DE1750745A1

DE1750745A1 - Drehventil

Info

Publication number: DE1750745A1
Application number: DE19681750745
Authority: DE
Inventors: William Carls
Original assignee: Numatics Inc
Current assignee: Numatics Inc
Priority date: 1967-06-14
Filing date: 1968-05-31
Publication date: 1972-02-03
Also published as: GB1206028A; NL6808441A; BE715337A; US3442291A; SE344623B; CH508833A; FR1563529A

Description

Numatics, Incorporated ' / 0 U / *f 0

Highland, Michigan, V. St. A.

Drehventil

Die Erfindung bezieht sich auf ein Drehventil und insbesondere auf ein Ventil, das für einen Servomechanismus und für eine feine und genaue Steuerung der Bewegung von Teilen Verwendung finden kann.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Ventil verfügbar zu machen, das mehr oder weniger konstant in Verbindung mit Steuersignalen arbeiten kann und das hohe Drucke betätigen kann, ohne daß eine ungebührliche Abnutzung auftritt. Davon ausgehend ist das Ventil so gestaltet, daß der Druck rund um seine Außenfläche ausgeglichen wird, so daß eine radiale und Längs-Ausgleichwirkung zustandekommt, um eine ungebührliche Abnutzung des genau in eine Arbeitshülse eingepaßten Drehgliedes zu verhindern.

Das Ventil ist auch mit axialen Durchgängen zur Verteilung des pneumatischen Drucks und mit geeigneten Arbeit saus nehmungen versehen, um zu jeder Zeit einen radialen Ausgleich zu erzielen.

Andere Ziele und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines. Ausführungsbeispiels unter Beztignahme auf die beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:

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Fig. 1 eine Seitenansicht des Ventils, wie es für den Betrieb montiert ist;

Fig. 2 eine Endansicht des Ventils von rechts nach Fig. 1; Fig. 3 eine Endansicht des Ventils von links nach Fig* I; Fig. 4 eine Bodenansicht des Ventils; Fig. 5 einen Längsschnitt des Ventils längs der Linie 5-5 in Fig. 6; Fig. 6 eine Seitenansicht des Ventils längs der Linie 6-6 in Fig. 3,

wobei ein Teil des Außengehäuses weggebrochen ist; Fig. 7 eine Schnittansicht längs der Linie 7-7 in Fig. 6; Fig. 8 eine Schnittansicht längs der Linie 8-8 in Fig. 6; Fig. 9 eine Schnittansicht längs der Linie 9-9 in Fig. 6; Fig. 10 eine Schnittansicht längs der Linie 10-10 in Fig. 6.

In Fig. 1 ist dargestellt, wie ein Ventilgehäuse 20 auf einem stationären Fundament 22 montiert ist. Das Ventil besitzt Endplatten 24 und 26, die das Gehäuse abschließen und wie aus Fig. 5 zu entnehmen ist, mit Kopfschrauben angeschraubt sind. Das Ventilgehäuse besitzt zwei Drucköffnungen A und B bei 28 bzw. 30 und eine Auslaßöffnung 32, wie die Fig. 4 und 6 zeigen.

In Fig. 5 ist das Innere des Ventils dargestellt. Das Gehäuse 20 besitzt eine Bohrung 40, in der eine Hülse 42 sitzt, die mit drei ringförmigen Ausnehmungen 44, 46 und 48 versehen ist, wodurch ring-

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förmige Kammern mit der Innenseite der Bohrung 40 gebildet werden. Die Hülse 42 besitzt einen Außendurehmesser, der wesentlich geringer als der Innendurchmesser der Bohrung 40 ist und weist dementsprechend ein größeres Spiel zu den Wänden der Bohrungen mit Hilfe der O-Ringe 50 auf, die dazu dienen, die Hülse 42 thermisch und mechanisch von dem tragenden Gehäuse zu isolieren. Die Hülse 42 ist am Umfang in dem Gehäuse durch eine Schraube 52 befestigt, die einen Stift 54 aufweist, dessen Ende in einer radialen Bohrung der Hülse sitzt. In den Wänden der Hülse 42 sind gewisse öffnungen vorgesehen. Insbesondere ist auf der linken Seite der Hülse eine Bohrung GO gezeigt, die mit der ringförmigen Ausnehmung 48 verbunden ist. In der Mitte der Hülse ist eine öffnung 70 vorgesehen, die mit der ringförmigen Ausnehmung 46 in Verbindung steht. Auf der rechten Seite der Hülse sind zwei Öffnungspaare vorgesehen, die über den Umfang im Abstand von 180 und auch in Längsrichtung im Abstand voneinander angeordnet sind. Diese öffnungen arbeiten mit den ringförmigen Ausnehmungen 44 zusammen und sind als öffnungen 80-82 und 90-92 in den Figuren 8 bzw. 7 dargestellt.

Die Hülse 42 besitzt eine genau bearbeitete Bohrung 94 und zwei ringförmige unterschnittene Nuten 96 und 98 gerade auf der Innenseite der öffnungen 60 bzw. 70. In der Bohrung 94 der Hülse 42 ist ein Drehventilglied 100 angeordnet, das eine feinbearbeitete Außenseite besitzt

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und in einem genauen Sitz in die Hülse eingepaßt ist, so daß das Ventilglied 100 in verschiedene Steuerstellungen gedreht werden kann. Das Ventil besitzt einen angeformten Ring 102, der an der Innenseite einer Steuer welle 104 gelegen ist, die sich von dem Ventil weg erstreckt.

Der Ring erstreckt sich gegen das Ende der Hülse 42 und die Anordnung wird in ihrer Lage durch die Platte 24 an ihrem rechten Ende ™ gehalten, wie Fig. 5 zeigt. An dem anderen Ende des Ventilgehäuses

20 dichtet die Platte 26 mit einer geeigneten Abdichtung 106 das Ende der Bohrung 40 ab.

Aus Fig. 5 ist zu entnehmen, daß das zylindrische Teil des Steuerventilgliedes 100, das von der Lage in Fig. 6 verdreht worden ist, um die öffnungen zu veranschaulichen, zwei Axialdurchgänge 110 und

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112 aufweist, die blinde Bohrungen sind'an dem offenen Ende durch

^ eine geeignete Scheibe 114 und einen Stopfen 116 abgeschlossen sind.

Der Durchgang 110 ist durch eine öffnung 120 mit der ringförmigen Ausnehmung 96 verbunden und der Durchgang 112 steht durch eine Wandöffnung 122 mit der ringförmigen Ausnehmung 98 in Verbindung. Am rechten Ende des Ventils sind, wie Fig. 5 zeigt, zwei Paare Sehnenschnittschlitze vorgesehen, die über den Umfang um 180 versetzt angeordnet sind, wobei jeder Schlitz eines jeden Paares sich längs im

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Abstand voneinander befinden. Diese Schlitze sind in den Figuren bzw. 8 zu sehen. Wie die Figuren 7 und 8 zeigen, sind die Sehnenschnittschlitze 130 und 132 auf den gegenüberliegenden Seiten des Ventilgliedes angeordnet und im Längsabstand voneinander mit einem axialen Durchgang 110 verbunden. Die anderen Schlitze eines jeden Paares, 134 und 136, stehen mit einem axialen Durchgang 112 in Verbindung. Kleine Querbohrungen 138 verbinden die entsprechenden Schlitze mit den entsprechenden axialen Durchgängen.

Für den Betrieb des Ventils wird angenommen, daß Druck an den öffnungen 28 und 30 herrscht, d.h. an den Drucköffnungen A und B nach Fig. 1, so daß ein Druck in den ringförmigen Ausnehmungen und 48 und aufgrund der öffnungen 120 und 122 in den axialen Durchgängen 110 und 112 aufgebaut wird, und schließlich über die Querbohrungen 138 zu den Sehnenschnittschlitzen geführt wird. Bei der in den Figuren 7 und 8 dargestellten Stellung des Ventils sind die öffnungen 80-82 und 90-92 in der Hülse 42 durch die Umfangsfläche des Ventilgliedes zwischen den Sehnenschlitzen blockiert. Eine geringe Drehung des Ventilgliedes in Uhr zeiger richtung nach Fig. 7 verbindet jedoch die öffnung 92 mit dem Durchgang 110 durch den Schlitz 130 und Luft kann dann von dem Durchgang 110 zur Auslaßöffnung 32 durch die ringförmige Kammer 44 ausfließen. Zur gleichen Zeit ist die öffnung 82 durch den Schlitz 132 zum Durchgang 110

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geöffnet und somit der Durchgang 110 mit der ringförmigen Kammer 44 verbunden. In solcher Weise wird der bei der Drehung des Ventils im Uhrzeigersinn abströmende Druck auf jede Seite des Ventils ausgeübt und somit gibt es kein pneumatisches Ungleichgewicht weder in radialer noch in Längsrichtung.

Wenn das Ventilglied 100 im Gegenuhrzeigersinn gedrejt wird, verbindet in gleicher Weise der Sehnenschnitts chlitz 134 den Durchgang 112 mit der Öffnung 90 und der Sehnenschnitts chlitz 136 verbindet den Durchgang 112 mit der Öffnung 80 und somit wieder mit der Ablaß -öffnung 32. Wie zu sehen ist, wird wiederum ein ausbalancierter Zustand aufrechterhalten. Diese Einrichtung kann in einem Servomechanismus verwandt werden, wo eine kleine Drehung des Ventils in einer Richtung oder in die andere eine Kompensation bewirkt, um die nötige Steuerung zu erzielen und das Ventilglied in die Stellung zurückzubringen, die als "Totpunkt" in einem Servosystem (nicht dargestellt) bezeichnet werden kann, wo es kein Ausströmen entweder von der Öffnung 28 oder der Öffnung 30 durch die axialen Durchgänge 110 und 112 gibt.

Es ist zu sehen, daß der Sitz des Ventilgliedes 100 im Inneren Hülse 42 so sein sollte, daß eine Leckage rund um die Ventilgliedoberfläche verhindert ist.

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Claims

Numatics Incorporated Patentansprüche

1. Drehventil zum Steuern eines pneumatischen Drucks mit einem eine Bohrung aufweisenden Gehäuse, mit einer in der Bohrung sitzenden Hülse, wobei zwischen der Hülse und dem Gehäuse Steuerkammern ausgebildet sind und axial und über den Umfang im Abstand voneinander angeordnete öffnungen in der Hülse vorgesehen sind, die deren Inneres mit den Steuerkammern verbinden, und mit einem in der Hülse angeordneten Drehventilglied, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied ein Paar axial im Abstand voneinander angeordnete Sehnenschnitts chlitze auf den gegenüberliegenden Seiten aufweist, die mit den öffnungen der Hülse in entsprechenden Drehstellungen fluchten, daß ein Schlitz eines jeden Paares mit einem von zwei getrennten, in dem Ventilglied vorgesehenen -axialen Durchgängen verbunden ist, und daß der Druck in einem der beiden axialen Durchgänge durch das Ventilglied auf dessen beide Seiten ausgeübt wird, um die auf das Glied wirkenden Seitenkräfte auszugleichen.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze des Ventilglieds und die öffnungen der Hülse so über den Umfang im Abstand voneinander angeordnet sind, daß das Ventilglied in einer Stellung diese öffnungen blockiert und die öffnungen wahlweise zu

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einem der Durchgänge bei einer leichten Drehung in die eine oder andere Richtung öffnet.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse drei öffnungen aufweist, die in die Bohrung an in Längsrichtung im Abstand befindliche Punkte führen, daß jede Gehäusebohrung mit einer zwischen Gehäuse und Hülse ausgebildeten Ringkammer in Verbindung steht, daß jede Kammer mit dem Hülseninneren verbunden ist, und daß zwischen Ventilglied und Hülse in Längsrichtung im Abstand befindliche Schlitzkammern ausgebildet sind, die zu zwei der erstgenannten Ringkammern offen sind, wobei die axialen Durchgänge mit den Schlitzkammern und zwei der erstgenannten Ringkammern in Verbindung stehen und die dritte erstgenannte Ringkammer mit dem einen oder dem anderen axialen Durchgang verbindbar ist.

4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied im Bereich der letzten Ringkammer mit zwei im Abstand voneinander angeordneten Sehnenschnittschlitzen auf jeder Seite versehen ist und daß ein Schlitz auf jeder Seite mit einem der axialen Durchgänge verbunden ist.

5. Ventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das

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Ventilglied auf den gegenüberliegenden Seiten öffnungen aufweist., um die dritte Ringkammer wahlweise mit einem der Durchgänge abhängig von der Drehrichtung zu verbinden.

8. Ventil nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied Flächen aufweist, um die dritte Ringkammer von. dem Inneren der Hülse abzuschließen.

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