DE1814118A1

DE1814118A1 - Adjustable flow throttle with adjustable control range of constant width

Info

Publication number: DE1814118A1
Application number: DE19681814118
Authority: DE
Inventors: Heinz Hoeller
Original assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Current assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Priority date: 1968-12-12
Filing date: 1968-12-12
Publication date: 1970-06-25
Also published as: FR2026007A1; GB1279480A; DE1814118B2; AT298921B

Description

ap/A 2903 VOITH TURBO KGap / A 2903 VOITH TURBO KG

Kennwort: "Exponentielle Drosselöffnung" CrailsheimPassword: "Exponential throttle opening" Crailsheim

Regelbare Strömungsdrossel mit einstellbarem Regelbereich konstanter BreiteAdjustable flow throttle with adjustable control range of constant width

Die Erfindung betrifft ein im Que-rschnitt regelbares Drosselventil, insbesondere zur Öldurchsatzsteuerung an füllungsregelbaren hydrodynamischen Strömungskupplungen, mit einem die Zu— und Ablaufanschlüsse aufweisenden Drosselventilgehäuse und einer quer zur Strömungsrichtung des zu drosselnden Flüssigkeitsstromes liegenden Öffnung und mit einem die Öffnung steuernden Drosselkörper (Schieber, Kolben od.dgl.), aer einen Regelhubbereich von begrenzter, konstanter Breite ausführen kann. Bei füllungsgeregeIten Strömungskupplungen muß wegen des unmittelbar als Verlust wirksam werdenden Schlupfes und wegen der demgemäß hohen, in der Kupplung anfallenden Verlustbeträge ein hoher Arbeitsflüssigkeitsdurchsatz durch die Kupplung gewährleiste t sein, damit sich das Arbeitsmedium nicht unzulässig stark erwärmt. Je nach Höhe des eingeregelten Schlupfes muß mehr oder weniger schnell das an der Kraftübertragung beteiligte Öl gegen rückgekühltes ausgetauscht werden. Die Größe dieses Flüssigkeitsdurchsatzes ist unter anderem abhängig von der Kupplungsgröße, d.h. von der Größe ihres Arbeitsraumes und vom jeweiligen Einsatzfall der Kupplung,-d.h. davon, ob über die Kupplung eine Arbeitsmaschine mityüber der Drehzahl konstantem Antriebsmoment angetrieben wird oder ob, wie meist, insbesondere wie bei allen Kreiselmaschinen das Antriebsmoment mit sinkender Antriebsdrehzahl ebenfalls abfällt. Weitere Einflußgrößen für den erforderlichen Flüssigkeitsdurchsatz sind der angewendete Drehzahl- oder der leistungsbereich der Regelkupplung sowie die verwendete Ölaorte» das Alter des Öles und dieThe invention relates to a cross-section regulatable throttle valve, in particular for oil flow control in fill-controllable hydrodynamic flow couplings, with a throttle valve housing having the inlet and outlet connections and an opening lying transversely to the flow direction of the liquid flow to be throttled and with a throttle body (slide, piston) that controls the opening or the like.), aer can perform a control stroke range of limited, constant width. In the case of fill-controlled fluid couplings, a high working fluid throughput through the coupling must be guaranteed because of the slip which becomes directly effective as a loss and because of the correspondingly high amounts of losses occurring in the coupling, so that the working medium does not heat up excessively. Depending on the level of the regulated slip, the oil involved in the power transmission must be exchanged for recooled oil more or less quickly. The size of this fluid throughput depends, among other things, on the size of the clutch, i.e. on the size of its working space and the respective application of the clutch, i.e. on whether a working machine is driven via the clutch with a constant drive torque or whether, as in most cases, in particular how in all gyroscopic machines the drive torque also drops with decreasing drive speed. Further influencing variables for the required liquid throughput are the speed or power range of the variable speed clutch used and the oil location »the age of the oil and the

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Ieistungsfähigkeit, d.h. der Erhaltungszustand der Kühlanlage, Zwar weiß man, daß der erforderliche Plüssigkeitsdurchsatz stets zwischen zwei in einem festen Verhältnis zueinander stehenden Grenzen schwankt, z.B. im Verhältnis 1:5, wenn die Strömungskupplung eine■Kreiselmaschine, beispielsweise eine Kesselspeisepumpe antreibt. Der erforderliche Plüssigkeitsdurchsatz wird :mit einem regelbaren'Drosselventil der eingangs genannten Art eingestellt (vgl. z.B. deutsche Patentschrift I 237 388). Bisher war es nötig, für jeden der vielen Einsatzfälle, die hinsichtlich vieler Größen, a,B, Kupplungsgröße, Drehzahlniveau, zulässiges Temperaturniveau, recht vielartig sein können, eine eng abgestufte Schar von im Verhältnis- festen Zahlen regelbaren Drosselventilen bereitzuhalten. Zwar hat Dian viele Teile dieser Schar von Drosselventilen gleich ausbilden und sich auf die Bereithaltung von wenigen verschieden ausgebildeten Teilen.beschränken können. Doch auch dies ist mit Kosten, Rückfragen beim Kunden, Zeitverlust und Ärger verbunden.Efficiency, i.e. the maintenance condition of the cooling system, It is known that the required fluid throughput is always between two that are in a fixed relationship to one another Limits fluctuates, e.g. in a ratio of 1: 5 if the fluid coupling is a ■ centrifugal machine, for example a boiler feed pump drives. The required fluid throughput is: set with a controllable throttle valve of the type mentioned at the beginning (see e.g. German patent specification I 237 388). So far it has been necessary for each of the many applications regarding many sizes, a, B, coupling size, speed level, permissible Temperature level, can be quite diverse, one closely graduated family of relatively fixed numbers that can be regulated Keep throttle valves ready. True, Dian has many parts of this Train a flock of throttle valves in the same way and focus on keeping them ready of a few differently designed parts can. But this also comes with costs, inquiries associated with customers, lost time and anger.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Drosselventil der eingangs genannten Art bei möglichst einfacher Bauweise so auszubilden, daß durch einfache, bei Montage der Kupplung und des Kühlkreis-Israfes vorzunehmende Justierung die Spanne der erforderlichen Durchsatzmenge hinsichtlich seiner Lage in weiten Grenzen eingestellt werden kann. Hierdurch wird es möglich, mit nur wenigen, in der Größe verschieden ausgebildeten Drosselventilen den ganzen Bedarf, angefangen von ganz kleinen Durchsatzmengen bis hinauf zu großen Strömen zu decken.The object of the invention is to provide a throttle valve of the initially mentioned type with the simplest possible construction so that by simple assembly of the coupling and the cooling circuit Israfes adjustment to be made the range of the required Throughput can be adjusted in terms of its location within wide limits. This makes it possible, with just a few, in the size of differently designed throttle valves meet all requirements, starting from very small throughput quantities up to up to cover large currents.

Diese Aufgabe wird dadurch ,gelost* daß. die vom Drosselkörper¹ überdeckbare Öffnung in grober Annäherung. die .Form eines Dreiecks aufweist mit parallel zur Droßselkante, des DrO-Sselkörpers: liegender und von dieser bei der Schlvießbewegu.u-g zipiächst unerfahrener Grund s ei te,, mit einer in VerschieberiehtuBg des Brosselkörpers ^emossenen größten Höhe der Öffnung, die größer ist als die Breite .des Regelhubbereiehes ,und mit wenigstens; ©iner kurvenförmigen, zum Innern des Dreiecks konvex ausgebildeteK,. weiteren Broieckseite, derart, daß die parallel sn.tr ÖrundUsoite liegenden Llchkv/oiten mit ztmehittendem Abstand van der' Grund-·This task is solved * that. the opening that can be covered by the throttle body ^{1 in a rough approximation.} has the shape of a triangle with parallel to the throttle body, the DrO-Ssel body: lying and from this in the Schlviessbewegu.ug zip the most inexperienced reason side, with a in the displacement direction of the throttle body ^ emoBg the greatest height of the opening, which is greater than the width of the control range, and with at least; © in a curvilinear K, convex to the inside of the triangle. further Broieck side, in such a way that the Llchkv / oiten lying parallel to the bottom of the ÖrundUsoite with a distance from the 'basic

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linie degressiv abnehmen, und ferner daß Mittel vorgesehen sind, mittels derer die Lage des Regelhubbereiches des Drosselkörpers in Verschieberichtung verstellt werden kann. Hierdurch ist ein Drosselventil mit einem gleichen konstantbreiten Regelbereich des Drosselkörpers geschaffen, da3 nach einer Veränderung der Lage des Regelbereichs die verbleibenden Strömungsquerschnitte hinsichtlich ihrer absoluten Größe zwar auf ein anderes Niveau verschiebt, je nachdem auf welche Höhe des Dreiecks der Regelbereich durch Justieren verlegt wird, jedoch das Verhältnis der beiden verbleibenden Strömungsquerschnitte in den Endlagen des Regelbereiches konstant beibehält.line decrease degressively, and further that means are provided by means of which the position of the control stroke range of the throttle body can be adjusted in the direction of displacement. This creates a throttle valve with the same constant wide control range of the throttle body created that after a change in the Position of the control range, the remaining flow cross-sections in terms of their absolute size to a different level shifts the ratio depending on the height of the triangle to which the control range is shifted by adjusting of the two remaining flow cross-sections in the end positions of the control range is kept constant.

Zweckmäßigerweise werden die beiden an die Grundseite anschließenden Dreieckseiten so ausgebildet, daß die Abnahme der parallel zur Grundseite der Öffnung gemessenen Lichtweite mit dem Abstand von der Grundseite nach einem exponentiellen Gesetz erfolgt; insbesondere derart, daß die parallel zur Grundseite gemessene Lichtweite Y der Öffnung in Abhängigkeit von dem zugehörigen Abstand X der GleichungThe two are expediently connected to the base side Triangle sides designed so that the decrease in the light width measured parallel to the base side of the opening with the distance from the base is based on an exponential law; in particular in such a way that the parallel to the base side measured clearance Y of the opening depending on the associated Distance X of the equation

k, · X
Y = k.. · kp genügt, worink, X
Y = k .. · kp is sufficient, in which

= P₀ · In V , k₉ = V und k, = — bedeuten.= P ₀ · In V, k ₉ = V and k, = - mean.

Mit F_Q = Flächeninhalt der ÖffnungWith F _Q = area of the opening

H = größte Abmessung der Öffnung in Verstellrichtung des DrosselkörpersH = largest dimension of the opening in the direction of adjustment of the throttle body

h = Regelbereich des Drosselkörpers V = Verhältniswert der Drosselquerschnitte an den Enden des Regelbereiches.h = control range of the throttle body V = ratio of the throttle cross-sections at the ends of the control range.

V/eitere zweckmäßige Ausgestaltungen können den Unteransprüchen entnommen werden.Further useful refinements can be found in the subclaims can be removed.

00 9826/0969 ./.00 9826/0969 ./.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand mehrerer in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated below with reference to several in the drawings illustrated embodiments explained in more detail. Show it:

Fig. 1 ein regelbares Drosselventil in zylindrischer Bauart mit nockenbewegtem Drosselkolben,Fig. 1 shows an adjustable throttle valve of cylindrical design with cam-operated throttle piston,

Fig. 2 die Abwicklung der die Drosselöffnung enthaltenden Hülse undFig. 2 shows the development of the throttle opening containing Sleeve and

Fig. 3 die Abwicklung einer anderen Hülse.3 shows the development of another sleeve.

Das Drosselventil nach Fig. 1 wird aus dem die Zu- und Ableitungsanschlüsse 1 bzw. 2 aufnehmenden, durch den Deckel 3 stirnseitig abgeschlossenen, im wesentlichen zylindrischen Gehäuse 4, der am Umfang die Drosselöffnung aufnehmenden, in das Gehäuse eingepaßten Hülse 5 und dem in der Hülse mit geringem Spiel gleitenden¹ Drosselkolben 6 gebildet. Die Hülse weist eine in der Abwicklung^ in Fig. 2 und in einer anderen Ausführungsform in Fig. 3 gezeigte in erster Näherung dreieckige Drosselöffnung mit der größten Erstreckung H in Verstellrichtung des Kolbens 6 und mit dem Flächeninhalt F₀, gemessen am Innendurchmesser der Hülse 5 auf. Eine Dreieckseite 11 liegt parallel zur Drosselkante 12 des Kolbens 6, d.h. im vorliegenden Fall senkrecht zur Verstellrichtung des Kolbens,und eine andere Dreieckseite 13 ist zum Dreieckinnern hin konvex gekrümmt ausgebildet, derart, daß die parallel · zur Seite 11 gemessenen Lichtweiten'Y der Drosselöffnung mit zunehmendem Abstand X von der Seite 11- degressiv abnehmen. Die dritte Dreieckseite der Öffnung ist mit 14 bezeichnet. Der■Drosselkolben wird mittels der von dem Regler 7 über den Seilzug 8 bewegten Nooke 9 durch die in der Länge einstellbare Kolben- ■ stange 10 axial bewegt. Durch den Druck der zuströmenden Flüssigkeit wird die Rolle der Kolbenstange 10 über den Kolben 6 an die Flanke der Nocke 9 angedrückt und der Seilzug 8 gestrafft. Gemäß dem größten Nockenhub h vermag sich der Kolben 6 ebenfalls höchstens um den Hub h, den Regelbereich, zu bewegen. Die-Forderung, die an das Drosselventil gestellt wird, ist, daß unabhängig von der axialen Lage des Regelbereiches h das Verhältnis V der am Beginn des Regelbereiches zwischen Drosselkante 12 und den Dreieckseiten 13 und 14 eingeschlossenen, mit F beseich-The throttle valve according to Fig. 1 is composed of the inlet and outlet connections 1 and 2 receiving, closed at the end by the cover 3, essentially cylindrical housing 4, the circumference receiving the throttle opening, fitted into the housing sleeve 5 and in the Sleeve with little clearance sliding ¹ throttle piston 6 is formed. The sleeve has an in handling ^ in Fig. 2 and in another embodiment shown in FIG. Triangular in first approximation throttle opening 3 with the greatest extension H in the displacement of the piston 6 and with the area F _0, as measured at the inner diameter of the sleeve 5 on. One side of the triangle 11 lies parallel to the throttle edge 12 of the piston 6, i.e. in the present case perpendicular to the direction of adjustment of the piston, and another side of the triangle 13 is convexly curved towards the inside of the triangle, in such a way that the widths of the throttle opening measured parallel to the side 11 decrease degressively with increasing distance X from side 11. The third side of the triangle of the opening is denoted by 14. The throttle piston is moved axially by means of the nook 9, which is moved by the controller 7 via the cable pull 8, through the piston rod 10 which is adjustable in length. As a result of the pressure of the inflowing liquid, the roller of the piston rod 10 is pressed against the flank of the cam 9 via the piston 6 and the cable pull 8 is tightened. According to the largest cam lift h, the piston 6 can also move at most by the lift h, the control range. The requirement that is placed on the throttle valve is that regardless of the axial position of the control range h, the ratio V of the included at the beginning of the control range between the throttle edge 12 and the triangular sides 13 and 14, be equal to F

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neten Fläche und der entsprechenden mit f bezeichneten Fläche am Ende des Hegelbereiches konstant ist, d.h. V = F/f = konstant für alle axialen Lagen des Regelbereiches h. Diese Forderung wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Drossel-Öffnung erfüllt. Dieses Ergebnis wird nicht dadurch gestört, daß beispielsweise die Drosselöffnung, wie in Fig. 3 gezeigt, aus mehreren Teilöffnungen besteht, solange die Vorschrift eines der ersten drei Ansprüche eingehalten wird. Auch eine schiefwinkelige Dreieckform oder eine Form mit zwei konvex ausgebildeten Dreieckseiten ist möglich.neten area and the corresponding area denoted by f is constant at the end of the Hegel region, i.e. V = F / f = constant for all axial positions of the control range h. This requirement is fulfilled by the inventive design of the throttle opening. This result is not disturbed by that, for example, the throttle opening, as shown in Fig. 3, consists of several partial openings, as long as the regulation one of the first three claims is met. Also an oblique triangular shape or a shape with two convex shapes Triangle sides are possible.

örailüheim, den12.12.1968
Pö/ßröörailüheim, December 12th, 1968
Pö / ßrö

ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

Dank der Längeneinstellbarkeit der Kolbenstange 10 kann der Regelbereich h axial verschoben werden. Die Kolbenstange 10 ist zu diesem Zweck mehrteilig ausgebildet. Und zwar besteht sie aus dem am Kolben 6 befestigten, am Außenende mit Gewinde 15 versehenen Stehbolzen 16 und einer auf dies Gewinde aufgeschraubten, mit einer auf der Nooke 9 laufenden Rolle 19 versehenen Mutter 17 von großer Länge sowie einer die Lage von Mutter 17 zum Bolzen 16 fixierenden Kontermutter 18. Zwar bleibt beim Verstellen der Lage des Regelbereiches das Verhältnis V = F/f erhalten, doch werden die innerhalb des Regelbereiches gedrosselten Querschnitte verändert und demgemäß die entsprechenden .Durchflußmengen größer öder kleiner. Auf diese Vfeise ist jederzeit die Möglichkeit gegeben, die Durchflußmenge innerhalb des J Regelbereiches unter' Wahrung der Regelcharakteristik des Drosselventiles durch eine öihfaehe just ie maßnahme insgesamt anzuheben oder ab aus en k-öh* Das Drosselventil ist dabei konstruktiv denkbar einfach ausgebildet.Thanks to the adjustability of the length of the piston rod 10, the control range h can be shifted axially. The piston rod 10 is designed in several parts for this purpose. And it consists of the stud bolt 16 attached to the piston 6 and provided with a thread 15 at the outer end and one screwed onto this thread, with a running on the Nooke 9 roller 19 provided nut 17 of great length and the position of nut 17 to Bolt 16 fixing lock nut 18. Although it remains when adjusting depending on the position of the control range, the ratio V = F / f is maintained, but those within the control range are throttled Cross-sections changed and accordingly the corresponding flow rates larger or smaller. This is always the case given the possibility of adjusting the flow rate within the control range while maintaining the control characteristics of the throttle valve to raise the overall level through an Öihfaehe just ie measure or ab aus en k-öh * The throttle valve is constructive very simple.

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Claims

ap / A 2903 - & VOITH TURBO KG Password: "Exponential throttle opening" Crailsheim Pat

1. Throttle valve with adjustable cross-section, in particular for oil flow control on fill-adjustable hydrodynamic flow couplings, with a throttle valve housing having the inlet and outlet connections and an opening facing the direction of flow of the liquid flow to be throttled and with a throttle body (slide * piston or the like) that controls the opening .), which execute a Regelhub.be.reieh '/ on limited constant width can be characterized in that the opening that can be covered by the throttle body (6) has the shape of a triangle (11, 13, H) in a rough approximation The base side (11) * which is parallel to the throttle edge (12) of the throttle body (6) and is initially passed over during the closing movement, with a greater height (H) of the opening (F) measured in the direction of displacement of the throttle body (6) than the width (h) of the control stroke range and at least one curve-shaped convex to the interior of the triangle Eren Dreiedkseite (13), such that the light widths (Y) lying parallel to the Ö-ruridseife (ti) decrease degressively with increasing distance (X) from the base line (11), and ler / called that means (15-18) are provided 'Mifeteis' which the position of the Regelhubbereieh.es (h) of the Drössöl body (6) in mistakes: - direction can be adjusted;

-2. Throttle valve according to claim I ₁ characterized by the fact that the decrease in the light (Y) measured parallel to the round side | if) öei * opening takes place with the distance (x) from the value according to elnon e: i potential Gesebz.

ORIGMAL -WSPBCTED 0Q9826 / 0969

Throttle valve according to Claim 1 or 2, characterized in that the light side (Y) of the opening measured parallel to the base side (11), depending on the associated distance (X), _{satisfies the equation Y = k 1} ^ k ₂ 3 ^X ·, in which

2 k _o = V and k, a Tr mean, with

P · In V 1

2 _o = V and k, a Tr

_h . v ( ^H A) ³

F ₀ = area of the opening,

H = largest dimension of the opening in the direction of adjustment of the Throttle body (6),

h - control range of the throttle body (6) and M

V = ratio of the throttle cross-sections at the ends of the Control range (=

Throttle valve according to one of the preceding claims with a cylindrically arranged opening of the throttle valve and with a piston as a throttle body, characterized in that the opening (P ₀ ) is attached to the circumference of a sleeve (5) fitted into a corresponding housing bore.

Throttle valve according to one of the preceding claims, characterized in that two of the triangular sides (11, H) are straight and are arranged at right angles to each other.

Throttle valve according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the throttle opening is formed by a plurality of smaller, preferably circular openings which are designed and arranged in such a way that their entire, parallel to the throttle edge measured light width, with increasing distance from the base at least changes approximately steadily and decreasing degressively.

Crailsheim, December 12th, 1968
Pö / Srö

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L e e r s e ί t eL e r s e ί t e