DE1257506B

DE1257506B - Hydraulic valve

Info

Publication number: DE1257506B
Application number: DEF37760A
Authority: DE
Inventors: George Walter Bloomquist
Original assignee: FMC Corp
Current assignee: FMC Corp
Priority date: 1961-10-18
Filing date: 1962-09-06
Publication date: 1967-12-28

Description

Hydraulisches Ventil Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Ventil mit einer in einem Ventilgehäuse zwischen einem Einlaß und einem Auslaß gebildeten Regelkammer; einem diese Kammer dicht abschließenden, federbelasteten Gleitkolben, der Zapfkanäle zur Verbindung der Kammer mit dem Auslaß aufweist, einem Steuerventil in dem Kolben zum Schließen dieser Zapfkanäle, einem den Einlaß mit der Regelkammer verbindenden Kanal für die Zuführung einer abgemessenen Flüssigkeitsmenge und einem von Hand zu bedienenden Getriebe zum Abheben zuerst eines Steuerventilverschlußkörpers und hierauf des Kolbens von ihren Sitzen.Hydraulic valve The invention relates to a hydraulic valve with one formed in a valve housing between an inlet and an outlet Control chamber; a spring-loaded sliding piston sealing this chamber tightly, having dispensing channels for connecting the chamber to the outlet, a control valve in the piston to close these dispensing channels, one the inlet with the control chamber connecting channel for the supply of a measured amount of liquid and a manually operated gear for lifting a control valve closure body first and then the piston from their seats.

Derartige Ventile werden zum Abfüllen von potentiell gefährlichen Flüssigkeiten, wie Säuren, Benzin u. dgl., verwendet. Bei ihnen ist eine Kontrollir.öglichkeit in der Weise erforderlich, daß der Bed:enungsgriff des Ventils von Hand gehalten werden muß, um das Ventil in der Offenstellung zu sichern, während es bei Freigabe des Handgriffs durch die Bedienungsperson automatisch schließt.Such valves are used for filling potentially dangerous Liquids such as acids, gasoline and the like are used. With them there is a possibility of control required in such a way that the control handle of the valve is held by hand must be to secure the valve in the open position while it is released of the handle closes automatically by the operator.

Der Gleitkolben eines bekannten hydraulischen Ventils dieser Art trägt stromabwärtsseitig eine durchbrochene zylindersymmetrische Kappe, die die Zapfkanäle abdeckt. Dadurch soll die Druckdifferenz über dem Gleitkolben bei geöffnetem Steuerventil verringert werden, um die zum Offenhalten des Ventils erforderliche Kraft herabzusetzen und ein Flattern des Ventils zu vermeiden. Wegen der Form der Kappe und ihrer Anordnung werden diese Ziele jedoch nur unvollkommen erreicht.The sliding piston of a known hydraulic valve of this type carries on the downstream side a perforated, cylinder-symmetrical cap that forms the dispensing channels covers. This is intended to reduce the pressure difference across the sliding piston when the control valve is open can be reduced to reduce the force required to hold the valve open and to avoid valve flutter. Because of the shape of the cap and its location However, these goals are only partially achieved.

Zum Stand der Technik gehört ferner ein völlig anders aufgebautes Einsitzventil mit Entlastung durch Druckausgleich, bei dem ebenfalls das Flattern des Hauptverschlußstückes ausgeschaltet werden soll. Dieses Einsitzventil weist ein Vorhubventil auf, dessen Ventilsitz sich in einer Querwand des im Ventilgehäuse gleitend, aber nicht abdichtend angeordneten und rohrschieberartig ausgebildeten Hauptverschlußstückes befindet. Das Einsitzventil hat auf der mit dem Vorhubventil fest verbundenen Antriebsspindel ein begrenztes Spiel und ist durch einen an dem über das Vorhubventil hinausragenden Spindelende angeordneten, tellerförmigen Schirmkörper anhebbar, der von einem für den Druckausgleich zwischen Entlastungsraum und Abströmraum erforderlichen Entlastungskanal durchbrochen ist und mit dem Hauptverschlußstück einen Ringraum bildet. In der Off enstellung des Ventils ist der Ringraum von dem Entlastungsraum und dem Entlastungskanal durch einen als Abdichtstelle ausgebildeten Anschlag zwischen Hauptverschlußstück und Schirmkörper getrennt und mit dem Abströmraum über einen ventilnahen Ringspalt verbunden.The prior art also includes a completely differently constructed single-seat valve with relief by pressure equalization, in which the fluttering of the main closure piece is also to be switched off. This single-seat valve has a pre-stroke valve, the valve seat of which is located in a transverse wall of the main closing piece, which is arranged in a sliding but not sealing manner in the valve housing and is designed in the manner of a tubular slide. The single-seat valve has a limited play on the drive spindle firmly connected to the pre-stroke valve and can be lifted by a plate-shaped screen body arranged on the spindle end protruding beyond the pre-stroke valve, which is pierced by a relief channel required for pressure equalization between the relief space and the outflow space and with the main closure piece Annular space forms. In the off Enstellung the valve, the annular space of the discharge chamber and the discharge channel is separated by a sealing joint designed as a stop between main closure part and shield body and connected to the outflow space via a valve close the annular gap.

Dieses zum Stand der Technik gehörende Einsitzventil wird insbesondere als Dampfturbinen-Steuerventil eingesetzt. Als nachteilig ist bei diesem Einsitzventil anzusehen, daß zwischen dem Ringraum und dem Entlastungsraum bzw. der Regelkammer eine zusätzliche Abdichtstelle und außerdem an dem Abströmraum ein Ringspalt vorgesehen werden muß. Vor allem bei kleineren Ventilen wird dadurch der Fertigungsaufwand erhöht.This prior art single-seat valve is in particular used as a steam turbine control valve. A disadvantage of this single-seat valve to see that between the annular space and the relief space or the control chamber an additional sealing point and also an annular gap is provided on the outflow space must become. This increases the manufacturing effort, especially with smaller valves elevated.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die zum Offenhalten des Ventils erforderlichen Kräfte auf besonders wirksame Weise herabzusetzen und damit gleichzeitig beim Schließen des Ventils ein Hämmern zu vermeiden. Insbesondere besteht die Aufgabe darin, auf der Abströmseite begrenzte Zonen besonders niedrigen Druckes durch Verwirbelung der Flüssigkeit zu erzielen.The present invention is therefore based on the object that for Keeping the valve open to reduce the forces required in a particularly effective manner and at the same time avoid hammering when closing the valve. In particular the task is to create particularly low zones on the downstream side To achieve pressure by swirling the liquid.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an der stromabwärts gelegenen Seite des Kolbens, in gleichen Umfangsabständen verteilt, glatte, konkave Außenflächen angeformt und in den Zwischenräumen zwischen diesen Flächen in dem Kolben axial nach innen gerichtete, eine Wirbelung erzeugende Ausnehmungen oder Vertiefungen vorgesehen sind, :die über die Zapfkanäle mit der Regelkammer verbunden sind.This object is achieved in that at the downstream located side of the piston, evenly spaced, smooth, concave Outer surfaces molded and in the spaces between these surfaces in the Piston axially inwardly directed, a vortex generating recesses or Wells provided are,: those via the dispensing channels with the Control chamber are connected.

Damit wird der Vorteil erzielt, daß beim Öffnen des Hauptventils eine Niederdruckzone .durch Wirbelung der Flüssigkeit in den Ausnehmungen oder Vertiefungen entsteht, so daß der Abzug der Flüssigkeit aus der Regelkammer durch die Zapfkanäle gesteigert wird. Auf diese Weise verringert sich der Druck in der Regelkammer, wenn das Kolbenventil offen ist, und die zum Offenhalten des Ventils erforderliche Kraft wird vermindert.This has the advantage that when the main valve is opened a Low pressure zone by swirling the liquid in the recesses or depressions arises so that the withdrawal of the liquid from the control chamber through the dispensing channels is increased. In this way, the pressure in the control chamber is reduced when the piston valve is open and the force required to hold the valve open is diminished.

Ein weiterer Vorteil der die Wirbelung erzeugenden Vertiefungen oder Ausnehmungen wird während des Schließvorganges des Kolbenventils erreicht. Ein Meßkanal kann so geöffnet werden, ,daß ein rasches Schließen des Hauptventils verhindert wird, und dennoch ist die Herabsetzung .des Druckes in der Regelkammer dank der Anordnung der Vertiefung und der Zapfkanäle so, daß das Kolbenventil in der Schlußphase des Schließens nicht flattert.Another advantage of the vortex-generating depressions or Recesses is achieved during the closing process of the piston valve. One measuring channel can be opened to prevent the main valve from closing rapidly is, and yet the reduction of the pressure in the control chamber is thanks to the Arrangement of the recess and the dispensing channels so that the piston valve in the final phase of closing does not flutter.

Bei dem .erfindungsgemäßen Ventil ruß auch keine bestimmte Grenzstellung des Hauptventils zum Vermeiden des Flatterns eingehalten werden, denn, sobald der Steuerventilverschlußkörper seinen Sitz an der Dichtungsscheibe verläßt, ziehen die Zapfkanäle Flüssigkeit aus der Kammer, und ,das Kolbenventil wird hydraulisch ausbalanciert. Wenn der Steuerventilverschlußkörper zum Schließen des Kolbenventils an seinem Sitz anliegt, beginnt die automatische, hydraulische Ausbalancierung, und das Kolbenventil schlägt beim Schließen nicht, auch wenn das Ventil nicht bis zu einem vorbestimmten Grad geöffnet wurde. Demzufolge kennt das erfindungsgemäße Ventil keine kritische Stellung des Kolbenventils, d. h. eine Öffnungsstellung, die eingehalten werden ruß, uni ein heftiges Zuschlagen des Ventils zu verhindern. Die Schließgeschwindigkeit kann durch Einregelung des Meßkanals genau eingestellt werden, und trotzdem schlägt das Ventil nicht beim automatischen Schließen. Im Notfall kann das Ventil durch Betätigung eines Handgriffes außergewöhnlich rasch geschlossen werden. Beim manuellen Schließen des Ventils sind die Drücke innen- und außenseitig des Zylinders vorübergehend nicht ausbalanciert, so daß das Ventil nicht manuell zugeschlagen werden kann und nicht klappern kann. Die zum Öffnen des Ventils und Halten in der Offenstellung erforderliche Kraft ist sehr gering. Durch die Ausbildung des Kolbens auf der stromabwärts gelegenen Seite wird der Flüssigkeitsstrom in Richtung zur Abströmseite des Ventils erhöht, wenn dieses geöffnet ist, und werden stromabwärts erzeugte Druckwellen gedämpft, wodurch ein Klappern des Ventils verringert oder ganz beseitigt wird. Außerdem benötigt das Ventil nur eine einzige Dichtungsscheibe für das Hauptventil und das Steuerventil. Insgesamt ist die Herstellung des Ventils billig. Schließlich ist das Ventil kompakt, ,durch seinen einfachen Aufbau auch einem rauhen Betrieb gewachsen und leicht zu warten.In the case of the valve according to the invention, there is also no specific limit position soot of the main valve to avoid fluttering, because as soon as the Control valve closure body leaves its seat on the sealing washer, pull the dispensing channels liquid from the chamber, and, the piston valve becomes hydraulic balanced. When the control valve closure body to close the piston valve rests against his seat, the automatic, hydraulic balancing begins, and the piston valve does not strike when closing, even if the valve does not open has been opened to a predetermined degree. Accordingly, the invention knows Valve is not in a critical position of the piston valve, d. H. an open position, which are adhered to soot to prevent violent slamming of the valve. The closing speed can be set precisely by adjusting the measuring channel and yet the valve does not strike when it closes automatically. In case of emergancy the valve can be closed extremely quickly by operating a handle will. When the valve is closed manually, the pressures are inside and outside of the cylinder is temporarily unbalanced so the valve cannot be manually operated can be slammed and cannot rattle. The one to open the valve and The force required to hold it in the open position is very small. Through training of the piston on the downstream side, the liquid flow becomes in the direction of towards the downstream side of the valve when it is open and are increased downstream generated pressure waves attenuated, whereby a rattle of the valve reduced or is completely eliminated. In addition, the valve only requires a single sealing washer for the main valve and the control valve. Overall the manufacture of the valve cheap. Finally, the valve is compact, thanks to its simple construction Can cope with rough operations and is easy to maintain.

Das erfindungsgemäße hydraulische Ventil wird besonders zweckmäßig derart ausgebildet, daß die konkaven Außenflächen auf Zylindern liegen, deren Achsen tangential zu einem Kreis um die Längsachse des Kolbens verlaufen.The hydraulic valve according to the invention is particularly useful designed such that the concave outer surfaces lie on cylinders, the axes of which run tangential to a circle around the longitudinal axis of the piston.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen hydraulischen Ventils wird im folgenden an Hand einer Zeichnung mit sieben Figuren näher erläutert. Es stellt dar F i g. 1 einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Ventil bei geschlossener Stellung, F i g. 2 :einen ebensolchen Schnitt bei einer voll geöffneten Stellung, F i g. 3 einen Längsschnitt in einer Stellung, in welcher das Ventil teilweise offen ist und der Bedienungsgriff schnell bewegt wird, um das Ventil freizugeben, F i g. 4 einen Längsschnitt bei einem kritischen Zustand während des in F i g. 3 gezeigten Schließvorganges, F i g. 5 die Ventilkappe im Grundriß, F i g. 6 den Schnitt nach der Linie 6-6 zu F i g. 5, F i g. 7 die Ansicht der Ventilkappe in Richtung des Pfeils 7 in F i g. 5.An embodiment of the hydraulic valve according to the invention is explained in more detail below with reference to a drawing with seven figures. It represents FIG. 1 shows a longitudinal section through the valve according to the invention when the valve is closed Position, fig. 2: the same cut in a fully open position, F i g. 3 shows a longitudinal section in a position in which the valve is partially open and the control handle is moved quickly to release the valve, F i G. FIG. 4 shows a longitudinal section in the case of a critical state during the process shown in FIG. 3 shown Closing process, F i g. 5 the valve cap in plan, F i g. 6 after the cut the line 6-6 to F i g. 5, Fig. 7 shows the view of the valve cap in the direction of Arrow 7 in F i g. 5.

Das Ventil 10 (F i g. 1) gemäß der Erfindung umfaßt ein hohles Gehäuse 12 mit Ein- und Auslaßstutzen 14 bzw. 16. Von einem Deckel 22 erstreckt sich eine dünne, zentrale, axial verlaufende Rippe 28. Diese trägt das eigentliche, mit 30 bezeichnete Ventilaggregat, durch welches das Durchströmender Flüssigkeit durch das Ventil kontrolliert wird.The valve 10 (Fig. 1) according to the invention comprises a hollow housing 12 with inlet and outlet ports 14 and 16. From a cover 22 extends a thin, central, axially extending rib 28 designated valve unit, through which the fluid flows through the valve is checked.

Das Ventilaggregat 30 umfaßt einen koaxial in dem Ventilgehäuse 12 angeordneten, an einem Ende offenen, zylindrischen Körper 32, der eine zylindrische Bohrung 33 besitzt. In Abständen von 90° sind schmale Rippen 34 vorgesehen, von denen in den Figuren nur eine zu sehen :ist, die sich von dem Gehäuse 12 am Ausströmende des Körpers 32 nach innen erstrecken und der Führung eines Kolbens dienen. Abgesehen von den Rippen 28 und 34 ist ein gleichförmiger Durchströmkanal36 um den Körper 32 herum gebildet. Das stromaufwärts gelegene Ende des zylindrischen Körpers 32 ist =durch eine halbkugelförmige Wandung 38 .abgeschlossen; das stromabwärts gelegene Ende des Körpers 32 ist offen.The valve unit 30 comprises a valve unit coaxially in the valve housing 12 arranged, open at one end, cylindrical body 32, which has a cylindrical Bore 33 has. Narrow ribs 34 are provided at intervals of 90 ° only one of which can be seen in the figures: which extends from the housing 12 at the outlet end of the body 32 extend inward and serve to guide a piston. Apart from that from the ribs 28 and 34 is a uniform flow passage 36 around the body 32 made around. The upstream end of the cylindrical body 32 is = closed by a hemispherical wall 38; the downstream The end of the body 32 is open.

In der Wandung 38 :des Körpers 32 sind kommunizierende Meßöffnungen oder -kanäle 40 und 42 vorgesehen, um einen kontrollierten Flüssigkeitsstrom von :der stromaufwärts gelegenen Seite des Ventils. in eine hohle Regelkammer 44 innerhalb des Körpers 32 zu ermöglichen. Die Geschwindigkeit, mit welcher Flüssigkeit in die Kammer 44 eintritt, ist durch ein Nadelventil 46 regelbar. Das Nadelventil reguliert die erforderliche .ffnungskraft und die Schließgeschwindigkeit des Ventiles 10.In the wall 38 of the body 32 are communicating measuring openings or channels 40 and 42 are provided to allow a controlled flow of liquid from : the upstream side of the valve. into a hollow control chamber 44 within of the body 32 to enable. The speed at which liquid enters the Chamber 44 enters can be regulated by a needle valve 46. The needle valve regulates the required opening force and the closing speed of the valve 10.

Das Ventilaggregat 30 umfaßt ein Kolbenventil 57, das einen becherförmigen Kolbenteil 56 hat, der in der zylindrischen Bohrung 33 :des Körpers 32 axial gleitet. Die Dichtung zwischen dem Kolben und der zylindrischen Bohrung 33 erfolgt durch einen Dichtungsring 58. Das stromabwärts gelegene Ende des Kolbenteils 56 ist mit einer kreisförmigen Ausnehmung 60 versehen, in welche eine flache, in der Mitte durchbrochene, elastische Dichtungsscheibe 62 eingelegt ist. Letztere ist an dem Kolbenteil 56 durch ein kappenförmiges Glied 64 befestigt, das der Verhinderung hydraulischer Stöße dient und durch die Dichtungsscheibe hindurch mit dem Kolbenteil 56 mittels Bolzen 66 (von denen nur einer zu sehen ist) verbunden ist. Die Bolzen durchgreifen drei in gleichen Abständen in :der Kappe 64 vorgesehene Löcher 68 (F i g. 5). Der radial innere Teil der Dichtungsscheibe 62 (F i g. 1) erstreckt sich nach innen über den Umfang einer zentralen Öffnung 72 des Kolbenteils 56 hinaus. In dem Kolben 56 ist ein allgemein mit 80 bezeichnetes Steuerventil angeordnet. Der Schaft 78 dieses Steuerventils durchgreift verschiebbar eine Bohrung 79 in der Kappe 64. Der Kopf 81 des Steuerventils sitzt auf dem inneren Ende des Steuerventilschaftes. Zwischen der halbkugelförmigen Wandung 38 und dem Steuerventilkopf 81 liegt eine Druckfeder 82, welche letzteren dauernd in seine geschlossene Stellung gegen den Kolben drückt, unbeschadet der axialen Stellung, welche der Kolben einnimmt. Wenn der Steuerventilkopf 81 an der Dichtungsscheibe 62 angreift, dann zwingt die Steuerventilfeder 82 auch den Kolben 56 in seine geschlossene Stellung.The valve assembly 30 comprises a piston valve 57 which has a cup-shaped piston part 56 which slides axially in the cylindrical bore 33: of the body 32. The seal between the piston and the cylindrical bore 33 is effected by a sealing ring 58. The downstream end of the piston part 56 is provided with a circular recess 60 into which a flat, elastic sealing washer 62 is inserted. The latter is attached to the piston part 56 by a cap-shaped member 64 which serves to prevent hydraulic shocks and is connected through the sealing washer to the piston part 56 by means of bolts 66 (only one of which can be seen). The bolts pass through three equally spaced holes 68 in the cap 64 (FIG. 5). The radially inner portion of the sealing washer 62 (FIG. 1) extends inwardly beyond the circumference of a central opening 72 of the piston portion 56. A control valve, generally designated 80, is arranged in the piston 56. The shaft 78 of this control valve slidably passes through a bore 79 in the cap 64. The head 81 of the control valve sits on the inner end of the control valve shaft. Between the hemispherical wall 38 and the control valve head 81 there is a compression spring 82 which presses the latter permanently into its closed position against the piston, regardless of the axial position which the piston assumes. When the control valve head 81 engages the sealing washer 62, the control valve spring 82 also forces the piston 56 into its closed position.

Die hydraulische Stöße verhindernde oder dämpfende Kappe 64 (F i g. 5 bis 7) des Kolbens 56 ist mit einer Bohrung 98 versehen, die größeren Durchmesser besitzt als der Steuerventilschaft 78 (F i g. 1). Ferner ist die Kappe 64 mit drei Zapfkanälen 100 ausgerüstet, die mit der Bohrung 98 und dadurch mit der Regelkammer 44 kommunizieren. Jeder der Kanäle 100 mündet in eine Auskehlung 102, ,die um den Kopf eines jeden Bolzens 66 an der Außenfläche der Kappe gebildet ist (F i g. 1 und 5). Ferner ist die Kappe 64 mit drei in gleichen Abständen liegenden konkaven Flächen 104 versehen zu dem Zweck der Erhaltung eines stromlinienförmigen Weges für den Flüssigkeitsstrom von dem Durchflußkanal36 zum Austrittsende des Ventils 10 und für andere, später zu beschreibende Zwecke. Die konkaven Flächenelemente 104 liegen auf Zylindern, die den Radius R besitzen (F i g. 6). Die Achsen der Zylinder sind Tangenten zu einem um die Achse der Kappe 64 gelegten Kreis. Die Flächen 104 können auch als Teile von konischen, nicht kreisförmigen Querschnitten gebildet sein.The hydraulic shock-preventing or damping cap 64 (FIGS. 5 to 7) of the piston 56 is provided with a bore 98 which has a larger diameter than the control valve stem 78 (FIG. 1). Furthermore, the cap 64 is equipped with three dispensing channels 100 which communicate with the bore 98 and thereby with the control chamber 44. Each of the channels 100 opens into a groove 102, formed around the head of each bolt 66 on the outer surface of the cap (Figs. 1 and 5). Furthermore, the cap 64 is provided with three equally spaced concave surfaces 104 for the purpose of maintaining a streamlined path for the flow of liquid from the flow passage 36 to the exit end of the valve 10 and for other purposes to be described later. The concave surface elements 104 lie on cylinders which have the radius R (FIG. 6). The axes of the cylinders are tangents to a circle drawn around the axis of the cap 64. The surfaces 104 can also be formed as parts of conical, non-circular cross-sections.

Das Kolbenventil wird mit einem Handgriff 118 geöffnet. Zu diesem Zweck ist auf dem Steuerventilschaft 78 ein Bund 106 (F i g. 1) mittels .eines Stiftes 108 befestigt.The piston valve is opened with a handle 118. For this purpose, a collar 106 (FIG. 1) is attached to the control valve stem 78 by means of a pin 108.

Wenn der Handgriff 118 aus der dem völligen Schließen entsprechenden Stellung .der F i g. 1 in die Stellung der F i g. 2 (voll geöffnet) übergeführt wird, bewegt das gekrümmte Ende 112 des Hebels 114 den Steuerventilschaft 78 stromaufwärts, so daß der Kopf 81 des Steuerventils 80 von der Dichtungsscheibe 62 abgehoben wird und dadurch die in der Kappe 64 vorhandene Durchbohrung öffnet. Da die Regelkammer 44, die sich hinter dem Kolbenventil befindet, Flüssigkeit enthält, deren Druck :den Kolben 56 stromabwärts zu bewegen sucht, und da auf der stromabwärts gelegenen Seite des Kolbens keine Flüssigkeit unter Druck vorhanden ist, wenn .das Kolbenventil geschlossen ist, bleibt dieses anfangs in der geschlossenen Stellung. Indessen entweicht, sobald der Steuerventilkopf 81 von seinem Sitz abgehoben ist, Flüssigkeit aus der Regelkammer 44 durch die Öffnung 98 in die Kappe 64 sowie durch die Zapfkanäle 100, wodurch der Druck in der Kammer 44 nachläßt. Der sich hieran anschließende Vorgang wird nun beschrieben.When the handle 118 is moved from the position corresponding to the full closing of the FIG. 1 in the position of FIG. 2 (fully open) is transferred, the curved end 112 of the lever 114 moves the control valve stem 78 upstream, so that the head 81 of the control valve 80 is lifted from the sealing washer 62 and thereby opens the through hole in the cap 64. Since the control chamber 44, which is located after the piston valve, contains liquid, the pressure of which: seeks to move the piston 56 downstream, and since there is no liquid under pressure on the downstream side of the piston when the piston valve is closed, it remains this initially in the closed position. However, as soon as the control valve head 81 is lifted from its seat, liquid escapes from the control chamber 44 through the opening 98 into the cap 64 and through the dispensing channels 100, whereby the pressure in the chamber 44 decreases. The subsequent process will now be described.

Das erfindungsgemäße Ventil nutzt die Druckdifferenzen aus, die normalerweise an dem Hauptventilsitz bestehen, wenn das Ventil offen ist und Flüssigkeit durchströmt. Bei dem erfindungsgemäßen Ventil sind die Durchlässe so geformt, daß diese Druckdifferenz bewußt erhöht wird, und diese erhöhte Druckdifferenz wird dazu verwendet, um das manuelle öffnen des Ventils zu erleichtern sowie auch das Halten des Ventils in irgendeiner Offenstellung. Überdies kann das Ventil so einjustiert werden, daß es sehr rasch schließt, ohne zu klappern oder zu schlagen. Erreicht wird dies durch die besondere Konstruktion der Kappe 64 und durch die Größe der 1Vleßeinlaßkanäle 40, 42 der Regelkammer 44 im Verhältnis zur Größe der Zapfkanäle 100.The valve according to the invention uses the pressure differences that normally exist on the main valve seat when the valve is open and liquid is flowing through it. In the valve according to the invention, the passages are shaped so that this pressure difference is consciously increased, and this increased pressure differential is used to reduce the To facilitate manual opening of the valve as well as keeping the valve in any open position. In addition, the valve can be adjusted so that it closes very quickly without rattling or hitting. This is achieved through the special construction of the cap 64 and the size of the 1Vleßeinlaßkanäle 40, 42 of the control chamber 44 in relation to the size of the dispensing channels 100.

D:e Auskehlungen 102 (F i g. 5 bis 7) in der Kappe 64 liegen nahe einer Strömungszone, wo die Flüssigkeit, wenn das Kolbenventil geöffnet ist, beschleunigt wird infolge des Strömens von dem relativ großen Kanal 36 in einen engeren Kanal, der gebildet ist zwischen dem Kolben und seinem Sitz 86. Infolge der bei offenem Kolbenventil sich ergebenden Drosselwirkung hat die sich aus dem Ventil entleerende Flüssigkeit einen leicht geringeren Druck als die in das Ventil eintretende Flüssigkeit. Hinzu kommt, daß ein Teil der Flüssigkeit auf dem Weg zu dem Auslaß 16 längs eines Umwegs in die Auskehlungen 102 und aus denselben strömt. Die Auskehlungen enthalten daher ständig Flüssigkeit und, wenn das Kolbenventil geöffnet ist sowie infolge der Wirbelung an den Auskehlungen, ist diese Flüssigkeit unter kleinerem Druck als die Flüssigkeit in dem benachbarten Teil des Auslaßkanals 120. Der reduzierte Flüssigkeitsdruck in den Auskehlungen unterstützt die Ventilbewegung.The grooves 102 (Figs. 5-7) in the cap 64 are located near a flow zone where, when the piston valve is open, the liquid is accelerated as a result of flowing from the relatively large channel 36 into a narrower channel, the is formed between the piston and its seat 86. As a result of the throttling effect resulting when the piston valve is open, the liquid emptying from the valve has a slightly lower pressure than the liquid entering the valve. In addition, on the way to the outlet 16, some of the liquid flows into and out of the grooves 102 along a detour. The grooves therefore always contain liquid and, when the piston valve is open and due to the swirl at the grooves, this liquid is under less pressure than the liquid in the adjacent part of the outlet channel 120. The reduced liquid pressure in the grooves assists valve movement.

Wie schon erwähnt, wird durch Verschwenken des Handgriffs 118 aus der Stellung der F i g. 1 in die Stellung der F i g. 2 zunächst der Steuerventilkopf 81 von seinem Sitz 84 an der Dichtungsscheibe 62 angehoben. Die Zapfkanäle 100 werden dadurch zur Regelkammer 44 geöffnet. Dadurch gelangt Druckflüssigkeit aus der Regelkammer 44 in die Auskehlungen 102. Dieser Austritt von Flüssigkeit aus der Regelkammer 44 findet schneller statt als der Eintritt von Flüssigkeit in diese Kammer durch die Kanäle 40 und 42, so daß der auf den Kolben wirkende Druck in der Regelkammer verkleinert wird. Wenn der Bund 106 des Schaftes 78 gegen die Kappe 64 zum Anliegen kommt, läßt sich die Bewegung des Kolbenventils zum öffnen leicht bewerkstelligen, weil der Druck in der Regelkammer 44 verringert ist durch die Strömungsdifferenz zwischen den Eintrittskanälen 40,42 und den Zapfkanälen 100.As already mentioned, by pivoting the handle 118 from the position of FIG. 1 in the position of FIG. 2, the control valve head 81 is first lifted from its seat 84 on the sealing washer 62. The dispensing channels 100 are thereby opened to the control chamber 44. As a result, pressure fluid from the control chamber 44 enters the grooves 102. This exit of fluid from the control chamber 44 takes place faster than the entry of fluid into this chamber through the channels 40 and 42, so that the pressure acting on the piston in the control chamber is reduced will. When the collar 106 of the shaft 78 comes to rest against the cap 64 , the movement of the piston valve to open can be easily accomplished because the pressure in the control chamber 44 is reduced by the flow difference between the inlet channels 40, 42 and the dispensing channels 100.

Wenn das Kolbenventil geöffnet ist, hält der Flüssigkeitsstrom hinter der Kappe 64 und in den Auskehlungen 102 niedrigen Druck an :der stromabwärts liegenden Seite der Kappe aufrecht, so daß die Zapfkanäle 100 kontinuierlich Flüssigkeit aus der Regelkammer abziehen.When the piston valve is open, the flow of liquid behind the cap 64 and in the grooves 102 maintains low pressure: the downstream side of the cap so that the dispensing channels 100 continuously draw liquid from the control chamber.

Es wurde gefunden, daß durch geeignete Einstellung des Durchströmungsquerschnitts in den Kanälen 40 und 42 mittels des Nadelventils 46 das Kolbenventil in seiner offenen Stellung bleibt, auch wenn es nicht mehr von Hand in dieser Stellung gehalten wird. In der Tat kann dann, wenn die Feder 82 weggelassen wird, der Handgriff freigegeben werden, und das Kolbenventil bleibt offen. In Wirklichkeit ist die Steuerventilfeder jedoch notwendig, um das Selbstschließen herbeizuführen. Immerhin kann das hydraulische Gleichgewicht des Kolbens in Offenstellungen nahezu vollkommen erreicht werden als direktes Ergebnis der besonderen Formgebung der Kappe 64 in Verbindung mit den Kanalquerschnitten und anderer gezeigter und beschriebener konstruktiver Details. Auf diese Weise wird die zum Abheben des Kolbens 56 von dem Ventilsitz 86 erforderliche Kraft verringert, und das Öffnen des Ventils geht sanft vor sich, entgegen der Wirkung der Steuerventilfeder 82 und nicht entgegen der Wirkung es Flüssigkeitsdrucks in der Regelkammer.It has been found that by setting the flow cross-section appropriately in the channels 40 and 42 by means of the needle valve 46, the piston valve in its The open position remains even if it is no longer held in this position by hand will. Indeed, if the spring 82 is omitted, the handle can be released and the piston valve remains open. In reality it is the control valve spring but necessary to bring about self-closing. After all, the hydraulic can Equilibrium of the piston in open positions can be achieved almost completely as direct result of the special shape of the cap 64 in connection with the channel cross-sections and other structural details shown and described. on this becomes what is required to lift the piston 56 from the valve seat 86 Force is reduced and the valve opening is gentle, contrary to the action the control valve spring 82 and not against the action of it fluid pressure in the control chamber.

Bei Fortsetzung der Bewegung des Handgriffes 118 (F i g. 2) im Sinn des öffnens des Ventils wird die Steuerventilfeder 82 zwischen dem Steuerventilkopf 81 und der Wandung 38 voll zusammengedrückt; der Kolben 56 wird in der Kammer 44 axial bewegt, bis das Kolbenventil voll geöffnet ist. Wie aus F i g. 2 ersichtlich, wird die Öffnungsbewegung des Kolbenventils durch eine Schulter 122 begrenzt, die sich am stromaufwärts gelegenen Ende der zylindrischen Bohrung in dem den Kolben 56 aufnehmenden Körper 32 befindet.If you continue to move the handle 118 (Fig. 2) in mind the opening of the valve, the control valve spring 82 between the control valve head 81 and the wall 38 fully compressed; the piston 56 is in the chamber 44 moved axially until the piston valve is fully open. As shown in FIG. 2 can be seen, the opening movement of the piston valve is limited by a shoulder 122 which located at the upstream end of the cylindrical bore in which the piston 56 receiving body 32 is located.

Wenn das Ventil geöffnet ist, bleibt der Kolben 56 nur so lange von seinem Sitz abgehoben, als der Bedienungshandgriff 118 gehalten wird. Gibt man den Handgriff frei, so bewegt die Feder 82 zuerst den Steuerventilkopf 81 gegen die Dichtungsscheibe 62 und hierauf den Kolben in die Schließstellung. Wenn der Steuerventilverschlußkörper an seinem Sitz liegt, wird der Druck in der Regelkammer 44 dadurch aufgebaut, daß Flüssigkeit durch die Meßkanäle in die Regelkammer strömt. Der Kolben geht automatisch in die Schließstellung der F i g. 1 über.When the valve is open, the piston 56 stays off only so long lifted from its seat when the operating handle 118 is held. You give the Handle free, so the spring 82 first moves the control valve head 81 against the Sealing washer 62 and then the piston in the closed position. When the control valve closure body is on its seat, the pressure in the control chamber 44 is built up in that Liquid flows through the measuring channels into the control chamber. The piston goes automatically in the closed position of FIG. 1 over.

Es wird nunmehr beschrieben, warum !das Ventil beim Schließen nicht klappert und stößt. Angenommen, das Ventil sei teilweise geöffnet und werde durch den Handgriff in der Stellung der F i g. 3 gehalten, die .dieser in der gestrichelt gezeichneten Stellung dieser Figur einnimmt. Das Steuerventil ist offen, und Drücke an den gegenüberliegenden Seiten des Kolbenventils 57 sind im wesentlichen ausbalanciert, wie oben beschrieben. Ferner sei angenommen, daß der Handgriff schnell in die voll ausgezeichnete Stellung der F i g. 3 bewegt wird, so daß weder die Steuerventil- noch die Kolbenventildurchlässe Zeit hatten, sich merklich zu verändern. Theoretisch ist, wenn sich der Hebel 114 in der ausgezogen gezeichneten Stellung der F i g. 3 befindet, kein Grund dafür vorhanden, zu verhindern, daß das Steuerventil unter der Wirkung der Feder 82 schließt und das Kolbenventil mitbewegt wird. Tatsächlich aber ist das Kolbenventil hydraulisch im wesentlichen ausbalanciert, so daß es die Neigung hat, stehenzubleiben oder sich langsam zu bewegen, bis das Steuerventil schließt. Die Kraft der Steuerventilfeder 82 kann nunmehr den Steuerventilkopf verschieben, so daß er an seinem Sitz anliegt und die Durchtrittsöffnung 98 in dem Kolben schließt, wie in F i g. 4 gezeigt. Da der Kolben in seiner Bohrung abgedichtet ist und da die Öffnung 98 in der Kolbenventil= kappe nun geschlossen ist, wird das Kolbenventil 57 durch die Feder 82 in die Schließstellung gezwungen, kann aber nur in einem Maße schließen, das bestimmt ist durch den Zustrom von Flüssigkeit durch die Meßkanäle 40 und 42 in die Regelkammer 44. Der Kolben bewegt sich nicht so, daß das Volumen in der Regelkammer 44 schneller vergrößert wird als Flüssigkeit dieser Kammer zugeführt werden kann, weil andernfalls der Kolben in der Regelkammer ein Vakuum ziehen würfle. Somit wird, wenn das Steuerventil die Stellung der F i g. 4 eingenommen hat, das automatische Schließen des Ventils unter der Einwirkung der Steuerventilfeder 82 verzögert, und die Schließgeschwindigkeit wird geregelt durch den Flüssigkeitsstrom durch die Meßkanäle 40 und 42, je nach Einstellung .des Nadelventils 46. Diese Einstellung kann auch während des Betriebes erfolgen, i um die gewünschte Schließgeschwindigkeit zu erhalten.It will now be described why! The valve does not close when it is closed rattles and bumps. Assume the valve is partially open and through the handle in the position of FIG. 3, the .this in the dashed line drawn position of this figure occupies. The control valve is open and pressures on the opposite sides of the piston valve 57 are essentially balanced, as described above. It is also assumed that the handle quickly becomes full excellent position of F i g. 3 is moved so that neither the control valve the piston valve ports still had time to change noticeably. Theoretically is when the lever 114 is in the solid position shown in FIG. 3 is located, there is no reason to prevent the control valve from falling the action of the spring 82 closes and the piston valve is moved with it. Indeed but the piston valve is hydraulically balanced substantially so that it the Has a tendency to stop or move slowly until the control valve closes. The force of the control valve spring 82 can now move the control valve head, so that it rests against its seat and closes the passage opening 98 in the piston, as in Fig. 4 shown. Because the piston is sealed in its bore and there the opening 98 in the piston valve = cap is now closed, becomes the piston valve 57 forced into the closed position by the spring 82, but can only to a certain extent close, which is determined by the inflow of liquid through the measuring channels 40 and 42 in the control chamber 44. The piston does not move so that the volume in the control chamber 44 is enlarged faster than liquid supplied to this chamber otherwise the piston in the control chamber would draw a vacuum. Thus, when the control valve changes the position of the F i g. 4 has taken that automatic closing of the valve under the action of the control valve spring 82 delayed, and the closing speed is regulated by the liquid flow through the measuring channels 40 and 42, depending on the setting of the needle valve 46. This setting can also be done during operation, i by the desired closing speed to obtain.

Zu bemerken ist, daß die Kappe 64 so gestaltet ist, daß auch wenn das Nadelventil 46 auf ziemlich hohe Schließgeschwindigkeit eingestellt ist, das Ventil nicht klappert und schlägt, was bei bekannten, schnell schließenden Ventilen der Fall ist. Die Wirkung beruht auf dem Vorhandensein der konkaven Flächenelemente 104, welche, wenn sich die Kappe 64 in die große, durch den Ventilsitz 86 gebildete Öffnung bewegt, den Stoß eines Stromes relativ hoher Geschwindigkeit aufnehmen, wobei diese konkaven Flächenelemente den Strom von der im wesentlichen radialen in die im wesentlichen axiale Richtung ändern. Die axialen Komponenten wirken .der Schließkraft entgegen und verhindern ein Schlagen des Ventils beim übergang desselben in die Schließstellung.It should be noted that the cap 64 is designed so that even if the needle valve 46 is set at a fairly high closing speed, the Valve does not rattle and beat, which is the case with known, fast-closing valves the case is. The effect is based on the presence of the concave surface elements 104, which when the cap 64 is in the large one formed by the valve seat 86 Opening moved, absorbing the shock of a stream of relatively high speed, these concave surface elements the flow of the substantially radial change in the substantially axial direction. The axial components are effective Closing force counteracts and prevent the valve from hitting when it passes through in the closed position.

Wenn das Kolbenventil schließt, weil der Zulauf von Flüssigkeit durch den Meßkanal durch eine Zunahme des Volumens in der Regelkammer, hervorgerufen durch :die Schließbewegung des Kolbenventils, erfolgt, werden die Drücke gegen jede Seite des Kolbens 56 im wesentlichen ausbalanciert und bleiben in diesem Zustand während der automatischen Schließung des Ventils. Auf diese Weise ist der Kolben empfindlich gegen Rückdruckwogen, die von der stromabwärts gelegenen Seite des Ventils zurückwollen. Indessen werden :derartige Wogen radial nach außen abgelenkt durch die konkaven Flächenelemente 104, welche sie in Staudruck umsetzen, dessen Wirkung teilweise in unwirksame radiale Kräfte umgesetzt wird. Das durch Rückstauimpulse eintretende Klappern wird so im wesentlichen verringert, wenn nicht voll beseitigt. Die konkaven Flächenelemente 104 der Kolbenventilkappe verbessern auch die Strömungscharakteristiken, wenn das Ventil voll geöffnet ist, weil sie stromlinienförmig verlaufen und die Wirbelung verringern, die eintreten würde, wenn die äußere Oberfläche des Kolbens flach wäre. Die Verringerung der Wirbelung erleichtert auch das Offenhalten des Ventils mit dem Handgriff 118, weil Niederdruckzonen stromabwärts des Kolbens verringert werden, ausgenommen in den Auskehlungen 102. übermäßige Wirbelung an der Fläche der Kolbenventilkappe würde Niederdruckbereiche erzeugen, die das Bestreben hätten, das Ventil zu schließen und dabei die zum Halten in der offenen Stellung erforderliche Kraft zu erhöhen.When the piston valve closes because of the inflow of liquid through the measuring channel caused by an increase in the volume in the control chamber : the closing movement of the piston valve takes place, the pressures are against each side of the piston 56 are substantially balanced and remain in this state during the automatic closing of the valve. This way the piston is delicate against back pressure surges pushing back from the downstream side of the valve. Meanwhile, such waves are deflected radially outwards by the concave ones Surface elements 104, which they convert into dynamic pressure, partly its effect is converted into ineffective radial forces. That which occurs due to backwater impulses Rattle is thus substantially reduced, if not completely eliminated. The concave Surface elements 104 of the piston valve cap also improve the flow characteristics, when the valve is fully open because they are streamlined and the Reduce eddying that would occur if the outer surface of the piston would be flat. The reduction in turbulence also makes it easier to keep the open Valve with handle 118 because low pressure zones are reduced downstream of the piston except in the grooves 102. excessive turbulence on the surface the piston valve cap would create areas of low pressure that would tend to to close the valve while doing what is necessary to hold it in the open position Increase strength.

Wenn sich das Ventil 10 in der voll geöffneten Stellung (F i g. 2) befindet und ein Notstand die augenblickliche Schließung erfordert, .dann bewegt die Bedienungsperson den Handgriff 118 in die gegenüberliegende äußerste Stellung. Das gekrümmte Ende 112 des Betätigungshebels 114 greift dabei an einen Querstift 24 an, der zwischen dem offenen Endteil der beiden Schenkel 110 an dem Steuerventilschaft vorgesehen ist. Das Steuerventil wird nun augenblicklich geschlossen, worauf die manuelle Schließkraft an dem Kolbenventil zur Wirkung kommt. Indessen wird der Schließbewegung des Kolbens 56 Widerstand entgegengesetzt durch die Drosselwirkung des Nadelventils 46, so daß eine abrupte manuelle Schließung des Ventils verhindert wird. Es kann aber an dem Handgriff 118 und am Stift 124 eine Kraft zur Wirkung gebracht werden, die genügt, in der Regelkammer ein Vakuum zu ziehen und ein früheres Schließen als normalerweise herbeizuführen. Nach diesem erzwungenen Schließen des Kolbenventils fährt die Flüssigkeit fort, kontinuierlich in die Kammer 44 durch die Meßkanäle 40 und 42 einzuströmen, und der hinter dem Kolbenventil aufgebaute resultierende Druck erlaubt der Ventilfeder 82 alsbald, das Kolbenventil geschlossen zu halten. Bei einer gegebenen Einstellung des Nadelventils 46 wird das Kolbenventil durch manuelle Betätigung um so rascher geschlossen, je größer die an dem Handgriff ausgeübte Kraft ist. Nachdem das Kolbenventil geschlossen und die Regelkammer 44 mit Flüssigkeit gefüllt ist, kann der Handgriff 118 freigegeben werden. Das Ventil bleibt in der geschlossenen Stellung, bis der Handgriff zum Öffnen des Steuerventils und des Kolbenventils in der vorbeschriebenen Weise bewegt wird.When the valve 10 is in the fully open position (Fig. 2) and an emergency requires immediate closure, the operator then moves the handle 118 to the opposite extreme position. The curved end 112 of the actuating lever 114 engages a transverse pin 24 which is provided between the open end part of the two legs 110 on the control valve stem. The control valve is now closed immediately, whereupon the manual closing force on the piston valve comes into effect. Meanwhile, the closing movement of the piston 56 is opposed by the throttling action of the needle valve 46, so that an abrupt manual closure of the valve is prevented. However, a force can be brought into effect on the handle 118 and on the pin 124 which is sufficient to draw a vacuum in the control chamber and to bring about an earlier closing than normal. After this forced closing of the piston valve, the liquid continues to flow continuously into the chamber 44 through the measuring channels 40 and 42 , and the resulting pressure built up behind the piston valve immediately allows the valve spring 82 to keep the piston valve closed. With a given setting of the needle valve 46 , the greater the force exerted on the handle, the faster the piston valve is closed by manual actuation. After the piston valve has closed and the control chamber 44 has been filled with liquid, the handle 118 can be released. The valve remains in the closed position until the handle to open the control valve and the piston valve is moved in the manner described above.

Die besondere Formgebung der Kappe 64 (konkav verlaufende Strömungsflächen 104) verbessert die Strömungscharakteristiken. Es wurde gefunden, daß die Form der Kappe insofern ein unerwartetes Ergebnis liefert, als sie die zum manuellen Halten des Ventils in der Offenstellung erforderliche Kraft verringert. Versuche ergaben des weiteren, daß die Auskehlungen 102 in der Ventilkappe einen merklichen Niederdruckeffekt hervorrufen, der, bei Einwirkung auf die Kammer 44, über Kanäle, wie die Abzapfkanäle 100, eine weitere Verringerung der erwähnten Kraft zur Folge hat. Durch entsprechende Einstellung der relativen Größen der Meßkanäle 40, 42 und der Zapfkanäle 100 ist es möglich, den Druck in der Regelkammer 44 bis zu dem Punkt zu reduzieren, bei welchem der Druck in der Kammer 44 so niedrig gehalten werden kann, daß der Außendruck auf das Kolbenventil ausbalanciert wird, wodurch der größte Teil der Arbeit, die sonst zum öffnen des Ventils benötigt wird, entfällt.The special shape of the cap 64 (concave flow surfaces 104) improves the flow characteristics. The shape of the cap has been found to provide an unexpected result in that it reduces the force required to manually hold the valve in the open position. Tests have also shown that the grooves 102 in the valve cap produce a noticeable low-pressure effect which, when acting on the chamber 44, via channels such as the bleed-off channels 100, results in a further reduction in the force mentioned. By appropriately adjusting the relative sizes of the measuring channels 40, 42 and the bleed channels 100, it is possible to reduce the pressure in the control chamber 44 to the point can be at which the pressure in the chamber 44 is held so low that the external pressure on the piston valve is balanced, eliminating most of the work that would otherwise be required to open the valve.

Claims

Claims: 1. Hydraulic valve with a control chamber formed in a valve housing between an inlet and an outlet, a spring-loaded sliding piston sealing this chamber tightly and having dispensing channels for connecting the chamber to the outlet, a control valve in the piston for closing these dispensing channels , a channel connecting the inlet to the control chamber for the supply of a measured amount of liquid and a manually operated gear for lifting first a control valve closure body and then the piston from their seats, characterized in that on the downstream side of the piston (56, 64) , distributed at equal circumferential distances, smooth, concave outer surfaces (104) are formed and in the spaces between these surfaces in the piston axially inwardly directed, swirling recesses or depressions (102) are provided, which via the dispensing channels (100) with the Control chamber (44) connected to sin d.

2. Hydraulic valve according to claim 1, characterized in that the concave outer surfaces (104) lie on cylinders whose axes are tangential to a circle around the longitudinal axis of the piston (56, 64) . Considered publications: German Patent Specifications No. 1013 135, 1103 099; German Auslegeschrift No. 1084 654; French Patent No. 1214,625; U.S. Patent Nos. 2,319,069, 2,357,657, 2,604,905, 2630,137 .