der zuvor geschilderten Werte im wesentlichen entspricht (Punkt 37). Dadurch wird sichergestellt, daß der Hauptkolben seine zweite Schaltstellung sicher erreicht hat. In der zweiten Schaltstellung ist die Steuerkammer mit der Druckkammer verbunden und gegenüber der Rücklaufkammer verschlossen. Damit wird der Schieber des Ventils durch den Steuerdruck der Druckkammer angesteuert und verstellt. Nunmehr erfolgt eine Stromabsenkung auf einen Haltestrom (ab Punkt 38), der erfahrungsgemäß eine ausreichende magnetische Gegenkraft zur Kraft der Hauptfeder 18 erzeugt. Es wird damit erreicht, daß der Magnet während der Haltezeit, bei der er gegen die Federkraft der Hauptfeder arbeitet, nur gering belastet ist, d.h.: so gering wie vorher durch Rechnung und Versuch als ausreichend ermittelt.
Die Steuereinrichtung 25 enthält einen Speicher, in welchem für einen oder mehrere der Punkte 31 - 38, insbesondere aber für die Spitzenwerte, Grenzwerte und Grenzbereiche eingespeichert sind. Diese Grenzwerte/Grenzbereiche sind zuvor durch Versuch ermittelt worden und stellen die Sollwerte und die Zulässigkeitsgrenzen her. Das heißt: solange der während des Schaltverlaufs auftretende Strom diese Grenzwerte nicht überschreitet, kann davon ausgegangen werden, daß das Ventil und alle seine Teile ihre Funktion in ordnungsgemäßer Weise erfüllen. Wenn jedoch der Strom Maximalwerte überschreitet oder Minimalwerte unterschreitet, so ist dies ein Zeichen, daß das Ventil fehlerhaft ist, z.B. durch Späne festhängt oder durch Verschleiß undicht geworden ist.
Wird auf diese Weise in der Steuereinrichtung eine Abweichung der Istwerte von den eingespeicherten Sollwerten oder eine Überschreitung der Grenzbereiche festgestellt, so erfolgt ein Warnsignal. Im Bergbau oder in sonstigen Großanlagen kann es vorteilhaft sein, dieses Warnsignal in den zentralen Steuerstand zu signalisieren. Für die optische Überwachung einer hydraulischen Anlage kann es dagegen vorteilhaft sein, wenn das Warnsignal auch an dem Ventil z.B. als rote Lampe erscheint.
Bezugszeichen
1. Ventilgehäuse, Außengehäuse
2. Ventilgehäuse Patrone
3. Hauptkolben Ventilkolben
4. Stößelkolben
5. Sitz, Innenbund
6. Sitzbund
7. Druckkammer, Pumpenanschlußkammer
8. Verbraucherkammer, Steuerraum
9. Sitzende, Verschlußende
10. Sitzende, Innenkegel
11. Stößel
12. Magnet
13. Steueranschluß, elektrisch
14. Vorsteuerventil
15. Hauptventil, elektrohydraulisches Steuerventil
16. Dichtung
17. Dichtung
18. Hauptfeder
19. Sicherheitsfeder
20. Rücklaufkammer
21. Verbindungskanal Zentralkanal
22. Dichtungen
23. Dichtungen
24. Anschläge
25. Stromsteuereinrichtung

Claims

Ansprüche
1. Hydraulische Wegeventil, dessen Steuerkolben (Hauptkolben 3) gegen die Kraft einer Feder (Hauptfeder 18) durch den Stößel eines Magneten (12) aus seiner ersten Stellung (Schließstellung) in seine Zweite Stellung (Öffnungsstellung) verstellbar ist, und den weiteren Merkmalen: in der Schließstellung ist die Druckkammer (7) mit dem Pumpenanschluß (P) gegenüber der Verbraucherkammer (8) verschlossen und die Verbraucherkammer mit dem Verbraucher (A) gegenüber der Rücklaufkammer (20) und dem Tankanschluß (R) geöffnet; in der Öffnungstellung ist die Verbraucherkammer (8) gegenüber der Rücklaufkammer (20) verschlossen; mit den kennzeichnenden Merkmalen: die Verbraucherkammer (8) und die Rücklaufkammer (20) sind an den entgegen- gesetzen Enden des Hauptkolbens (3), und zwar die Verbraucherkammer (8) auf der dem Magneten zugewandten Seite und die Rücklaufkammer (20) auf der davon abgewandten Seite angeordnet; der Hauptkolben wird durch einen Zentralkanal (21) durchdrungen, welcher die Verbraucherkammer (8) und die Rücklaufkammer (20) mit einander verbindet; der Magnetstößel wirkt auf einen Stößelkolben ein, der im Ventilgehäuse koaxial zu dem Hauptkolben verschiebbar ist und der ein dem Hauptkolben (3) zugewandtes Sitzende aufweist, durch welches er bei Anschlag an den Hauptkolben den Zentralkanal verschließt.
2. Wegeventil nach Anspruch 1 oder 2 mit den kennzeichenden Merkmalen: der Stößelkolben wird durch eine Sicherheitsfeder (19) gegen die Kraft des Magneten in seine Öffnungsstellung gedrückt, derart daß in der Schließstellung des Hauptkolbens der Zentral kanal (21) geöffnet ist.
3. Wegeventil nach Anspruch 1 oder 2 mit den kennzeichnenden Merkmalen: der Kolbenbund, durch welchen in der Schließstellung des Ventilkolbens der Druckanschluß und die Druckkammer (7) gegenüber der Verbraucherkammer (8) und dem Verbraucheranschluß des Ventils verschlossen sind, ist als Sitzkegel ausgebildet, der mit einem entsprechenden Sitz (5) des Ventilgehäuses in der Schließstellung des Ventilkolbens zusammenwirkt.
4. Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit den kennzeichnenden Merkmalen: das Ventilgehäuse besteht aus einem Außengehäuse (1 ), auf dessen Stirnseite der Magnet angebracht ist, und einem Innengehäuse ( Patrone 2); vorzugsweise ist die Patrone (2) in dem Außengehäuse verschiebbar, insbesondere verschraubbar gelagert, und der Stößelkolben (4) ist im Sinne der Öffnung des Zentralkanals (21 ) auf Anschlag gegen die Stirnseite des Außengehäuses oder des Magneten bewegbar.
5. Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit den kennzeichnenden Merkmalen: das in die Verbraucherkammer (8) ragende Ende (Verschlußende 9) des Hauptkolbens (3) ist kegelig ausgebildet und wirkt mit dem mit Innenkegel versehenen Sitzende (10) des Stößelkolbens zur Schließung des Zentralkanals zusammen.
6. Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit den kennzeichnenden Merkmalen: die Hauptfeder (18) stützt sich einerseits an dem Kolbendbund (6) des Hauptkolbens (3) und andererseits an der Stirnseite der Druckkammer (7) ab.
7. Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit den kennzeichnenden Merkmalen: die Größe der Sitzfläche am Sitzbund (6) bzw. Sitz (5) entspricht im wesentlichen dem gegenüber der Druckkammer (7) und der Rücklaufkammer (20) gedichteten Querschnitt (Dichtung 16) des Hauptkolbens (3) im Ventilgehäuse (Patrone 2), so daß der Hauptkolben im wesentlichen druckausgeglichen ist.
8. Hydraulisches Wegeventil mit folgenden Merkmalen: der Ventilkolben (3) wird durch einen Magnet 12 in eine durch Anschlag vorgegebene Schaltstellung (Öffnungsstellung) verschoben; insbesondere nach dem Oberbegriff des Anspruch 1 und insbesondere nach einem der vorangegangenen Ansprüche gekennzeichnet durch: eine Stromsteuereinrichtung (25), in welcher der Verlauf des aufgenommenen
Stromes des Magneten beim Schalten des Ventils in die Schaltstellung und/oder beim Abschalten des Magneten gemessen und ausgewertet wird.
9. Hydraulisches Wegeventil nach Anspruch 8 mit den kennzeichnenden Merkmalen: bei der Auswertung werden zumindest markante Punkte des Istverlaufs oder der gesamte Istverlauf mit den entsprechenden Punkten des Sollverlaufs bzw. mit dem Sollverlauf verglichen und Abweichungen als Fehlermeldungen signalisiert.
10. Hydraulisches Wegeventil nach Anspruch 9 mit den kennzeichnenden Merkmalen: das Signalisieren der Fehlermeldung erfolgt an dem Ventil selbst, insbesondere durch ein optisches oder akustisches Signal.
11. Hydraulisches Wegeventil nach Anspruch 8 oder 9 mit den kennzeichnenden Merkmalen: in der Stromsteuereinrichtung (25) sind die Abweichungen, die als Fehlermeldung signalisiert werden sollen, als Grenzwerte eingespeichert.
12. Hydraulisches Wegeventil nach einem der Ansprüche 8 bis 11 mit den kennzeichnenden Merkmalen: durch die Stromsteuereinrichtung wird der Stromverlauf des Magneten während des
Schaltvorgangs gemessen und das Erreichen der Schaltstellung erfaßt; der Strom wird sodann noch einmal im wesentlichen auf das bis dahin erreichte
Maß erhöht und sodann auf das zum Halten der Schaltstellung erforderliche Maß abgesenkt.
13. Hydraulisches Wegeventil nach Anspruch 11 mit den kennzeichnenden Merkmalen: der Ventilkolben ist in mehreren auf einander folgenden Schaltstufen schaltbar; der Strom wird nach Erreichen der letzten Schaltstufe noch einmal im wesentlichen auf das bis dahin erreichte höchste Maß erhöht und sodann auf das zum Halten der letzten Schaltstufe erforderliche Maß abgesenkt.
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