DE2063589C3

DE2063589C3 - Hahn oder Schieber zum genauen Einstellen der DurchfluBmenge einer Betriebsflüssigkeit für hydraulische Systeme

Info

Publication number: DE2063589C3
Application number: DE2063589A
Authority: DE
Inventors: Raymond Baines Ronceverte W.Va. Fertig (V.St.A.)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-12-29
Filing date: 1970-12-23
Publication date: 1975-06-05
Also published as: FR2074423A5; US3722858A; DE2063589B2; DE2063589A1; GB1291659A; JPS5241486B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hahn oder Schieber mit geradem Durchflußkanal zum genauen Einstellen der Durchflußmenge einer Betriebsflüssigkeit für hydraulische Systeme mit einem Steuerquer- tchnitt, 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 begrenzt wird, der über zusammenwirkende Durchlässe in den Wandungen der beiden zylindrischen Teile sowohl mit dem Zulauf wie auch mit dem Abiauf des Durchflußkanals in Verbindung steht Die im Bereich des Zulaufs angeordneten Durchlässe sind mit Steuerkanten versehen, die beim Durchlaß im drehbar angeordneten 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 Ablaufseite hin divergieren, 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 einschließen. Bei diesem Hahn treten insbesondere an den Zwischenräumen zwischen den beiden zylindrischen Teilen Leckverluste auf, die zudem in Abhängigkeit von der Durchflußmenge schwanken. Überdies bilden die zur Zulaufseite hin divergierenden, vom Betriebsmittel angeströmten geneigten Flächen des Dreiecks-Durchlasses die Hauptbegrenzung des Steuerquerschnitts, wodurch sich viskositätsbedingte Beeinflussungen der Durchflußmsnge ergeben. Dies führt insbesondere beim Einstellen von kleinen Durchflußmengen zu ungenügenden Ergebnissen.

Aus der DT-Gbm 1 804 164 ist es bekannt daß bei einer Vorrichtung zur Durchnußregeiung strömender Medien, bei einem Hahn, ein sich über etwa zwei Drittel des Umfangs des Kükens erstreckender, dreieckförmiger Durchlaß mit zur Zulaufseite hin divergierenden schrägen Innenkanten zusammen mit der Ausflußöffnung den Steuerquerschnitt bilden. Durch diese Verlegung des Steuerquerschnitts zur Ausflußseite hin wird zwar eine Reduzierung der auf Leckverlusten beruhenden Einflüsse auf die Durchflußmenge erreicht jedoch noch keine Konstanz des Durchflusses bei zu Reibungsverlusten der durchströmenden Betriebsflüssigkeit führenden Viskositätsänderungen.

Danach ist es Aufgabe der Erfindung, bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art Leckverluste und viskositätsabhängige Schwankungen der Durchflußmenge bei kleinen Öffnungsquerschnitten zu vermeiden.

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 rait einer konstruktiv vergleichsweise einfachen Verrichtung 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 sick aus den Unteransprüchen.

An Hand der Zeichnungen wird eine Ausführungsform eines Hahns nach der Erfindung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt des Hahns,

F i g. 2 einen Ausschnitt der F i g. 1 in vergrößertem Maßstab,

F i g. 3 einen Ausschnitt eines Schnitts des Hahns nach F i g. 1 nach der Linie 3-3,

F i g. 4 den Steuerkörper nach F i g. 1 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

F i g. 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 Stift 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 5" diesem Abschnitt 10 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 Bereich des Zuflußkanals A, also an die Durchflußöffnung 6 der Hülse 3 angrenzend, weist der Durchflußkanal einen im wesentlichen der Querschnittsfläche der Durchflußöffnung 6 entsprechenden Querschnitt auf. Im Bereich des Abflußkanals 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 Steuerquerschnitt R bildet Die jeweils scharfe Begrenzung des Steuerquerschnitts R wird erreicht durch einen schneidenartig ausgeführten Begrenzungsrand 8 der Durchlaßöffnung 7 mit zum Ausflußkanal B divergierenden Flächen und durch einen damit zusammenwirkenden schneidenartig ausgeführten Begrenzungsrand 13, der Abflußöffnung 12. Der Obergang im Durchflußkanal 11 vom Bereich des mit dem Zuflußkanal A übereinstimmenden Querschnitts zu den zur Längsachse des Steuerkörpers 9 hin divergierenden schneidenartigen Flächen 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 Steuerkörpers 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 Zuflußkanal A, die Durchlaßöffnung 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 Durchflulimengen in den Abflußkanal B. 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 Begrenzungsrandes 8, vor allem Hie Kontaktstelle bzw. -linie für die Betriebsflüssigkeit beim Passieren 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. Daher 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hahn oder Schieber mit geradem Durchflußkanal zum genauen Einstellen der Durchflußmenge S einer Betriebsflüssigkeit für 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 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 kin divergierende Flächen schneidenartig ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der schneidenartig ausgebildete Steuerquerschnitt (R) im Bereich des Abflußkanals (B) angeordnet ist, daß der Übergang im Durchflußkanal (11) des Steuerkörpers (9) vom Bereich des mit dem Zuflußkanal (A) übereinstimmenden Querschnitts zu den divergierenden Rächen 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 Steuerkörpers (9) die Form eines Kreises aufweist

3. Hahn oder Schieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchfallöffnung (7) der Hülse (3) die Form eines Rechtecks und die Abflußöffnung (12) des Steuerkörpers (9) die Form eines Ovals aufweist.

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