DE2004451A1 - Steuerventil zur Regelung von strömenden Medien und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Steuerventil zur Regelung von strömenden Medien und Verfahren zu dessen Herstellung

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DE2004451A1 DE19702004451 DE2004451A DE2004451A1 DE 2004451 A1 DE2004451 A1 DE 2004451A1 DE 19702004451 DE19702004451 DE 19702004451 DE 2004451 A DE2004451 A DE 2004451A DE 2004451 A1 DE2004451 A1 DE 2004451A1
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William Ira Littleton CoI. McLaughlin (V.St.A.)
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CA. Norgren Co,, Littleton, CoI. (V.St.A.)
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Description

mein Zeichens 0171 Pt
O.A. NORGREf CO.
5400 South Delaware Street
Littleton, Colorado 80120, USA
Steuerventil zur Regelung von strömenden Medien und Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerventil zur Regelung von strömenden Medien, welches ein Gehäuse mit einer darin befindlichen Bohrung, eine in der Gehäusebohrung gelagerte Hülse und ein innerhalb der Bohrung der Hülse befindliches Spulenventilglied umfaßt, von dem zumindest ein hervorstehender Teil in die Hülsenbohrung gleitend eingreift. .
Spulenventile zur Steuerung der Strömung von Flüssigkei- ; ten enthalten im allgemeinen ein in einer Bohrung verschiebbar !angeordnetes Spulenglied, wobei die Bohrung in axialem Abstand : voneinander angeordnete Öffnungen enthält, durch welche die ; gewünschte Arbeitsweise des Ventils ermöglicht wird. In gewis- ! sen verfeinerten Ausführungen befindet sich die Bohrung in einer j
: innerhalb einer Ventilgehäusebohrung zweckmäßig abgedichteten Hülse. Für die Steuerung der Durchflußmenge einer gasförmigen Flüssigkeit, beispielsweise Druckluft, müssen zur Vermeidung ivon Leckerscheinungen bestimmte Oberflächen unter Einhaltung I enger Maßtoleranzen und mit einem hohen Grad an Oberflächen- ;glätte hergestellt werden, falls keine Dichtungen (Packungen)
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verwendet werden sollen« Erkannt wurde auch die Notwendigkeit, ein Ventilgehäuse aus leicht zu verarbeitendem Material her-
■ zustellen und für die Herstellung des verschiebbaren spulenförmigen Ventilgliedes und der umgebenden Hülse ein hartes, verschleißfestes Material zu wählen. Hinsichtlich der Befestigung und des Abdichtens der Hülse innerhalb des Gehäuses ent-
; stehen hierdurch gewisse Probleme. Die US-Patentschrift 3 152 614 bietet eine Lösung durch die Abdichtung der Hülse mittels O-Ringen, welche in die Gehäusebohrung md -hülse eingreifen; die Hülse und das Spulenteil sind hierbei aus korrosionsbeständigem und verschleißfestem Stahl hergestellt.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der
Herstellung eines Ventils mit spulenförmigem Ventilglied, das trotz guter Abriebbeständigkeit und Verschleißfestigkeit leicht zusammenzubauen und herzustellen ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Herstellung eines Ventils, dessen Hülse und spulenförmiges Glied aus keramischem Material hergestellt sind.
Im folgenden wird eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils anhand der Zeichnung noch näher erläutert. In dieser zeigen in rein schematischer Weise:
Pig. 1 einen Längsmittelschnitt durch das erfindungs-
gemäße Strömungsregelventil für strömende Medien, Pig. 2 einen Schnitt im vergrößerten Maßstab längs der j Linie 2-2 in Pig. I, und
j Pig. 3 ein Verfahren zur Herstellung des Ventils gemäß
der Erfindung.
In den Pig. 1 und 2 wird ein erfindungsgemäßes Ventil j in einer herkömmlichen Ausführungsform dargestellt; es besitzt ein Gehäuse II, welches eine Hülse 12 und ein axial in der Hülse 12 verschiebbares spulenförmiges Ventilglied 14 enthält. Letzteres weist eine Vielzahl axial angeordneter Vorsprünge 16
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ORIGINAL INSPECTED
auf, die durch. Ansätze 18 verbunden sind und zusammen die in axialem Abstand voneinander liegenden, ringförmigen Zwischenräume 20 bilden» Unterteilte Öffnungen 22, beispielsweise in Form von Querschlitzen, verlaufen durch die Hülsenwand und fluchten mit gleichen Öffnungen-24 innerhalb des Ventilkörpers, die wiederum mit einem Verteilerkopf 26 in Verbindung! stehen, an welchem die verschiedenen Leitungen angeschlossen sind, die mit einer druckluftbetätigten Vorrichtung, beispielsweise einem doppelt beaufschlagten, zylinderförmigen Betätigungsorgan in VerMndung steheno Das Ventil ist für eine in zwei Stellungen wirkende Betätigung bestimmt und besitzt eine mittlere, für die flüssigkeitszufuhr bestimmte Durchgangsöffnung S, einen mit einem Zylinderende in Verbindung stehenden Kanal C1, ferner einen mit dem anderen Ende in Verbindung stehenden Kanal C2 sowie die Auslaßöffnungen E1 und E2,, Wie aus der Zeichnung hervorgeht* steht die Zuführungsleitung S mit einem Zylinderende G2 in Verbindung, während das Zylinderende G1 das Medium über die Austrittsöffnung E1 zur Atmosphäre austrägt. Bei der Bewegung des spulenförmigen Ventilgliedesnach rechts in eine Endstellung trägt das Zylinderende G2 das Medium über die Auslaßöffnung E2 zur Atmosphäre aus, während das Zylinderende G1 von der Quelle S mit Flüssigkeit gespeist'wird.
Die Bewegung des spulenförmigen Ventilgliedes 14 in die dargestellte linke Endstellung wird durch eine mit einem Betatigungsorgan30, beispielsweise einem Solenoid, befestigte Schubstange 28 erzielt, während die Bewegung in die Endstellung auf der rechten Seite von einer Feder 32 herbeigeführt wird, deren Enden an das spulenförmige Ventilglied sowie einen abnehjnbaren Deckel 34 angrenzen. Der Deckel 34 kann einen als Meßöffnung dienenden, beispielsweise aus Sinterbronze hergestellten Filter 36 enthalten. Durch diese Meßöffnung kann die Luit zwischen der Atmosphäre und dem linken Ende des spulenfÖrmigen Ventilgiiedes hindurchströmen. Ringförmige Endanschlage 38 aus Kunststoff wie z.B. "Delrin", dienen der Abfederung des spulenförmigen Ventilgliedes bei Erreichen der Endstellungen. ■■".. ' - ." ',■ , ... -.i-- - ,.- .. ' ■
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An einem Ende der Schubstange 28 kann ebenfalls ein Endanschlag 4O aus dem gleichen Material angeordnet sein.
Die Hülse 12 ist aus einem keramischen Material hergestellt. Die Bohrung der Hülse 12 ist beispielsweise durch Feinschleifen mit sehr glatter Oberflächenausführung unter Einhaltung enger Toleranzen bezüglich des Durchmessers und der Geradlinigkeit hergestellt.
In ähnlicher Weise wird auch das spulenförmige Ventilglied hergestellt und bearbeitet. Die Gleitpassung innerhalb der Hülse ist so beschaffen, daß bei trockener Luft ein geringes Lecken über die Vorsprünge hinweg auftreten kann, jedoch erfolgt durch die Zugabe von Ölnebel an die zugeführte Luft eine ausreichende Abdichtung der Vorsprünge. Für die Schmierung von druckluftbetätigten Instrumenten hat sich dieses herkömmliche Verfahren in der Praxis bewährt.
Die Hülse 12 ist in der Bohrung des Hauptteiles mit Hufe eines elastomeren Materials 42 befestigt, welches der Hülse als halb freibewegliches, elastisches Kissen dient und die in der Hülse befindlichen Spannungen auf ein Mindestmaß herabsetzt. Dies gilt insbesondere bei einem Temperaturunterschied zwischen der Hülse und dem Gehäuse oder aber im Falle einer leichten Deformation des Gehäuses. Das gewählte Material soll am Gehäuse haften und somit eine Dichtung zwischen aneinandergrenzenden Luftdurchgängen bilden. Das Material, beispielsweise Polyurethan, soll aus einer einspritzbaren Flüssigkeit bestehen, die sich bei der Aushärtung chemisch verändert. Ein weiteres zufriedenstellendes Material ist Buna N; es wird unter den Handelsnamen "Chemigum", "Butapren", "Paracril" und "Hycar" vertrieben. Ein weiteres Beispiel ist Polyvinylchloridschaum.
Zur Veranschaulichung der oben beschriebenen Konstruktion ist in Fig. 3 die Anordnung der Hülse in einer gewünschten Stellung innerhalb des Gehäuses 10 dargestellt. Die Hülse 12
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ist zunächst in der Hauptbohrung 44 gelagert, und in jedes Paar der fluchtenden öffnungen sind Absperrglieder 46 eingefügt (gezeigt ist lediglich ein Absperrglied), deren Form derjenigen der Öffnungen 22 und 24 entspricht/Durch diese Stöpsel wird das Durchströmen des Mittels ermöglicht. Es bildet sich ein Kern, der sieh über den gesamten Spielraum zwischen dem Gehäuse und der Hülse hinweg erstreckt. Hierdurch erfolgt ebenfalls die axiale Ausrichtung der entsprechenden Öffnungen der Hülse und des Ventilkörpers. Daran anschließend werden die Hülsenenden gesperrt. In der Zeichnung ist das Absperrglied 48 ,gezeigt, welches ebenfalls in.-die Gehäusebohrung eingreift und die Hülsenachse derart einstellt, daß sie mit der Achse der Bohrung zusammenfällt. Durch die in dieser Weise bestimmte Stellung der Hülse weist der umgebende Raum eine völlige Gleichförmigkeit auf. Anschließend daran wird das einspritzbare Material 42a unter Drück in das eine Ende der Gehäusebohrung eingespritzt, strömt durch die öffnungen 50 im Absperrglied hindurch und fließt weiter durch gleiche Öffnungen in einem gleichen* am anderen Hülsenende befindlichen Absperrglied. Nach der Aushärtung können die Absperrglieder beispielsweise durch ein mit jedem Stöpsel verbundenes Auszieh-.organ 52 entfernt werden. Hierdurch wird das in den Öffnungen j-50 befindliche Material aufgebrochen und von der Gehäuseboh- J rung abgestreift. Nach der Entfernung der Stöpsel 46 ist die ! Herstellung der miteinander fluchtenden, durch Hülse, das aus- | (| gehärtete Einspritzmaterial und das Gehäuse führenden Strömunga-; kanäle beendet. !
Patentansprüche:
00 98 36/12 79

Claims (10)

  1. Patentansprüche
    Steuerventil zur Regelung von strömenden Medien, dadurch gekennzeichnet, daß es ein metallisches Gehäuse (10) mit einer darin befindlichen Bohrung und eine in der Bohrung gelagerte Hülse (12) aus keramischem Material enthält, deren Außenfläche sich von der Gehäusebohrung aus radial nach innen erstreckt und einen Umgebungsraum bildet, mit einem spulenförmigen Yentilglied (14) aus keramischem Material, welches innerhalb aar Hülse (12) gelagert ist und zumindest einen, in der Hülsenbohrung verschiebbaren Vorsprung (l6) aufweist, mit einer P in diesem Umgebungsraum angeordneten, an der Gehäusebohrung und der Außenfläche der Hülse (12) haftenden elastomeren Materialschicht (42), wobei dieses elastomere Material (42) in flüssiger Form in den Zwischenraum eingespritzt wird und der chemischen Aushärtung unterliegt, und daß sich zumindest ein Paar in Übereinstimmung miteinander bringbare öffnungen durch die Hülsenwand und durch das elastomere Material hindurch erstreckt, um einen Anschluß der Hülsenbohrung an eine fluchtende Öffnung im Gehäuse herzustellen.
  2. 2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachsen der Gehäusebohrung fc und der Hülse im wesentlichen zusammenfallen, und daß der Zwischenraum eine im wesentlichen gleichförmige, radiale Ausdehnung aufweist.
  3. 3· Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e kennzeichnet, daß das keramische Material
    im wesentlichen aus Tonerde besteht.
  4. 4. Ventil nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß das elastomere Material ; aus Polyurethan, Buna N oder Polyvinylchlorid besteht.
    - A2 -
    009836/1279
  5. 5· Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e η η ζ e i c h η e t , daß es entfernbare Stöpsel (46) zum Schließen der Enden der Hülsenbohrung und der fluchtenden Öffnungen enthält, welche bei der Einspritzung und Aushärtung ein Eindringen des elastomeren Materials in die Öffnungen sowie in die Hülsenbohrung hinein verhindern. .
  6. 6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch g ek e η η ζ e i e h η e t , daß es eine Stützvorrichtung für die Hülse (12) enthält, deren Längsachse im wesentlichen mit der Längsachse der Gehäusebohrung zusammenfällt.
  7. 7· Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k en η ζ e ich net , daß es ein metallisches Gehäuse (10) mit einer darin befindlichen Bohrung und eine in der .Gehäusebohrung angeordnete Hülse (12) aus keramischem Material umfaßt, deren Außenfläche sich, von der Gehäusebohrung radial nach, innen erstreckt und somit einen Umgebungsraum bildet, mit einem innerhalb, der Hülsenbohrung befindlichen spulenförmigen Ventilglied (.14), von dem zumindest ein Vorsprung (16) in der Hülsenbohrung verschiebbar angeordnet ist, daß ein in dem Zwischenraum angebrachtes und an der Gehäusebohrung sowie an der Außenfläche der Hülse haftendes elastomeres Material (42) und zumindest ein Paar ausgerichteter Öffnungen vorgesehen sind* die sich durch die Hülsenwand und durch das elastomere Material (42) hindurcherstrecken, um* einen Anschluß zwischen der Hülsenbohrung und den fluchtenden Öffnungen im Gehäuse herzustellen.
  8. 8, Verfahren zur Herstellung eines Ventils nach den Ansprüchen: 1 bis 7, g e k e η η ζ e i c h η e t durch die Bildung einer keramischen Hülse (12) mit mindestens einer, in der Hülsenwand· befindlichen Öffnung und Bearbeitung der Hülsenbohrung unter Einhaltung enger Maßtoleranzen und eines hohen Grades an Oberflächenglätte,
    009836/1279 ' - A3 "
    die Bildung eines allgemein zylindrischen, keramischen, ! spulenförmigen Ventilgliedes (14) mit mindestens einem , Vorsprung (16) und Bearbeitung der Außenfläche des letzte- ! ren unter Einhaltung enger Toleranzen und eines hohen ■ Grades an Oberflächenglätte ähnlich der Hülse (12), ferner j die Bildung eines metallischen Gehäuses (10), dessen Bohrung größer als der Außendurchmesser der Hülse (12) ist, das Feststellen der Hülse (12) innerhalb der Gehäusebohrung in einer festen Stellung zur Bildung eines ringförmigen Zwischenraumes zwischen der Hülse (12) und der Gehäueebohrung, die Verwendung von Absperrgliedern (46) innerhalb der Öffnung, die sich über den Zwischenraum hinweg erstrecken und mit einer entsprechend ausgerichteten, im Gehäuse befindlichen Öffnung in Eingriff gelangen, ferner die Verwendung von Absperrgliedern (48) zur Verstöpselung der Enden der Gehäusebohrung, das Einspritzen eines elastomeren Materials (42) in den Zwischenraum, wobei das Material in flüssiger Form eingespritzt wird mit anschließender chemischer Aushärtung und Haftung am Gehäuse (10) und an der Hülse (12), und die Entfernung der Absperrglieder (46) nach erfolgter Aushärtung sowie das Einführen des Spulenventils (14) in die Hülse beim Zusammenbau der Ventilglieder.
  9. 9· Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung der Hülse (12) durch Abziehen oder Schleifen bearbeitet wird.
  10. 10.Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche des Ventilgliedes (14) durch Feinschleifen bearbeitet wird.
    11vVentil nach Anspruch 1 bis 10, mit einem spulenförmigen Ventilglied (14) und einer darin verschiebbaren Hülse (12), dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Ventilglied (14) als auch die Hülse (12) aus keramischem Material hergestellt sind.
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DE19702004451 1969-02-10 1970-01-31 Steuerventil zur Regelung von strömenden Medien und Verfahren zu dessen Herstellung Pending DE2004451A1 (de)

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