[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Drei-Wege-Stromregelventil nach dem Oberbegriff
des Hauptanspruchs.
[0002] Bei einem derartigen Stromregelventil bestimmt sich die Durchflußmenge im Drosselventil
nach dem Druckgefälle, das zwischen dessen Eingang und Ausgang herrscht und das wiederum
der Druckkraft der Feder entspricht, die auf die Steuerfläche der Druckwaage wirkt,
die auch vom Druck aus der an den Ausgang des Drosselventils angeschlossenen Steuerleitung
beaufschlagt wird.
[0003] Diese Ventilanordnung hat jedoch den Nachteil, daß sich bei unterschiedlichen Förderleistungen
für den Zulaufstrom, wie sie sich beispielsweise durch das Zuschalten einer weiteren
Förderpumpe ergeben, das Druckgefälle insbesondere in der zum Überströmventil führenden
Leitung stark ändert und somit das zum Durchströmen des Drosselventils und dessen
Zu- und Abführleitung wirkende Druckgefälle angehoben wird. Die Folge ist eine durch
das höhere Druckgefälle hervorgerufene größere Durchflußmenge.
[0004] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln ein Drei-Wege-Stromregelventil
zu schaffen, das unabhängig von äußeren Betriebs- und Störeinflüssen die Konstanz
der Durchflußmenge gewährleistet.
[0005] Diese Aufgabe wird durch ein. gemäß dem Kennzeichen des Hauptanspruchs ausgestaltetes
Drei-Wege-Stromregelventil gelöst, wobei sich der besondere Vorteil ergibt, daß zum
Aufbau des Stromreglers handelsübliche 2/2-Wegeventile verwendet werden können.
[0006] Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung und in Verbindung mit dem Anspruch.
[0007] Es zeigen
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Drei-Wege-Stromregelventils nach dem Stande der Technik,
Fig. 2 ein die Wirkungsweise des Drei-Wege-Stromregelventils nach Fig. 1 veranschaulichendes
Diagramm,
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Drei-Wege-Stromregelventils
und
Fig. 4 ein die Wirkungsweise des Drei-Wege-Stromregelventils nach Fig. 3 veranschaulichendes
Diagramm.
[0008] Das bekannte Drei-Wege-Stromregelventil nach Fig. 1 weist ein als 2/2-Wegeventil
ausgebildetes Drosselventil 1 auf, das an eine, einen Zulaufstrom führende Zulaufleitung
2 und an eine, einen Konstantstrom führende Ablaufleitung 3 angeschlossen ist. Der
Zulaufstrom wird aus einem Tank 4 von einer ersten Pumpe 5 in die Zulaufleitung 2
gefördert, wobei noch die Fördermenge einer zweiten Pumpe 6 bedarfsweise zuschaltbar
ist. Eine Abzweigung 7 der Zulaufleitung 2 ist an ein Überströmventil 8 mit einer
Druckwaage 9 angeschlossen, die in der dargestellten Position den Durchfluß eines
Überschußstromes in eine zum Tank 4 führende Überströmleitung 10 sperrt. Die Druckwaage
9 weist zwei gleichgroße Steuerflächen 11 und 12 auf, von denen die eine Steuerfläche
11 vom Zulaufstrom beaufschlagt wird und die andere Steuerfläche 12 vom Druckmedium
einer Steuerleitung 13, die von der Ablaufleitung 3 zum Überströmventil 8 geführt
ist, sowie vom Druck einer Feder 14, deren Druckkraft das im Drosselventil 1 sich
einstellende Druckgefälle bestimmt.
[0009] Die Wirkungsweise des bekannten Drei-Wege-Stromregelventils geht aus dem Diagramm
aus Fig. 2 hervor, in dem die Durchflußmenge Y durch das Drosselventil 1 in Abhängigkeit
von der Öffnung X des Drosselventils 1 aufgetragen ist. Daraus wird deutlich, daß
sich zum Zeitpunkt Z, an dem zu der von der ersten Pumpe 5 geförderten Fördermenge
Q
1 noch die Fördermenge Q
2 der zweiten Pumpe 6 in die Zulaufleitung 2 eingeleitet wird, der Mengendurchsatz
durch das Drosselventil 1 in unerwünschter Weise sprunghaft erhöht. Diese Erhöhung
des Durchsatzes rührt von einem starken Druckanstieg her, der sich insbesondere in
der Abzweigung 7 der Zulaufleitung 2 einstellt, wodurch das zum Durchströmen der zum
Drosselventil 1 führenden Zulaufleitung 2, des Drosselventils 1 und der Ablaufleitung
3 wirkende Druckgefälle angehoben wird. Die. Konstanz der Durchflußmenge ist nicht
mehr gegeben. In der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind unmittelbar
am Eingang 15 des Drosselventils 1 eine Eingangs-Druckmeßleitung 16 und unmittelbar
am Ausgang 17 eine Ausgangs-Druckmeßleitung 18 angeschlossen. Die Eingangs-Druckmeßleitung
16 verzweigt sich in eine Zweigleitung 19, eine Eingangsleitung 20 und in die zur
Steuerfläche 12 der Druckwaage 9 führende Steuerleitung 13. Im Gegensatz zu den lejsbungsführenden
Zulauf- und Ablaufleitungen 2 bzw. 3 stellen die Eingangs-Druckmeßleitungen 16 mit
ihren Verzweigungen und die Ausgangs-Druckmeßleitung 18 lediglich Meßleitungen mit
niedrigem Querschnitt dar.
[0010] Die Druckwaage 9 ist als 2/2 Schieber- bzw.2/2 Sitzventil mit einem Flächenverhältnis
von 1:1 ausgebildet. Die Eingangsleitung 20 ist an ein ebenfalls als 2/2-Wegeventil
ausgebildetes Vorsteuerventil 21 angeschlossen, das einen doppeltwirkenden Steuerkolben
mit zwei gleichgroßen Vorsteuerflächen 22 und 23 aufweist, von denen die eine Vorsteuerfläche
22 an die Zweigleitung 19 und die andere Vorsteuerfläche 23 an die Ausgangs-Druckmeßleitung
18 angeschlossen sind. Die Vorsteuerfläche 23 ist ferner von einer Vorsteuerungsfeder
24 beaufschlagt, deren Druckkraft das im Drosselventil 1 sich einstellende Druckgefälle
bestimmt. Im Gegensatz zu dem bekannten Stromregelventil nach Fig. 1 erfordert die
auf die Steuerfläche 12 der Druckwaage 9 wirkende Feder 14 nur noch eine geringe Druckkraft,
die zur Rückstellung der Druckwaage 9 bei Druckgleichheit an den beiden Steuerflächen
11 und 12 ausreicht. Vom Vorsteuerventil 21 führt eine Ausgangsleitung 25 zu einem
Behälter mit niedrigem Druckniveau, beispielsweise in die Ausgangs-Druckmeßleitung
18. Die Ausgangsleitung 25 kann jedoch auch in den Tank 4 einmünden. Zur Dämpfung
der Hydraulikflüssigkeit sind in der Zweigleitung 19, in der zum Vorsteuerventil 21
führenden Eingangsleitung 20 und in der Steuerleitung 13 Blenden 26 angeordnet.
[0011] Im Betrieb wird die Druckwaage 9 über die von der Eingangs-Druckmeßleitung 16 abzweigende
Steuerleitung 13 so angesteuert, daß die Druckdifferenz an den Anschlüssen der Eingangs-und
der Ausgangs-Druckmeßleitung 16 und 18 am Drosselventil 1 dem von der Vorsteuerfeder
24 des Vorsteuerventils 21 vorgegebenen Wert entspricht. Auf Grund der Tatsache, daß
sich die Anschlüsse unmittelbar am Eingang 15 und am Ausgang 17 des Drosselventils
1 befinden, können sich Störeinflüsse in der Zulaufleitung 2 sowie deren Abzweigung
7 zum Überströmventil 8 und in der Ablaufleitung 3, wie sie sich infolge der Drosselwirkung
dieser Leitungen insbesondere beim Zuschalten von zusätzlichen Fördermengen (Pumpen
5 und 6) einstellen, nicht mehr nachteilig auf die Konstanz des Mengendurchsatzes
durch das Drosselventil 1 auswirken. Die Druckdifferenz zwischen Eingang 15 und Ausgang
17 wird somit in engen Grenzen eingehalten, wodurch ein konstanter Mengendurchsatz
gewährleistet werden kann. Diese Betriebseigenschaft wird durch die Kennlinie des
Diagramms nach der Fig. 4 verdeutlicht. Danach bleibt im Drosselventil 1 die Konstanz
der Durchflußmenge erhalten, auch wenn zum Zeitpunkt Z' zu der von der ersten Pumpe
5 geförderten Fördermenge Q
1 noch die Fördermenge Q
2 der zweiten Pumpe 6 in die Zulaufleitung 2 eingeleitet wird.
Drei-Wege-Stromregelventil mit einem von einem Zulaufstrom variabler Menge beaufschlagten,
einen einstellbar veränderlichen Konstantstrom liefernden Drosselventil und einem
von einer Druckwaage betätigten Überströmventil zur Ableitung eines Überschußstromes
aus dem Zulaufstrom, wobei die Druckwaage zwei einander entgegenwirkende Steuerflächen
aufweist, von denen die eine vom Druck aus dem Zulaufstrom und die andere von der
Druckkraft einer Feder sowie vom Druck aus einer anschließenden Steuerleitung beaufschlagt
sind, gekennzeichnet durch
- eine unmittelbar am Eingang (15) des Drosselventils (1), vorzugsweise an dessen
Eingangssteuerkante angeschlossene Eingangs-Druckmeßleitung (16),
- eine unmittelbar am Ausgang (17) des Drosselventils (1), vorzugsweise an dessen
Ausgangssteuerkante angeschlossene Ausgangs-Druckmeßleitung (18),
- ein Vorsteuerventil (21) mit einem doppeltwirkenden Steuerkolben mit gleichgroßen
Vorsteuerflächen (22 und 23), von denen die eine Vorsteuerfläche (22) vom Druck aus
der Eingangsdruckmeßleitung (16) und die andere Vorsteuerfläche (23) vom Druck aus
der Ausgangs-Druckmeßleitung (18) sowie von der Druckkraft einer Vorsteuerfeder (24)
beaufschlagbar sind, die im Drosselventil (1) das sich zwischen Eingang (15) und Ausgang
(17) einstellende Druckgefälle bestimmt, und
- eine Verzweigung der Eingangs-Druckmeßleitung (16) in eine zur Vorsteuerfläche (22)
führende Zweigleitung (19), in eine an das Vorsteuerventil (21) angeschlossene Eingangsleitung
(20), die nach dem Vorsteuerventil (21) als Ausgangsleitung (25) in einen Behälter
mit niedrigem Druckniveau, vorzugsweise in den Tank (4) des Hydrauliksystems mündet,
und in die zur Steuerfläche (12) der Druckwaage (9) führende Steuerleitung (13), wobei
die auf die Steuerfläche (12) wirkende Druckkraft der Feder (14) bei Druckgleichheit
an den beiden Steuerflächen (11, 12) eine die Druckwaage (9) in Schließstellung rückführende
Kraft besitzt.