DE1426459A1 - Ausgeglichenes Steuerventil fuer einen Stroemungsmitteldruck-Servomotor - Google Patents

Description

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3teuerTentil_für einen

Di· Erfindung bezieht eich auf einen Strömungsmitteldruok-Servoaotor, der ein von einem Ventil gesteuerten Strömungsmitteldruck benutzt, wobei dae Ventil Mittel zur Unterstützung de· Ventilbetätigung aufweist·

Eine Hauptaufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Strömungsmitteldruck betätigten Vorrichtung mit Tastmittel zur Unterstützung der Steuerung des Strömungsmitteldruokes.

Außerdem riohtet sich die Erfindung auf die Schaffung einer betriebssicheren mechanischen Verbindung, wenn keine Kraft zum Betrieb des Servomotors verfügbar ist*

Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung hervor, die einen Teilsohnitt durch einen Strömungsmitteldruok-

Servomotor zeigt.

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Der Serroaotor besteht au« einem Gehäuse 10 mit "becherförmigen Schalen 12 und 14, die "beispielsweise durch die

verbindung
Schraube« 16 miteinander verbunden sind. Die Schalen, eind mit axialen öffnungen 18 und 20 sowie mit radialen öffnungen 22 und 24 versehen, die sich an den gegenüberliegenden i<nden des zusammengebauten Gehäuses 10 befinden· An die Öffnungen 22 und 24 sind Anaohlußstücke 26 durch Widerstandsechweißung oder durch Silberlot odgl. befestigt, und eine Leitung 28 verbindet die Gehäuseenden miteinander. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß die Schale 12 auch mit einer radialen Öffnung 30 ausgestattet ist, an welcher ein Anschlußstück 32 mit einem Muttergewinde befestigt ist und zwar in gleicher Weise wie die Anschlußstücke 26· Neben dem Anschlußstück 32 ist die Schale 12 angehoben, wie es beispielsweise bei 34 gezeigt ist. Unmittelbar unterhalb dieses angehobenen Abschnittes liegt ein ringförmiger Abstandhalter 36 mit einer öffnung 38, die mit einer Hut 39 fluchtet, die wieder mit der öffnung 30 ausgerichtet ist. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß der Abstandhalter eine im wesentlichen hutförmige Gestalt hat«

An die Innenwände des Gehäuses 10 sind zwei Membranen 40 und 42 angefügt, und zwar infolge der Druokeinwirkung auf die Membranwülste 44 und 46 beim Anziehen des Bolzens 16 gegen die Verbindungsschalen 12 und 14. Die Wulst 46 dichtet auch die Verbindung zwischen den Schalen 12 und 14 ab, wie es in der Zeichnung dargestellt ist. Die Druckeinwirkung findet zwischen der Wand 48 des angehobenen Abeohnittes 34 und dem radialen flansch 5O der Schale 14

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statt.

Innerhalb des zusammengebauten Gehäuses sind zwei bewegliche Wände 52 und 54 angeordnet· Im einzelnen ist die Wand 52 mit einer Hutmutter 55 versehen, und es 1st ein Überwurf 56 entsprechend gebohrt, um die Bolzen 58 aufzunehmen, so daß beim Einschrauben der Bolzen 58 in die Hutmuttern 56 die Membran 40 mit der "beweglichen Wand 52 verbunden wird. Innerhalb des Gehäuseβ ist die beweglich· Wand 52 mit einer ringförmigen öffnung versehen, die ron einem ringförmigen Plansch 60 umgeben wird. Der Flansch ist an einer Hülse 62 befestigt, und «war durch Widerstandsschweißen oder dergleichen, und erstreckt sich über die Hülse hinau3, um gegen den am weitesten nach innen gelegenen Abschnitt des Überwurfes 56 zum Anschlag zu kommen. Der Abstand zwisohen dem ünde der Hülse und dem Überwurf wird durch einen Dichtungsring 64 aus Gummi oder dergleichen ausgefüllt.

Sie Hülse 62 wird wieder gleitend von einer Lagerdi'ohtungsführung 66 aufgenommen, die in der US Patent-Anmeldung Serial Hr. 234 946 vom ausführlicher beschrieben ist. Eine solche !lagerdichtung ist gemäß der Darstellung aus einem Gummikörper gebildet, in den ein Terstärkungskörper aus Lagermaterial, z.I. aus Phenol, Messing, Hole und so weiter eingebettet ist.

Die Hülse 62 ist ebenso im Bereiche eines Ündstöpsels 70 mit radialen Öffnungen 68 versehen.

Hinsichtlich der beweglichen Wand 54 ist ein Ventilgehäuse 72 mit einer sich nach vorn erstreckenden Hülse 74, die

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daran angeformt let, innerhalb der Hülse 62 gleitend gelagert. Das Ventilgehäuse besitzt einen radialen Hansen 76» der entsprechend gebohrt 1st, um Bolzen 77 aufzunehmen, welohe in Hülsenmuttern 78 in der beweglichen Wand 54 eingeschraubt werden· Sie Htilsenmuttern erstrecken eich durch die bewegliche Wand, um die Membran darauf festzustellen. Somit wird die bewegliche Wand 54 durch das Ventilgehäuse 72 innerhalb des Gehäuses 10 gehalten«

Die Membran erstreckt sich in das Ventilgehäuse 72 und endet in einem ringförmigen, mit einer Wulst versehenen -Abschnitt 80. Die Wulst 80 dient dazu, das Ventil innerhalb des Gehäuses 72 zu halten, so daß das Ventilgehäuse eich mit Bezug auf die Ventilzusammensetzung bewegen kann. Im einzelnen ist ein Ventilsteuerkörper 82 mit einer ringförmigen Hut 84 vorgesehen, welche die Wulst 80 aufnimmt. Bex- Körper 82 ist auch durch eine Lagerdichtung gehalten , In die ein ringförmige», verstärkendes lager 88 in tiue elastomere Substanz 66 eingebettet ist. Eg ist ersichtlich, daß die Sichtung in einen in der Schale 14 gebildeten Hohlraum eingepasst ist. Zusätzlich zu der Verstärkung 88 ist eine rftngförmige Scheibe 90 in die Umfangsabsohnilite der Dichtung eingebettet, welche mit räumlichen Abständen das Ventilgehäuse von der Schale 14 auf Abstand hält, um den Durchtritt des Strömungemittels von der Kammer 134 zur Kammer 136 zu ermöglichen. Diese Scheibe dient als Anschlag für aen Ventilsteuerkörper 82. Aus der Zeichnung ist ebenfalls e^chtlich, daß zwischen den Inneren Rändern der beweglichen Wand und dem Ventilsteuerkörper ein Spalt 92 verbleibt. Jedoch ist der Spalt ' "9-0 9 8(H /n?D9

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nioht grofl genug, um den Austritt der Wulst 80 iu gestalten«

Der Yentilateuerktfrper 82 lat mit dem hinteren Absohnitt verbunden, der innerhalb dea Gehäuse« 72 gleitend eingepasst ist, wobei eine 0-Bingdithtung 96 diesen Gleitsit« abdiohtet. Der hintere Abschnitt ist außerdem mit einer Kammer 98 versehen, in welche eine Gummischeibe oder ein ähnlioher verformbarer Körper 100 eingelegt 1st. Der übrige Teil der Kammer 98 ist mit einer Metallplatte 102 gefüllt, die einen rückwärtigen Anschlag für den Tentilmisammenbau in dem Gehäuse 72 bildet. Das Gehäuse 72 ist jedοoh mit einem Durohgang IO4 versehen, der die innere Kammer der Hülse 62 mit dem Baum 106,um den hinteren Steuerkörper verbindet. Der hintere Steuerabsohnitt 94 ist mit einem ringförmigen Siti 108 versehen.

Innerhalb des susammpngebauten Ventileteuerkörpers und des hinteren Abschnittes ist ringförmiger Ventilstöfiel 110, der einen äußeren Gummiring 112 aufnimmt, zur Ausführung einer Hin- und Herbewegung in dem Ventileteuerkörper 82 gelagert und wird durch eine Feder 114 in Richtung gegen den ringförmigen Tentilsits 108 des hinteren Abschnitte 94 beaufschlagt. Außerdem ißt auf dem ringförmigen Stößel 110 ein innerer Gummiring 115 vorgesehen. Der innere Bing 115 iet so angeordnet, daß er auf einem ringförmigen Ventilsit» 116 sum Aufeite kommt, weloher durch die feder 114 beaufschlagt wird, um gegen den Bing 115 ansustoasen. Es ist eine ausätiliohe Feder 118 vorgesehen, um den Ventiliusam menbau in seine normale, nicht erregte Stellung tu beauf-909804/0202 **£> qriü'NAL -·

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schlagen. Der ringförmige Ventilsitz 116 ist mit einem Vorsprung versehen, der so angeordnet ist, dal er innerhalb des hinteren Abschnitts 94 in einer Bohrung 120 gleiten kann, die zu der Kammer 98 führt. Der Vorsprung ist wieder so gebohrt, das er einen Handsteuerkörper 122 aufnehmen kann, der duroh eine Kraftubertragungsβtange 124 betätigt wird.

Um den Servomotor an eine Kraftanlage anzuschließen, ist mit dem Anschlußstück 32 eine Strömungeaitteldruokquelle verbunden, und die Kammer 126 wird unter Druck gesetzt. Der Strömungsmitteldruck bewegt sich duroh die öffnung 128 in das Gehäuse 72 hinein und dann duroh verschiedene öffnungen, z.B. 13Ο in dem hinteren Abschnitt 94, zu dem radialen Kanal 132 und zu einer äußeren Ventilkammer 134, die in eine rückwärtige Kammer 136 im Gehäuse 10 geöffnet ist. Vie bereits erwähnt, steht die rückwärtige Kammer 136 mit einer vorderen Kammer 138 duroh eine Leitung 28 und An -aohluJstüoke 26 in Verbindung. Dieses ist die normale Buhestellung des Servomotors, wobei der Ventilsteuerkörper auf der Scheibe 90 ruht.

Wenn im Betrieb eine Kraft eine Bewegung der Stange 124 und des Handsteuerkörpers 122 nach innen verursacht, dann verursacht die Feder 114 eine Folgebewegung des ringförmigen Stößels 110. Hierdurch wird der Gummiring 112 auf den Sits 108 bewegt und sohlieit den Kanal 132. Hierdurch wird die Verbindung der Kammern 136 und 138 mit der Kammer 122 geschlossen.

Sine weitere Bewegung der Stange 124 veranlaßt den Sitz

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sich Ton dem Hing 115 fortzubewegen. Hierdurch werden dann die Kammern 136 und 136 eu dem Kaum 106 geöffnet, und «rar über die Ventilkammer 134. -Der Kaum 106 steht wieder unmittelbar durch die öffnungen 68 mit der Atmosphäre in Verbindung· Wenn der Servomotor 10 in einer Vakuumkraftanlage verwendet werden sollte, dann würden die öffnungen 68 mit einer Unter druckwelle, beispielsweise dem Ansaugstutzen (nicht gezeigt) eine Verbrennungskraftmaschine verbunden« Sohließlioh kann sich die Wand bewegen und der Druckunterschied zwieohen den Kammern 126 und 138 kann somit die Feder 140 überwinden, so daß eich die Wand 52 in die Stellung bewegen kann, die in strichpunktierten Linien angedeutet 1st, woraufhin die Innenabschnitte der Wand 52 gegen den Lagerdichtungsabsohnitt 66 anstoßen· Normalerweise fuhrt jedoch die Wand 52 die erforderliche Tätigkeit aus, bevor sie gegen den Diohtungsansohlag anstößt·

Wenn die erforderliche Arbeit geleistet worden ist, dann wirkt der Druckunterschied zwieohen den Kammern 126 und 136 auf die Wand 54 ein, um auf das Ventilgehäuse 72 eine Kraft eu übertragen. Diese Kraft wirkt auf die Platte 102 ein, sowie über die Scheibe 100, um den Sitz 116 in Dicht -berührung mit dem Hing 115 zurüokzuführen. Somit wird die Verbindung Kwieohen den Kammern 134 und 106 geschlossen.

Be ist ersichtlich, daß der Druckunterschied zwisohen den Kammern 126 und 136 der Ventilbetätigung einen Wideretand entgegensetzt· D.h. mit anderen Woxt en, daß die Auegangekraft des Servomotors 10 in der Stange 124 proportional wahrgenommen wird. Dieses Verhältnis kann dadurch verändert werden,, daß die Wirkfläohe der Wand 54 vergrößert 9 019 Iß Ö i Vif 2 0 2 BAD L

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•der verkleinert wird· Jedoch kann ein Verfahren zur Srmöglichung verschiedener Wahrnehmungsverhältnisse leichter durch/Veränderung der Scheibe 100 verwirklicht werden, und zwar mit Bezug auf die Flächen, welche eine Kraft auf das Sorvomotorgehäuse und den Ventilzusammenbau übertragen· Die Lücke zwischen dem Ventilzusammenbau und der Scheibe 100 kann verändert werden, um einen größeren oder geringeren Druckunterschied an der Wand 54 erforderlich zu machen, bevor diese Kraft auf die Stange 124 übertragen wird« Diese Kraft zum Schließen jeglicher Lücken zwischen der Scheibe 100 und dem Körper 122 ist eine konstante» Ιέ ist eine Stange 142 mit einem abgesetzten Abschnitt ■vorgesehen, so daß der B-fcöpeel 70 gegen die Schulter der Stange 142 anstößt, an der diese einen verminderten Durchmesser aufweist, und der abgesetzte Abschnitt stösst gegen die Platte 102 in der Kammer 98 an» Wenn somit sich die bewegliche Wand 52 nach unten bewegt „ nimmt sie die Stange 142 mit sich·

ks ist ersichtlich, daS der Ventilsitz 108 eine Berüiamgsfläciie für den Gummiring 112 aufweist₉ welche gleich äsffi AuSeMUTohmess@z des Ventilstöpsels 110 ist» üct mit der Dichtung 146 in Berührung ist» Somit sind die nacli vors, und na oh hinten liegend en Pläcaen des I-iiiges 112 unci &ss Ό VeatilstöTQSsls IiO₉ die cI-sei Arlbsitearuok ausgesetzt sind,

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dee Ventileitzee let, weloher dem selben Druck ausgesetzt let. Außerdem ist die Seite 154 dee inneren Ventilstöpeela eo bemessen, daß sie dieselbe Pläohe hat wie die Seite 152 des Tentilsitzkörperα, und ist so angeordnet, daß sie dem selben Druck ausgesetzt ist, um die innere Bauart dea Servomotorventils auszugleichen. In ähnlicher Weise sind die Dichtungen 156 und 158 von dem gleichen Durchmesser, um eine Kichtausgeglichenheit des Druckes zu verhindern« j-θ ist leicht ersichtlich, daß durch Veränderung irgend einer dieser flächen ein anderes als ein ausgeglichenes Ventil vorgesehen werden kann· Tatsächlich könnte, wenn die Fläche des Sitzfs 108 vergrößert wird, ein Druck but Unterstützung beim Schließen des Hinges 112 auf dem Sitz und umgekehrt erzielt werden.

Beim Auslösen der Kraft auf der Stange 124 wird der Kanal 132 geöffnet, um die Kammer 126 zu den Kammern 136 und 138 durch den Kanal 132 zu lüften, sowie durch die innere Ventilkammer 134, um den Druck aller drei Kammern 126, 136 und 138 auszugleichen·

Palis die kraftversorgung versagt, sieht die der Stange 124 zugeführte Kraft eine mechanische BypasB-Verbindung durch ie Scheibe 100, die Platte 106 und den abgesetzten Ab- ^{< <o} Schnitt 144 der Stange 142 vor. Hierdurch würde das Ventil-

•cd i^ehöuse 72 weitergeführt. Außerdem hat, wie aus der Zeiohj^ nung ersichtlich, dan Ventilgehäuse eine abgestufte Gestalt,

Ao daß die druckempfindliche fläche des Ventilgehäuseβ jn der Kamner 126 größer ist als die druckempfindliche Fläche des Ventilgehäusee in der Kammer 136. Somit setzt die anfänglich auf die Stange 124 übertragene Kraft die Wand 54 nioht um, da der Druck in der Kammer 126 erst _₁₀_

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durch den Bedienungsmann der Stange 124 überwunden werden muss. Im Falle eines Verlustes in der Kraftversorgung wird dieser Widerstand gegenüber einer Bewegung der V/and 54 vermindert, so daß nach ;jeder Betätigung weniger Widerstand gegenüber einem Umsetzen des Ventils angetroffen wird.

Die Beschreibung dient der Erläuterung einer Ausführungeform, in welcher die Erfindung verwirklicht werden kann, und ist keinesfalls als Begrenzung des Bereiches der Trfindung gedacht·

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Claims (1)

1. /uagegllohenee steuerventil für ·1η·η motor ait >wel konsentriech angeordneten VentilBitten, dl« jeweils auf dem Ventilgehäuse and einen axial dam beweglichen > teuerkSrper gebildet sind« sowie einem axial beweglichen Ventilkegelkörper, cleeeen eine -rite einen Liohtunge-9ingrltt alt den V< ntileitaon bilden kenn» daduron gekenn-Belohnet, d«fl die entgegen^eetstο ^eite de· ^entilxegelkörpere (110) abgestuft let, um swel aufeinanderfolgende cylindrleohe H«ohen darauf voriueebcn, deren i>urcheeeeer Jereile denjenigen der Ventileltie (106-116) entsprechen, und die beide von de» GehHuee (62) gleitend und dlehteni ( rf aßt trertien (146-15t)» eo daß die Ventileltee und die eylindrleohcn PlKohen jewclle r.uf den gegenüberliegenden elten ü«B t'tcuerkörpere entsprechende r'f;rifftifl'io)ifcn bilden, die ilen; gleichen btrttnungeDlttoltiruck aufc^'netüt elnd·

2· uMg^ßliohftrvee steuerventil nnoh .'nfipruoh 1, d.idureh pekenn- , -<äaft. eioh ein <· tröciuni-oraitti idurchflaSkanel duroh den

(110) hinduroher streckt, und zwar von einen 90380 kl 02 0 ? ^ORIGINAL _

Punkt «wischen den Ventile!tsen eu einem iunkt zvrflechen den Oberflächen.

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