DE2063589A1

DE2063589A1 - Vorrichtung zur Durchflussmengensteu erung

Info

Publication number: DE2063589A1
Application number: DE19702063589
Authority: DE
Inventors: Masashi Nagoya; Monyama Yoshiki Okazaki Aichi; Sugimoto (Japan). P F 16k 15-02
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-12-29
Filing date: 1970-12-23
Publication date: 1971-07-08
Also published as: FR2074423A5; JPS5241486B1; GB1291659A; DE2063589B2; US3722858A; DE2063589C3

Description

PATENTANWALT DR.-ING. LOTTERHOS

6000 FRANKFURT (MAIN) - _ _{Q Q}

ANNASTRASSE 19 ZUDO UOv)

FERNSPRECHER: (0411) 555061 TELEGRAMME! LOMOSAPATENT LANDESZENTRALBANK 50007149 POSTSCHECK-KONTO FFM. 10(57

V/ho 5634 FRANKFURT (MAIN), 22.Dez. 1970

Norio Nomura

87» Hongo, Sasame-clio, Anjo-shi, Aichi-ken, Japan

Vorrichtung zur Durchflussmengensteuerung.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern der Durchflussmenge der Betriebsflüssigkeit für hydraulische Systeme, wie beispielsweise an hydraulisch betätigten Werkzeugmaschinen, Apparaten oder dergleichen. Wesentlich ist für diese Vorrichtung, dass sie in der Lage ist, einen konstanten Durchfluss bei vorgegebenem Wert zu gewährleisten, und zwar unabhängig von durch Schwankungen der Umgebungstemperatur hervorgerufenen Viskositätsveränderungen der Betriebsflüssigkeit.

Hydraulische Systeme, die immer kleinere Bauabmessungen aufweisen, machen hydraulische hochdruck-betätigte Glieder von kleinem Durchmesser erforderlich. Dies schafft das Bedürfnis nach einer Vorrichtung zum Steuern der Durchflussmenge, die in der Lage ist, präzis geringe Mengen der Betriebsflüssigkeit zu steuern unabhängig von Schwankungen der umgebenden Temperatur, um somit die Zuleitung einer genau und konstant eingestellten Flüssigkeitsmenge für hydraulische Systeme zu ermöglichen.

So ist beispielsweise ein Mengenregelventil, das diese er wähnten. Erforderniese zu erfüllen versucht, bekanntgeworden. Ee umfasst zwei hohlzylindrisch ausgestaltete Seile, die axial, dicht zueinander angeordnet, gleit- oder dre«hbar verbunden sind. Einer der hohlzylindrischen Zeile weist eine den

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Zylindermantel durchdringende Oeffnung auf, die bei abgewinkeltem Umfang ein gleichschenkliges Dreieck bildet und wobei jeder_: der Seiten der Dreiecköffnung als Schneide ausgebildet ist. Der andere hohlzylindrische Teil besitzt eine längliche Oeffnung, wobei ebenfalls jede Seite der länglichen Öffnung als Schneide ausgeführt ist. Sind die zwei hohlzylindrischen Teile ineinan-" der eingeordnet und werden sie relativ zueinander gedreht, Schilden die dreieckförmige und die längliche Oeffnung einen scharf begrenzten Durchlass. Durch Veränderung der Durchtrittsfläche dieses scharf begrenzten Durchlasses wird die Menge der durchströmenden Betriebsflüssigkeit bestimmt.

Das erwähnte herkömmliche Ventil hat jedoch den ^achteil, dass sehr hohe Leckverluste der Betriebsflüssigkeit auftreten, und zwar an anderen Stellen, als am scharf begrenzten Durchlass. Als solche Stellen sind anzusehen der Zwischenraum, der sich ausgehend vom scharf begrenzten Durchlass zwischen den beiden zylindrischen Teilen erstreckt. Ueberdies wird die Leckmenge sehr stark beeinflusst von Aenderungen der durch den Durchlass strömenden Betriebsflüssigkeitsmenge. Daher ergeben sich grosse Schwierigkeiten hinsichtlich eines genauen Einstellens besonders von kleinen Flüssigkeitsmengen, da besonders dann grosse Leckverluste zu erwarten sind, wenn eine geringe Menge eines strömenden Mediums durch eine kleine Austrittsöffnung des scharf begrenzten Durchlasses austritt.

ueberdies ist in dem zuvor erwähnten herkömmlich bezeichneten Ventil die Oeffnung eines der hohlzylindrischen Teile so ausgebildet, dass sie an jeder Seite eine Schneide aufweist, welche in Richtung der Einlasseite des Ventils auseinanderlaufen. Die geneigten Flächen der Schneiden bilden folglich den hauptsächlich benetzten Umfang beim Steuern einer kleinen Flüssigkeitsmenge. Dies erhöht den unerwünschten Einfluss der Viskosität der Betriebsflüssigkeit an den schrägen Schneiden, was eine weitere Schwierigkeit beim Steuern kleiner Flüssigkeitsmengen mit sich bringt.

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Die Erfindung zielt danach in erster Linie darauf ab, eine Vorrichtung zur Durchflussmengensteuerung zu schaffen, die in der Lage ist, die zuvor genannten Leckverluste der Betriebsflüssigkeit an anderen Stellen als an dem. scharf begrenzten Durchlass unabhängig von Schwankungen der Umgebungstemperatur zu mindern, wobei ein genau und konstant eingestellter !Flüssigkeitsstrom mit einem guten temperaturausgleichenden Effekt, selbst beim präzisen Einstellen von sehr geringen Hengen der strömenden Betriebsflüssigkeit darstellbar ist. Weiterhin ist es das Ziel der Erfindung, die Vorrichtung zum Steuern der Durchflussmenge so auszubilden, dass die Neigung zur Zähflüssigkeit der Betriebsflüssigkeit an den Schrägen der Schneiden, die die benetzte Oberfläche des scharf begrenzten Durchlases ausmachen, erheblich verringert bzw. auf das geringste Mass reduziert wird. Weiterhin ist bei einer solchen Vorrichtung darauf abgezielt, dass die Mengensteuerung der Betriebsflüssigkeit sehr einfach vorgenommen werden kann und auch kein Nachstellen des einmal eingestellten Wertes wegen Viskositätsveränderungen der Betriebsflüssigkeit erforderlich wird. Schliesslich wird von der neuen Vorrichtung erwartet, dass sie eine wesentlich vereinfachte Konstruktion aufweist, niedere Herstellungskosten erfordert und herkämmliche Druckausgleichsmittel zugeordnet werden können.

Dies wird mit der Vorrichtung nach der Erfindung erreicht, die gekennzeichnet ist durch ein Gehäuse mit koaxial angeordneten Einlass- und Auslassbohrungen und mit einer die Mittelachse der Bohrungen kreuzenden Oeffnung, eine in der Oeffnung bewegbar angeordnete Hülse, die eine mit der Einlassbohrung zusammenwirkende Einlassöffnung und eine mit der Auslassbohrung zusammenwirkende Auslassöffnung aufweist, deren Randbegrenzungen von schrägen, kontinuierlich zur Auslassbohrung hin divergierenden Schneidflächen gebildet werden, einen in der Hülse bewegbar eingeordneten Drosselkörper mit einer die Längsachse des Drosselkörpers kreuzenden, mit der Einlassbohrung und der Einlassöffnung der Hülse zusammenwirkende Aussparung, die an dem der Einlassbohrung gegenüberliegenden Ende in eine Oeffnung übergeht, die mit der Auslassöffnung der Hülse zusammenwirkt, und Mittel zum Bewegen der Hülse und des Drosselkörpers relativ zueinander,

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wodurch das Einstellen eines von der Auslassöffnung in der Hülse und der Oeffnung im Drosselkörper gebildeten, stets scharf begrenzten Durchlasses für die Betriebsflüssigkeit erfolgt.

Zweckmässigerweise ist die Aussparung im Drosselkörper am Ende sphärisch gekrümmt ausgebildet und die Oeffnung, in welche die Aussparung übergeht, zur Auslassöffnung hin durch konisch zulaufende Schneidflächen begrenzt.

Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird eine Ausführungsform der Erfindung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt im Aufriss eine Ausführungsform gemäss der Erfindung.

Fig. 2 zeigt einen vergrösserten Ausschnitt der Fig. 1. Fig. 3 zeigt einen Schnitt der Fig. 1 längs der Linie 3-3.

Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht des in Fig. 1 dargestellten Drosselkörpers.

Fig. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht der in Fig. 2 dargestellten Hülse.

Fig. 6 zeigt einen Schnitt der Fig. 1 längs der Linie 3-3» wobei die kleinste Durchtrittsfläche des scharf begrenzten Durchlasses eingestellt ist.

Fig. 7 zeigt in vergrössertem Masstab einen perspektivischen Ausschnitt des scharf begrenzten Durchlasses gemäss der Einstellung in Fig. 6.

Fig. 8 zeigt einen Schnitt der Fig. 1 längs der Linie 3-3» wobei die grösste Durchtrittsfläche des scharf begrenzten Durchlasses eingestellt ist.

Fig. 1 zeigt im Schnitt ein Gehäuse 1 mit einer Einlassbohrung A an der Oberseite und einer Auslassbohrung B an der Unterseite sowie mit einer senkrecht zur gemeinsamen Mittellinie der Bohrungen A und B verlaufenden Bohrung 2. Die Einlassbohrung A und die Auslassbohrung B münden in der Bohrung 2, die gestuft ausgebildet ist. In dieser Bohrung 2 angeordnet und über einen Keil 5 gesichert ist ein hülsenartiges Teil 3» von etwa pfeifenförmiger

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Gestalt, mit einem konzentrisch verlaufenden Durchlass 4 und einem flanschartigen Ansatz 3a an einem der Enden der Hülse 3 (vgl. Fig. 5)» Der Mantel der Hülse 3 ist von zwei sich gegenüberliegenden Oeffnungen 6, 7 äurchbrochen, die.in den Durchlass 4 mündens die runde Einlassöffnung 6, die mit der Einlassbohrung A im Gehäuse zusammenwirkt und die dreieckförmige Auslassöffnung 7» die mit der Auslassbohrung B an der anderen Seite des Gehäuses 1 zusammenwirkt. Die Begrenzungsflächen der Auslassöffnung 7 verlaufen vom Aussenumfang der Hülse 3 gesehen konisch nach innen, wobei die drei Randflächen der Oeffnung 7 Schneiden bilden (vgl. Fig. 7). Sin Drosselkörper 9 (vgl. Fig. 4·) ist drehbar im Durchlass 4 der Hülse 3 angeordnet. Der Drosselkörper 9 weist eine Aussparung 11 auf, die sich senkrecht zur ■ Mittelachse vom Umfang her in den walzenförmigen Drosselkörper erstreckt und an ihrem sphärisch ausgebildeten Ende in eine konische Oeffnung 12 am Aussenumfang des Drosselkörpers 9 Übergeht und dabei eine Schneide 13 bildet. Eine Druckplatte 14 mit einem konzentrischen Durchlass 15 ist am Gehäuse 1 angeordnet, um die I>age von Hülse 3 und Drosselkörper 9 in axialer Richtung einzustellen. Der Drosselkörper 9» der an einem Ende, welches aus der Hülse 3 reicht, einen geringeren Durchmesser aufweist, ist mit diesem Teil 10 durch den Durchlass 15 der Druckplatte 14 geführt und nimmt einen Einstellknopf 17 auf, der über einen Stift 16 am Teil 10 des Drosselkörpers 9 gesichert ist.

Die konisch zulaufende Oeffnung 12 am Brosselkörper 9 und die dreieckförmig ausgeführte Auslassöffnung 7 in der Hülse 3 wirken zusammen und bilden einen scharfkantig begrenzten Durchlass R dessen Oeffnungsgrad einstellbar ist. Die Bohrungen, Oeffnungen bzw. Durchlässe sind alle so angeordnet und ausgebildet, dass die Hülse 3 und der Drosselkörper 9ifvon der Einlassbohrung A in die Aussparung 11 gelangende^ unter Druck stehendenFlüssigkeit gegen die Auslassbohrung B im Gehäuse 1 gedrückt wird.

Die Arbeitsweise der zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsförm wird in üebereinetimmung mit der des Gegenstandes der Erfindung nachstehend erläutert. Unter Druck stehende Betriebsflüssigkeit, die über die Einlassbohrung A in das Gehäuse 1 ge»

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langt, strömt über die runde Einlassöffnung 6 in der Hülse 3 in die sphärisch ausgebildete Aussparung 11 des Drosselkörpers 9. Die Betriebsflüssigkeit strömt, nachdem die Menge durch den scharfkantig begrenzten Durchlass S eingestellt worden ist, durch die Auslassöffnung B aus dem Gehäuse 1 aus. Der Durchlass E wird dabei gebildet von der konisch zulaufenden mit Schneiden 13 begrenzten Oeffnung 12 der sphärisch ausgebildeten Aussparung 11 und von der dreieckigen Auslassöffnung 7» die von konisch zum Hülseninneren hin verlaufenden Schneiden 8 begrenzt ist. Die Menge des durch die Auslassbohrung B austretenden Druckflüssigkeit ist zu steuern bzw. zu regeln durch die Veränderung der Durchtrittsfläche des Durchlasses H, durch Drehen des Einstellknopfes 17. Die Betriebsflüssigkeit drückt die Hülse 3 und den Drosselkörper 9 gegen bzw. in Bichtung Auslassbohrung B, so dass an der Auslasseite betrachtet die Zwischenräume zwischen der gestuften Bohrung 2 und dem Aussenumfang der Hülse 3, wie auch die Zwischenräume zwischen dem Innenumfang der Hülse 3 und dem Drosselkörper 9 äusseiEb gering werden, so dass eventuelle Leckverluste an anderen Stellen als der scharfkantig begrenzten Durchlass E praktisch ausgeschaltet sind, fig· 7 zeigt den Oeffnungsgrad bzw. die freie Durchtrittsfläche des scharf begrenzten Durchlasses E, wenn dort kleine Mengen von Betriebsflüssigkeit, wie 30 - 100 ecm pro Minute durchgesetzt werden. Dabei bedeutet der teils gestrichelt dargestellte Linienzug die hier unterhalb der dreieckigen Auslassöffnung 7 liegende Oeffnung 12.

Die Schneiden 8 der Auslassöffnung 7 bilden daher hauptsächlich den benetzten Umfang, also den Weg auf dem die unter Druck stehende Flüssigkeit mit dem scharf begrenzten Durchlass E in Kontakt kommt. Die dreieckförmige Auslassöffnung 7 wird breiter in Eichtung auf die Ausiaasbohrung B an den runden Kanten, was den möglichen Effekt der Viskosität der Betriebsflüssigkeit gegenüber den sich verjüngenden Seitenwänden der .Auslassöffnung 7 verringert. Auch ist der Effekt der Viskosität an den fänden, der konisch ausgebildeten Oeffnung 12 sehr gering, da der benetzte Umfang der Schneiden 13 der Oeffnung 12 sehr klein gehalten ist. folglich kann eine sehr genaue Einstellungselbst

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von sehr kleinen Mengen von Druckflüssigkeit, wie beispielsweise 30 -■ 100 ecm pro Minute, vorgenommen werden. Fig. 8 zeigt die Durchtrittsfläche des scharf begrenzten Durchlasses R, wenn grosse Mengen der Druckflüssigkeit durchgesetztvwerden sollen. Lässt man eine grössere Menge der Druckflüssigkeit austreten, so ist dine Einstellung mit der gleichen Genauigkeit möglich, da die Viskositätswirkung und die Leckverluste an anderen Stellen '

des
als an der scharf begrenzten Durchlasses R kleiner sind, und die Hülse 3 und der Drosselkörper 9 fester gegen die Auslassbohrung B (vgl. Fig. 8) gedrückt werden.

Eine andere Ausführungsform ist so ausgebildet, dass die Aussparung 11 am Ende sphärisch gekrümmt ausgebildet ist und die Oeffnung 12 zur Auslassbohrung hin von konisch zulaufenden Schneidflächen begrenzt ist.

Bei einer anderen Ausführungsform wird das Einsteuem der Druckflüssigkeit dadurch erreicht, dass Drosselkörper 9 und Hülse 3 in axialer Richtung zueinander verschoben werden.

Eine weitere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Oeffnung 2 im Gehäuse 1 vieleckig ausgebildet ist, die in der Oeffnung 2 angeordnete Hülse 3 einen der Oeffnung 2 entsprechend ausgebildeten Aussenumfang und. einen vieleckig ausgebildeten Innenumfang aufweist, der in die Hülse 3 eingeordnete Drosselkörper 9 eine dem vieleckigen Innenumfang entsprechende Ausgestaltung aufweist und die Hülse 3 "und der Drosselkörper 9 durch Verschieben relativ gegeneinander bewegbar sind.

Im Gegensatz zur ausführlich erläuterten Ausführungsform, bei welcher die Hülse 3 im Gehäuse 1 fest angeordnet ist, und der Drosselkörper 9 in der Hülse bewegbar geführt ist, sind andere .Ausführungsformen für spezielle Fälle zweckmässig so auszuführen, dass der Drosselkörper 9 fest am Gehäuse 1 gehalten ist und die Hülse 3 um den Drosselkörper 9 angeordnet im Gehäuse 1 bewegbar geführt ist.

Eine weitere Ausgestaltung der beanspruchten Vorrichtung ist darin zu sehen, dass anders als beim Ausführungsbeispiel, wobei

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die Auslassöffnung 7 der Hülse 3 eine Dreiecksform und die Oeffnung 12 im Drosselkörper 9 eine Kreisform aufweist, die Auslassöffnung 7 eine rechteckige oder längliche Form aufweist und die Oeffnung 12 oval ausgebildet ist.

Claims

Patent ansprüche

h )J Vorrichtung zum Steuern der Durchflussmenge der Betriebsflüssigkeit für hydraulische Systeme, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (1) mit koaxial angeordneten Einlass- und Auslassbohrungen (A, B) und mit einer die Mittelachse der Bohrungen (A, B) kreuzenden Oeffnung (2), eine in der Oeffnung (2) bewegbar angeordnete Hülse (3)» die eine mit der Einlassbohrung(A)zusammenwirkende .Einlassöffnung (6) und eine mit der Auslassbohrung (B) zusammenwirkende Auslassöffnung (7) aufweist, deren Randbegrenzungen von schrägen, kontinuierlich zur Auslassbohrung (b) hin divergierenden Schneidflächen gebildet werden, einen in der Hülse (3) bewegbar eingeordneten Drosselkörper (9) mit einer die • Längsachse des Drosselkörpers (9) kreuzenden, mit der Einlassbohrung (A) und der Einlassöffnung (6) der Hülse (3) zusammenwirkende Aussparung (11), die an dem der Einlassbohrung (A) gegenüberliegenden Ende in eine Oeffnung (12) übergeht, die mit der Auslassöffnung (7) der Hülse (3) zusammenwirkt, und Mittel ■ zum Bewegen der Hülse (3) und des Drosselkörpers (9) relativ

zueinander, wodurch das Einstellen eines von der Ausiaasöffnung ; (7) in der Hülse (3) und der Oeffnung (12) im Drosselkörper (9) ■+ gebildeten, stets scharf begrenzten Durchlasses (R) für die Be- ^!:-_; ^triebeflüssigkeit erfolgt.

\ 2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

.' die Oeffnung (2) im Gehäuse (1) zylindrisch ausgebildet ist,

* die Hülse (3) als Hohlzylinder ausgestaltet ist, der Droseel-) körper (9) die Form eines Zylinders aufweist und die Hülse (3)

• und der Droseelkörper (9) durch Drehen relativ gegeneinander *}" . bewegbar sind.

3) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass di· Oeffnung (2) Ib Gehäu·· (1) vieleckig ausgebildet lit, die -' in dtr Oeffnung (2) angeordnete Hülse (3) einen dtr Oeffnung (2) ■ I entsprechend ausgebildeten Aussenumfang und «inen vieleckig aui-"\ gtfcildtten Inntnumfang aufweist, der In die HUI·· (3) tingtord-( Atf· Drosselkörper (9) tint dts vitltekigtn Innenumfang tnt-"'■) sprechend· AutgtttaXtung aufwtiet und dit Hüls· (3) und dtr Dros-) s*lkörp*r (f) durch Verschieben relativ gegeneinander bewegbar find. 109828/1318

BAD ORIGINAL

4) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (3) im Gehäuse (1) fest angeordnet ist und der Drosselkörper (9) in der Hülse (3) "bewegbar geführt ist.

5) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselkörper (9) fest am Gehäuse (1) gehalten ist und die Hülse (3) um den Drosselkörper (9) angeordnet im Gehäuse (1) "bewegbar geführt ist.

6) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oeffnung (7) der Hülse (3) eine Dreiecksform und die Oeffnung (12) des Drosselkörpers (9) eine Kreisform aufweisen.

7) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnung (7). der Hülse (3) eine Hechteckform und die Oeffnung (12) des Drosselkörpers (9) eine ovale Form aufweisen.

8) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die 0effnung(12) des Drosselkörpers (9) zur Auslassbohrung (B) hin konisch ausgebildet ist und eine schräg ausgeführte Ringschneide aufweist.

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