DE1268463B

DE1268463B - Steuerventil mit einem zylindrischen Gehaeuse

Info

Publication number: DE1268463B
Application number: DEP1268A
Authority: DE
Inventors: Donald Walter Chapin; Donald Henry Fischer; John Cyril White
Original assignee: Garrett Corp
Current assignee: Garrett Corp
Priority date: 1961-12-04
Filing date: 1962-12-03
Publication date: 1968-05-16
Also published as: US3239139A; GB1028301A; GB1028302A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

F16k

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Deutsche Kl.: 47 g -21/Θ3ψί *

Nummer: 1268 463

Aktenzeichen: P 12 68 463.8-12

Anmeldetag: 3. Dezember 1962

Auslegetag: 16. Mai 1968

Die Erfindung betrifft Steuerventile für Arbeitsmittel und ist insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, bei solchen Steuerventilen anwendbar, die bei Fühlgliedern von Servo-Vorrichtungen verwendet werden.

Es ist bekannt, in Steuerventilen zur Steuerung eines Arbeitsmittels Kolbenschieber zu benutzen. Der Kolben eines solchen Schiebers muß eine gewisse Länge aufweisen, damit er nicht zum Verkanten und Festklemmen neigt; infolge seiner relativ großen Berührungsfläche mit der Innenwandung des Ventilzylinders tritt dann eine nicht unerhebliche Reibung auf, die die freie Beweglichkeit des Kolbens beeinträchtigt.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein besonders leichtgängiges Steuerventil zu schaffen, das billig herzustellen ist und dessen Verschlußstück insbesondere zur Steuerung sehr schmaler Eingangs- und Ausgangsöffnungen geeignet ist und dabei eine lange Lebensdauer aufweist.

Bei einem Steuerventil mit einem zylindrischen Gehäuse, in dessen Mantelfläche der Einlaß bzw. Auslaß für das Arbeitsmittel vorgesehen sind und in dem ein von außen verstellbares Verschlußstück für die Steuerung des Arbeitsmittels verschiebbar gelagert ist, ist erfindungsgemäß das Verschlußstück als Kugel ausgebildet, die in der Gehäusebohrung frei beweglich angeordnet ist.

Es sind zwar kugelförmige Drossel- und Verschlußstücke, die in einer Gehäusebohrung frei beweglich angeordnet sind, im Armaturenbau an sich bereits bekannt (vgl. beispielsweise die britischen Patentschriften 557 925, 836 861). Es ist jedoch nicht bekannt, derartige Verschlußstücke bei Steuerventilen mit in der Mantelfläche der zylindrischen Gehäusebohrung angeordneten Strömungskanälen zu verwenden.

Bei dem Steuerventil nach der Erfindung ist der Auslaßkanal vorzugsweise als sich über den Umfang erstreckender Schlitz ausgebildet. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Kugel mittels eines Fingers betätigt, der durch einen Schlitz in der Gehäusewandung an ihrem Auslaßende hindurchragt. Bei Gegentaktbetrieb kann das Ventil zwei Ventilgehäuse Ende an Ende enthalten, wobei eine Kugel in jedem Gehäuse einen Kanal steuert und wobei ihren äußeren Enden der Einlaßdruck zugeführt wird, während ein gemeinsamer Auslaß und ein gemeinsamer Betätigungsfinger vorgesehen sind.

Das Steuerventil nach der Erfindung hat verschiedene Vorteile gegenüber den bekannten Anordnungen. Die Kugeln als Verschlußstücke können leicht Steuerventil mit einem zylindrischen Gehäuse

Anmelder:

The Garrett Corporation, Los Angeles, Calif.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. K. Lengner, Patentanwalt,

2000 Hamburg 26, Jordanstr. 7

Als Erfinder benannt:
Donald Walter Chapin, Scottsdale, Ariz.;
Donald Henry Fischer, Phoenix, Ariz.;
John Cyril White, Mesa, Ariz. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. ν. Amerika vom 4. Dezember 1961 (156 810)

und billig beschafft werden, obgleich sie sehr exakt bearbeitet sein müssen. Sie können nicht verkanten, so daß ein Festklemmen des Verschlußstücks unmöglich ist. Die Kugeln stehen in linienförmiger Berührung mit den zylindrischen Ventilgehäusen; sie sind zur Steuerung sehr schmaler Auslaßschlitze besonders gut geeignet. Die Kugeln sind in den Ventilgehäusen leicht verschiebbar, so daß bei der Betätigung von außen her nur ganz geringe oder so gut wie keine Reibung überwunden werden muß. Dadurch werden hystereseartige Erscheingungen vermieden. Schließlich liegen die frei beweglichen Kugeln mit ständig wechselnden Berührungslinien an, wodurch die Abnutzung sehr gering ist.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung näher beschrieben.

F i g. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Teil einer Servo-Anordnung, die in einem Analogrechner verwendet wird;

F i g. 2 zeigt einen Horizontalschnitt durch das Steuerventil der Servo-Anordnung nach F i g. 1 in vergrößertem Maßstab.

809 549/236

Das in F i g. 2 dargestellte Steuerventil wird in einem Fühlorgan verwendet, das zur Bestimmung der Bewegung eines Hebels 119 dient, dessen unteres Ende federnd gelagert ist und nach links mittels einer Blattfeder 120 vorgespannt ist. Das untere Ende der Blattfeder 120 ist in einem Stopfen 121 befestigt, der im unteren Teil einer Kammer 107 angeordnet ist.

Das obere Ende des Hebels 119 weist einen kleineren Durchmesser auf und bildet einen zweizinkigen Betätigungsfinger 70, der innen mit einem Gewinde versehen ist zwecks Aufnahme einer Einstellschraube 71, die hinein- oder herausgeschraubt werden kann, um die Gabel auseinanderzuspreizen und den Zinkenabstand zur Einstellung zu vergrößern. Dieser Finger erstreckt sich durch eine Öffnung 72, welche sich in der Mitte an der Seite eines Ventilgehäuses 73 befindet; er durchsetzt ferner eine zylindrische Bohrung 74 in diesem Gehäuse und teilt diese Bohrung in zwei gleiche, einander gegenüberliegende Ventil- ao kammern 75. Jede Ventilkammer ist mit einer als Verschlußstück dienenden Kugel 76 versehen, die sich in der Kammer befindet und mit einem Zinken des Betätigungsfingers 70 in Berührung steht. Nimmt die Kugel diese Stellung ein, so verschließt sie einen sich um den Umfang herum erstreckenden Schlitz 77, der einen Auslaßkanal bildet und mit einer ringförmigen Nut 78 in Verbindung steht. Durch Verdrehen der Einstellschraube 71 können die Stellungen der Kugeln den zugehörigen Schlitzen 77 gegenüber einreguliert werden.

Die äußeren Enden der Kammern 75 sind mit Einlaßkanälen 80 versehen, die mit ringförmigen Nuten 81 in Verbindung stehen sowie durch Stopfen 82 verschlossen sind. Das Ventilgehäuse 73 ist in einem Außengehäuse 83 angebracht, das die Nuten 78 und 81 abschließt und aus ihnen Kanäle bildet. Die gesamte Anordnung kann herausnehmbar zwischen federnden Ringen 84 gelagert sein, durch die sie in der gesamten Vorrichtung an der richtigen Stelle gehalten wird.

Befindet sich der Hebel 119 im Gleichgewicht und die zugehörigen Teile demnach in ihrer Nullstellung, wie dies in den Zeichnungen dargestellt ist, so gelangt Einlaßdruck in die Einlaßkanäle 80, übt auf die Kugeln 76 einen entsprechenden Druck aus und hält sie in Berührung mit dem Betätigungsfinger 70, wobei die Auslaßschlitze 77 verschlossen sind. Bewegt sich jedoch der Finger 70 in der Zeichnung nach rechts, so wird die rechte Kugel 76 in eine Stellung befördert, in der der zugehörige Auslaßkanal 77 über die Kanäle 85 mit der Atmosphäre in Verbindung kommt; hierbei sinkt der Druck in der Nut 78 allmählich bis auf den Atmosphärendruck. Gleichzeitig verschiebt sich in der linken Kammer 75 die Kugel 76 nach rechts, so daß unter dem Einlaßdruck stehendes Arbeitsmittel durch den freigelegten Auslaßschlitz 77 hindurchströmt und den Druck in der zugehörigen Nut 78 anwachsen läßt. Auf diese Weise ändern sich die Drücke in den beiden Nuten 78 gleichzeitig, aber gegensinnig. Hierbei ergibt sich eine wesentlich größere Empfindlichkeit, und es kann auch eine größere Luftmenge gesteuert werden, so daß man einen geringeren Ausgangswiderstand für die Strömung oder eine bessere Frequenzabhängigkeit erzielt. Weiterhin fällt, wenn das rechte Kugelventil nach rechts hin verschoben wird, der Druck im zugehörigen Auslaßschlitz 77, weil eine geringe Menge der am Eingang vorhandenen Luft das Kugelventil umströmt. Diese um die Kugel herum fließende Luftmenge läßt eine Saugwirkung (Bernoulli-Effekt) am Schlitz 77 entstehen, so daß der Ausgangsdruck sogar bis unter den Atmosphärendruck absinkt. Man erhält also einen noch größeren linearen Bereich in der Charakteristik des Fühlorgans; eine derartige Strömung um die Kugel herum bewirkt außerdem, daß sie sich stets frei und zentrisch in der zylindrischen Kammer bewegen kann.

Wie vorstehend beschrieben, sind die beiden mit dem Finger zusammenarbeitenden Kugelventile so angeordnet, daß ihre Wirkungen gegensinnig zueinander sind. Auf diese Weise erhält man eine Art Gegentaktwirkung im Ausgang, wobei eine Ausgangsgröße bei einer gegebenen Eingangsbewegung des Fingers 70 zunimmt, während die andere abnimmt, und umgekehrt. Auf diese Weise werden Schwankungen und nachteilige Einwirkungen des Speisequellendrucks unwirksam gemacht.

Bei der speziellen Anwendung gemäß F i g. 1 steht ein Ausgangskanal 78 über einen Kanal 95' mit einem Ende eines Zylinders in Verbindung, während der andere über einen Kanal 96' mit dem anderen Ende eines nicht näher dargestellten Zylinders in Verbindung steht. Dieser Zylinder enthält einen Kolben, der auf das rechte Ende einer Feder 102 einwirkt, während deren linkes Ende am Hebel 119 angreift. Die Spannung dieser Feder gleicht den Druck in einer Kammer 114 aus, der auf eine Scheidewandanordnung 112,113 einwirkt. Wenn die beiden Kräfte nicht im Gleichgewicht sind, wird demnach der als Fühlorgan dienende Hebel 119 in Bewegung versetzt und verstellt die Fühlanordnung 118.

Claims

Patentansprüche:

1. Steuerventil mit einem zylindrischen Gehäuse, in dessen Mantelfläche der Einlaß bzw. Auslaß für das Arbeitsmittel vorgesehen sind und in dem ein von außen verstellbares Verschlußstück für die Steuerung des Arbeitsmittels verschiebbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück als Kugel (76) ausgebildet ist, die in der Gehäusebohrung (75) frei beweglich angeordnet ist.

2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßkanal als sich über den ganzen Umfang des zylindrischen Gehäuses (73) erstreckender Schlitz (77) ausgebildet ist.

3. Steuerventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (76) mittels eines Fingers (70) betätigbar ist, der durch einen Schlitz in der Gehäusewandung (73) an ihrem Auslaßende hindurchragt.

4. Steuerventil für Gegentaktbetrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise zwei zylindrische Ventilgehäuse (73) Ende an Ende miteinander verbunden sind und daß eine Kugel (76) in jedem Gehäuse einen Kanal (77) steuert, wobei den äußeren Enden der beiden zylindrischen Gehäuse der Einlaßdruck des Arbeitsmittels über Kanäle (80) zugeführt wird, während ein gemeinsamer Auslaß (78) und ein gemeinsamer Betätigungsfinger (70) vorgesehen sind.

5. Steuerventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Ver-

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wendung bei einem pneumatischen Analog- britische Patentschriften Nr. 557 925, 836 861;

rechner. USA.-Patentschriften Nr. 2 309 848,2 452 441.

In Betracht gezogene Druckschriften: ^{In Betracht} g^ezo§^{ene äItere Patente:}

Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 040 331; 5 Deutsches Patent Nr. 1188 400.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen