DE1550505C3

DE1550505C3 - Throttle valve

Info

Publication number: DE1550505C3
Application number: DE19661550505
Authority: DE
Inventors: Stephen A. Boettcher; Joseph V. Cesna
Original assignee: Speedfam Corp
Current assignee: Speedfam Corp
Priority date: 1966-06-25
Filing date: 1966-06-25
Publication date: 1975-02-06
Also published as: DE1550505A1; DE1550505B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil zum Drosseln der Zufuhr von in gleichbleibender Menge gefördertem Schleifmittelschlamm zu einer Verbraucherstelle mit einem Paar mit Dichtflächen aufeinanderliegender und relativ gegeneinander verschiebbarer Ventilelemente, von denen eines zwei Durchflußbohrungen und das andere eine durch das gegenseitige Verschieben der Ventilelemente mit den Durchflußbohrungen des ersten Ventilelements fluchtend verbindbare Durchflußbohrung aufweist.The invention relates to a valve for throttling the supply of conveyed in a constant amount Abrasive sludge to a point of use with a pair of sealing surfaces lying on top of one another and relatively mutually displaceable valve elements, one of which has two flow bores and the other one by the mutual displacement of the valve elements with the flow bores of the first Has valve element flush connectable flow bore.

Es ist allgemein üblich, einen aus Schleifteilchen und einem Trägermittel bestehenden frei fließenden Schleifmittelschlamm dem Läpprad oder der Läppscheibe einer Läppmaschine u.dgl. zuzuführen. Der Schleifmittelschlamm wird üblicherweise mittels einer Pumpe in Umlauf gebracht, die in ihrer einfachsten Ausführung eine konstante Fördermenge hat. Zwischen der Pumpe und der Läppmaschine wird dann ein Drosselventil angeordnet, um das Volumen des der Läppscheibe zufließenden Schleifmittelschlamms zu steuern und auf diese Weise unterschiedliche Arbeitserfordernisse der Läppmaschine aufzufangen.It is common practice to use a free flowing one composed of abrasive particles and a backing agent To feed abrasive sludge to the lapping wheel or the lapping wheel of a lapping machine and the like. Of the Abrasive slurry is usually circulated by means of a pump, which is at its simplest Execution has a constant flow rate. A throttle valve is then placed between the pump and the lapping machine arranged to control the volume of abrasive slurry flowing to the lapping wheel and in this way to accommodate different work requirements of the lapping machine.

Es ist eine Mischbatterie bekannt, bei welcher eine Öffnung eines Ventilelements mit zwei eng benachbarten, durch einen Steg getrennten, im anderen Ventilelement vorgesenen öffnungen mit gleich großem, rundem Querschnitt zusammenarbeitet, wobei die Breite der öffnung des ersten Ventilelements der Breite jeder Öffnung des zweiten Ventilelements entspricht und wobei beide Ventilelemente und damit die zusammenarbeitenden Öffnungen gegeneinander verdrehbar sind. Diese bekannte Vorrichtung ist für die Zuführung eines Schleifmittelschlamms nicht geeignet, da der Durchtrittsquerschnitt der sich in dem ersten Ventilelement befindlichen Bohrung beim Vorbeigleiten der Bohrung an dem Steg durch diesen verringert wird, so daß sich Schleifteilchen des Trägermittels an dem Steg absetzenA mixer tap is known in which an opening of a valve element with two closely adjacent, openings made in the other valve element and separated by a web with round openings of the same size Cross-section cooperates, the width of the opening of the first valve element being the width of each Opening of the second valve element corresponds to and wherein both valve elements and thus the cooperating ones Openings are rotatable against each other. This known device is for feeding a Abrasive sludge is not suitable because the passage cross section is in the first valve element located hole when sliding past the hole on the web is reduced by this, so that Abrasive particles of the backing material settle on the web

ίο können. Dies führt zu einer ungenauen Regelung der Teilströme und damit zu einer unbefriedigenden Arbeitsweise des Drosselventils.ίο can. This leads to an imprecise regulation of the Partial flows and thus an unsatisfactory operation of the throttle valve.

Es ist ferner ein Ventil zum Steuern eines doppeltwirkenden Hydraulikzylinders bekanntgeworden, das aus einem in einem zylindrischen Gehäuse drehbaren, mit Steuernuten versehenen Kolben besteht, der den ölstrom in der Arbeitsrichtung des Hydraulikzylinders veränderlich drosselt und andererseits eine schnelle Rückführung ermöglicht. Der Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß der Rückdruck auf die Druckmittelquelle verändert wird und daß infolge der Bemessung der Bohrungen eine gleichmäßige Strömung des Strömungsmittels nicht gewährleistet wird.
Weiterhin ist ein pneumatischer Druckteiler bekannt, der einen konstanten Druck dadurch auf zwei Ausgänge veränderlich aufteilt, daß die wirksame Länge eines kleinen Durchtrittskanals, durch den ein Gas zu den beiden Ausgängen strömt, proportional verändert wird. Bei dieser Anordnung beeinflußt jedoch ein Druckaufbau bzw. ein Druckabfall an den Ausgängen die Druckverteilung. A valve for controlling a double-acting hydraulic cylinder has also become known, which consists of a piston provided with control grooves and rotatable in a cylindrical housing, which throttles the oil flow in the working direction of the hydraulic cylinder and on the other hand enables rapid return. The disadvantage of this device is that the back pressure on the pressure medium source is changed and that, due to the dimensioning of the bores, a uniform flow of the fluid is not guaranteed.
Furthermore, a pneumatic pressure divider is known which divides a constant pressure between two outlets in such a way that the effective length of a small passage through which a gas flows to the two outlets is changed proportionally. With this arrangement, however, a pressure build-up or a pressure drop at the outlets affects the pressure distribution.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Drosselventil der vorgenannten Art derart auszugestalten, daß die Zufuhr des Strömungsmittels zu der Verbraucherstelle von Null bis zur maximalen Durchflußmenge stufenlos einstellbar ist, wobei die Gesamtdurchtrittsmenge unabhängig von der Ventilbewegung konstant bleiben soll, um ein Absetzen von Schleifmittelteilchen aus dem Trägermittel zu vermeiden.The invention is therefore based on the object of designing a throttle valve of the aforementioned type in such a way that that the supply of the fluid to the consumer point from zero to the maximum flow rate is continuously adjustable, the total flow rate independent of the valve movement should remain constant in order to avoid settling of abrasive particles from the backing.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die als Auslaßbohrungen dienenden Durchflußbohrungen des ersten Ventilelements eng benachbart, durch einen Steg getrennt, mit rundem Querschnitt in die Dichtfläche ausmünden und daß die als Einlaßbohrung dienende Durchflußbohrung des zweiten Ventilelements in der Dichtfläche in einen länglichen quer zu dem Steg sich erstreckenden Schlitz ausläuft, der eine Länge hat, die etwa gleich dem Durchmesser einer Auslaßbohrung ist, und der bei der ReIativverschiebung der beiden Ventilelemente über die Auslaßbohrungen gleitet.This object is achieved according to the invention in that the flow bores serving as outlet bores of the first valve element closely adjacent, separated by a web, with a round cross-section Open into the sealing surface and that the through hole serving as an inlet hole of the second Valve element in the sealing surface runs out into an elongated slot extending transversely to the web, which has a length which is approximately equal to the diameter of an outlet bore, and which during the relative displacement of the two valve elements slides over the outlet bores.

Durch die konstruktive Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Drosselventils wird erreicht, daß die Gesamtmenge des Strömungsmittels tatsächlich exakt gleich bleibt, so daß ein Absetzen von Schleifteilchen aus dem Trägermittel vermieden wird, und daß die Änderung der Teilströme der Ventilbewegung proportional ist, was der Genauigkeit der Regulierung zugute kommt. Ferner wird eine Drosselung des Strömungsmittels erzielt, ohne den Rückdruck an der Pumpe zu erhöhen, und durch die besondere Zuordnung und Bemessung der Einlaßbohrung und der Auslaßbohrungen wird die wirksame Durchtrittsöffnung für den Schleifmittelschlamm bei der Zufuhrdrosselung nicht verringen, wodurch der mit körnigem Material durchsetzte Schlamm ständig gleichmäßig strömen kann. Durch die Vermeidung der Druckänderung im Zulauf und weiterhin auch durch den geraden, direkten Verlauf der Ka-The structural design of the throttle valve according to the invention ensures that the Total amount of fluid actually remains exactly the same, preventing settling of abrasive particles is avoided from the carrier means, and that the change in the partial flows of the valve movement is proportional is what benefits the accuracy of regulation. Furthermore, there is a throttling of the fluid achieved without increasing the back pressure on the pump, and thanks to the special assignment and dimensioning the inlet bore and the outlet bore become the effective passage opening for the abrasive slurry Do not decrease when the supply is throttled, causing the granular material to penetrate Mud can flow evenly at all times. By avoiding the pressure change in the inlet and further on also through the straight, direct course of the

näle wird außerdem eine Dammbildung der im Schlamm enthaltenen Schleifteilchen verhindert.This also prevents the abrasive particles contained in the sludge from forming a dam.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die beiden Ventilelemente ebene, einander zugwandte Lagerflächen aufweisen, zwischen denen Dichtringe angeordnet sind. Zum Drehen des Ventilelements kann an dem drehbaren Ventilelement vorteilhaft ein Hebel angebracht sein, der zur Begrenzung der Drehbewegung gegen Anschläge anläuft, die mit dem festen Ventilelement fest verbunden sind.According to a further feature of the invention it is provided that the two valve elements are flat, each other have facing bearing surfaces, between which sealing rings are arranged. For turning the valve element a lever can advantageously be attached to the rotatable valve element to limit the rotary movement starts up against stops which are firmly connected to the fixed valve element.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigtAn embodiment of the invention is described with reference to the drawing. In it shows

F i g. 1 eine Draufsicht auf das Drosselventil gemäß der vorliegenden Erfindung,F i g. 1 shows a plan view of the throttle valve according to FIG of the present invention,

F i g. 2 eine Vorderansicht des in F i g. 1 gezeigten Drosselventils,F i g. FIG. 2 is a front view of the FIG. 1 shown throttle valve,

F i g. 3 einen Schnitt durch das Drosselventil gemäß F i g. 1, im wesentlichen entlang der Linie 3-3 in F i g. 1,F i g. 3 shows a section through the throttle valve according to FIG. 1, substantially along line 3-3 in FIG. 1,

F i g. 4 einen Schnitt durch das Drosselventil gemäß F i g. 1, im wesentlichen entlang der Linie 4-4 in F i g. 1, der das bewegliche Ventilelement in einer mittleren Drehstellung zeigt,F i g. 4 shows a section through the throttle valve according to FIG. 1, substantially along line 4-4 in FIG. 1, which shows the movable valve element in a central rotary position,

F i g. 5 einen der Fig. 4 entsprechenden Teilschnitt, der jedoch das bewegliche Ventilelement in einer extremen Drehstellung zeigt, undF i g. 5 shows a partial section corresponding to FIG. 4, which, however, shows the movable valve element in an extreme rotational position, and

F i g. 6 einen der F i g. 4 entsprechenden Teilschnitt, der das bewegliche Ventilelement in der anderen extremen Drehstellung zeigt.F i g. 6 one of the F i g. 4 corresponding partial section showing the movable valve element in the other extreme Rotation position shows.

In den F i g. 1 bis 4 ist ein Drosselventil 10 dargestellt, das die Grundlagen der vorliegenden Erfindung aufweist. Dieses Ventil ist besonders geeignet zur Verwendung in Verbindung mit Werkzeugmaschinen, wie z. B. einer Läppmaschine, in der ein aus Schleifmittelteilchen und einem Trägermittel bestehender Schleifmittelschlamm mittels einer Pumpe der Läppscheibe zugeführt wird. Eine typische Maschine dieser Art ist in der obenerwähnten USA.-Patentschrift 3 110 988 gezeigt. Das Drosselventil 10 besteht aus einem festen Ventilelement oder Block 12 mit einer ebenen Lagerfläche 14. Durch das Ventilelement 12 erstrecken sich ein Paar Auslaßbohrungen 16 und 18 mit dicht aneinander angrenzenden parallelen Abschnitten, die durch einen gemeinsamen Steg 19 getrennt sind und an der ebenen Fläche 14 des Ventilelements 12 Endöffnungen haben. Die Enden der Bohrungen 16 und 18, die von den Endöffnungen an der ebenen Fläche 14 entfernt liegen, sind in geeigneter Weise mit Gewinde versehen, um Leitungen 20 bzw. 22 aufzunehmen. Bei Verwendung in Verbindung mit einer Läppmaschine dient die Leitung 20 zum Leiten des Schleifmittelschlammes zur Einlaßseite oder zum Vorratsbehälter der Umwälzpumpe, während die Leitung 22 zum Fördern des Schleifmittelschlammes zur Läppscheibe dient.In the F i g. 1-4, a throttle valve 10 is shown embodying the principles of the present invention having. This valve is particularly suitable for use in connection with machine tools such as z. B. a lapping machine in which an abrasive slurry consisting of abrasive particles and a carrier medium is fed to the lapping disc by means of a pump. A typical machine of this type is in U.S. Patent 3,110,988, cited above. The throttle valve 10 consists of a solid valve element or block 12 with a flat bearing surface 14. A pair of outlet bores 16 and 18 extend through the valve element 12 in close proximity to one another adjacent parallel sections, which are separated by a common web 19 and on the flat surface 14 of the valve element 12 have end openings. The ends of the bores 16 and 18, from remote from the end openings on the flat surface 14 are suitably threaded, to accommodate lines 20 and 22, respectively. When used in conjunction with a lapping machine, the Line 20 for guiding the abrasive sludge to the inlet side or to the storage tank of the circulating pump, while the line 22 serves to convey the abrasive slurry to the lapping disc.

Das Drosselventil 10 besteht weiter aus einem drehbaren Ventilelement 24 mit einer ringförmigen ebenen Lagerfläche 26, die der ebenen Lagerfläche 14 des festen Ventilelements 12 gegenüberliegend angeordnet ist. Das drehbare Ventilelement 24 ist mit einer mittleren öffnung 28 versehen, durch die sich eine Schraube 30 erstreckt, deren inneres Ende in eine in dem festen Ventilelement 12 ausgebildete Bohrung 32 eingeschraubt ist. Geeignete O-Ringe 34 und 36 sind an den inneren und äußeren Umfangen der ringförmigen Lagerfläche 26 des drehbaren Ventilelements 24 vorgesehen und werden mit der angrenzenden Oberfläche 14 des festen Ventilelements 12 mittels einer konischen Scheibe 38 in dichtende Anlage gepreßt, die zwischen den Kopf der Schraube 30 und die angrenzende Fläche des drehbaren Ventilelements 24 eingesetzt ist. Die Dichtungen 34 und 36 dienen dazu, den Austritt von Schleifmittelschlamm aus dem Ventil entlang der inneren und äußeren Umfange der ringförmigen Lagerfläehe 26 des drehbaren Ventilelements 24 zu verhindern. Durch das drehbare Ventilelement 24 erstreckt sich eine Einlaßbohrung 40, die an einem Ende mit einem Gewinde versehen ist, um eine zu der Auslaßseite der Umwälzpumpe der Läppmaschine führende Leitung ίο aufzunehmen, und die am anderen Ende in einen länglichen Schlitz 42 an der Lagerfläche 26 mündet. Der längliche Schlitz 42 ist so angeordnet, daß er die Auslaßbohrung 16 oder die Auslaßbohrung 18 oder Abschnitte von beiden Auslaßbohrungen überdeckt, wobei der Steg 19 dazu dient, den Strom des Schleifmittelschlammes zu teilen. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Endöffnungen der Auslaßbohrungen 16 und 18 an der Lagefläche 14 rund und haben einen Durchmesser, der etwa gleich der Länge des länglichen Schlitzes 42 der Einlaßbohrung'40 ist. Eine Drehbewegung des Ventilelements 24 kann mittels eines .Betätigungselements oder eines Hebels 43 erreicht werden, der in dem Ventilelement 24 befestigt ist und sich radial von diesem erstreckt. Eine Drehbewegung des Betätigungshebels 43 und dementsprechend des Ventilelements 24 wird vorzugweise mittels eines Paares von Anschlagstiften 44 und 46 begrenzt, die in dem festen Ventilelement 12 befestigt sind. ·The throttle valve 10 further consists of a rotatable valve element 24 with an annular plane Bearing surface 26 which is arranged opposite the flat bearing surface 14 of the fixed valve element 12 is. The rotatable valve element 24 is provided with a central opening 28 through which a screw extends 30 extends, the inner end of which is screwed into a bore 32 formed in the fixed valve element 12 is. Appropriate O-rings 34 and 36 are on the inner and outer peripheries of the annular Bearing surface 26 of the rotatable valve element 24 are provided and are connected to the adjacent surface 14 of the fixed valve element 12 by means of a conical disk 38 pressed into sealing abutment, which between the head of the screw 30 and the adjacent surface of the rotatable valve element 24 is inserted. the Seals 34 and 36 serve to prevent the exit of abrasive sludge from the valve along the inner and outer peripheries of the annular bearing surface 26 of the rotatable valve element 24. Through the rotatable valve element 24 extends an inlet bore 40, which at one end with a Is threaded to a conduit leading to the outlet side of the circulating pump of the lapping machine ίο, and the other end into an elongated one Slot 42 opens on the bearing surface 26. The elongated slot 42 is arranged to face the outlet bore 16 or the outlet bore 18 or sections of both outlet bores covered, wherein the web 19 serves to divide the flow of the abrasive sludge. In the preferred embodiment of the present invention, the end openings are the outlet bores 16 and 18 on the bearing surface 14 are round and have a diameter which is approximately the same the length of the elongated slot 42 of the inlet bore 40. Rotational movement of the valve element 24 can be achieved by means of an actuating element or a lever 43 which is located in the valve element 24 is attached and extends radially therefrom. A rotary movement of the operating lever 43 and accordingly the valve element 24 is preferably limited by means of a pair of stop pins 44 and 46, which are fixed in the fixed valve element 12. ·

Beim Betrieb des vorliegenden Drosselventils 10 kann das Ventilelement 24 in eine Stellung gedreht werden, in der der längliche Schlitz 42 mit der Endöffnung der Auslaßbohrung 16 fluchtet, wie es in F i g. 5 gezeigt ist. In dieser Stellung des Ventilelements 24 wird der gesamte in die Einlaßbohrung 40 eintretende Schleifmittelschlamm zu der Auslaßbohrung 16 gefördert, die mit der Einlaßseite oder dem Vorratsbehälter der Umwälzpumpe der Läppmaschine in Verbindung steht. Das Ventilelement 24 wird in diese Stellung gebracht, wenn kein Schleifmittelschlamm der Läppscheibe zugeführt werden soll, wenn sie beispielsweise leer läuft. Wenn der Läppscheibe maximaler Strom des Schleifmittelschlammes zugeführt werden soll, der der vollen Kapazität der Umwälzpumpe entspricht, wird das Ventilelement 24 in die in F i g. 6 gezeigte Stellung gedreht, um den länglichen Schlitz 42 mit der Auslaßbohrung 18 in Deckung zu bringen. Wenn weniger als der maximale Strom von Schleifmittelschlamm der Läppscheibe zugeführt werden soll, kann das Ventilelement 24 in eine Zwischenstellung gedreht werden, wie sie beispielsweise in F i g. 4 gezeigt ist, wo der längliche Schlitz 42 teilweise mit der Auslaßbohrung 16 und teilweise mit der Auslaßbohrung 18 in Verbindung steht. In dieser Stellung des Ventilelements 24 wird das VoIumen des Schleifmittelschlammes, der in die Einlaßbohrung 40 eintritt, proportional zwischen die Auslaßbohrungen 16 und 18 aufgeteilt. Das Ventilelement 24 kann in unendlich viele Stellungen zwischen seinen zwei extremen Drehstellungen, wie sie in F i g. 5 und 6 gezeigt sind, gedreht werden, um dadurch eine uneingeschränkt veränderliche Steuerung des Volumens des Schleifmittelschlammes zwischen Null und maximalem Strom zu ermöglichen, der der Läppscheibe zugeführt wird. Durch die bewegliche Anordnung des länglichen Schlitzes 42 über den dicht nebeneinanderliegenden Endöffnungen der Auslaßbohrungen 16 und 18 strömt der Schleifmittelschlamm durch das Ventil ohne Verkleben oder Verstopfen hindurch, und es kann eine genaueIn operation of the present throttle valve 10, the valve element 24 can be rotated to a position in which the elongated slot 42 is aligned with the end opening of the outlet bore 16, as shown in FIG. 5 is shown. In this position of the valve element 24, all of the abrasive sludge entering the inlet bore 40 is conveyed to the outlet bore 16, which is connected to the inlet side or the reservoir of the circulating pump of the lapping machine. The valve element 24 is brought into this position when no abrasive sludge is to be fed to the lapping disc, for example when it is running empty. When the lapping disc is to be supplied with the maximum flow of the abrasive slurry which corresponds to the full capacity of the circulation pump, the valve element 24 is in the position shown in FIG. 6 rotated position shown in order to bring the elongated slot 42 with the outlet bore 18 in register. If less than the maximum flow of abrasive slurry is to be fed to the lapping wheel, the valve element 24 can be rotated to an intermediate position, as shown, for example, in FIG. 4 is shown where the elongated slot 42 communicates partly with the outlet bore 16 and partly with the outlet bore 18. In this position of the valve element 24, the volume of the abrasive slurry which enters the inlet bore 40 is proportionally divided between the outlet bores 16 and 18. The valve element 24 can be in an infinite number of positions between its two extreme rotational positions, as shown in FIG. 5 and 6 are rotated to thereby allow a fully variable control of the volume of the abrasive slurry between zero and maximum current that is supplied to the lapping wheel. The movable arrangement of the elongated slot 42 over the closely spaced end openings of the outlet bores 16 and 18 allows the abrasive slurry to flow through the valve without sticking or clogging, and it can be accurate

Dreheinstellung des Ventilelements 24 vorgenommen werden, während der Schleifmittelschlamm strömt. Da außerdem jeder Teil des Schleifmittelschlammes, der der Läppmaschine nicht zugeführt wird, zu der Umwälzpumpe zurückgeleitet wird, wird ein ständiger Strom des Schleifmittelschlammes aufrechterhalten, so daß verhindert wird, daß sich die Schleifmittelteilchen aus dem Trägermittel absetzen.Rotary adjustment of the valve element 24 can be made while the abrasive slurry is flowing. There also any part of the abrasive slurry that is not fed to the lapping machine to the circulation pump is fed back, a steady flow of the abrasive sludge is maintained, so preventing the abrasive particles from settling out of the backing.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Valve for throttling the supply of abrasive sludge conveyed in a constant amount to a consumer point with a pair with sealing surfaces lying on top of one another and relatively mutually displaceable valve elements, one of which has two flow bores and the other one by the mutual displacement of the valve elements with the flow bores of the the first valve element has a flow bore that can be connected in an aligned manner, characterized in that that the flow bores (16, 18) of the first valve element serving as outlet bores (12) closely adjacent, separated by a web (19), with a round cross-section in the sealing surface (14) open out and that serving as the inlet bore (40) of the second valve element (24) in the sealing surface (26) in an elongated, transverse to the web (19) extending Slit (42) runs out, which has a length which is approximately equal to the diameter of an outlet bore (16, 18), and that during the relative displacement of the two valve elements (12, 24) via the outlet bores (16,18) slides.

2. Valve according to claim 1, characterized in that the two valve elements (12, 24) plane, have facing bearing surfaces (26), between which sealing rings (34,36) are arranged.

3. Valve according to claim 1 or 2, characterized in that on the rotatable valve element (24) a lever (43) is attached for rotating this valve element and that the fixed valve element (12) has stops (44, 46) for limiting the rotational movement of the lever (43).