DE1500239C3

DE1500239C3 - Hydraulikventil mit einfach herstellbaren Öffnungskonturen

Info

Publication number: DE1500239C3
Application number: DE1500239A
Authority: DE
Inventors: Ronald Wembley Middlesex Walters (Grossbritannien)
Original assignee: Sperry Rand Ltd
Current assignee: Unisys Group Services Ltd
Priority date: 1964-07-22
Filing date: 1965-07-21
Publication date: 1975-11-27
Also published as: SE312704B; US3342213A; DE1500239A1; DE1500239B2

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 Kingriff 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 unterlappi.

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 Hydrauiikventil 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

(Ό einen die Breite Wdes hier mit 16 bezeichneten Schieberbundes überschreitenden Durchmesser. Die hierdurch bewirkte »Unterlappung« beirägt einige zehntausendstel Zentimeter bis einige tausendstel Zentimeter je nach der Größe des Ventils. Zwischen den

^IK unterlappten Steueröffnungen 14 und 15 sind überlappte Steueröffnungen 17, 18, 19 vorgesehen. Gemäß dem Ausführungsbeispiel liegen die Achsen aller Steueröffnungen in der Mitteleoene 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 0,18mVmin 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 mVmin 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

15 OO 239 Patentansprüche:

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 Schicberbunde 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.