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Mit einer Drosselspaltregelungsorgan kombinierter Steuerschieber Die
Erfindung betrifft einen rnit einem elektrisch betätigbaren Drosselspaltregelungsorgan
kombinierten hydraulisch betätigten Stelerschieber, wobei eine den Düsenabstand
zur Prallplatte des Drosselspaltregelungsorgans festlegende Justiereinrichtung vorgesehen
ist und der den Drosselspalt zwischen Düsen und Prallplatte beeinflußende elektrische
Stellantrieb von einem Permanentmagneten mit einem im Wirkungsbereich dessen Pole
angeordneten und von elektrischen Spulen umgebenen sowie mit der Prallplatte verbundenen
Anker gebildet ist. Derartige Geräte werde auch als Strom-Druckwandler bezeichnet.
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Die Auslenkung der Prallplatte des Drosselspaltregelungsorgans zur
Veränderung des Drosselspaltes beträgt nur einige hundertstell Millimeter. Deshalb
sind an die Fertigung der an der Steuerung beteiligten Elemente hohe Anforderungen
zu stellen. Zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen ist bei den bekannten Drosselspa-ltregelungsorganen
eine Justierung der Prallplatte vorgesehen, derart, daß bei einem EingangssignalNull
in die den Anker des elektrischen Stellantriebes umgebenden Spulen die Düsenabstände
zur Prallplatte einander gleich sind und damit Druckgleichheit in den Düsenräumen
herrscht. Die Justierung der Prallplatte erfolgt in bekannter Weise durch an der
Prallplatt angreifenden einstellbaren Federn. Die Federn greifen im allgemeinen
am mit der
Prallplatte eine Bewegungseinheit bildenden Anker des
Stellantriebes an. Beim Einjustieren der Prallplatte in die Nullstellung erhalten
die Federn eine unterschiedliche Vorspannung.
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Dies bewirkt bei gleich großem Eingangssignal des Stellantriebes in
der eine Bewegungsrichtung einen anderen Betrag der Auslenkng der Prallplatte als
in deren Gegenrichtung. Darüberhinaus ist mit dieser bekannten Justiereinrichtung
eine Justierung des Stellantriebes zur Erzielung einer linearen Abhängigkeit der
Druckdifferenz in den Düsenräumen zu den Eingangssignalen nicht durchführbar.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein mit einem Drosselspaltregelungsorgan
kombiniertes Steuerventil zu schaffen, bei dem die Fertigungstoleranzen der funktionswesentlichen
Teile in einfacher Weise ausgeglichen werden können und auch äußere Einflüsse weitgehend
eliminierbar sind.
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Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht daß der Permanentmagnet
des elektrischen Stellantriebes mit in Richtung cb Es Ankers anstellbaren Poluschuhen
versehen ist und die Düsen des Drosselin an sich bekannter Weise spaltregelungsorgans
anstellbar im Düsengehäuse angeordnet sind.
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Durch die anstellbaren Polschuhen und Düsen ist die Einstellung des
Luftspaltes zwischen Permanentmagneten und Anker und die Einstellung der Abstandes
zwischen Düsen und Prallplatte bzw. Prallplatten unabhängig voneinander durchführbar,
so daß der geforderte verlauf der Druckdifferenz der beiden Düsenräume in Abhängigkeit
zum
Eingangssignal des elektrischen Stellantriebes einregulierbar ist und zwar in beiden
Anstellrichtungen des Stellantriebes.
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Der Abstand des Ankers zu den einen auf einer Ebene liegenden Polschuhen
ist infolge neuerer Befestigungsverfahren für den An ker genau einzuhalten. Durch
Anwendung dieser Befestigungsverfah ren z. B. mittels Gießharz braucht der permanentmagnet
nur mit zwei in Richtung des Ankers anstellbaren Polschuhen versehen zu werden,
während die gegenüber liegenden Polschuhe als feste Bestandteile des einen Schenkels
des Permanentmagneten ausgebildet sein können.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung ist bei einem Steuerventil dessen
Drosselspaltregelungsorgan mit einem gemeinsamen Aufnahmeteil für den Anker des
elektrischen Stellantriebes und der Prallplatte versehen ist, und das Aufnahmeteil
einen elastischen Bereich zur Bildung der Schwenkachse von Anker und Prallplate
aufweist, der alestische Bereich des Aufnahmeteils in den Bereich des Ankers verlegt.
Dadurch können sich die am Anker und Prallplatte angreifenden äußeren Beschleunigungs-
und Verzögerungskräfte auf die Regelcharakteristik des Steuerventils praktisch nicht
auswirken. Vorteilhafterweise ist der elastische Bereich des Aufnahmeteils derart
in den Bereich des Ankers verlegt, daß die von dem Aufnahmeteil gebildete Schwenkachse
durch den gemeinsamen Schwerpunkt von Anker, Prallplatte und auslenkendem Teil des
Aufnahmeteils verläuft.
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Zur Vermeidung von Temperatureinflüssen auf den Steuerschieber ist
in Weiterbildung der Erfinsdung eine an sich bekannte den Steuerkolben aufnehmende
Hülse flüssigkeitsdicht im Steuergehäuse angeordnet, wobei an deren beiden Enden
anstellbare sowie gleichzeitig die Zentrierfedern des Steurekolbens aufnehmende
Abshlußdeckel
angeordnet sind. Die für die Funktion des Steuerschiebers
wesentlichen Teile bilden somit eine Temperaturunempfindliche symmetrische Baueinheit.
Darüberhinaus bietet die Verwendung einer mit dem Steuerkolben zusammenwirkende
ilülse den Vorteil, daß sie gemeinsam mit dem Steuerkolben als Funktionseinheit
auswechselbar ist. Durch die anstellbare Ausbildung der Abschlußdeckel ist gleichzeitig
ein genaues Einstellen des Steuerkolbens in seine Ausgangsstellung durchführbar.
Im Steuerschiebergehäuse wird die Hülse in einfacher Weise von einer Schraube gehalten,
die quer zur Schieberkolbenachse in eine Ausnehmung der Hülse eingreift.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das im wesentlichen aus
elektrischem Stellantrieb, Filter und Düsen mit Prallplatte gebildete Drosselspaltregelungsorgan
als selbständige auf das Steuerschiebergehäuse aufgesetzte Abaueinheit ausgebildet.
Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß das Drosselspaltregelungsorgan mit verschiedenen
Größen und Ausführungen des Steuerschiebers zu einer Steuereinheit kombinierbar
ist. Für höhere Betriebstemperaturen bestehen das Gehäuse des Steuerschiebers aus
einer Stahllegierung und die Dichtungen der Hülse aus Metall.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch das Steuerventil mit aufgesetztem
ungs Drosselspaltregel/organ, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II - II der Fig.
1 und Fig. 3 eine Draufsicht des Steuerventils mit einem Teilschnitt
im
Bereich des Filtereinsatzes des Drosselspaltregelungsorgans.
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In den Figuren ist mit 1 das Gehäuse des Steuerschiebers mit auswechselbarer
dem Steuerkolben 3 saufnehmenden Hülse 2 bezeichnet. Auf dem Gehäuse 1 sitzt das
Düsengehäuse 4 in dem die beiden Düsen 5 und 6 sowie der Filter 7 angeordnet sind.
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Die in Düsengehäuse 4 angeordneten Düsen 5 und 6 sind an ihrem vorderen
Ende mit einem Außengewinde 24 verstehen, das mit einem entsprechenden Innengewinde
25 im Düsengehäuse 4 zusammenwirkt.
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Dadurch sind die Düsen in Richtung der Prallplatte 11 zur Einjustierung
der Drosselspalte 26 a, 26 b'zwischen Prallplatte 11 und den Düsenaustritten 5 a,
6 a anstellbar.In umlaufenden Nuten 27, 28 der Düsen 5, 6 sind Dichtungsringe 29,
30 zum flüssigfkeitsdichten Abschluß der vom Druckmedium beaufschlagten Räume 31
angeordnet. Jeder Rauni 31 steht über Querbohrungen 34 und einer den jeweiligen
Düsenraum bildenden Längsbohrung 35 a bzw. 35 b mit der Düsenbohrung 36 der betreffenden
Düse in Verbindung.
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Die Längsbohrung 35 a bzw. 35 b einer jeden Düse ist durch eine Kugel
37, die von einer Schraube 38 gegen die Sitzfläche 39 gedrückt ist, nach außen flüssigkeitsdicht
abgeschlossenr Das Innensechskant 35 dient zunl Einstecken eines Schlüssels zur
Montage bzw. anstellung der Düse. Die Räume 31 stehen über Bohrungen 4s, 41 bzw.
42, 43 mit den Düsenräumen 44, 45 der dem Filter 7 zu beidenheiten nachgeordneten
Düsen 46,47 in Verbindung (Fig.2) Der Filterraum 49 ist über die Bohrung 50 im Düsengehäuse
4 sowie @@ Bohrung 51 im Gehäuse 1 des Steuerschiebern un mittelbar Mit dem Anschluß
8 für die nicht dargestellte Durchweißt @@@
verbunden. Die Bohrungen
53 im Düsengehäuse 4 sowie die Bohrungen 54, 55 im Gehäuse 1 und die Querbohrungen
56 in der ü1-se 2 verbinden die die Düsen 5, 6 umgebenden Räume 31 mit den Federräumen
57, 58 des Steuerschiebers. In den Federräumen 57, 58 herrscht somit jeweils der
gleiche Druck wie in den Räumen 31 bzw. in den vor den Düsenbohrungen 36 liegenden
Längsbohrungen 35 a bzw. 35 b. Der Raum 82 in den die Düsenbohrungen 36 münden steht
über die Bohrung 48 im Düsengehäuse 4 und der Bohrung 32 mit dem Tankanschluß T
in Verbindung.
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Der Permanentmagnet M des Stellantriebes AT wird von dem Joch J und
den beiden am Joch mittels Schrauben 15 befestigten Schenkeln S, N gebildet. Zwischen
den beiden Schenkeln S, N sind die den An- -ker 12 urngebenden Wicklungen W angeordnet.
Der Permanentmagnet M mit -Wicklungen W und aus unmagnetischem Werkstoff bestehenden
ist Distanzstücken D/mit hilfe der Schrauben 16 am Düsengehäuse 4 befestigt. Die
Haube 17 mit elektrischem SteckanschluR ia für die elektrischen Wicklungen W verschließt
den Stellantrieb AT nach außen.
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Die beiden den Nord- und SUdpol bildenden Schenkel N, S des Permanentmagneten
M weisen mittels Schraubgewinde G in Richtung des Ankers 12 anstellbare Polschuhe
19, 20, 2t, 21> 22 zur Einjustierung der Luftspalte zwischen dem Anker 12 und
den Polschuhen auf. In den oberen Polschuhen 19, 2o sind Distanzstifte 23 aus uninagnetischem
Material eingelassen, die beim Auslenken des Ankers ein Festhaften desselben an
den Polscanken verhindern.
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In der Ausnehmung 8 des Düsengehäuses 4 ist ein rohrförmiges Aufnablleteil
9 mit dem Flansch 10 und dem Dichtung 10 a mittels Schrauben 13 befestigt. Am oberen
Ende 9 a des Aufnahmeteiles ist die zylindrische Verlängerung 11 a der Prallplatte
11 sowie die zylindrische Verlängerung 12 a des Ankers 12 des Stellantriebes AT
befestigt. Der mit Sj bezeichnete gemeinsame Schwerpunkt des Ankers 12, der Prallplatte
11 sowie des oberen Endes 9 a des Aufnakneteils 9 liegt auf der vom elastischen
Bereich 9 b des Aufnahmeteils gebildeten Schwenkachse 0 dieser Elemente. Die Hülse
2 weist eine Anzahl umlaufende Nuten 59 zur Aufnahme von Dichtungsringen 60 auf
die die einzelnen Kammern 61 a, 61 b, 63 der Hülse 2 untereinander und nach außen
füssigkeitsdicht abdichten. Die zylindrische Verlängerung 62 a der Schraube 62 greift
in die umlauf ende Nut 63 der Hülse 2 ein und legt damit die Hülse 2 im Gehäuse
1 fest. Die umlaufende Nut 63 steht gleichzeitig mit dem Druckanschluß P in Verbindung
und bildet die Druckkammer des Steuerventils. Die die Federräume 57, 58 abschließenden
Abschlußdeckel 65, 66 sind mit einem Außengewinde 67 versehen, das mit einem Innengewinde
68 der Hülse 2 zusammenwirkt. Die hülsenförmige Verlängerung 65 a, 66 a der Abschlußdeckel
liegt an dem in der umlaufenden Nut 69 der iiülse 2 eingelassenen Dichtungsring
70 an, so daß' bei einer Anstellung der Abschlußdeckel zul Veränderung der Federspannung
der druck-und flüssigkeitsdichte Abschluß der -Federräume 57, 58 gewährleistet bleibt.
Die Abschlußdeckel 65> 66 sowie die Stirnflächen 74, 75.
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des Steuerkolbens 3 weisen jeweils eine kegelfbrmige Vertiefung 76
auf. Diese Vertiefungen wirken mit entsprechend ausgebildeten
kegelförmigen
Verlängerungen 77 der Federteller 785 79 der Zentrierfedern 80, 81 zusammen.
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Das aus dem elektrischen Stellantrieb AT der Prallplatte 11 und dem
Düsengehäuse 44 mit Düsen 5, 6 und Filter 7 gebildete Drosselspaltregelungsorgan
ist zu einer auswechselbaren Baueinheit vereinigt. Die Dichtung zwischen den druckmittelführenden
Bohrungen 48, 50 53, 32, 51, 54, 55 im Düsengehäuse 4 und im Gehäuse 1 des Steuerschiebers
erfolgt mittels der Dichtungsringe 71, die in im Bereich der drucnittelfü1wenden
Bohrungen eingelassenen umlaufenden Nuten 72 eingelegt sind. Das gleichzeitig den
Stellantrieb AT tragende Düsengehäuse 4 ist mittels der Schrauben 73 am Gehäuse
1 des Steuerschiebers befestigt.
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Die Wirkungsweise des Steuerschiebers ist in bekannter Weise folgende:
Bei Einleiten eines elektrischen Signals in die Wicklungen W des Stellantriebes
AT lenkt sich der Anker 12 und damit auch die Prallplatte 11 um einen entsprechenden
Betrag aus. Hierbei wird beispielsweise in der einen Auslenkrichtung die Drosselspaltbreite
26 a zwischen der Düse 5 und Prallplatte 11 vergrößert und die Drosselspaltbreite
26 b zwischen der Düse 6 und der Prallplatte 11 um den gleichen Betrag verkleinert.
Dies bewirkt in dem Düsenraum 35 a eine Druckverminderung und in dem Düsenraum 35
b eine Druckerhöhung. Da die Düsenräume 35 a, 35 b mit den Federräumen 57, 58 des
Steuerschiebers über die Bohrungen 34, 31, 40, 53, 54 bzw. 34, 31,
42,
53, 55 unmittelbar in Verpindung stehen wird der Steuerkolben 3 infolge der auf
seinen Stirnflächen 74, 75 wirksamen Druckdifferenz unter Überwindung der Spannung
der Zentrierfeder 80 aus seiner Nullage verschoben und verbindet die Druckkammer
63 mit dem.
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Arbeitsleitungsanschluß B und die mit dem Tankanschluß T in Verbindung
stehende Kammer 61 a mit dem anderen Arbeitsleitungsanschluß A.