DE19507086C2 - Wasserhydraulik-Regelventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Wasserhydraulik-Regelventil.

Nachdem aus Gründen des Umweltschutzes viele Hydraulik­ öle wegen ihrer Giftigkeit kritischer betrachtet wer­ den, ist man teilweise dazu übergegangen, Wasser als Hydraulikflüssigkeit zu verwenden. Die Verwendung von Wasser als Hydraulikflüssigkeit hat viele Vorteile. Insbesondere ist durch die Verwendung von Wasser als Hydraulikflüssigkeit keine Umweltbelastung zu erwarten. Die Verwendung von Wasser bedingt jedoch einige techni­ sche Probleme, die bei der Verwendung von Ölen als Hy­ draulikflüssigkeit nebensächlich waren. So hat Wasser beispielsweise praktisch keine schmierenden Eigenschaf­ ten im Gegensatz zu Ölen. Darüber hinaus hat Wasser in der Regel auch einen wesentlich niedrigeren Siedepunkt als die bislang verwendeten hydraulischen Öle. Dies kann beispielsweise zu Dampfblasen führen, die unter Umständen ihrerseits wieder Kavitationsprobleme nach sich ziehen können.

Auch in einem hydraulischen Kreis, der mit Wasser als Hydraulikflüssigkeit betrieben wird, ist vielfach eine Regelung des Druckes oder der Durchflußmenge der Hy­ draulikflüssigkeit erforderlich. Hydraulische Regelven­ tile sind in vielen Ausführungsformen bekannt, jedoch lassen sich nicht alle hydraulischen Regelventile pro­ blemlos bei einer Wasserhydraulik einsetzen.

Die meisten Regelventile beinhalten ein Verstellele­ ment, das auf die eine oder andere Art einen Strömungs­ pfad mehr oder weniger weit freigibt. Mit anderen Wor­ ten bildet das Verstellelement mit einem Gegenstück eine verstellbare Drossel. Auf das Verstellelement wir­ ken hierbei in der Regel zwei entgegengesetzte Kräfte. Bei der Regelung stellt sich nun die Lage des Verstell­ elements so ein, daß ein Kräftegleichgewicht herrscht. Diese Prinzipien sind an sich bekannt und müssen daher nicht weiter vertieft werden.

Ein gutes Regelventil soll möglichst schnell auf Ände­ rungen reagieren können, wobei diese Änderungen sowohl auf der Ausgangsseite auftreten können, wenn sich die Belastung oder der Istwert ändert, als auch auf der Eingangsseite, wenn sich die Eingangsgröße, beispiels­ weise der hydraulische Druck, ändert. Ferner können Änderungen auftreten, wenn die Führungsgröße oder der Sollwert verändert wird. Die Reaktion des Regelventils besteht kurz gesagt im wesentlichen darin, daß das Ver­ stellelement seine Position ändert. Der Geschwindig­ keit, mit der das Verstellelement seine Position ändern kann, sind allerdings Grenzen gesetzt. Zum einen hat das Verstellelement eine gewisse Masse, deren Trägheit überwunden werden muß. Dieses Problem existiert auch bei Ventilen, die bislang für die Öl-Hydraulik einge­ setzt wurden. Zum anderen muß das Verstellelement aber auch eine gewisse Reibung überwinden. Insbesondere beim Beginn einer Bewegung ist diese Reibung quasi eine Haft-Reibung und damit relativ groß. Bei Öl als Hydrau­ likflüssigkeit wird diese Haftreibung durch die schmie­ rende Wirkung des Öls ganz drastisch herabgesetzt, so daß das Problem bisher von untergeordneter Bedeutung war. Bei Wasser als Hydraulikflüssigkeit hat man jedoch beobachtet, daß sich das Verstellelement bei kleineren Änderungen nicht in zufriedenstellendem Maße bewegt, beispielsweise dann, wenn die durch eine Änderung her­ vorgerufene Kräftedifferenz über das Verstellelement nicht groß genug war. In diesem Fall ist die Regelung durch das Regelventil ausgesprochen unbefriedigend.

GB 2 014 277 A zeigt ein Ventil zur Regelung eines kon­ stanten Durchflusses mit einem Drosselelement, das als Hohlkolben ausgebildet ist, der in einem Hohlzylinder angeordnet und gegen die Kraft einer Feder in Abhängig­ keit von den herrschenden Druckverhältnissen verschieb­ bar ist. Der Kolben verschließt mit seiner Wand eine Ausgangsöffnung aus dem Zylinder. Der Kolben ist an seiner entgegengesetzten Stirnseite mit einer Eingangs­ öffnung versehen.

DE 29 17 851 C2 zeigt ein hydraulisches Mengenregelven­ til für Wasserverteiler des Untertage-Betriebs, bei dem das Drosselelement stationär und das Gegenstück beweg­ lich angeordnet ist. Das Drosselelement weist hierbei die Form eines Hohlzylinders auf, in dessen Wand eine oder mehrere Abflußbohrungen angeordnet sind. Wenn das Gegenstück unter Druck gesetzt wird, verschiebt es sich über das Drosselelement so, daß die Abflußbohrung mehr oder weniger verschlossen wird.

DE 39 15 584 A1 beschreibt einen hydraulischen Drossel­ schieber mit einem in einer Zylinderbohrung axial be­ wegbaren Kolben. Zur Vermeidung großer axialer Strö­ mungskräfte, die beim Einsatz von langen axialen Dros­ selnuten auftreten, werden hier Abschlußblenden verwen­ det, die als axiale Begrenzungen der Drosselnuten vor­ gesehen sind. Sie besitzen mit den Drosselnuten verbun­ dene Durchflußlöcher, je einen Auslauf für die Drossel­ nuten und/oder senkrecht oder schräg zur Zylinderachse stehende Abschlußflächen. Die Querschnittsgrößen der Drosselnuten werden am Ende des Auslaufs oder der Ab­ schlußflächen auf einen niedrigen Wert oder sogar auf Null zurückgeführt. Damit wird der Drosselschieber zum Einsatz in Regelkreisen geeignet.

DE 43 41 848 A1 zeigt ein Regelventil mit einem Gehäu­ se, das einen Eingangsanschluß und einen Ausgangsan­ schluß aufweist, die durch einen Strömungspfad mitein­ ander verbunden sind, in dem eine Drosseleinrichtung angeordnet ist. Um einen Volumenstrom unabhängig vom Belastungsdruck am Ausgangsanschluß konstant halten zu können, weist die Drosseleinrichtung eine Reihenschal­ tung einer ersten Drossel, deren Durchlaß von außen verstellbar ist, und eine zweite Drossel, deren Durch­ laßrichtung druckabhängig verstellbar ist, auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Wasserhydraulik-Regelventil das Regelverhalten zu ver­ bessern.

Diese Aufgabe wird durch ein Wasserhydraulik-Regelven­ til gelöst mit einer Drosseleinrichtung, die ein Dros­ selelement aufweist, das als Kolben ausgebildet ist und mit einem Gegenstück zusammenwirkt, das eine im wesent­ lichen hohlzylindrische Bohrung aufweist, in die das Drosselelement mit einem Ende hineinragt, wobei in Um­ fangsrichtung ver­ teilt mehrere einen Strömungspfad durch den Über­ deckungsbereich zwischen Drosselelement und Gegenstück bildende Ausnehmungen im Drosselelement oder im Gegen­ stück vorgesehen sind und in Umfangsrichtung verteilt eine Drucktaschenanordnung vorgesehen ist, die mit den Ausnehmungen in Flüssigkeitsverbindung steht und zumin­ dest teilweise im Überdeckungsbereich angeordnet ist.

Bei dieser Ausgestaltung sorgt man dafür, daß das Dros­ selelement allseitig mit unter Druck stehendem Wasser beaufschlagt ist. Hierzu dienen zum einen die in Um­ fangsrichtung verteilten Ausnehmungen, die dafür sor­ gen, daß die auf das Drosselelement wirkenden Kräfte im wesentlichen so gerichtet sind, daß sie sich in Radial­ richtung gegenseitig aufheben. Man verhindert dadurch, daß sich das Drosselelement einseitig an das Gegenstück anlegt. Dies würde zu einer erheblichen Haftreibung führen, die den Beginn der Bewegung des Drosselelements erschwert. Drastisch verbessert wird der Aufbau der Kräfte aber auch durch die Drucktaschenanordnung, die ebenfalls rings um das Drosselelement vorgesehen ist und dafür sorgt, daß sich zwischen dem Drosselelement und dem Gegenstück immer ein Druckpolster befindet, das ein Kräftegleichgewicht auf das Drosselelement derge­ stalt ausübt, daß die Summe der radialen Kräfte auf das Drosselelement gleich Null ist. Man kann daher das Drosselelement mit einem relativ engen Spiel und klei­ nen Toleranzen in das Gegenstück einpassen. Durch den vorgeschlagenen Aufbau mit den Ausnehmungen und den damit kombinierten Drucktaschen ist immer dafür ge­ sorgt, daß sich nicht nur ein Kräftegleichgewicht ein­ stellt, das ein Anhaften des Drosselelements am Gegen­ stück verhindert. Es werden auch Flüssigkeitspolster gebildet, die zu einem Wasserfilm zwischen dem Drossel­ element und dem Gegenstück führen. Auch wenn Wasser an sich keine schmierenden Eigenschaften hat, wird durch diesen Wasserfilm eine Herabsetzung der Reibung zwi­ schen dem Drosselelement und dem Gegenstück bewirkt, so daß auch kleine Kraftdifferenzen über das Drosselele­ ment ausreichen, um zu einer Verlagerung des Drossel­ elements zu führen.

Bevorzugterweise ist die Drucktaschenanordnung durch eine umlaufende Nut gebildet. Diese Nut hat über den Umfang beispielsweise immer den gleichen Querschnitt oder ist zumindest so ausgebildet, daß der mit der wirksamen Fläche kombinierte Druck rings um das Drosselelement gleichförmig ist. Damit wird einerseits gewährleistet, daß die Summe der radialen Kräfte auf das Drosselelement minimiert wird. Zum anderen steht der Flüssigkeitsfilm, der aus dieser Drucktaschenanord­ nung gespeist wird, wirklich über den gesamten Umfang des Drosselelements zur Verfügung.

Auch ist bevorzugt, daß mindestens drei Ausnehmungen vorgesehen sind und alle Ausnehmungen gleich groß und mit gleichem Abstand in Umfangsrichtung angeordnet sind. Dies erleichtert die Fertigung. Wenn man alle Ausnehmungen gleich groß macht und symmetrisch um den Umfang herum anordnet, ist sichergestellt, daß auch die Kräfte, die von dem Wasserdruck in den Ausnehmungen ausgeübt werden, in Umfangsrichtung verteilt gleich groß sind, so daß die Summe der radialen Kräfte Null wird.

Bevorzugterweise weist die Drucktaschenanordnung im Querschnitt einen bogenförmigen Grund auf. Dies verbes­ sert die Strömungseigenschaften und erleichtert damit das Befüllen der Drucktaschenanordnung.

Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Druck­ taschenanordnung am Drosselelement angeordnet ist und in einer mittleren Arbeitsposition einer drossel­ elementseitigen Kante des Gegenstücks gegenüberliegt.

In diesem Fall dient die Drucktaschenanordnung gleich­ zeitig dazu, die Kante des Gegenstücks zu schonen. Das Wasser, das hier aus dem Überdeckungsbereich zwischen dem Drosselelement und dem Gegenstück herausfließt, hat die Möglichkeit, um die Kante des Gegenstücks herum zu fließen, weil durch die Drucktaschenanordnung der ent­ sprechende Platz zur Verfügung gestellt wird. Insbeson­ dere im Zusammenhang mit der bogenförmigen Ausbildung des Grundes ergeben sich hier Verhältnisse, die einen Verschleiß dieser Kante drastisch vermindern. Dadurch, daß die Drucktaschenanordnung gerade im Bereich der Kante des Gegenstücks angeordnet ist, die Drucktaschen­ anordnung sich also zumindest mit einem Teil ihrer Flä­ che in einen Bereich öffnet, der nicht mehr vom Gegen­ stück abgedeckt ist, ist aber auch sichergestellt, daß hier immer eine gewisse Wasserströmung herrscht, die dafür sorgt, daß der Druck in der Drucktaschenanordnung aufgebaut bleibt. Dieser Druck muß nicht so groß wie der Eingangsdruck des Ventils sein. Er muß nur ausrei­ chen, um das Drosselelement zuverlässig von den Um­ fangswänden des Gegenstücks fernzuhalten.

Vorzugsweise ist das Drosselelement zumindest im Be­ reich seines Endes als Hohlkolben ausgebildet, und die Ausnehmungen sind als Durchbrechungen der Wand des Hohlkolbens ausgebildet. In diesem Fall steht ein rela­ tiv großer Durchströmungsquerschnitt der Ausnehmungen für das Wasser als Strömungspfad zur Verfügung. Man kann den Druckabbau, der mit dem Drosselelement erzielt werden soll, auf relativ eng umgrenzte, aber klar defi­ nierte Bereiche beschränken. Dies verringert ebenfalls den Verschleiß.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist vor­ gesehen, daß das Drosselelement auf einem Teil seiner Länge in einer Führung aufgenommen ist, die einen Flüs­ sigkeitspfad zwischen Führung und Drosselelement auf­ weist, wobei das Drosselelement in einem Bereich inner­ halb der Führung mindestens eine Nutanordnung aufweist, die punktsymmetrisch zur Achse des Drosselelements an­ geordnet ist. Man erreicht hierdurch die Führung des Drosselelements an zwei voneinander beabstandeten Posi­ tionen seiner Länge. Zum einen wird das Drosselelement in dem Gegenstück durch die Drucktaschenanordnung so gehalten, daß möglichst keine Anlage zwischen Gegen­ stück und Drosselelement erfolgt. Zum zweiten wird das Drosselelement an einer davon entfernten Position aber zusätzlich noch geführt, was das Risiko einer Berührung zwischen dem Drosselelement und seinem Gegenstück wei­ ter verringert. In dieser Führung besteht allerdings das gleiche Problem, das das Drosselelement durch eine Haftreibung in seiner Bewegungsfähigkeit beschränkt wird. Dieses Problem wird durch die punktsymmetrisch angeordnete Nutanordnung entschärft, die ebenfalls ein Druckpolster um das Drosselelement herum bildet, das im Verhältnis zur Führung dazu führt, daß die Summe der radial wirkenden Kräfte praktisch gleich Null ist. Die­ se Nutanordnung wird durch den Flüssigkeitspfad perma­ nent mit Wasser als Hydraulikflüssigkeit versorgt, so daß zumindest im Bereich der Nutanordnung ebenfalls ein Flüssigkeitsfilm aufgebaut werden kann, der die Bewe­ gungsmöglichkeit des Drosselelements weiter verbessert.

Dies gilt insbesondere dann, wenn die Nutanordnung durch eine Ringnut gebildet ist. In diesem Fall kann sich das Wasser als Hydraulikflüssigkeit gleichmäßig um das Drosselelement herum verteilen und dementsprechend einen gleichförmigen Druck erzeugen. Gleichzeitig wird über den vollen Umfang des Drosselelements die Möglich­ keit geschaffen, den Flüssigkeitsfilm zu bilden.

Vorzugsweise sind mehrere Ringnuten axial verteilt vor­ gesehen, wobei benachbarte Ringnuten einen Abstand im Bereich von 0,5 mm bis 1,5 mm aufweisen. Mit dieser Ausbildung wird zum einen dafür Sorge getragen, daß das Kräftegleichgewicht nicht auf einen einzelnen Punkt in Axialrichtung gesehen beschränkt wird. Vielmehr wird die Nullsumme der radial wirkenden Kräfte an mehreren, axial voneinander beabstandeten Punkten des Drosselele­ ments in der Führung erzeugt, so daß das Drosselelement auch nicht um den einen Punkt herum kippen kann, an dem bei einer einzigen Nut dieses Kräftegleichgewicht herrscht. Durch den gewählten kleinen Abstand zwischen benachbarten Nuten wird dem Umstand Rechnung getragen, daß durch die Oberflächenspannung des Wassers eine Überbrückung dieses kleinen Abstandes stattfinden kann, so daß sich hier auch ohne eine größere Flüssigkeits­ zufuhr ein Wasserfilm aufbauen kann, der zu einer ent­ sprechend kleinen Reibung des Drosselelements in der Führung führt.

Auch ist bevorzugt, daß das Drosselelement auf der Nie­ derdruckseite des Gegenstücks angeordnet ist und in Schließrichtung von einem vom Eingangsdruck abhängigen Druck und in Öffnungsrichtung von einem vom Ausgangs­ druck abhängigen Druck und eine Hilfskraft beaufschlagt ist. Die Hilfskraft kann beispielsweise von einer Feder erzeugt werden. Das Drosselelement nimmt dann eine Stellung ein, in der die Hilfskraft genauso groß ist wie die Differenz zwischen den von Eingangs- bzw. Aus­ gangsdrücken hervorgerufene Kraftdifferenz. Die Ausge­ staltung hat darüber hinaus den Vorteil, daß aufgrund des in der Regel höheren Eingangsdruckes eine Druckdif­ ferenz so über das Drosselelement gerichtet ist, daß durch den Flüssigkeitspfad die gewünschte Menge an Was­ ser fließen kann, um die Reibungsverhältnisse zu ver­ bessern.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind das Drosselelement und/oder das Gegenstück oberflächenge­ härtet. Hierdurch wird der Verschleiß herabgesetzt.

Darüber hinaus hat ein oberflächengehärtetes Teil in der Regel bessere Gleiteigenschaften.

Hierbei ist besonders bevorzugt, daß das Drosselelement oder das Gegenstück eine Oberflächenschicht aus amor­ phem Kohlenstoff aufweist. Eine derartige Beschichtung hat diamantenartige Oberflächenqualitäten und ist in der Fachwelt auch als "diamond-like Carbon" bekannt, siehe hierzu US H1210 oder US 5 204 167. Eine derartige Oberflächenbeschichtung gewährleistet eine relativ lan­ ge Lebensdauer.

Bevorzugterweise liegt die Stärke der Oberflächen­ schicht im Bereich von 1 bis 1,5 µm. Eine derart dünne Schicht reicht aus, um das gewünschte Betriebsverhalten zu erreichen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzug­ ten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeich­ nung beschrieben. Hierin zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein Regelven­ til,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt nach Fig. 1 und

Fig. 3 eine Draufsicht auf ein Drosselelement.

Die Erfindung wird am Beispiel eines Wasserhydraulik- Regelventils erläutert, das unabhängig von der Bela­ stung an einem Verbraucher den Druck konstant halten soll.

Das Wasserhydraulik-Regelventil 1 weist ein Gehäuse 2 mit einem Eingangsanschluß 3 und einem Ausgangsanschluß 4 auf.

Im Eingangsanschluß 3 herrscht ein Eingangsdruck des Wassers, der beispielsweise von einer nicht näher dar­ gestellten Druckquelle, wie einer Pumpe, bereitgestellt wird. Im Ausgangsanschluß 4 herrscht ein Ausgangsdruck des Wassers, der dem Eingangsdruck eines ebenfalls nicht näher dargestellten Verbrauchers entspricht. Die­ ser Verbraucher-Eingangsdruck ist in der Regel abhängig von der Belastung des Verbrauchers.

Der Eingangsanschluß 3 ist über eine erste Festdrossel 5 und der Ausgangsanschluß 4 ist über eine zweite Fest­ drossel 6 mit einer Kammer 7 verbunden, die durch eine Trennwand 8 in eine erste Hälfte 9, die mit dem Ein­ gangsanschluß 3 verbunden ist, und eine zweite Hälfte 10, die mit dem Ausgangsanschluß 4 verbunden ist, un­ terteilt ist. Die Trennwand 8 weist eine hohlzylinder­ förmige Bohrung 11 auf, die die Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Hälfte 9, 10 der Kammer 7 bil­ det. In die erste Hälfte ragt ein als Hohlzylinder aus­ gebildetes Verstellelement 12 hinein, das in einer Boh­ rung 13 im Gehäuse 2 auf der Seite der ersten Hälfte 9 der Kammer 7 geführt ist. Das Verstellelement 12 be­ grenzt auf der der Kammer 7 abgewandten Seite einen Druckraum 14, der über eine Öffnung 15 in der Stirnwand 16 mit dem gleichen Flüssigkeitsdruck wie die erste Hälfte 9 der Kammer 7 beaufschlagt ist. Diese Stirnwand 16 liegt an einem Einstellelement 17 an, das über einen Drehgriff 18 axial, also in Bewegungsrichtung des Ver­ stellelements 12, verstellt werden kann, um die Posi­ tion des Verstellelements 12 im Gehäuse 2 zu verändern bzw. festzulegen. Das Verstellelement 12 wird durch eine Druckfeder 19 gegen das Einstellelement 17 ge­ drückt. Die Druckfeder 19 ist hierbei im Innern des Verstellelements 12 aufgenommen, das hierzu als Hohl­ kolben ausgebildet ist.

Das andere Ende der Druckfeder 19 stützt sich im Innern eines ebenfalls als Hohlkolben ausgebildeten Drossel­ elements 20 ab. Hierbei ist die Druckfeder 19 durch die Bohrung 11 in der Trennwand 8 geführt. Die Trennwand 8 bildet mit der Bohrung 11 ein Gegenstück, mit dem das Drosselelement 20 zusammenwirkt.

Hierzu ragt das Drosselelement 20 mit einem Ende 29 in die Bohrung 11 hinein. Der Außendurchmesser des Dros­ selelements 20 entspricht hierbei im wesentlichen dem Innendurchmesser der Bohrung 11.

Wie insbesondere aus Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, weist das Drosselelement 20 an dem Ende 29, mit dem es in die Bohrung 11 ragt, als Schlitze ausgebildete Aus­ nehmungen 30 auf, die einen durch Pfeile 31 angedeute­ ten Strömungspfad für das Wasser durch den Überlap­ pungsbereich zwischen Drosselelement 20 und Bohrung 11 bilden. Dargestellt sind vier Ausnehmungen 30, die alle gleich groß sind und gleichmäßig über den Umfang des Drosselelements 20 verteilt sind. Die Ausnehmungen 30 durchsetzen die Wand des hohlzylindrischen Drosselele­ ments 20 in diesem Bereich.

Ferner ist das Ende 29 des Drosselelements 20 mit einer Drucktaschenanordnung 33 versehen, die im vorliegenden Fall als umlaufende Nut 34 ausgebildet ist, die das Drosselelement 20 in diesem Bereich auf dem vollen Um­ fang umgibt. Die Nut 34 weist hierzu einen bogenförmi­ gen Grund auf. Sie ist in einem Bereich angeordnet, der im normalen Betrieb einer Kante 35 der Trennwand 8 am drosselelementseitigen Ende der Bohrung 11 gegenüber­ liegt. In dieser Nut 34 wird durch das durch die Aus­ nehmungen 30 ausströmende Wasser immer ein gewisser Druck aufrechterhalten, der dazu führt, daß das Dros­ selelement 20 ringsum gleichmäßig mit radialen Druck­ kräften beaufschlagt wird, die dazu führen, daß das Drosselelement 20 an keiner Stelle mit der Wand der Bohrung 11 in Berührung kommt. Darüber hinaus wird durch diese umlaufende Nut 34 ein Wasserreservoir be­ reitgestellt, aus dem ein Wasserfilm zwischen dem Dros­ selelement 20 und der Trennwand 11 gespeist werden kann. Durch die bogenförmige Ausgestaltung des Grundes der umlaufenden Nut 34 werden Strömungsverhältnisse erzeugt, die den Verschleiß der Kante 35 sehr gering halten.

Das Drosselelement 20 ist in einer Führung 21 im Gehäu­ se 2 axial verschiebbar gelagert. Innerhalb dieser Füh­ rung weist es mehrere, im vorliegenden Fall vier, Ring­ nuten 36 auf, die das Drosselelement 20 an dessen Um­ fang umgeben. Zwischen den Ringnuten sind Stege 37 an­ geordnet, die eine Breite im Bereich von 0,5 bis 1,5 mm haben.

Das Drosselelement 20 ist auf der der Druckfeder 19 abge­ wandten Seite vom Wasserdruck in einer Druckkammer 22 beaufschlagt, die über einen Kanal 23 mit dem Eingangs­ anschluß 3 in Verbindung steht. Im Kanal 23 ist ein auswechselbares oder einstellbares Düsenelement 24 an­ geordnet. Zwischen dem Drosselelement 20 und dem Gehäu­ se 2 ist in der Bohrung 21 ein kleiner Spalt als Flüs­ sigkeitspfad 25 ausgebildet. Dieser Spalt kann sehr klein sein. Er muß lediglich ausreichen, um einen Was­ serfluß aus der Druckkammer 22 in die Kammer 7 zu er­ möglichen. Dieses Wasser gelangt natürlich auch in die Ringnuten 36 und baut dort einen gewissen Druck auf, der dafür sorgt, daß das Drosselelement 20 praktisch berührungsfrei in der Bohrung 21 geführt ist. Darüber hinaus stellt der Wasservorrat in den Ringnuten 36 ein Reservoir zur Verfügung, das die Bildung eines Wasser­ films zwischen dem Drosselelement 20 und der Führung 21 erlaubt. Die Stege 37 sind nur so breit, daß aufgrund der Oberflächenspannung des Wassers ein zusammenhängen­ der Film zwischen benachbarten Ringnuten 36 verbleiben kann. Die Druckkammer 22 ist durch einen Stopfen 26 verschlossen.

In bekannter Weise bildet nun das Verstellelement 12 mit der Trennwand 8 eine erste Drossel 27, die von au­ ßen verstellt werden kann, während das Drosselelement 20 mit der Trennwand 8 eine zweite Drosseleinrichtung 28 bildet, die in Schließrichtung von einem vom Druck am Eingangsanschluß 3 abhängigen Druck und in Öffnungs­ richtung von einem vom Druck am Ausgangsanschluß 4 abhängigen Druck und der Kraft der Druckfeder 19 als Hilfskraft beaufschlagt wird. Die Größe der ersten Drossel 27 ist über den Drehgriff 18 einstellbar, während sich die Größe der zweiten Drosseleinrichtung 28 in Abhängigkeit von der Belastung, d. h. dem Druck am Ausgangsanschluß 4 selbst einstellt. Der prinzipielle Aufbau eines derartigen Ventils ist bekannt und beispielsweise in der nachver­ öffentlichten deutschen Patentanmeldung P 43 41 848 beschrieben. Das Drosselelement 20 ist aufgrund der Drucktaschenanordnung 33 im Überlappungsbereich zwi­ schen Bohrung 11 und Ende 29 des Drosselelements 20 so mit Wasserdruck beaufschlagt, daß es allseits einen gleichmäßigen Abstand zu der Innenwand der Bohrung 11 einhält. Das gleiche gilt für die Situation innerhalb der Führung 21. Darüber hinaus ist überall dafür ge­ sorgt, daß sich ein Wasserfilm zwischen der Bohrung 11 bzw. der Führung 21 und dem Drosselelement 20 aufbauen kann, der weiter zu einer Reibungsverminderung bei­ trägt. Dadurch, daß auch im Ruhezustand immer ein Flüs­ sigkeitsstrom am Drosselelement 20 vorbeifließt, und zwar sowohl in der Führung 21 als auch in der Bohrung 11, ist sichergestellt, daß eine notwendige Änderung der Position des Drosselelements zumindest nicht durch eine Haftreibung verzögert wird. Das Regelventil 1 kann daher sehr schnell reagieren, weil das Drosselelement 20 seine Position ändern kann, ohne größere Kräfte überwinden zu müssen.

Das Drosselelement 20 ist oberflächengehärtet, d. h. es weist auf seiner Oberfläche eine Härtungsschicht aus amorphem Kohlenstoff auf. Eine derartige Härtungs­ schicht hat eine Stärke im Bereich von etwa 1 bis 1,5 µm. Sie ist unter dem Namen "diamond-like Coating" be­ kannt, siehe hierzu US H1210 oder US 5 204 167. Eine derartige Oberflächenhärtung hilft zusätzlich, die Rei­ bung zwischen dem Gehäuse 2 und dem Drosselelement 20 herabzusetzen und den Verschleiß zu vermindern. Das gute Verhalten des Regelventils kann daher über einen recht langen Zeitraum beibehalten werden.

Claims (13)

1. Wasserhydraulik-Regelventil mit einer Drosselein­ richtung (28), die ein Drosselelement (20) auf­ weist, das als Kolben ausgebildet ist und mit einem Gegenstück (8) zusammenwirkt, das eine im wesentli­ chen hohlzylindrische Bohrung (11) aufweist, in die das Drosselelement (20) mit einem Ende (29) hinein­ ragt, wobei in Umfangsrichtung verteilt mehrere einen Strömungspfad durch den Überdeckungsbereich zwischen Drosselelement (20) und Gegenstück (8) bildende Ausnehmungen (30) im Drosselelement (20) oder im Gegenstück (8) vorgesehen sind und in Um­ fangsrichtung verteilt eine Drucktaschenanordnung (33) vorgesehen ist, die mit den Ausnehmungen (30) in Flüssigkeitsverbindung steht und zumindest teil­ weise im Überdeckungsbereich angeordnet ist.

2. Regelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Drucktaschenanordnung (33) durch eine umlaufende Nut (34) gebildet ist.

3. Regelventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens drei Ausnehmungen (30) vorgesehen sind und alle Ausnehmungen gleich groß und mit gleichem Abstand in Umfangsrichtung ange­ ordnet sind.

4. Regelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Drucktaschenanordnung (33) im Querschnitt einen bogenförmigen Grund auf­ weist.

5. Regelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Drucktaschenanordnung (33) am Drosselelement (20) angeordnet ist und in einer mittleren Arbeitsposition einer drosselele­ mentseitigen Kante (35) des Gegenstücks (8) gegen­ überliegt.

6. Regelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß das Drosselelement (20) zumindest im Bereich seines Endes (29) als Hohlkol­ ben ausgebildet ist und die Ausnehmungen als Durch­ brechungen einer Wand (32) des Hohlkolbens ausgebil­ det sind.

7. Regelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß das Drosselelement (20) auf einem Teil seiner Länge in einer Führung (21) aufgenommen ist, die einen Flüssigkeitspfad (25) zwischen Führung (21) und Drosselelement (20) auf­ weist, wobei das Drosselelement (20) in einem Be­ reich innerhalb der Führung (21) mindestens eine Nutanordnung aufweist, die punktsymmetrisch zur Achse des Drosselelements (20) angeordnet ist.

8. Regelventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Nutanordnung durch eine Ringnut (36) gebildet ist.

9. Regelventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß mehrere Ringnuten (36) axial verteilt vor­ gesehen sind, wobei benachbarte Ringnuten (36) ei­ nen Abstand im Bereich von 0,5 mm bis 1,5 mm auf­ weisen.

10. Regelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß das Drosselelement (20) auf der Niederdruckseite des Gegenstücks (8) ange­ ordnet ist und in Schließrichtung von einem vom Eingangsdruck abhängigen Druck und in Öffnungsrich­ tung von einem vom Ausgangsdruck abhängigen Druck und eine Hilfskraft beaufschlagt ist.

11. Regelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß das Drosselelement (20) und/oder das Gegenstück (8) oberflächengehärtet sind.

12. Regelventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß das Drosselelement (20) oder das Gegen­ stück (8) eine Oberflächenschicht aus amorphem Koh­ lenstoff aufweist.

13. Regelventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Stärke der Oberflächenschicht im Be­ reich von 1 bis 1,5 µm liegt.