DE1500239B2 - Hydraulikventil mit einfach herstellbaren Öffnungskonturen - Google Patents
Hydraulikventil mit einfach herstellbaren ÖffnungskonturenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Hydraulikventil mit einem
Steuerschieber, dessen Schieberbunde kreisförmige Steueröffnungen abdecken bzw. freigeben, deren
Durchmesser größer ist als die Breite der Schieberbunde. Ein solches Ventil ist aus der US-PS 23 80 705 bekannt.
Dadurch daß bei Verschiebung des Steuerschiebers pro Längeneinheit unterschiedliche und durch die
Kreisform bestimmte Zunahmen der Durchflußquerschnittsfläche entstehen, ergibt sich eine ganz bestimmte
Ventilcharakteristik, die vielfach nicht der gewünschten Charakteristik entspricht.
Um eine Anpassung an die gewünschte Charakteristik zu erreichen, hat man bisher entweder im elektrischen
Teil des Steuerschieberantriebs Verstärker mit einer Charakteristik eingebaut, die in Abhängigkeit von
den empfangenen Steuersignalen einen bestimmten, nicht linearen Steuerausgang lieferten, oder an Stelle
von kreisrunden Steueröffnungen geometrisch kompliziert gestaltete Steueröffnungen verwendet, die bei linearer
Verschiebung des Steuerschiebers die gewünschte Ausgangscharakteristik ergaben.
Die erste Lösung erfordert einen verhältnismäßig komplizierten zusätzlichen Aufwand im elektrischen
Steuergerät, während die zweite Lösung bearbeitungstechnische Schwierigkeiten bereitet, weil die kompliziert
gestalteten Steueröffnungen nicht durch einen einfachen Bohrvorgang hergestellt werden können,
sondern zusätzlich spanabhebende Bearbeitung erfordern.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung schwer herstellbarer Konturen der
Steueröffnungen die gewünschte Durchflußcharakteristik ohne Eingriff in den elektrischen Steuerteil mit einfachen
Mitteln, die zudem eine hohe Genauigkeit der Herstellung erlauben, zu erreichen.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Hydraulikventil der eingangs genannten Bauart dadurch
gelöst, daß zusätzlich wenigstens eine kreisförmige Steueröffnung vorgesehen ist, deren Durchmesser
die Breite der Schieberbunde unterschreitet und daß in der Neutralstellung die eine Gruppe der Steueröffnungen
die Breite der Schieberbunde beidseitig überlappt, während sie die andere Gruppe von Steueröffnungen
beidseitig unterlappt.
Die Steueröffnungen können demgemäß einfach durch Bohren hergestellt werden, was ohne großen
Aufwand mit äußerst geringen Toleranzen möglich ist.
ίο Es hat sich gezeigt, daß hierdurch die allgemein gewünschte
Charakteristik mit einer feinfühligen Regulierung im Anfangsbereich und steilem Verlauf im Endbereich
erreicht werden kann. Eine Anpassung an individuelle Verhältnisse läßt sich durch das Maß der Überlappung
bzw. Unterlappung und die Zahl von überlappten bzw. unterlappten öffnungen erreichen. Es können
hierdurch praktisch alle geforderten Kennlinien erreicht werden, die man bisher nur durch schwierig herzustellende
Konturen beherrschen konnte.
Es ist zwar z. B. durch die GB-PS 7 92 135 die Anordnung überlappter Steueröffnungen bei einem solchen
Hydraulikventil bekanntgeworden. Aus den oben angegebenen Gründen läßt sich aber auch durch die alleinige
Anwendung überlappter Steueröffnungen die gestellte Aufgabe nicht lösen. Der Erfindung liegt die Erkenntnis
zugrunde, daß erst durch die gemeinsame Anwendung überlappter und unterlappter Steueröffnungen
die gestellte Aufgabe gelöst werden kann.
Aus herstellungstechnischen Gründen ist es zweckmäßig, die Mittelpunkte aller Steueröffnungen in eine
zur Verschiebungsrichtung senkrechte Ebene zu legen. Es können jedoch Steuerprobleme auftreten, die eine
Versetzung der Mittelpunkte einiger oder aller Steueröffnungen von dieser Ebene erfordern.
Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung weist jeder Satz von Steueröffnungen wenigstens
vier Öffnungen auf, vrn denen zwei unterlappt ausgebildet sind und zwei überlappt ausgebildet sind.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In der
Zeichnung zeigt
F i g. 1 einen Axialschnitt eines erfindungsgemäß ausgebildeten Hydraulikventils,
F i g. 2 eine Abwicklung eines Schieberbundes mit den zugeordneten Steueröffnungen.
In das Ventilgehäuse 1 ist eine Hülse 2 strammsitzend eingepaßt, in die die Ventilöffnungen des Hauptventils
eingebohrt sind. Die Hülse 2 führt den zylindrischen Steuerschieber 3, der zwei vorspringende Schieberbunde
4, 5 aufweist, die mit den Bohrungen 6, 7 der Hülse zusammenwirken. Das Hydraulikmittel wird über
einen Kanal in den Ringraum zwischen den Schieberbunden eingeführt, und es fließt über die Ringkammern
9, 10 nach den Ablaßkanälen. Die um den Umfang der Hülse 2 verteilten Bohrungen 6, 7 bilden an ihren radial
inneren Enden, an denen sie mit den Schieberbunden 4, 5 zusammenwirken, Steueröffnungen 14, 15 bzw. 17, 18,
19. Dies ist aus der Abwicklung gemäß F i g. 2 ersichtlich. Dabei besitzen die Steueröffnungen 14 und 15
einen die Breite Wdes hier mit 16 bezeichneten Schieberbundes überschreitenden Durchmesser. Die hierdurch
bewirkte »Unterlappung« beträgt einige zehntausendstel Zentimeter bis einige tausendstel Zentimeter
je nach der Größe des Ventils. Zwischen den unterlappten Steueröffnungen 14 und 15 sind überlappte
Steueröffnungen 17, 18, 19 vorgesehen. Gemäß dem Ausführungsbeispiel liegen die Achsen aller Steueröffnungen
in der Mittelebene des Schieberbundes 16.
15 OO
Das dargestellte Ventil ist als Zweistufenventil ausgebildet und besitzt eine Hülse 11, in der ein Hilfsschieber
12 arbeitet Das andere Ende des Steuerschiebers 3 ist ausgebohrt und nimmt einen Ausgleichkolben 13
auf, dessen inneres Ende dem hydraulischen Hauptdruck ausgesetzt ist. Der Raum zwischen Steuerschieber
3 und Hülse 2 ist durch einen Flanschring 20 geschlossen, der Öffnungen für die Hydraulikflüssigkeit
aufweist. Der Steuerschieber 3 besitzt außerdem eine weitere vorstehende Sitzfläche 21, und der Raum zwisehen
dieser Sitzfläche 21 und dem Ende des Flanschringes 20 bildet einen weiteren Hydraulikzylinder, welchem
das Hydraulikmittel je nach der Stellung des Hilfsschiebers 12 zugeführt wird.
Der Hilfsschieber 12 wird in Abhängigkeit von elektrischen
Steuersignalen verschoben, wodurch der Hydraulikdruck in dem Ringraum ansteigt oder absinkt
und demgemäß der Steuerschieber 3 so verschoben wird, daß er der Bewegung des Hilfsschiebers 12 folgt.
Wenn aus der in F i g. 2 dargestellten Mittelstellung
der Steuerschieber geringfügig verschoben wird, dann werden die überlappten Steueröffnungen 17, 18, 19
noch nicht freigegeben, und die unterlappten Steueröffnungen 14,15 ändern in üblicher Weise ihren Durchlaßquerschnitt,
wobei eine geringe Unterlappung eine Iineare Änderung der Strömungsmenge in diesem Bereich
zur Folge hat. Bei weiterer Verschiebung werden die Ränder der kleineren Steueröffnungen 17, 18, 19
durch die Schieberbunde 16 bzw. 4 und 5 freigegeben, wodurch die Strömungsmenge weiter ansteigt.
Bei einem gemäß der Erfindung aufgebauten Ventil zur Verwendung bei einem Druck von etwa 200 at und
einer maximalen Strömungsmenge von etwa 0,18 mVmin hat die Bohrung des Ventilkörpers einen
Durchmesser von 3,8 cm, die Breite W des Schieberbundes 16 beträgt 0,254 cm, und das Ventil ist mit zwei
Ringreihen von Steueröffnungen ausgestattet, von denen jede aus vier unterlappten Steueröffnungen mit
einem Durchmesser von 0,264 cm und 12 überlappten Steueröffnungen mit einem Durchmesser von 0,239 cm
besteht. Bei diesem Ventil beträgt das Verhältnis der Verstärkung bei maximalem Ventilhub zu neutraler
Ventilstellung 6,6 :1.
Bei einem weiteren Beispiel eines gemäß der Erfindung für ein höheres Verstärkungsverhältnis und eine
maximale Strömungsmenge von 0,27 nWmin ausgelegten Ventils sind die Abmessungen ähnlich, jedoch besteht
jede Ringreihe von Steueröffnungen aus zwei unterlappten Steueröffnungen und 22 überlappten Steueröffnungen, woraus sich ein Verstärkungsverhältnis von
19,6:1 ergibt.
Die gewünschte Kennlinie des Ventils wird nur durch die Verwendung von kreisförmigen Öffnungen erzielt,
die sehr genau und reproduzierbar herstellbar sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Hydraulikventil mit einem Steuerschieber, dessen Schieberbunde kreisförmige Steueröffnungen
abdecken bzw. freigeben, deren Durchmesser größer ist als die Breite der Schieberbunde, dadurch
gekennzeichnet, daß zusätzlich wenigstens eine kreisförmige Steueröffnung (17, 18, 19) vorgesehen
ist, deren Durchmesser die Breite der Schieberbunde (16) unterschreitet und daß in der Neutralstellung
die eine Gruppe der Steueröffnungen (17, 18, 19) die Breite der Schieberbunde beidseitig
überlappt, während sie die andere Gruppe von Steueröffnungen (14,15) beidseitig unterlappt.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelpunkte aller Steueröffnungen (14,
15, 17, 18, 19) in einer zur Verschiebungsrichtung senkrechten Ebene liegen.
3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Satz von Steueröffnungen wenigstens
vier Öffnungen (14, 15, 17, 18, 19) aufweist, von denen zwei mit die Breite des Schieberbundes (16)
überschreitenden und zwei mit die Breite unterschreitenden Durchmesser symmetrisch um die
Schieberachse verteilt sind.
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