DE2046574A1 - Ventilverschlußstuck mit Stromungs korper und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

VehtilverSchlußstück mit Strömungskörper und Verfahren zu dessen Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventilverschlußstück mit in einer Zylinderführung gehaltenem Strömungskörper, der die Form eines Kreiszylinders mit mindestens zwei über den Umfangverteilten Aussparungen hat, deren Querschnitt sich von der Verschlußfläche weg vergrößert, und auf ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Es ist bekannt, einem Ventilverschlußstück einen Strömungskörper zuzuordnen, um eine bestimmte Hub-Durchflußmengen-Charakteristik zu erhalten. Erstrebt ist insbesondere eine sogenannte gleichprozentige Charakteristik, bei der jede prozentuale Änderung des Hubes einer gleichen prozentualen Änderung der Durchflußmenge entspricht.

Es ist bekannt, die Strömungskörper als Rotationskörper auszuführen, deren Erzeugende eine gekrümmte Linie ist und in der Regel durch eine definierte Funktion bestimmt ist, beispielsweise durch einen Parabelabschnitt. Zur Erzielung einer gleichprozentigen Charakteristik sollte die Erzeugende durch eine Exponentialkurve gebildet sein. Derartige Rotations-StrömungekÖrper können durch Drehen mit Hilfe einer Schablone verhältnismäßig leicht hergestellt werden. Sie haben aber den Nachteil, daß sie sich, insbeaondere in der Nähe der Ver-

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Schlußstellung, unter dem Einfluß der Strömung zu bewegen beginnen. Diese Bewegung führt zu Geräuschen und zu einer Zerstörung des Sitzes durch Erschütterungen. Häufig rotiert das gesamte Verschlußstück einschließlich des Ventilschaftes, wodurch auch noch die Packdose zerstört wird.

Ein anderer bekannter Strömungskörper hat die Form eines Kreiszylinders mit vier gleichmäßig über den Umfang verteilten Aussparungen. Die Aussparungen beginnen nahe der Verschlußfläche 'und vergrößern sich allmählich in der Tiefe und in der Breite. Die Aussparungen sind über die gesamte Länge des Strömungskörpers durch verbleibende Umfangsabschnitte des Kreiszylinders getrennt. Mit diesen Umfangsabschnitten ist der Strömungskörper in einer zylindrischen Buchse geführt. Die Führung wird um so besser, je mehr sich das Verschlußstuck der Schließstellung nähert. Diese Strölungskörper sind aber sehr teuer, denn sie lassen sich nur unter großen Schwierigkeiten herstellen. Eine spanabhebende Bearbeitung der einzelnen Ausnehmungen ist sehr mühsam und zeitraubend. Beim Gießen der Strömungskörper leidet die Genauigkeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventilverschlußstück der eingangs beschriebenen Art, insbesondere für eine gleichprozentige Ventilcharakteristik, anzugeben, das wesentlich einfacher herzustellen ist als die bekannte Bauform.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Aussparungen durch zur Zylinderachse geneigte Flächen begrenzt sind, die in jeder Querschnittsebene auf den Seiten eines gleichseitigen Mehrecks liegen.

Überraschenderweise lassen sich mit einem solchen Ströaungskörper Ventil-Kennlinien erzielen, die den gewünschten Kennlinien sehr genau angepaßt sind. Insbesondere läßt sich auch eine gleichprozentige Charakteristik äußerst genau nachbilden.

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Die Herstellung ist sehr einfach, da die Aussparungsflächen durch Fräsen oder Schleifen hergestellt werden können. Gegossene Verschlußstücke können sehr genau nachbearbeitet werden.

Insbesondere können die geneigten Flächen eben sein.Dabei ergibt sich ein Strömungskörper, der im wesentlichen nur durch zylindrische und ebene Flächen begrenzt ist. Die Herstellung der ebenen Flächen ist besonders einfach.

Für die Anpassung an eine gewünschte Ventilcharakteristik stehen verschiedene Parameter zur Verfügung, wenn Hub und Durchmesser vorgegeben sind, so die Zahl der Aussparungen und die Neigung der Flächen eur Zylinderachse in jeder Querschnittsebene. Insbesondere kann man jede Aussparung durch mindestens zwei ebene Flächen unterschiedlicher Neigung begrenzen. Für einen Strömungskörper, der einem bekannten Exponential-Rotationskörper entspricht, sollte - ausgehend von der Verschlußfläche - einer Fläche geringerer Neigung eine Fläche stärkerer Neigung folgen.

Besonders günstig ist es, wenn insgesamt drei gleichmäßig über den Umfang verteilte Aussparungen vorgesehen sind. Bei einem solchen Strömungskörper vereinigen sich die Vorteile einer guten Stabilität gegen eine unerwünschte Bewegung, insbesondere Drehung, des VerschlußStücks mit einer möglichst geringen Anzahl von Bearbeitungsvorgängen.

Des weiteren ist es günstig, wenn die Ebenen benachbarter Aussparungen sich in einer Höhe des Zylinderumfangs treffen, die bei maximalem Ventilhub noch innerhalb der Zylinderführung liegt. Damit ist sichergestellt, daß während des gesamten Hubes eine Führung vorhanden ist.

Bei Dreiwege-MJachventilen ist es häufig erwünscht, die Vereinigung der beiden von den Ventilen kontrollierten Teilströmungen so vorzunehmen, daß dessen Summe konstant ist. Ent-

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sprechendes gilt für Dreiwege-Verteilerventile. Zu diesem Zweck kann das Ventilverschlußstück bei Verwendung in einem Dreiwegeventil mit einem zweiten, gleichartigen, entgegengesetzt wirkenden Verschlußstück verbunden sein und es kann bei dessen Strömungskörper .jede Aussparung durch ebene Flächen begrenzt sein, bei denen - ausgehend von der Verschlußfläche - einer Fläche stärkerer Neigung eine Fläche geringerer Neigung folgt.

'Die Herstellung der Verschlußstücke erfolgt oft in kleinen Serien. In diesem Zusammenhang ist es günstig, wenn für Ventile mit unterschiedlichen Kenndaten unter Beibehaltung der Neigung der Flächen unterschiedliche Durchmesser des Kreiszylinders gewählt werden. Hierbei kann das Fräs- oder Schleifwerkzeug im wesentlichen unverändert bleiben. Trotzdem ergeben sich Ventile mit genau definiertem Durchfluß-Koeffizienten K .

Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Ventil mit einem erfindungsgemäßen Verschlußstück,

Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch den Strömungskörper längs der Linie A-A in Fig. 1,

Fig. 3 einen Blick von unten auf den Strömungskörper der Fig. 1,

Fig. 4 einen Teilquerschnitt durch ein Dreiwegeventil mit einem erfindungsgemäßen Verschlußstück und

Fig. 5 eine Ansicht von unten auf das Verschlußstück der Fig.

In Fig. 1 ist ein Ventilgehäuse 1 mit Eintrittsstutzen 2 und Austrittsstutzen 3 veranschaulicht. Das Gehäuse ist durch einen Deckel 4 abgeschlossen, welcher eine übliche Stopfbuchse 5 trägt, durch welche ein Ventilschaft 6 hindurchgeführt ißt.

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Ein Einsatz 7 dient mit einer Schrägfläche 8 als Ventilsitz und mit einer Zylinderfläche 9 als Führung.

Ein Verschlußstück 10 ist am unteren Ende des Schaftes 6 festgeschraubt und besteht aus einem oberen Verschlußteil 11 mit Verschlußfläche 12 und einem Strömungskörper 13. Der Strömungskörper ist, wie Fig. 3 erkennen läßt, ein Kreiszylinder, der an drei gleichmäßig am Umfang versetzten Stellen Aussparungen aufweist, welche durch ebene Flächen 14, 15 begrenzt sind. Fig. 2 zeigt, daß in jeder Querschnittsebene die ebenen Flächen, hier die Flächen 15, auf den Seiten 16 eines gleichseitigen Dreiecks liegen. Mit zunehmendem Abstand von der Verschlußfläche 12 wird dieses Dreieck immer kleiner.

Zwischen den ebenen Flächen verbleiben Abschnitte 17 des Zylinderumfangs, die in der zylindrischen Führung 9 gehalten sind. Diese Zylinderabschnitte werden umso größer, je mehr man sich der Verschlußfläche 12 nähert. Nahe der Schließstellung ist das Verschlußstück 10 im wesentlichen über seinen gesamten Umfang geführt. Der freie Strömungsquerschnitt wird durch den Bereich zwischen den ebenen Flächen 14, 15 und der Führungsfläche 9 gebildet.

Mit dieser Konstruktion läßt sich eine Ventilcharakteristik erzeugen, bei der eine Verstellung des Hubes um einen bestimmten Prozentsatz zu einer gleichen Änderung des Prozentsatzes der Durchflußmenge führt.

Eine Distanzhülse 18 ist auf den Ventilschaft 6 oberhalb des VerschlußStücks 10 geschoben. Sie dient der Begrenzung des Hubes auf den Maximalwert h. Dieser Wert ist kleiner als der Abstand s, den7p\inkt 19, an dem sich die Flächen/am Zylinderumfang treffen, von der Verschlußfläche 12 hat. Auch bei maximalem Ventilhub liegen daher Abschnitte des Zylinderumfangs noch innerhalb der Buchse.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 4 und 5 ist ein Drei-

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wegeventil veranschaulicht, bei dem ein Austrittsraum 20 und zwei Zutrittsräume 21, 22 vorgesehen sind. Es soll dafür gesorgt sein, daß in jeder Ventilstellung die Summe der in beiden Zutrittsräume eingeführten Strömung konstant ist.

In das Ventilgehäuse 23 ist ein Einsatz 24 eingefügt, der eine Dichtfläche 25 und eine zylindrische Führungsfläche 26 aufweist. In einen Ventildeckel 27 ist ein Einsatz 28 eingefügt, der eine Dichtfläche 29 und eine zylindrische FUhrungsflache 30 aufweist.

Der Ventilschaft 31 ist mit einem Doppel-Verschluß stück 32 verbunden, dessen oberer Teil 33 dem Verschlußstück 10 der Fig. 1 entspricht und eine Verschlußfläche 34, Aussparungen mit ebenen Begrenzungsflächen 35 und 36 sowie zylindrische Umfangsabschnitte 37 hat. Der untere Teil wird durch ein Verschlußstück 38 gebildet, das gleichartig aufgebaut ist, aber entgegengesetzt wirkt. Hier sind eine Verschlußfläche 39» Aussparungen mit ebenen Begrenzungsflächen 40, 41 und zylindrische Führungsabschnitte 42 vorhanden.

Ein Unterschied besteht darin, daß - jeweils ausgehend von der Verschlußfläche 34 bzw. 39 - beim Verschlußstück 33 einer ebenen Fläche 35 mit geringerer Neigung eine Fläche 36 stärkerer Neigung folgt, während beim Verschlußstück 38 P einer Fläche stärkerer Neigung 40 eine Fläche geringerer Neigung 41 folgt. Die Flächen 35, 41 und 36, 40 sind paarweise einander so zugeordnet, daß bei jeder beliebigen Hubstellung die Summe der über die Räume 21 und 22 abströmenden Flüssigkeit konstant bleibt.

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Claims (8)

1. — 7 —
   Patentansprüche

   Ventilverschluß stück mit in einer Zylinderführung gehaltenem Strömungskörper, der die Form eines Kreiszylinders mit mindestens zwei über den Umfang verteilten Aussparungen hat, deren Querschnitt sich von der Verschlußfläche weg vergrößert, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen durch zur Zylinderachse geneigte Flächen (14, 15? 36, 36; 40,41) begrenzt sind, die in jeder Querschnittsebene auf den Seiten (16) eines mehrseitigen Mehrecks liegen.
2. 2. Verschluß stück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigten Flächen (14, 15; 35, 36; 4O₇ 41) eben sind.
3. 3. Verschluß stück nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Aussparung durch mindestens zwei ebene Flächen (14, 15; 35, 36; 40, 41) unterschiedlicher Neigung begrenzt ist.
4. 4. Verschlußstück nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß - ausgehend von der Verschlußfläche (12; 34) - einer Fläche (14; 35) geringerer Neigung eine Fläche (15J 36) stärkerer Neigung folgt.
5. 5. Verschluß stück nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß drei gleichmäßig über den Umfang verteilte Aussparungen vorgesehen sind.
6. 6. Verschluß stück nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die ebenen Flächen (15) benachbarter Aussparungen sich in einer Höhe (19) des Zylinderumfangs treffen, die bei maximalem Ventilhub (h) noch innerhalb der Zylinderführung (9) liegt.
7. 7. Verschluß stück nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es bei Verwendung in einem Dreiwegeventil mit einem zweiten, gleichartigen, entgegengesetzt wirkenden Verschluß stück (38) verbunden ist und daß bei

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   dessen Strömungskörper jede Aussparung durch ebene Flächen begrenzt ist, bei denen - ausgehend von der Verschlußfläche (39) - einer Fläche (40) stärkerer Neigung eine Fläche (41) geringerer Neigung folgt.
8. 8. Verfahren zur Herstellung von Verschlußstücken nach einem der Ansprüche 1 bis 7, für Ventile mit unterschiedlichen Kenndaten, dadurch gekennzeichnet, daß unter Beibehaltung der Neigung der Flächen unterschiedliche !Durchmesser des Kreiszylinders gewählt werden.

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