DE1947117A1

DE1947117A1 - Stroemungsregler und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE1947117A1
Application number: DE19691947117
Authority: DE
Inventors: Krehbiel Robert D; Mccammond Warren E
Original assignee: Cessna Aircraft Co
Current assignee: Cessna Aircraft Co
Priority date: 1968-11-01
Filing date: 1969-09-17
Publication date: 1970-05-06
Also published as: DE1947117B2; JPS5138093B1; GB1278960A; US3557824A

Description

Beschreibung
zu der Patentanmeldung der Firma

The Cessna Aircraft Company, 5800 E. Pawnee Road, Wichita,

Kansas 67200, USA

betreffend

Strömungsregler und Verfahren zur Herstellung desselben

Die Erfindung bezieht sich auf Fluid-Strömungsregler und dessen Ventilschieber sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben.

Richtungs Strömungsregler mit hin*- und herbewegbarem Ventilschieber weisen gewöhnlich ein Gehäuse auf mit einer länglichen Ventilbohrung sowie mit dieser Bohrung in Verbindung stehenden Fluiddurchgängen. Ein in der Bohrung bewegbarer Ventilschieber ist so angeordnet, daß er wahlweise einige Durchgänge mittels Nuten in der Spule miteinander verbindet und die Verbindung zwischen anderen Durchgängen durch vorstehende Bereiche auf dem Ventilschieber blockiert, die an bestimmten Stellen zwischen den Durchgängen genau dem Gehäuse angepaßt sind. Zum richtigen Funktionieren müssen daher die zusammenwirkenden Bauteile, nämlich die Ventilbohrung und der Durchmesser der Vorsprtinge auf sehr enge Dimensionen gebracht werden.

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Es ist praktischer und wirtschaftlicher, Ventilschieber und Gehäuse aneinander anzupassen als Ventilbohrung und Ventilschieber mit genauen Toleranzen herzustellen. Zunächst werden dabei die zwei zusammenwirkenden Bauteile mit weniger genauen Toleranzen hergestellt, dann die kritische Größe eines dieser Bauteile abgemessen, danach das zweite Bauteil auf diese Größe gebracht, und sodann ein Paar der Bauteile, die innerhalb der erforderlichen Toleranz liegen, angepaßt. Der Ventilschieber wird also zunächst in Obergrüße hergestellt und erst nach Festlegung der Bohrungegröße der erhältlichen Gehäuse in seine endgültige Größe gebracht, die an die Größe der Gehäusebohrungen angepaßt istο Es hat sich als günstiger erwiesen, die letzte Anpassung an dem Ventilschie-) ber und nicht an der Gehäusebohrung vorzunehmen; die Größe des Ventilschiebers wird also an die Größe der Bohrung angeglichen und nicht umgekehrt,

Bei dieser Endanpassung besteht jedoch eine Schwierigkeit, da hierbei das Schutzmaterial des Ventilschiebers, ζ,B₀ eine Verchromung, entfernt wird. Es ist verseucht worden, den Ventilschieber erst nach der Endanpassung zu verchromen, dies verzögert jedoch die Herstellung und den Zusammenbau der Ventile oder erfordert einen großen Bestand an fertigen verchromten Ventilschiebern in allen Größen, die zur Anpassung an die Gehäuse erforderlich werden könnten.

" Daraus folgt, daß ein Ventilschieber, welcher ohne Verletzung oder Beseitigung seiner Schutzschicht fertiggestellt werden kann, die Herstellung der Strömungsregler mit bewegbarem Ventilschieber sehr erleichtert. Darüberhinaus wird durch die Größenbestimmung als letztem Schritt bei der Herstellung des Ventils die Handhabung der fertigen Spule und das Auftauchen möglicher Schäden verringert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Konstruktionsverfahren für einen Richtungsetrömungsregler zu schaffen, welches bei der letzten Phase der Ventilschieberherstellung angewendet

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Werden kann. Ferner toll ein verbessertes Herstellungsverfahren für einen Strömungeregler mit bewegbaren Ventilschieber geschaffen werden, insbesondere ein Ventilschieber, bei dessin Herstellung das einen Teil des Ventilschiebers bedeckende Schutzmaterial nicht beschädigt wird. Der Strömungeregler umfaßt einon Ventilschieber mit wahlweise angepaßtem Durchmesser, welcher einen verchromten Endbereich von geringerem Durchmesser aufweist sowie einen vom kleineren zum wahlweise angepaßten Durchmesser eich erstreckenden kegelförmigen Bereich, ferner ein Federelement, welches sowohl den Endbereich als auch den kegelförmigen Bereich des Ventilschiebere abdichtet.

Die Erfindung geht aus von einem Fluid-Strönungsregler mit einem Ventilgehäuse und einem in einer Bohrung desselben untergebrachten Ventilschieber, der mit Vorsprüngen versehen ist, welche mit Fluid-Durchgängen in dem Gehäuse zusammenwirken und löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß das Ventilglied wenigstens an einem Stirnbereich einen kleineren Durchmesser aufweist als die VoreprQnge, daß die einen geringeren Durchmesser aufweisenden Bereiche mit einem korrosionsbeständigen Material überzogen sind, und daß an jeden Bereich geringeren Durchmessers ein kegelförmiger Bereich eich anschließt, der bis an den nächstgelegenen Vorsprung reicht, und daß das Gehäuse an der Stelle der verjüngten Bereiche und der kegelförmigen Bereiche Fluid-Dichtungen aufweist.

Die Erfindung ist in folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel ergänzend beschrieben.

Fig, 1 ist ein Teillängsschnitt eines gemäß der Erfindung gebauten Strömungereglers mit zusätzlicher schematischer Darstellung eines typischen Hydrauliksystems;

Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Endes des Ventilschiebers nach Fig. 1.

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•Fig. 1 zeigt einen Riehtungsströmungsregler 10, der in eine hydraulische Taumelscheibenmaschine eingebaut ist und eine Fluidquelle 11 umfaßt, Fluidrückführleitungen 12 und 13, die zu ei" nem Behälter 14 führen sowie einen doppeltwirkenden linearen Zylindermotor IS. Das Ventil 10 lenkt den Fluid strom übler Leitungen 16 und 17 zwischen Pumpe und Behälter und den Enden des Zylinders 15.

Das Ventil 10 besteht aus einem gegossenen Gehäuse 18 mit einer Längsbohrung 19 und fünf die Bohrung 19 an bestimmten Stellen durchkreuzenden Querdurchgängen 20, 21, 22, 23 und 2U₀ Die Durchgänge 20 und 24 stehen in Verbindung mit Niederdruck-Rtickführleitungen 12 und 13, während die Arbeitsdurchgänge 21 und 23 über Leitungen 16 und 17 mit den Enden 25 bzw. 26 des Zylinders 15 in Verbindung stehen. Die hydraulische Taumelscheibenmaschine 11 beliefert den Durchgang 22 im Gehäuse 18 mit Antriebsfluid. Nahe an beiden Enden der Bohrung 19 befinden sich im Gehäuse 18 Nuten, in welchen federnde Dichtungsringe 27 und 28 gelagert sind.

Der Ventilschieber 29 ist verschiebbar und genau passend in der Bohrung 19 angeordnet und weist aus dem Gehäuse 18 herausragende Endbereiche 30 und 31 auf. Die Vorsprünge 32, 33 und 34 des Ventilschiebers 29 wirken mit den zwischen den Durchgängen im Gehäuse 18 gebildeten Gehäusevorsprüngen zusammen, um die Fluiddurchgänge 20 bis 24 voneinander zu trennen, wenn der Ventilschieber in seiner dargestellten neutralen Stellung ist. Ein Nutenpaar 35 und 36 von beträchtlicher Länge verbindet die Gehäusefluiddurchgänge in einer vorbestimmten Weise untereinander, wenn der Ventilschieber manuell zu die Zylinder betätigenden Positionen verschoben wird, wie noch weiter unten erläutert wird. Steuerkerben 37 auf dem Ventilschieber 29 sorgen für genaue Steuerung des Fluidflusses zum und vom Zylinder 15 sowie für die Steuerung der Bewegungsgeschwindigkeit der Zylinderstange und des Zylinderkolbens,

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Sie Äußeren Enden 30 und 31 des Ventilschiebers haben.einen etwas Kleineren Durchmesser als die Vorsprünge 32, 33 und 34. Die äußeren Bereiche des Ventilschiebers, darunter die Abschnitte 30 und 31, sind verchromt, um eine Rostbildung an den aus den Gehäuse hervorragenden Bereichen des Ventilschiebers zu verhindern. Der zwischen dem Bereich 30 und dem äußersten Vorsprung 32 gelegene bereich 38 des Ventilschiebers ist leicht kegelförmig vom Durchmesser des Endbereibhes zu dem des VorSprunges. Zwischen dem äußeren Vorsprung 34 und dem Endbereich 31 befindet sich ein gleicher kegelförmiger Bereich 39. Wird der Ventilschieber in der Bohrung 19 bewegt, so können die Dichtungen 27 und 28 sowohl gegen die Endbereiche mit kleinerem Durchmesser als auch gegen die kegelförmigen Bereiche des Schiebers 29 drücken-, wodurch ein Fluiddurchlaß vom Gehäuse 18 durch die Bohrung in allen Schieberpositionen verhindert wird. Die kegelförmigen Bereiche verhindern, daß scharfe Kanten an dem Ventilschieber unter den Dichtungsringen 27, 28 hindurchgleiten und diese beschädigen und daß der Ventilschieber in der Bohrung 19 stecken bleibt.

Fig. 2 ist eine vergrößerte Darstellung der reohten Seite des Ventilschiebers 29 und zeigt in weiteren Einzelheiten den kegelförmigen Bereich 39. Die ebenfalls in übertriebener Proportion dargestellte Verchromung UO ist gestrichelt eingezeichnet und bedeckt die gesamte Oberfläche des Ventilschieberendes, das in verschiedenen Stellungen aus dem Gehäuse hervorragen kann. Obwohl die Ver^ chromung 10 in der Figur etwa bei Beginn des Kegels 39 zu enden scheint, kann sie bei Bedarf noch den Kegel oder sogar den gesamten Ventilschieber bedecken. Der Durchmesser des Endbereiche· 31 ist gegenüber dem Vorsprung 3% genügend verringert, damit die nachfolgende Herstellung der Vorsprünge nicht mit der Verchromung HO auf dem Endbereich 31 in Berührung kommt. Der Kegel 30 kann verschieden lang sein; es hat sich jedoch als erstrebenswert erwiesen, den Kegel 39 so anzuordnen, daß er den Durchgang 24 nicht mit dem Durchgang 23 verbinden kann und bei Bewegung des Ventilschiebers

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29 in der Bohrung 19 ein Lecken zwischen beiden Durchgängen nicht möglich wird. Wenn also der Ventilschieber 29 nach linke in die mit "ein" bezeichnete Stellung gebracht wird, so erstreckt sich der kegelförmige Bereich 39 nicht bis in den Durchgang 23. In gleicher Weise ist der Kegel 38 so angeordnet» daß er bei Bewegung des Ventilschiebers nach rechts in die "aus"-Stellung ein Leoken zwischen den Durchgängen 20 und 21 verhindert.

Eine in einer mit dem Gehäuse 18 verschraubten Kappe 41 enthaltene Zentrierung ist an das linke Ende des Ventilschiebers 29 angebracht» um diesen in seine neutrale Stellung vorzuspannen» Die Feder 42 drückt auf ein Paar topfförmiger Scheiben 43 und 44 zu beiden Sei-

™ ten gegen die Kappe 41 und gegen eine Einsatzscheibe 45, welche in einer Aussparung in dem Gehäuse 18 angeordnet ist. Die Scheibe drückt gegen den Kopf eines mit dem linken Ende des Ventilschiebers verschraubten Bolzens 46, während die Scheibe 44 direkt auf das linke Ende des Ventilschiebers drückt. Ein hohler, zylinderförmiger Zwischenraum 47, durch welchen sich der Bolzen 46 erstreckt, trennt den Kopf des Bolzens 46 vom linken Ende des Ventilschiebers „ Dieser Zwischenraum paßt lose' in zentrale Offnungen in den Scheiben 43 und 44 und kann bei Bewegung des Ventilschiebers 29 leicht hindurchgleiten. In einer Druckminderungs-Entlüftungsöffnung in der Kappe 41 befindet sich metallisches Filtermaterial 48, wodurch das Innere der Kappe und der Bereich 30 des Ventil-Schiebers 29 der das Gehäuse 18 umgebenden korrosionsgefährdenden Umgebung ausgesetzt sind.

Die Bewegung des Ventilschiebers 29 in einer der beiden Richtungen von der mittleren neutralen Stelle aus drückt die Zentrierfeder 42 durch die Bewegung einer der Scheiben 42 oder 43 zusammen. Bei nachfolgender Freigabe des Ventilschiebers bringt die Feder 42 _f diesen wieder in seine neutrale Stellung zurück.

Bei Betrieb des Ventils lenkt die Reohtsbewegung des Ventilgliedes 29 das Fluid in die Kamer 25 des Zylinders IS durch Verbindung

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d«8 Eingangdurchganges 22 nit dem zylindrischen Arbeitedurchgang 21 aber die Nut 35. Die Scheibe «»3 wird von des Bolzen 46 gezwungen, sich mit dem Ventilschieber 29 in Richtung der Scheibe 44 zu bewegen und die Feder 42 zusammenzudrücken. Die folgende Rechte» bewegung des Zylinderkolbens und der Zylinderstange verdrängt das fluid aus der Kammer 26 in die Leitung 17 und den zylindrischen 'Arbeitsdurchgang 23, von wo es durch die Nut 36 in den Fluidabfrlußdurchgang 2·» gelenkt wird. Bei Freigabe des Ventilechiebers 29 drückt die Feder 42 die Scheibe 43 nach links und den Ventil-' schieber 29 in seine neutrale Stellung, in der die Arbeitsdurchgange 21 und 23 isoliert werden und der Kolben des Zylinders 15 hydraulisch in der Stellung festgehalten wird. In gleicher Weise lenkt eine Linksbewegung des Ventilschiebers das Fluid von der Pumpe 11 durch die Nut 36 in die Zylinderkammer 36 und lenkt das verdrängte Fluid von der Kamer 25 und dem Durchgang 21 durch die Nut 35 in den Absugsdurohgang 20.

Herstellung

Die Herstellung eines Ventilechiebers 29 erfordert eine genaue Endanpaesung des Durchmessers der Vorsprünge 32, 33, 34 an eine gewünschte Größe. Zur Erleichterung einer schnellen und wirtschaftlichen Herstellung des Strömungereglers und zur Verringerung der Bearbeitung und möglicher Schäden ist es erstrebenswert, daß diese Endabstimmung und Größeneinteilung der letzte Schritt bei der Herstellung ist vor dem Zusammensetzen von Gehäuse; » Ventilsohieber und anderen Elementen des Ventils 10. Wenn also zeitraubende Schritte - wie Vcrctaromung des Ventilschiebers - gemäß der Erfindung vor der Endanpassung ausgeführt werden, so wird das End-Dimensionierungsverfahren für die Massenproduktion von Ventilschiebern brauchbar.

Das hier "Selektivanpassung von Ventilschiebern und Gehäusen" genannte Ventilherstellungsverfahren ist ein Beispiel für ein

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Herstellungsverfahren, das vorzugsweise die Dimensionierung am Ende der Herstellung verwendete Aue einem einzigen Vorrat an Ventilschiebern mit geringer Übergröße werden diese mit verschiedenen Durchmessern - abhängig von den jeweils vorhandenen Gehäusen - hergestellt» wodurch ein großer Vorrat an Ventilschiebern mit jedem für das Ventilgehäuse erforderlichen Durchmesser nicht mehr erforderlich ist.

Der Ventilschieber 29 wird aus einem zylindrischen Stabmaterial in die gewünschte Form gebracht, wobei der Durchmesser größer als die Bohrung des Gehäuses 18 bleibt. Die Endbereiche 30 und 31 werden auf einen kleineren Durchmesser außerhalb des Toleranzbefe reiches des Durchmessers der Ventilgehäusebohrung 19 gebracht» Die kegelförmigen Oberflächen 38 und 39 werden gleichzeitig hergestellt«

Ein Chrombelag von gewünschter Dicke wird elektrolytisch auf die Endbereiche 30 und 31 aufgebracht;- wonach der Ventilschieber 29 gelagert werden kann ο .

Das Gehäuse 18 einschließlich der Bohrung 19 ist vollständig mit den gewünschten Dimensionen hergestellt, und der tatsächliche Bohrungsdurchmesser wird festgestellt, wenn es verzeichnet und gelagert wird.

ψ Wenn verschiedene Strömungsregler 10 zusammengebaut werden sollen, so wird jeder Ventilschieber 29 mit einem Felddurchmesser hergestellt, der eng an den Bohrungsdurchmesser eines der erhältlichen Gehäuse angepaßt ist. Um beispielsweise einen Ventilschieber innerhalb 0,002S mm an eine mit einer Toleranz von 0,0375 mm hergestellten Gehäusebohrung anzupassen, wird der Ventilschieber von einem ringförmigen Außenschleifer auf 15 verschiedene Größen hergestellt. Die Endgrößen der VorSprünge werden aufgeschrieben, und sodann werden Ventilschieber und Gehäuse paarweise zusammengefügt, so daß die Ventilschieber 29 den Bohrungen 19 so angepaßt sind, wie es für einen richtigen Ventilbetrieb erforderlich ist*

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Claims

Patentansprüche

1.) Fluid-Strömungsregler mit einem Ventilgehäuse und einem in einer Bohrung desselben untergebrachten Ventilschieber, der mit Vorsprüngen versehen ist, welche mit Fluid-Durchgängen in dem Gehäuse zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet , daß das Ventilglied (29) wenigstens an einem Stirnbereich (30, 3i) einen kleineren Durchmesser aufweist als die Vorsprünge (32, 33, 34), daß die einen geringeren Durchmesser aufweisenden Bereiche (30, 31) mit einem korrosionsbeständigen Material Überzogen sind, und daß an jeden Bereich (30, 31) geringeren Durchmessers ein kegelförmiger Bereich (38, 39) sich anschließt, der bis an den nächstgelegenen Vorsprung (32,34) reicht, und daß das Gehäuse (18) an der Stelle der verjüngten Bereiche (30, 31) und der kegelförmigen Bereiche (38,39) Fluid-Dichtungen (27,28) aufweist.

2« Strömungsregler nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die einen geringeren Durchmesser aufweisenden Bereiche (30, 31) verchromt sind,

3. Strömungsregler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Fluiddichtungen (27,28) in Ringnuten des Gehäuses (18) angeordnet sind.

4. Verfahren zum Herstellen eines Strömungsreglers nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Ventilglied an dem zu verjüngenden Bereich (30, 31) auf «inen geringeren Durchmesser bearbeitet wird, daß der daran angrenzende Bereich bis zum näohstgelegenen Vorsprung (32, 34) kegelförmig bearbeitet wird, daß eine dünne Schicht aus einem korrosionsverhindernden Material auf den Endbereich (30, 31) aufgebracht wird, und daß der übrige Teil des Ventilschiebers (29) auf einen vorgegebenen Durchmesser bearbeitet wird, der größer ist als der Durchmesser der Endbereiche (30, 31).

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5. Verfahren nach Anspruch *»» dadurch gekennzeichnet, daß die Endbereiche (30, 31) und die kegelförmigen Bereiche (38,39) in einem Arbeitsgang hergestellt werden,

6, Verfahren nach Anspruch «♦ oder 5, dadurch g e k e η η zeichnet , daß als korrosionsverhinderndes Material ein Metall verwendet wird.

7o Verfahren nach Anspruch 6 j dadurch gekennzeichnet, daß das Metall elektrolytisch aufgebracht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 4 bis 7, dadurch g e k e η η zeichnet , daß ein Ventilschieber mit einem Anfangsdurchmesser verwendet wird, der größer ist als der Durchmesser der Bohrung des Ventilgehäuses (18), und daß nach Bearbeitung der Endbereiche (30, 31) und der kegelförmigen Bereiche (38,39) der Ventilschieber auf einen Durchmesser bearbeitet wird, der zwischen dem Gehäuseinnendurchmesser und dem verringerten Durchmesser der Endbereiche (30, 31) liegt„

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