DE1650416A1

DE1650416A1 - Schieberventil zum OEffnen und Schliessen wenigstens eines Durchganges fuer ein stroembares Medium und Vorrichtung mit wenigstens einem solchen Schieberventil

Info

Publication number: DE1650416A1
Application number: DE19671650416
Authority: DE
Inventors: Arfelt Dipl-Ing Soren Schoubye
Original assignee: ARFELT DIPL ING SOREN CHRISTIA
Current assignee: ARFELT DIPL ING SOREN CHRISTIA
Priority date: 1966-10-27
Filing date: 1967-10-27
Publication date: 1970-10-22
Also published as: GB1196755A; US3472278A; SE341900B

Description

Henriksen & Henriksen Interessentskab, Kopenhagen, Dänemark·

Schieberventil zum Oeffnen und Schliessen wenigstens eines Durchganges für ein strömbares Medium und Vorrichtung mit wenigstens einem solchen Schieberventil.

Die Erfindung betrifft ein Schieberventil zum Oeffnen und Schliessen wenigstens eines Durchganges für ein strömbares Medium, das einen Zylinder mit Ein- und Auslass für das genannte Medium, einen im Zylinder axial beweglichen Schieber und Mittel zum Bewegen des Schiebers im Zylinder umfasst.

Bekannte Ventile dieser Art sind im allgemeinen so eingerichtet, dass der Schieber zwei stabile Stellungen hat, und zwar die beiden Extremstellungen, und dass sich der ä Schieber zwischen diesen beiden Stellungen hin- und herbewegt, wenn er von aussen her aktiviert wird, z.B. dadurch, dass entweder «lern einen oder dem anderen der Enden des Zylinders /irbeitsmedium zugeführt wird. Befindet sich der Schieber in der einen Extremste Llung, bewirkt er, daus die Verbindung zwischen einer ocier mehreren Einlassöffnungen und einer oder ι .usLafiüöffnungpn für das strömbare Medium unfcerist, wohingegen diese Durchging« ofirn jirui, wt-rm '.Ich •IT ,c hiijhfr Lti seiner ari'ljr^n S'Kti ^mntel i-ui^ bi-i'iiHi;L,

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Es ist der Zweck der vorliegenden Erfindung, ein Schieberventil anzugeben, das ein wohldefiniertes, sehr kurzzeitiges Oeffnen des Durchganges für das strömbare Medium ermöglicht·

Im Hinblick darauf, dies zu erreichen, ist das erfindungsgemässe Schieberventil dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber so ausgebildet und die Ein- und Auslassöffnungen so am Zylinder angeordnet sind, dass der genannte Durchgang für das strömbare Medium nur in einer labilen Zwischenstellung des Schiebers offen, in den beiden stabilen Extremstellungen des Schiebers jedoch geschlossen ist· Infolge dieser Massnahme ist der Schieber wenigstens während des grössten Teiles jeder Beschleunigung und Abbremsung inaktiv und ist nur aktiv, d,h· gibt den Durchgang für das strömbare Medium frei, für einen kurzen Zeitraum, in dem er mit hoher Geschwindigkeit eine Zwischenstellung passiert· Hierdurch erhält das erfindungsgemässe Schieberventil eine dynamische Funktion im Gegensatz zu dem bekannten Schieberventil, das eine statische Funktion besitzt, da man hierbei nur die Oeffnungs- und SchliessfunktLon ausnutzt, die der Schieber in seinen stabilen Extremstellung en hat, während beim erfindungsgemässen Schieberventil von einer Ausnutzung des kurzzeitigen Oeffnens und Schliessens die Rede ist, das der Schieber während eines Teiles seiner Bewegung von der einen Extremsteilung zur anderen bewirkt,

β in weiterer Vorteil des erfindun^sgemSssen Sohit'herv«»nM t i lät, dass ev> möp;Lich ist, mit Hilfe einer iMf.ni-;e _Λ, -b: Lt jm ad ium /erh^riLnnuiniässLg grui^e Mengen

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In einem Schieberventil mit mehreren Durchgängen für das strömbare Jfedium kann erfindungsgemäss der Schieber so ausgebildet und die Ein- und Auslassöffnungen so am Zylinder angeordnet sein, dass.alle Durchgänge für das strömbare Medium gleichzeitig geöffnet bzw. geschlossen werden. In diesem Fall ist es möglich, ein grosses Durchströmareal für das strömbare Medium zu erreichen, welches insbesondere bei kurzen Oeffnungszeiten von Bedeutung ist.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung mit wenigstens einem erfindungsgemässen Schieberventil, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie Mittel zum Aktivieren des Schiebers zu einer gesteuerten Zeit vor dem Zeitpunkt umfasst, zu dem der Durchgang für das strömbare Medium offen sein soll. In diesem Fall ist es möglich, den Schieber den Durchgang für das strömbare Medium zu genau dem gewünschten Zeitpunkt öffnen zu lassen.

Umfasst die Vorrichtung zwei oder mehrere Schieberventile, so können erfindungsgemäss alle Einlassöffnungen parallelgeschaltet und alle Auslassöffnungen parallelgeschaltet sein. Diese ausführungsform kann zum Vergrössern der Durchströmöffnung für das strömbare Medium, wenn alle Schieberventile gleichzeitig aktiviert werden, oder zum Erhöhen der Oeffnungsfrequenz verwendet werden, wenn die Ventile zyklisch aktiviert werden. Im letzteren Fall kann die erfindungsgemäss e Vorrichtung ein Steueraggregat umfassen, das dazu eingerichtet ist, die Schieber in einer zyklischen Reihenfolge zu aktivieren.

Die Vorrichtung kann erfindungsgemäss ein mit wenigsten« einer der Auslassöffnungen verbundenes Organ

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umfassen, das ein vom Vorhandensein strömbaren Mediums in der betreffenden auslassöffnung abhängiges Rückkopplungssignal erzeugt, und Mittel zum ausnutzen des Rückkopplungssignales zur Einstellung der Zeitpunkte, zu denen der Schieber aktiviert werden soll. In diesem Fall ist es möglich, die /Jctivierungszeit, d.h. den Zeitraum zwischen dem Zeitpunkt, zu dem der Schieber aktiviert wird, und dem ^eitpunkt, zu dem der Durchgang für das strömbare Medium geöffnet wird, von äusseren Faktoren, wie Temperaturen oder dem Druck des Arbeitsmediums, unabhängig zu machen.

= Zu den genannten Mitteln sum Ausnutzen des Rückkopplungssignales kann erfindungsgemäss zweckmässigerweise ein einstellbares Verzögerungsorgan, z.B. eine elektrische Verzögerungsleitung oder ein Schieberegister, gehören.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Hinweis auf die zeichnung näher erklärt, worauf

Fig. 1 eine erste ausführungsform eines er-

findungsgemässen Schieberventils, teilweise im Längsschnitt, seipt,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform eines erfindunpsgemässen Schieberventils darstellt.,

Fig. 3 ein Schaltbild einer ausfuhrungsform einer erfinaungsgemässen Vorrichtung wiedergibt und

Fig. 4 einen Schnitt durch einen Zylinder z*B. einer Brennkraftmaschine umgeben von einer Anzahl erfindungsgemässer Schieberventile zeigt.

In Fig. 1 ist ein Schieberzylinder 1 dargeiitellt, in dem ein Schieber 2 axial beweglich ist. an der Mitte des /,ylinders 1 ist ein Einlass stutzen 1 und ein nuslasastut '/,en k für ο in strSmbares Medium, ε.B. Druckluft oder

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Drucköl, vorgesehen· Nimmt der Schieber 2 die in Fig· I gezeigte Stellung ein, die keine stabixe Stellung ist, so stehen der Einlassstutzen 3 und der Auslassstutzen 4 um den dünnen Teil 5 des Schiebers herum in offener Verbindung miteinander. An jedem Ende des Zylinders 1 ist schematisch ein Magnetventil 6 bzw. 7 angedeutet, das einen Einlassstutzen Ö bzw. 9 für ein Arbeitsmedium hat, das ebenfalls z.B. Druckluft oder Drucköl sein kann. Die Steuerung der Magnetventile geschieht über die Leitungen 10 und 11.

Wenn eines der Magnetventile 6 und 7 über die ^ zugehörige Leitung 10 oder 11 aktiviert wird, erlaubt es dem Arbeitsmedium, vom zugehörigen Rohr Ö oder 9 in das betreffende Ende des Zylinders 1 einzuströmen. Nimmt man z.B. an, dass sich der Schieber 2 in Fig. 1 in seiner linken Extremstellung befindet und das Magnetventil 6 über die Leitung 10 aktiviert wird, strömt Arbeitsmedium in das linke Ende des Zylinder 1 ein und der Schieber wird in seine rechte Extremstellung im Zylinaer gebracht. Wenn der Schieber die in Fig. 1 dargestellte Zwischenatellung passiert, wird der Durchgang für das strömbare Medium vom Einlassstutzen 3 zum Auslassstutzen 4 kurzzeitig geöffnet.

Die Magnetventile 6 und 7 sind vorzugsweise als Drei-Wege-Ventile ausgebildet, so dass die Enden des Zylinders 1 in Verbindung mit der atmosphärischen Luft stehen, wenn die Magnetventile nicht aktiviert sind. Zum Regeln der Geschwindigkeit des Schiebers können die erwähnten Verbindungen zur atmosphärischen Luft mehr oder weniger gedrosselt werden. Ausserdem können Zylinder und Schieber so ausgebildet sein, dass, wenn sich der Schieber zum einenoder zum anderen Ende des Zylinders hinbewegt, ein abgeschlossener Luftraum entsteht,

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der als Bremse oder Puffer für den Schieber wirkt.

Die Oeffnungszeit für den Durchgang vom Einlasszum Auslassstutzen ist von mehreren verschiedenen Faktoren abhängig, u.a· beispielsweise von der Geschwindigkeit des Schiebers, die wiederum vom Druck des Arbeitsmediums und von der Drosselung abhängig ist. Die genannte Oeffnungszeit ist auch von den konstruktiven Einzelheiten abhängig, so z.B. von der Länge des dünnen Teiles 5 und von der lichten Weite des Einlassstutzens 3 und des Auslassstutzens 4· Die Reaktionszeit, d.h. der Zeitraum zwischen dem Seitpunkt, zu dem eines der Magnetventile aktiviert wird,und dem Zeitpunkt, zu dem der Durchgang für das strömbare Medium geöffnet wird, hängt im grossen und ganzen von den gleichen Faktoren und von der Länge der Beschleunigungsstrecke ab. Für den Zeitraum zwischen zwei sukzessiven Oeffnungen des Durchganges ist ausserdem noch die Abbremszeit von Bedeutung.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist angenommen, dass der Zylinder einen kreisförmigen Querschnitt hat. Der Zylinder kann jedoch jeden beliebigen anderen querschnitt haben, so z.B. rechteckigen oder quadratischen Querschnitt.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten im wesentlichen dadurch, dass der Schieber 2 drei dünne Teile, 12, 13 und 14, aufweist und dass der Einlassstutzen dementsprechend als Einlasskrümmer 15 und der Auslassstutzen als Auslasskrümmer 16 ausgebildet ist. Tn der in Fig. 2 gezeigten Mittelstellung des Schiebers 2, die keine stabile Stellung ist, stehen alle drei Zweige des Einlasskrümmers 15 über die dünnen Teile 12, Π und 14 in Verbindung mit den drei Zweigen des Auslass-

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krümmers l6. In den beiden Extremstellungeη sperrt der Schieber dagegen alle drei Zweige des Einlasskrümmers 15 und des .auslas skrümmers 16 ab.

¥±t der in Fig. 2 wiedergegebenen Ausführungsform kann ein sehr grosses Durchströmareal erreicht werden, welches besonders wesentlich ist, wenn die Oeffnungszeiten klein sind.

In dem in Fig. 3 gezeigten Schaltbild sind drei Schieberventile 17, 18 und 19 angedeutet, die parallelgeschaltet sind, d.h. deren Einlassstutzen an eine gemeinsame Leitung 20 und deren auslassstutzen an eine gemeinsame Leitung ™ 21 angeschlossen sind.

Die drei Schieberventile werden von einem gemeinsamen Steueraggregat 22 gesteuert, das Oeffnungsimpulse an die Magnetventile der Schieberventile abgibt und das selbst Steuerimpulse von einem Impulsgenerator 23 empfängt. Werden aie Schieberventile in Verbindung mit einer rotierende Maschine, z.B. einer Brennkraftmaschine oder einem Kompressor, angewendet, kann der Impulsgenerator z.B. aus einem Nockenkontakt bestehen, der für jede volle Umdrehung des betreffenden ( rotierende Teiles einen Impuls abgibt.

Die in Fig. 3 gezeigte Vorrichtung kann auf

verschiedene Weisen gesteuert werden. Entweder können die drei SchieberventiJe 17, 1$ und 19 gleichzeitig gesteuert werden, in welchem Fall man genauso wie bei der in Fig. 2 gezeigten iiusführungsform ein grosses Durchströmareal erhält, oder die drei Schieberventile können sukzessiv gesteuert werden, woaurch en u.a. möglich ist, sehr schnell aufeinanderfolgende Oeffnunpren des Durchgangs für das strömbare Medium zu erreichen,

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In dem Fall, in dem die Steuerimpulse mit konstanten Zeitintervallen an das Steueraggregat abgegeben werden, welches z.B. geschieht, wenn die Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr in einer Brennkraftmaschine verwendet wird, kann die in Fig. 3 gezeigte Vorrichtung dazu benutzt werden, die Reaktionszeit auf einen Wert zu reduzieren, der kleiner als der mit einem einzelnen Schieberventil erreichbare Wert ist. Durch geeignete Wahl der Verzögerung und der anzahl von Schieberventilen kann der Zeitraum zwischen einer gegebenen ^ Oeffnung des Durchganges für das strömbare Medium und der darauffolgenden Oeffnung beliebig klein gehalten werden. Weiterhin kann durch geeignete Steuerung der Grosse der Verzögerung, z.B. in Abhängigkeit von der Beschleunigung einer Brennkraftmaschine, eine gewünschte Variation der Reaktionszeit in Abhängigkeit von den augenblicklichen Betriebsverhältnissen erreicht werden.

Zum Hervorbringen der genannten Verzögerung

umfasst die in Fig. 3 gezeigte Vorrichtung ein Versögerungsorgan 24, das z.B. aus einer elektrischen Verzögerungsleitung oder einem von einem Impulsgenerator gesteuerten Schieberegister bestehen kann.

Zum Ausschalten des Einflusses äusserer Faktoren auf die Reaktionszeit umfasst die in Fig. 3 gezeigte Vorrichtung einen Umformer 2i>, der ein vom Druck in der gemeinsamen Leitung 21 abhängiges elektrisches Signal erzeugt, das als Rückkopplungssignal dient, welches durch Variation der Verzögerung des Veri'-ögerungsorganes die Reaktionszeit steuert.

Wie oben erwähnt, kann das erfindungsgemässe

Schieherventil in Verbindung mit z.B. einer Brennkraftmaschine ouer einem Kompressor benutzt werden, in welchem Fall es

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zweckmässig ist, eine verhältnismässig grosse Anzahl Schieberventile in Verbindung mit jedem Zylinder der betreffenden

anzuwenden

Maschine/ In Fig. 4 ist ein Beispiel für ein solche Anordnung angegeben, und zwar ist hierin ein Zylinder 26 einer Brennkraftmaschine oder eines Kompressors gezeigt, welcher Zylinder von einer Anzahl Schieberventile umgeben ist, deren Ventilzylinuer mit 27 bezeichnet sind, κΐΐβ Ventilzylinder sind vorzugsweise übereinstimmend mit der in Fig. 3 gezeigten Anordnung parallelgeschaltet una ausserdem zweckmässigerweise auf eine Gruppen verteilt, die ebenfalls in Ueb er einst immung

mit eier in Fig. 3 gezeigten Anordnung zyklisch aktiviert werden, während alle Schieberventile innerhalb einer Gruppe gleichzeitig aktiviert werden.

Die Schieberventile brauchen nicht, wie in den bisher beschriebenen Beispielen, von äquidistanten Impulsen aktiviert werden. Soll das strömbare Medium z.B. zu einer direkten Beeinflussung von Gegenständen dienen, die in beliebiger Reihenfolge vorgeschoben werden, so treten die Steuerimpulse für die Ventile unregelmässig verteilt auf.

In den oben beschriebenen Beispielen ist angenommen, dass der Schieber dadurch in Bewegung gesetzt wird, dass an den Enden des Zylinders ein Druckmedium zugeführt wird· Der Schieber kann jedoch auf andere Weise bewegt werden· Beispielsweise kann deg&chieber ein Anker in einer aussen um den Zylinder herum angebrachten üolenoidspule sein·

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Claims

Patentansprüche

1. Schieberventil zum Oeffnen und Schliessen wenigstens eines Durchganges für ein strömbares Medium, das einen Zylinder mit Ein- und Auslass für das genannte Medium, einen im Zylinder axial beweglichen Schieber und Mittel zum Bewegen des Schiebers im Zylinder umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (2) so ausgebildet und die Ein- und Auslassöffnungen (3 bzw. 4) so am Zylinder (1) angeordnet sind, dass der genannte Durchgang für das strömbare Medium nur in einer labilen Zwischenstellung des Schiebers (2) offen, in den beiden stabilen Extremstellungen des Schiebers (2) jedoch geschlossen sind·

2. Schieberventil nach Anspruch 1 mit mehreren Durchgängen für das strömbare Medium, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (2) so ausgebildet und die Ein- und Auslassöffnungen so am Zylinder (1) angeordnet sind, dass alle Durchgänge für das strömbare Medium gleichzeitig geöffnet bzw. geschlossen werden.

3. Vorrichtung mit wenigstens einem Schieberventil nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Mittel zum Aktivieren des Schiebers (2) zu einer gesteuerten Zeit vor dem Zeitpunkt, zu dem der Durchgang für das strömbare Medium offen sein soll.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3 mit zwei oder mehreren Schieberventilen, dadurch gekennzeichnet, dass alle Einlassstutzen parallelgeschaltet und alle Auslasstutzen

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parallelgeschaltet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein Steueraggregat (22), das dazu eingerichtet ist, die Schieber (2) in einer zyklischen Reihenfolge zu aktivieren.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3-5, gekennzeichnet durch ein mit wenigstens einer der Auslassöffnungen verbundenes Organ (25), das ein vom Vorhandensein strömbaren Mediums in der betreffenden Auslassöffnung abhängiges Rückkopplungssignal erzeugt, und Mttel zum Ausnutzen des Rückkopplungssignales zur Einstellung der Zeitpunkte, zu denen der Schieber (2) aktiviert werden soll.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet« dass die genannten Mittel zum Ausnutzen des Rückkopplungssignales ein einstellbares Verzögerungsorgan (24), z.B. eine elektrische Verzögerungsleitung oder ein Schieberegister, umfassen.

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