DE2063589B2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Hahn oder Schieber mit geradem Durchflußkanal zum genauen
Einsteilen der Durchflußmenge einer Betriebsflüssigkeit für hydraulische Systeme mit einem Steuerquer-
schnitt, der durch das Zusammenwirken von relativ zueinander bewegbaren Durchlaßöffnungen bestimmt
ist, von denen die eine im Mantel einer in der den Zu- und Abflußkanal verbindenden Gehäusebohrung angeordneten Hülse und die andere in einem in der Hülse
angeordneten Steuerkörper vorgesehen ist und deren Begrenzungsränder in der Hülse durch zu ihrem
Außenumfang sowie im Steuerkörper durch zu seiner Achse hin divergierende Flächen schneidenartig ausgebildet sind.
Bekannt ist ein Mengenregelventil, bei welchem in einem Gehäuse mit geradem Durchflußkanal in einer
senkrecht zur Längsachse des Durchflußkanals verlaufenden, Zulauf und Ablauf des Durchflußkanals verbindenden Bohrung ein einseitig in Achsrichtung aufge-
bohrtes zylindrisches Teil drehbar aufgenommen ist In diesem zylindrischen Teil ist ein weiteres mit dem Gehäuse verbundenes, entsprechend aufgebohrtes zylindrisches Teil in der Weise eingeordnet, daß von beiden
zylindrischen Teilen ein Hohlraum umschlossen und be· grenzt wird, der über zusammenwirkende Durchlässe
in den Wandungen der beiden zylindrischen Teile sowohl mit dem Zulauf wie auch mit dem Ablauf des
DurchflußkanaJs in Verbindung steht Die im Bereich
des Zulaufs angeordneten Durchlasse sind mit Steuer kanten versehen, die beim Durchlaß im drehbar an
geordneten zylindrischen Teil, der die Form eines gleichschenkeligen Dreiecks aufweist, zum Zulauf hin
divergieren und beim Durchlaß im anderen Teil, der die Form eines Rechtecks aufweist, zur Abiaufseite hin di
vergieren, und bilden den Steuerquerschnitt des Hahns, wobei die den Steuerquerschnitt bildenden Durchlässe
so angeordnet sind, daß die Längsachsen von Rechteck und Dreieck einen rechten Winkel ebrchiießen. Bei
diesem Hahn treten insbesondere an den Zwischenräumen zwischen den beiden zylindrischen Teilen Leck
Verluste auf. die zudem in Abhängigkeit von der Durch flußmenge schwanken. Überdies bilden die zur Zubuf
seite hin divergierenden, vom Betriebsmittel ange strömten geneigten Flächen des Dreiecks-Durchlasses
die Hauptbegrenzung des Steuerquerschnitts, wodurch sich viskositätsbedingte Beeinflussungen der Durch
flußmenge ergeben. Dies fuhrt insbeionJere beim Einstellen von kleinen Durchflußmengen zu ungenügenden
Ergebnissen.
Aus der DT-Gbm 1 804 164 ist es bekannt daß be>
2iner Vorrichtung zur Durchflußregelung strömender Medien, bei einem Hahn, ein sich über etwa zwei Drittel des Umfangs des Kükens erstreckender, dreieckförmiger Durchlaß mit zur Zulaufseite hin divergierender,
schrägen Innentanten zusammen mit der Ausflußöff
nung den Steuerquerschnitt bilden. Durch diese Verlegung des Steuerquerschnitts zur Ausflußseite hin wird
zwar eine Reduzierung der auf Leckverlusten beruhen den Einflüsse auf die Durchflußmenge erreicht jedoch
noch keine Konstanz des Durchflusses bei zu Reibungs Verlusten der durchströmenden Betriebsflüssigkeit führenden Viskositätsänderungen.
Danach ist es Aufgabe der Erfindung, bei einer Vor
richtung der eingangs genannten Art Leckverluste und viskositätsabhängige Schwankungen der Durchfluß
menge bei kleinen öffnungsqnerschnitten zu vermei
den.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst daß der schneidenartig ausgebildete Steuerquerschnitt im Bereich des Abflußkanals angeordnet ist, daß
der Übergang im Durchflußkanal des Steuerkörpers vom Bereich des mit dem Zuflußkanal übereinstimmenden Querschnitts zu den divergierenden Flächen im Bereich der Abflußöffnung über sphärisch gekrümmte
Flächen erfolgt und daß die Länge des in der Abflußöffnung des Steuerkörpers angeströmten Begrenzungsrandes des Steuerquerschnitts im Verhältnis zum durch
die Hülse bestimmten Begrenzungsrand gering ist.
Der US-PS 2 115 675 ist zu entnehmen, daß bei einem Hahn die den Durchflußkanal eines zylindrischen
Kükens bildende Bohrung in eine etwa dreieckförmige kleinere Einlaßöffnung übergehen kann, wobei der Boden der Bohrung eine Krümmung aufweist, die derjenigen des Kükens am Umfang angenähert ist, so daß der
Bodenbereich, in welchem die kleinere Einlaßöffnung vorgesehen ist, eine sehr geringe Wandstärke besitzt.
Diese Ausbildung des Durchflußkanals des Kükens ist beim bekannten Hahn aber nur im Zusammenhang mit
der Behebung von Verstopfungen der Einlaßöffnung von Bedeutung.
Durch die Erfindung wird das genaue Einstellen einer im wesentlichen konstanten Durchflußmenge
ohne Schwierigkeiten und ohne daß ein Nachstellen erforderlich wäre erreicht Dies ist bei klein ausgelegten
hydraulischen Systemen, insbesondere wenn bei hohem
Druck gearbeitet wird, wesentlich-Weiter ist es von Vorteil, daß dies mit einer konstruktiv vergleichsweise einfachen Vorrichtung erzielt
wird, deren Herstellung bei niedrigen Kosten möglich ist und die in Verbindung mit herkömmlichen Druckausgleichsmitteln eingesetzt werden kann.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
An Hand der Zeichnungen wird eine Ausführungsform eines Hahns nach der Erfindung näher erläutert
Es zeigt
F i g. 2 einen Ausschnitt der F i g. t in vergrößertem Maßstab,
F i g. 3 einen Ausschnitt eines Schnitts des Hahns >s
nach F i g. 1 nach der linie 3-3,
Fig.4 den Steuerkörper nach Fig. I in einer perspektivischen Darstellung,
F i g. 5 die Hülse nach F i g. 1 in einer perspektivischen Darstellung,
F i g. 6 einen Ausschnitt eines Schnitts des Hahns nach F i g. 1 nach der Linie 3-3 mit der Minimal-Einstellung
des Steuerquerschnitts,
F i g. 7 eine perspektivische Darstellung einer Einstellung des Steuerquerschnitts in vergrößertem Maßstab
und
Fig.8 einen Ausschnitt eines Schnitts des Hahns
nach F i g. 1 nach der Linie 3-3 mit Maximal-Einstellung
des Steuerquerschnitts.
Das Gehäuse 1 des dargestellten Hahns weist einen geraden, in F i g. 1 vertikal verlaufenden Durchflußkanal
auf, der im oberen Teil von einem Zuflußkanal A und im unteren Teil von einem Abflußkanal B gebildet
ist. Senkrecht zur Längsachse des Durchflußkanals — in F i g. 1 in horizontaler Richtung — ist das Gehäuse 1
von einer Gehäusebohrung 2 durchdrungen. In dieser Gehäusebohrung 2 ist eine Hülse 3 (vgl. F i g. 5), die an
einem Ende mit einem Flansch 3a versehen ist, aufgenommen und beispielsweise durch einen Stitt 5, der an
den in einer Aussparung der Gehäusebohrung 2 eingepaßten Flansch 3a angreift, gegen Verdrehen gesichert.
Um eine Verschiebebewegung der Hülse 3 in Längsrichtung zu verhindern, ist eine Platte 14 am Gehäuse 1
angeordnet, welche an das Gehäuse 1 und an die Stirnseite des Flansches 3a angelegt die Position der Hülse 3
festlegt.
In der Hülse 3 bzw. in deren Bohrung 4 ist ein im wesentlichen zylindrischer Steuerkörper 9 (vgl. F i g. 4)
angeordnet, der an einem Ende einen abgesetzten Abschnitt 10 von geringerem Durchmesser aufweist. Mit
diesem Abschnitt IU ist der Steuerkörper 9 durch eine Bohrung 15 in der Platte 14 hindurchgesteckt. Über
einen Einstellknopf 17, der auf den Abschnitt 10 aufgesteckt und über einen Stift 16 gesichert ist, ist der
Steuerkörper 9 durch Anschlag an die Platte 14 drehbar in seiner Position festgelegt.
Die hier fest im Gehäuse 1 angeordnete Hülse 3 weist zwei den Mantel der Hülse 3 durchdringende
Durchlaßöffnungen 6, 7 auf. Während die Durchlaßöffnung 6, die an den Zuflußkanal A angrenzt, einen in <*>
etwa dem Zuflußkanal A entsprechenden Kreisquerschnitt aufweist, ist die Durchlaßöffnung 7, die an den
Abflußkanal B angrenzt, in Form eines Dreiecks ausgebildet. Über einen den Steuerkörper 9 senkrecht zu
dessen Längsachse durchdringenden Durchflußkanal 11 sind die beiden Durchflußöffnungen 6, 7 miteinander
verbunden. Im Bei eich des Zuflußkanals A, also an die
Durchflußöffnung 6 der Hülse 3 angrenzend, weist der Durchflußkanal einen im wesentlichen der Quersehmmflftche der Durchflußöffnung 6 entsprechenden
Querschnitt auf. im Bereich des Abflußkanats B weist
der Durchflußkanal 11 eine kleine Abflußöffnung 12 auf, die hier die Form eines Ovals zeigt und die zusammen mit der Durchflußöffnung 7 einen scharf begrenzten, einstellbaren Steuerquerschnm Ä bildet Die jeweils scharfe Begrenzung des Steuerquervhnitts R
wird erreicht durch einen schneidenartig ausgeführten Begrenzungsrand 8 der Durchlaßöffnung 7 mit zum
Ausflußkanal B divergierenden Flächen und «urcti
einen damit zusammenwirkenden schneidenartig ausgeführten Begrenzungsrand 13, der Abflußöffnung 12.
Der Übergang im DurchfluBkanal 11 vom Bereich des mit dem Zuflußkanal A übereinstimmenden Querschnitts zu den zxu Längsachse des Steuerkörpers 9 hin
divergierenden schneidenartigen Rächen des Begrenzungsrands 13 erfolgt über sphärisch gekrümmte Flächen. Weiter ist für die Ausbildung des Steuerquerschnitts R (vgL F i g. 2 und 7) bzw. für die ihn bildenden
Begrenzungsränder 8, 13 bestimmend, daß die Länge
des in der Abflußöffnung B des Steuerkörper!, angeströmten Begrenzungsrandes 13 im Verhältnis zum
durch die Hülse 3 bestimmten Begrenzungsrand 8 gering ist.
Bei diesem Hahn strömt die unter Druck stehende Betriebsflüssigkeit durch den Zuflußk.anal A, die Durch-Ia3öffnung
6 passierend, in den Durchflußkanal 11 des Steuerkörpers 9. Dieser Steuerkörper 9 wird zusammen
mit der Hülse 3 auf Grund des Flüssigkeitsdrucks zur Abflußseite hin gegen die Wandung des Gehäuses 1
gepreßt, wodurch Leckverluste gegebenenfalls unter Mitwirkung der in F i g. 1 angedeuteten Dichtungsmittel
vermieden werden. Aus dem Durchflußkanal 11 des Steuerkörpers 9 gelangt dann die Betriebsflüssigkeit, je
nachdem in welcher Stellung sich der Steuerquerschnitt R befindet — in F i g. 6 ist beispielsweise die kleinste
Durchtrittsfläche und in F i g. 8 die größte Durchtrittsfläche festgehalten —, in kleineren oder größeren
Durchflußmengen in den Abflußkanal ß. durch welchen die Betriebsflüssigkeit den Hahn verläßt Die Menge
der aus dem Abflußkanal B austretenden Betriebsflüssigkeit ist bei festgelegter Durchtrittsfläche bzw. bei
festgelegtem Steuerquerschnitt genau eingestellt. Denn zum einen drückt die Betriebsflüssigkeit die Hülse 3
und den Steuerkörper 9 in Richtung des Abflußkanals B, so daß im Bereich der Abflußseite die Zwischenräume
zwischen der Gehäusebohrung 2 und dem Außenumfang der Hülse 3 sowie zwischen dem Innenumfang
der Hülse und dem Drosselkörper 9 äußerst gering werden, so daß Leckverluste der Betriebsflüssigkeit
praktisch ausgeschaltet sind. Zum anderen werden durch die ausgewählten Verhältnisse an den Steuerkanten
des Steuerquerschnitts R die viskositätsbedingten Einflüsse auf die Durchflußmenge erheblich verringert.
Denn beim Passieren des Steuerquerschnitts R bilden die Steuerkanten des Begrenzung;,randes 8, vor allem
die Kontaktstelle bzw. -linie für die Betriebsflüssigkeit
beim Pa* jeren des Steuerquerschnitts und nur in geringem
Maße der jeweils beteiligte Abschnitt des Begrenzungsrandes 13. Dadurch wird der Bereich, in welchem
die Flüssigkeit der Reibung an Kontaktflächen unterliegt, sehr klein gehalten. Dahe. kann eine sehr genaue
Einstellung der Durchflußmenge, selbst bei kleinen Durchflußmengen wie beispielsweise 30 bis 100 ecm
pro Minute, vorgenommen werden. F i g. 7 zeigt eine Einstellung des Steuerquerschnitts für derartig geringe
Durchsatzmengen.
Claims (3)
1. Hahn oder Schieber mit geradem Durchflußkanal zum genauen Einstellen der Durchflußmenge s
einer Betriebsflüssigkeit tür hydraulische Systeme
mit einem Steuerquerschnitt, der durch das Zusammenwirken von relativ zueinander bewegbaren
Durchlaßöffnungen bestimmt ist, von denen die eine im Mantel einer in der den Zu- und AbflußkanaJ
verbindenden Gebäusebohrung angeordneten Hülse und die andere in einem in der Hülse angeordneten Steuerkörper vorgesehen ist und deren Begrenzungsränder in der Hülse durch zu ihrem Außenumfang sowie im Steuerkörper durch zu seiner Achse
hin divergierende Flächen schneidenartig ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß
der schneidenartig ausgebildete Steuerquerschnitt (Ä) im Bereich des Abflußkanals (Bj angeordnet ist,
daß der Obergang im DurchfluDkana! (ti) des
Steuerkörpers (9) vom Bereich des mit dem Zuflußkanal (A) übereinstimmenden Querschnitts zu den
divergierenden Flächen im Bereich der Abflußöffnung (12) über sphärisch gekrümmte Flächen erfolgt und daß die Länge des in der Abflußöffnung
(12) des Steuerkörpers angeströmten Begrenzungsrandes (13) des Steuerquerschnitts (R) im Verhältnis
zum durch die Hülse (3) bestimmten Begrenzungsrand (8) gering ist
2. Hahn oder Schieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßöffnung (7) der
Hülse (3) die Form eines Dreiecks und die Abflußöffnung (12) des Steuerkörrers (9) die Form eines
Kreises aufweist
3. Hahn oder Schieber nat-.t Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet daß die Durchlaßöffnung (7) der Hülse (3) die Form eines Rechtecks und die Abflußöffnung (12) des Steuerkörpers (9) die Form eines
Ovals aufweist.
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