DE2240959C2 - Elektromagnetisch gesteuertes Druckregulierventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckreguliervcniil für eiie in einer Flüssigkeitsleitung strömende Flüssigkeit der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.

Es ist ein Ventil dieser An bekannt (US-PS 34 33 256). bei welchem das bewegliche Teil als Joch ausgebildet ist, das im wesentlichen axialsyniinetrisch zu einem Glokkenmagnet so angeordnet ist. daß es sich gegenüber dem Magneten reibungslos bewegen kann und im wesentlichen gleichgroße Luftspalte zwischen den Glokkenarmen und den magnetisch wirksamen Flächen des Jochs läßt. Dieses Ventil hat den Nachteil, daß besondere Vorkehrungen getroifen werden müssen, um den Spalt zwischen dem Joch und dem Glockenmagnet möglichst klein zu halten. Die Forderung nach einem genau parallelen Luftspalt macht darüber hinaus sehr enge Toleranzen und eine genaue Eichung notwendig. Da der Versehiebeweg des Ventils sehr klein ist. ist die Druckregelung auf einen engen Durchflußbereich beschränkt. Um das Gewicht des Jochs zu kompensieren, wird dieses von einer Membran oder mittels einer Feder gehalten. Dies bedeutet, daü der Glockenmagnet gegenüber dem Flüssigkeitsdruck und der Zugspannung der Membran bzw. der Feder ausbalanciert wird. Hinzu kommt, daß das Joch bzw. die Membran auf der dem Ventilkörper gegenüberliegenden Seile vom strömenden Medium beaufschlagt wird, so daß Druckschwankungen zu unerwünschten Oszillationserscheinungen im einzustellenden Druck führen können.

Weiter ist es bei einem Schaltventil, das nur zwei Endstellungen einnehmen kann, an sich bekannt (DE-AS 1041 755), den Ventilkörper über ein als Schwimmer ausgebildetes Rohr mit einem magnetischen Anker zu verbinden, der in einen axialen Raum des feststehenden Teils des Elektromagneten angreift. Das Rohr ist mit einem eine durch die Flüssigkeit hervorgerufene Schmierung ermöglichenden Spiel in dem feststehenden Teil gelagert. In den feststehenden Teilen ist ferner mindestens eine Längsriut vorgesehen, durch die die Flüssigkeit frei /wischen den Räumen über und unter dem Schwimmer fließen kann. Der im Inneren des Ventilgehäuscs herrschende Druck wirkt somit auf die obere Stirnfläche des Veniilkörpcrs und ist bestrebt.das Ventil zu schließen. Bei einem Einsatz als Druekregulierventil würde sich aufgrund dieser Längsnuien ein unerwünschtes oszillierendes Spiel des Vcniilkörpers ergeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Druckregulierventil der eingangs angegcDencn Art dahingehend zu vc-bcssern, daß der Flüssigkeitsdruck unter Vermeidung unerwünschter Oszillationserscheinungen in einem möglichst großen Durchflußbcrck:h auf einem vorgegebenen konstanten Wert cinregulicrbar ist.

Zur Lösung diener Aufgabe werden die im Kenn/eichenteil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale vorgeschlagen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, daß der in den feststehenden Teil des lilektromagneluii frei eingreifende Anker, der über eine Stange mit dem außerhalb d'js Elektromagneten befindlichen Ventilkorpcr verbunden ist, an seiner rückwärtigen Stirnflache nicht unmittelbar mit dem Flüssigkeitsdruck beaufschlagt ist. so daß unerwünschte Os/illationscrscheiiiungeri weitgehend vermieden werd-ί. Die Stange ist /war erfindungsgemäß mit geringem, eine durch die Flüssigkeit hervorgerufene Schmierung ermöglichenden Spiel in einer am feststehenden Teil des Elektromagneten angeordneten Lügerbüchse gelagert. Im übrigtn ist der der. Anker aufnehmende Raum gegenüber dem den Strö-T mungskanal enthaltenden Innenraum des Ventilgehäuses abgedichtet, so daß sich etwaige Druckschwankungen im Strömungskanal im Ankerraum praktisch nicht auswirken können.

Das verhältnismäßig einfache erfindungsgemäße

ίο Konstruktionsprinzip ermöglicht die Verwendung eines preiswerten Elektromagneten. Außerdem können die einfachen Bauteile zu Wartungs- und Reparaturzwekken leicht ausgewechselt werden. Das Ventil ist weiter gegen Verschmutzungseinflüsse unempfindlich, da die

π einzelnen wirksamen Flächen verhältnismäßig große Abmessungen besitzen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in sehematischer Weise dargestellten Ausführungsbcispicle näher erläutert. Es zeigt
2» F' i g. I e>re Seitenansicht teilweise im Längsschnitt und eine Draufsicht auf das Ventil;

I· i g. 2 den Einbau des Veniiis nach r i ?. i in ein Leitungssystem:

F i g. 3,4 und 10 verschiedene Diagramme:
F i g. 5 die Wirkungsweise eines mit der Düse zusammenwirl ?nden Druckregulierorgans:

F i g. 6 ein Diagramm, das die Abhängigkeit des Flüssigkeitsdrucks von dem Erregerstrom bei verschiedenen Durchmessern der Düsenöffnung und verschiede-JO nen Charakteristiken des Elektromagneten zeigt;

Fig. 7, 8. 9. II, 12 und 13 verschiedene Ausführungsbeispielc mit unterschiedlicher Abhängigkeit des Drucks von dem Erregerstrom;

Fig. 14 einen elektrischen Schaltplan:
.Ti F-" i g. 15 verschiedene Spannungs-Zeit-Diagramme;

l-'ig. Ib. 17 und 18 drei Ausführungsbeispiele des Druckregulicrorgans mit zugehörigen Druck-Zeit-Diagrammen;

Fi g. 19. 20 und 21 die Anordnung der in Fig. 16. 17 w und 18 dargestellten Druckregulierorganc an der Ankerslange:

F- i g. 22 das Oruckrcgulierorgan nach F i g. 20 mit einer an diesem zusätzlich angebrachten Masse;

F" ig. 23 ein teilweise längsgcschniitent.'- weiteres -1-Ί Auslührungsbeispiel eines Druckregulierventils;

F i g. 24 einen Schaltplan für den Einbau des Ventils nach Γ ig. 23:

Fig. 25 einen Schaltplan für drei in Serie angeordnete Ventile.

¹W Das in Fig. I dargestellte Ventil I weist einen Elektromagneten 2 auf, der mittels Schrauben 3 und Unterlagscheiben 4 auf ein Ventilgehäuse 5 aufgeschraubt ist, das einen EinlalJkanal 6 jnd einen Auslaßkanal 7 für die Druckflüssigkeit aufweist. Das Ventilgehäuse 5 besteht ί-Ί aus korrosionsbeständigem Material. In das Ventilgehäuse 5 ist eine Düse 8 eingesetzt, deren Bohrung 9 mit der Längsachse einer Stange 10 fluchtet, auf deren Stirnseite 10' ein Druckregulierorgan 11 aufgesetzt ist, das. wenn es gegen die Stirnfläche der Düse 8 anliegt, M) deren Bohrung abdichtet. Bei verschiedenen Ausführungsformen des Ventils 1 ist ein besonderes Drucktegulierorgan 11 nicht erforderlich, so daß die Stirnfläche 10' unmittelbar mil der Bohrung 9 der Düse 8 zusammenwirkt. Die Stange 10 besteht aus nichtmagnctitij schcm Werkstoff. w> auch die Düse 8 und das Organ 11 aus nicht-magnetischem Werkstoff bestehen kann. Die Düse 8 verbindet die Kanäle 6 und 7, wobei in dem Ventilgehäuse /wischen der Düse 8 und dem Aus'iaßka-

nal 7 ein Raum 12 ausgespart ist. Zur Abdichtung des Ventilgehäuse* 5 gegenüber dem Llekiromagnei 2 ist zwischen deren sich gegenüberliegenden Stirnflächen ein O-Ring 13 in eine Ringnut eingelegt. Der verwendete handelsübliche Elektromagnet weist an sich Lüftungskanälc 14 auf. die von dem Raum 12 zu dem den Anker aufnehmenden Raum führen. Der in dem Inncnraum 12 herrschende Druck würde somit auf die obere Stirnfläche des Ankers, die denselben Querschnitt wie die Stange 10 aufweist, wirken und wäre somit bestrebi. das Ventil zu schließen. Eine Druckänderung im Raum 12 hätte auch eine Änderung der auf den Anker wirkenden Kraft zur Folge. Mine Verringerung der in den I.in laßkanal 6 einströmenden Flüssigkeitsmenge, die /ti einer Druckabnahme im Raum 12 führt, würde somit die auf den Anker ausgeübte Kraft erniedrigen. Der Anker würde infolgedessen um einen kleinen Betrag angehoben, so daß in den Raum 12 eine größere Flüssigkeitsmenge einströmen und dabei den Druck im Raum 12 erhöhen würde, so daß der Anker wieder in Richtung auf die Düse 8 bewegt würde. Dies ergäbe ein oszillierendes Spiel des Ankers. Um dies zu vermeiden, sind in die Kanäle 14 mit Gewinde versehene Pfropfen 15 eingeschraubt. Die Stange 10 wird in einem Lager 16 mit solehem Spiel geführt, daß eine geringe Menge Öl in den Elektromagnet eindringen kann. Die Ausbildung des Lagers 16 verhindert eine pulsierende Strömung der Flüssigkeit, wodurch die oszillierende Bewegung des Ankers gedämpft wird. Gleichzeitig werden hierdurch die sich gegeneinander bewegenden Teile gc-ehmiert und die Reibung verringert. Für die Wirkungsweise des Ventils ist dies von wesentlicher Bedeutung.

Das Ventilgehäuse 5 weist darüber hinaus einen Druckflüssigkcitskanal 17 auf. der mit dem Einlaßkanal 6 in Verbindung steht und in den ein Kupplungsstüek 18 eingeschraubt ist. Dieses Kupplungsstüek 18 enthält ein Rückschlagventil 19. das eine Verbindung zu dem Kanal

20 tiL-rstciii. dessen Auslaß rntiicis einer Gewindekappe

21 abgedeckt ist. Dieses Kupplungsstüek 18 ist dafür vorgesehen, um während des Betriebs des Ventils den Flüssigkeitsdruck prüfen und in dem Flüssigkeitssystem irgendwelche Unregelmäßigkeiten feststellen zu können. Zu diesem Zweck wird die Schutzkappe 21 abgeschraubt und an den Kanal 20 ein Manometer angeschlossen, mittels dessen der Druck im Ventil gemessen werden kann, wenn das Rückschlagventil abgehoben hat.

Der Elektromagnet 2 wirkt im Errcgungszustand auf den Anker im Sinne einer diesen gegen die Düse 8 gerichteten Kraft. Der Erregerstrom wird der Magnetspule über die Kabel 22 und 23 zugeführt. Um die druckregulierende Funktion des Ventils 1 bei stromloser Magnetspule zu prüfen, ist am oberen Ende des Magnets ein Betätigungsknopf 24 vorgesehen, der mittels einer Schraubenfeder 25 in neutraler Stellung gehalten wird. Um das Ventil zu prüfen, ist es lediglich notwendig, den Knopf 24 abwärts zu drücken, wodurch die Feder 25 zusammengedrückt wird, so daß das mit dem Knopf 24 verbundene Distanzstück 26 die Stange 10 nach unten drückt und hierdurch den Abstand zwischen dem Druckregulierorgan 11, bzw. wenn ein solches nicht vorhanden ist. zwischen der Stirnfläche 10' der Stange und der Stirnfläche der Düse 8 verändert. Das Ventil 1 arbeitet hierbei, wie es in Fig. 2 dargesiellt ist, in einer solchen Weise daß der Druck in der Leitung 28 reguliert wird, wenn der EiniaQkanai 6 mit einer Druckfiüssigkeilsquelle 27 verbunden ist. von der die Leitung 28 gespeist wird. Die Leitung 29 zeigt in symbolischer Weise ti ie Fortpflanzung des Flussigkeilsdruckes an. der den Druck ausbalanciert, fur den der Elektromagnet 2 ausgelegt ist. Die Flüssigkeit, die für den Aufbau des Druk kes in der I .eitting 28 nicht benötigt wird, fließt über die ) Leitung 30 /u dem Behälter il zurück, wenn als stro inendes Druckmedium Hydraulikflüssigkeit verwende! wird. In der um tier Druekqiicllc 27 ausgehenden, zu dem Ventil 1 führenden I.(.'llung ist eine Drossel 33 eingebaut, deren Funktion im folgenden ausführlicher bein schrieben wird.

Die Druckkraft /',des Magnets 2 ist direkt proportional dem I rregersuom /. wie dies in F i g. 3 dargestellt ist. Wie in I ι g. Ί dargestellt ist, hat der Magnet 2 fiir einen bestimmten Bereich S₁ —.V.· des gesamten Ankcrhubs ei ΙΊ nc nahezu konstante Kraft /■',.

Dies bedeutet, wie dies in F ι g. j erläutert ist. daß die Kraft des strömenden Mediums

Fh = η

r. dm¹

= η ■ A.

ist. wobei /> der Druck lies Mediums in der Bohrung 4 und (/„der mittlere Durchmesser dieser Bohrung ist. Die Kraft /■'. kann die Kraft /·',. des Magneten 2 innerhalb j^rt eines bestimmten Bereichs .Si—.V> ausbalancieren, ohne daß /; geändert wird, auch wenn die Menge ζ)des in das Ventil einströmenden Mediums sich ändert. Wenn in die Leitung 32 (Fig. 2) eine Drossel 33 eingebaut ist. so bedeute« dies praktisch, daß die Strömung von der Vis-ίο kosität und damit auch die Menge Q des strömenden Mediums von der Temperatur abhängig ist. Die Entfernung .V /wischen der Stirnfläche der Düse 8 und dem Driickregulierorgan 11 ändert sieh damit für verschiedene Werte Q. was jedoch keine Änderung des Druckes r, ρ zur Folge hat, sofern der Druck der Druckqucllc 27. unter Berücksichtigung möglicher Druckverluste vor Eintritt des Mediums in das Ventil 1, nicht geringer ist als der nt dei Lciümg 28 j:e\NiinsCMiC LvrüCK.

Halten sich die Drücke l\ und f\ das Gleichgewicht. 4» so bedeutet dies, da /·',· — k ■ I. worin k eine Proportionalitälskonstante ist. und/■}, = ρ ■ .4,,, ist. daß

*·/ - P- A_m.
P

A_m

oder

ist. worin Ar₁ eine Proportionalitätskonstantc iy" Der Druck ist also direkt proportional dem Erregerstrom. Ändert sich der Wert Q. ■«> ändert sich auch der Druck ρ im Verhältnis zu dem Wert Q. wobei der Ringspall bei einem gegebenen Abstand S" zwischen dem Organ 11 und der Stirnfläche der Düse 8 konstant ist. Eine Änderung des Drucks ρ hat eine Änderung der Kraft Fh zur Folge, da /■"/, = ρ - A,„. was automatisch ein Ungleichgewicht der Kräfte F₁- und F₁, zur Folge hat. Da die Kraft F-

bo des Magneten 2 bei einem gegebenen Wert des Errcgcrstroms /innerhalb des Arbeitsbereiches konstant ist. wird der Anker so lange verschoben, bis der vorgegebene !Druck und damit auch das Gleichgewicht der Kräfte /viind /:, wiederhergestellt ist.

hi Dies bedeutet, daß die Vcntileinslellung innerhalb des Arbeitsbereiches vom Fiüssigkciisdurchsai/ und daunt auch von der Temperatur und der Viskosität abhängig ist.

Ι·" ι g. 6 zeigt, auf welche Weise unterschiedliche Funktionskurven ρ = f(l)erhalten werden können Is wurde schon ge/cigt. daß für einen gegebenen mittleren Durchmesser d,„ der Bohrung 9 die Gleichung/) = k\ ■ I gilt. Dies bedeutet, daß für unterschiedliche mittlere Durchmesser d„, der Bohrung 9 unterschiedliche Kurven erhalten werden. In I- ig. 6 sind diese Kurven mit d„,:. dm ι .id d,„-, bezeichnet. Dies bedeutet, dall in Abhängigkeit von dein mittleren Durchmesser der Druck ρ = k„ ■ du,,,- ist. Der mittlere Durchmesser der Strömung durch die Düse 8 kann auf verschiedene Weise verändert werden. Der einfachste Wep ist. in das Ventil Düsen 8 mit unterschiedlich großem ßohrungsdurchmesser einzusetzen. Eine /.weite Möglichkeit zeigt Fi g. 7, bei der die Bohrung 9 der Düse 8 mittels einer verschiebbaren Platte 34, in der Bohrungen mit verschiedenen Durchmessern vorgesehen sind, teilweise abgedeckt wird. Fine dritte Möglichkeit zeigt I i g. 8. bei uei eine riaitc jj ui'ci'iüäf »πΊ^ΟυΓυΠΟί iS'i, in OCi' OuCiifalls mindestens zwei Bohrungen unterschiedlichen Durchmessers vorgesehen sind. Fine weitere Möglichkeit zeigt F i g. 9, bei der in die Bohrung 9 verschiedene I formzylinder 36;j. 36i> usw. eingeschoben werden.

Fine weitere Möglichkeit, den Verlauf der Kurven nach F i g. 6 zu verändern, besteht darin, die Charakteristik F₁- = f(l)acs Magneten 2 und damit den Differentialquotienten d F₁Jd /zu ändern, so daß unterschiedliche Werte F_c für unterschiedliche Hubstrecken (F ig. 10) erhalten werden. Diese geänderten Kurven sind in F i g. b mit Sj. Sh und S₁- bezeichnet.

Eine Änderung des Verlaufs der Kurven ρ = f(l) kann auch noch dadurch erreicht werden, daß die Bohrung 9 unterschiedliche, von einer Kreisfläche abweichende Querschnitte erhält.

Eine vierte Möglichkeil zur Änderung des Verlaufs der vorgenannten Kurven besteht in einer solchen Anorciniin" wie S!ü F! **. i! y.c!°i. Hierbei ist —n iicni den. Diese Hysicrcsecrseheinung ist in den meisten Fällen von den Reibungskräften des Magneten abhängig. Die Auswirkung tier Hysterese auf den Betrieb des Ventils kann dadurch vermindert werden, daß man die Stange 10 eine ns/illiercnde Längsbewegung oder eine Drehbewegung ausführen läßt. Die oszillierende Bewegung kann dadurch hervorgerufen werden, daß der Magnet 2 mit einer zusätzlichen Spule versehen wird, die mit einem pulsierenden Gleichstrom gespeist wird. Eine weitere Möglichkeil zur Hervorrufung einer oszillierenden Bewegung des Ankers besieht darin, die Erregerwicklung des Elektromagneten mit pulsierendem Gleichstrom zu speisen, der durch Überlagerung eines gleichgerichteten Wechselstroms mit einem Wechselstrom erzeugt wird, wie dies die Fig. 15a, 15b und 15c zeigen. Hierzu dient die in Fig. 14 dargestellte Schaltung. Fine oszillierende Bewegung des Ankers kann auch durch Druckschwankungen des in das Ventil ein-

H.IH- I*. Il

VILUIUIII.)

Druckregulierorgan Il ein Flügelrad 37 mit schräg gestellten Flügeln angeordnet, so daß auf die Stange 10 durch das strömende Medium eine Axialkraft ausgeübt wird.

Eine fünfte Möglichkeit zur Änderung des Verlaufs der vorgenannten Kurven besteht in einer Ausführungsform, wie sie die Fig. 12a, 12b und 12c zeigen, nämlich in der Verwendung unterschiedlicher Durchmesser di ι, di ? und dh„ des Druckregulicrorgans 11 bei gleichem Außendurchmesser d_v der Düse 8. oder wie in den Fig. 13a, 13b und 13c dargestellt, in der Verwendung unterschiedlicher Außendurchmesser d, ι. c/, , und </,„ der Düse 8 bei gleichem AuBendurchniesser di des Druckregulierorgans 11. In beiden Fällen wird der Innendurchmesser d, der Bohrung 9 konstant gehalten. Die Änderung des Verlaufs der vorgenannten Kurven wird in beiden Fällen durch unterschiedliche Überlappungsbereiche der einander gegenüberliegenden Flächen erreicht.

Schließlich kann eine Änderung des Verlaufs der vorgenannten Kurven auch noch dadurch erreicht werden, daß die Düse 8 als dünnwandige Hülse ausgebildet wird und der jeweils gewünschte Strömungsquerschniu mittels einer Schraubenvorrichtung verengt oder erweitert wird. Hierzu ist es notwendig, für die Düse ein elastisches Material zu verwenden, so daß sich beim Zurückdrehen der Schraube jeweils wieder der ursprüngliche Durchmesser einstellt.

Es ist bekannt, daß bei der Magnetisierung und Entmagnetisierung eines Elektromagneten für gleiche Erregerstromstärken unterschiedliche Werte erhalten werünieksehwankungen treten häufig schon dann auf, wenn als Forderpumpe eine Zahnradpumpe Verwendung findet.

Eine Verminderung der Hystcrcscerschcinung durch eine Drehbewegung der Ankerslange 10 kann auch dadurch bewirkt werden, daß mit dem Magnet ein kleiner elektrischer oder hydraulischer Motor gekuppelt wird, der die Ankerstangc 10 antreibt. Schließlich kann eine Drehbewegung der Ankerstange auch dadurch hervorgerufen werden, daß an dem Druckregulierorgan 11, wie dies F i g. 11 zeigt, ein Flügelrad angebracht wird.

Die Reibung zwischen dem Elektromagneten und der Ankerstangc kann auch dadurch vermindert werden, daß der Magnet und der Anker genau ausbalanciert werden, so daß auf den Anker keinerlei radial oder unter einem Winkel zu der Achse des Ankers wirkende Kräfte ausgeübt werden. Auch kann die Ankerstangc 10 dadurch /enlriert werden, duß sie in einem hydrostatischen Lager gelagert wird. Im Falle des Betriebs des Ventils mit einem Druckgas kann an die Stelle eines solchen Lagers ein Luftkissenlager treten.

Die mit Stromschwankungen zusammenhängenden Probleme können bei Regulicrventilen dazu führen, daß in dem strömenden Medium Druckwellen erzeugt werden, die zu nachträglichen Folgeerscheinungen führen.

Ein ebenes Regulierorgan 40, wie es in Fi g. 16a gezeigt ist. besitzt einen Strömungsquerschnitt Ai. der bei kleinen Schwankungen in der Länge des Hubs JS Druckschwankungen ±A Ip(Fi g. 16b) hervorruft. Um diese Druckschwankungen zu unterdrücken bzw. zu vermindern, wurden verschiedene Änderungen in der Gestalt des Regulierorgans vorgenommen.

Eine solche Änderung kann darin bestehen, daß als Rcguüerorgan ein spitzwinkliger Kegel verwendet wird (Fig. 17a). Die Einführung dieses Kegels 41 hat zur Folge, daß der .Strömungsquerschnitt 4*. bei derselben Änderung JS wesentlich geringer ist als der Strömungsquerschnitt Ai gemäß Fig. 16a. Dies führt zu Druckschwankungen von einer geringeren Größe J 2p (Fig. 17b). |e kleiner der Kegelwinkcl λ ist. desto kleiner werden die Druckschwankungen. Die Änderung des .Strömungsquerschnittes JAk im Verhältnis zu der Änderung in der Länge des Hubs JS muß auf einem kleinen Wert gehalten werden, wenn die Druckschwankungen möglichst gering bleiben sollen.

Eine zweite Möglichkeit besteht darin, das Druckregulierorgan 42 mit einer kegelförmigen Aussparung zu versehen, wie dies Fig. 18a zeigt. Dies ergibt einen Sirömungsquerschniu /W. der bei gleicher Abstands-

ZZ

änderung JS eine Druckschwankung ,/ \p (F ig. IHl)). deren Größe zwischen den Werten der Fig. Ibb und 17b liegt., ergibt.

Eine dritte, in den Fig. 19. 20 und 21 dargestellte Möglichkeil zur Verminderung der Drucksehwankurigen besteht darin, duU /wischen dem Druckregulierorgan 11 und der Ankerstange 10 ein kleines Spiel aufrechterhalten wird. Das Druekreguliemrgan 11 ist hierbei beweglich an der Ankerstange 10 ungeordnet. Das Druckregulierorgan (43,44,45) weist eine Sacklochbohrung 46 auf, die nine Kugel 47 aufnimmt In der die Sacklochbohrung umgebenden Wundung sind Bohrungen 48 und 49 vorgesehen, die einen l.agerbolzcn 50 aufnehmen, der den ebenen Ventilkörper 43, den Kegel 44 bzw. das Organ 45 durchsetzt und gelenkig mit der r> Ankerstange 10 verbindet. Auf diese Weise erhall man ein Druckregulierorgan mit sehr kleinen Bewegungen in axialer Richtung.

Eine vierte, in der F i g. 22 dargestellte Möglichkeit besteht darin, daß gemäß einer Abwandlung der Anord- jo nung nach Fig. 20das Druckregulierorgan 11 mit einer zusätzlichen Masse 51 verschen wird, die ebenfalls auftretende Druckschwankungen dämpft. Auf diese Weise bleibt das Druckregulierorgan in Ruhe, auch wenn der Elektromagnet infolge von Schwankungen in der Erre- y, gerstromstärke vibriert. Auf diese zusätzliche Masse kann selbstverständlich verzichtet werden, wenn das Druckregulierorgan als solches schon ein ausreichendes Gewicht aufweist.

Eine Dämpfung der Schwingungen des Ankers kann u> auch dadurch bewirkt werden, daß dieser für sich in einem geschlossenen Raum angeordnet ist. Weiter kann eine Dämpfung dadurch bewirkt werden, daß auf den Anker Federn mit unterschiedlicher Eigenfrequenz wirken, r.

Fig. 23 zeigt eine Weiterentwicklung des in Fig. I dargestellten Ventils. Wie aus F i g. 2 ersichtlich ist. wird uOi'i CiäS medium in den Behälter 3i guieiicM, wenn ciml" Entnahme aus der Leitung 28 nicht erfolgt. Um diesen Rückfluß in den Behälter zu vermeiden, wird das Druckregulierorgan 11, wie in F ig. 23 dargestellt, mit einer Einrichtung versehen, die den Einlaßkanal 6 absperrt. Diese Einrichtung 52 besteht aus einem Dichlorgan 53. dns mit dem Druckregulierorgan 11 über eine Stange 54 verbunden ist. Das Ventilgehäuse 55 weist in diesem lall r. drei Kanäle 6, 7 und 56 auf. von denen der Kanal 6 als Einlaßkanal, der Kanal 7 als Auslaßkana! und der Kanal 56 als Verbindungskanal zu dem System dient, in dem der Druck reguliert werden soll. Diese beiden Kanäle 6 und 56 sind durch einen Kanal 57 miteinander verbun v den. der einen Sitz 58 für das Dichtorgan 53 aufweist.

Die Arbeitsweise dieses Ventils ist die folgende: Wenn der Elektromagnet 2 nicht erregt ist. wird das Dichtorgan 53 gegen den Sitz 58 gedruckt und sperrt somit den Kanal 57 ab. Wenn der Magnet 2 erregt ist. nimmt die magnetische Kraft F₁-Zu und erreicht denselben Wert wie an der Stelle des Dichtorgans 53. der durch den Druck des Mediums im Kanal 6 hervorgerufen wird. Wird der Magnet weiter erregt, so wird der Förderkanal 57 geöffnet und das Ventil arbeilet in der- M selben Weise wie das Ventil nach Fig. 1.

Wird der Magnet entmagnetisiert, so wird der Zufluß zu den Kanälen 56 und 7 geschlossen, wenn die Kraft h\. während der Entmagnetisierung geringer wird als die Kraft, die auf das Dichtorgan 53 νυη dem Druck des n Mediums im EinlaBkanai 6 ausgeübt wird.

Fig. 24 zeigt in schematisehcr Weise den i-linbau eines Ventils nach F i g. 23 in ein Leitungssystem. Der Un

10

lcrschied zwischen den F i g. 2 und 24 besieht darm, daß die VerbraucherViuing 28 mit dem zusätzlichen, im Gehäuse 55 vorgesehenen Kanal 56 verbunden ist.

F i g. 25 zeigt ein Beispiel für die Verwendung des erfindungsgemäßen Ventils bei welchem drei Reguliervenlile 59, 60 und 61 in Reihe miteinander verbunden sind, um zu einem Druck zu gelangen, der ausschließlich durch das Ventil bestimmt wird, das die hö-;hsic Einstellung aufweist. Die Druckeinstellung erfolgt somit nicht durch eine Stimulierung, wie üblicherweise bei in SericgesehaHelen Rejiiilierventilen

sondern eher mich Art einer Vorrang-Einstellung, bei der ausschließlich das Ventil mit der höchsten Druckeinstellung den Druck in der Förderleitung bestimmt, d.i. wie schon oben ausgeführt wurde, der Druck in de" Rückfliißleitung keine Auswirkung auf den Druck in tier I oberleitung hat.

Durch den Einbau eines crfmdungsgeniäßen Ventils mit elektromagnetischer Druckeinstellung in ein Leitungssystem kann die Strömung in diesem innerhalb sehr enger Grenzen festgelegt werden. Auch kann die Erregung des Elektromagneten programmiert werden, so daß eine Reihe funktionell zusammenwirkender Maschinen auf einfache Weise gesteuert werden kann.

1 lier/ii4 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Druckregulierventil für eine in einer Flüssigkeitsleitung strömende Flüssigkeil mit einem axialsymmetrischen Elektromagneten, der ein gegenüber einem feststehenden, eine Magnetspule enthaltenden Teil axial bewegliches Teil enthalt, und mit einem Ventilgehäuse,das einen milder Flüssigkeitsleitung über einen l£inlaßkanal verbindbaren Strömungskanal enthält, in dem ein Ventilsitz und ein gegenüber dem Ventilsitz mit Hilfe des beweglichen Teils des Elektromagneten verschiebbarer Ventilkörper zur Einstellung des Durchflusses durch den Strömungskanal angeordnet ist. dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Teil als ein in einen axialen Raum des feststehenden Teils des Elektromagneten eingreifenden Anker ausgebildet ist, daß der Ventilkörper (10'; 11) an einer mit dem Anker verbundenen Stange (10) angeordnet oder durch die Stirnfläche (10') dieser Stange gebildet isi und daß die Stange (10) mit geringem, einem durch die Flüssigkeit hervorgerufene Schmierung ermöglichenden Spiel in einer am feststehenden Teil des Elektromagneten angeordneten Lagerbüchse (16) gelagert ist, und daß im übrigen der den Anker aufnehmende Raum gegenüber dsm den Strömungskanal (9, 7) enthaltenden Innenraum (12) des Vcntilgehäuses (5) abgedichtet ist.

2. Ventil nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (9) mil der Stange (10) bzw. dem am Er»je der Stange angebrachien Ventilkörper (II) axiai fluchten.-! angeordnet ist.

3. Ventil nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (10 aus nicht-magnelischem Material besteht.

4. Ventil nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Bereich des Einlaßkanals (6) direkt proportional dem Erregerstrom (I) ist, wobei die Proporiionalitiiiskonsiante (k\) dem jeweiligen Durchmesser (d,„) der Ventilsiizöff nung (9) entspricht.

5. Ventil nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stirnseite des Ventilsitzes (9) eine Platte (34, 35) mit unterschiedlich großen Bohrungen verschiebbar oder drehbar angeordnet ist.

6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß in die den Ventilsitz (9) bildende Düse (8) eine oder mehrere hohlzylindrische Hülsen (366.36c/eingesteckt sind.

7. Ventil nach einem der Ansprüche I bis 4. gekennzeichnet durch eine auswechselbare Anordnung von Vcnülkörpern (11) mit unterschiedlichem Durchmesser (di) bei konstantem Außcndiirchmesser (d,) des Ventilsitzes (9).

8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4. gekennzeichnet durch eine auswechselbare Anordnung von Ventilsitzen (9) mit unterschiedlichem Außendurchmcsscr (d_t) bei konstantem Aubcndurchmc.sserfc//)(]c«, Vcnlilkörpers(11).

9. Venlil nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Ven tilsitzcs (9) vorzugsweise mittels Liner Versicllschraubc veränderbar ist.

10. Ventil nach einem der Ansprüche I bis ^l). dadurch gekennzeichnet, dal! die Ankersianjie (10) mil einer eine pulsierende I.änjis- oiler Drehbewegung

hervorrufenden Wechsclkraft beaufschlagt ist.

II. Ventil nach Anspruch 10. gekennzeichnet durch eine zusätzliche, mit einem Wechselstrom gespeiste Erregerwicklung des Elektromagneten (2).

■;

12. Ventil nach Anspruch 10. dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung des Elektromagneten (2) mit pulsierendem Gleichstrom erregbar ist. der durch Überlagerung eines Wechselstroms und eines gleichgerichteten Wechselstroms erzeugt

to ist.

13. Ventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechsclkraft durch Pulsation des Flüssigkeitsslroms erzeugbar ist.

14. Venlil nach Xnspruch 10, dadurch gekenn- v, zeichnet, daß die drehbar gelagerte Ankerstangc

(10) durch einen Eiektro- oder Hydraulikmotor antreibbar ist.

15. Venlil nach Anspruch 1Γ. dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb der drehbar gelagerten

2(i Ankerstangc (10) an dem Ventilkcrper (11) ein Lüfterrad (37) bcfesiigi ist.

16. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 15. dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (11) als ein eine ebene Unterseite aufweisendes topfförmigcs. mit dem Ventilsitz (9) zusammenwirkendes Abschlußteil (42) ausgebildet ist.

17. Ventil nach, einem der Ansprüche 1 bis 16. dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörpcr (11) als an der Ankersiangc (10) beweglich angeordnetes

jo Teil (43,44,45) ausgebildet ist.

18. Ventil '.lach Anspruch 17. dadurch gekennzeichnet, daß der Vcnlilkörper (43, 44, 45) an seiner dem Ventilsitz (9) abgewandten Seite ein das Ende der Ankerslange (10) und eine Kugel (47) mil Spiel

ji aufnehmendes axiales Suckloch (46) aufweist, in dessen Wandung zwei einem die Stange (10) durchsetzenden Gelenkbogen (50) als Lager dienende Bohrungen (48,49) vorgesehen sind.

14. Venlil nach Anspruch 17 oder 18. dadurch gc-

Ί0 kennzeichnet, daß an dem Vcntilkörper (43, 44, 45) /ur Vergrößerung seiner Gesamtmasse eine zusätzliche Masse angebracht ist.

20. Venlil nach einem der Ansprüche 1 bis 19. dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerstange (10)

■r> denselben Querschnitt aufweist wie der wirksame Querschnitt des Ventilsitzes(9).

21. Venlil nach einem der Ansprüche I bis 20. dadurch gekennzeichnet, daß der Vcntilkörper (11) mit einem Verschlussmechanismus (52) für den Einlaßka-

K) nal (6) verbunden ist, der uns einer Stange (54) mit einem an ihrem linde befestigten, gegen eine Dichtfläche (58) eines den Einlaß (6) und einen zusätzlichen Kanal (56) verbindenden Kanals (57) wirkenden Verschlußorgan (53) besteht, und dati der /u-

Y, säl/lichc Kanal (56) /u dem druckrcgulicrtcn Objekt führt.

22. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 21. dadurch gekennzeichnet, dall an dem Ventilgehäuse (5, 55) ein zusätzlicher Druckflüssigkciisk.inal (17) mit

no einem Gcwindcunschluß (18, 20, 21) für ein Manometer mit Kiickschkiirvcrnil vorgesehen ist.

2 J Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 22. ^'ckenn/eichnct durch eine auf die Ankerslange (10) einwirkende Kontrollvorrichtung, die .ius einem IJe-

n-> täligungsknopf (24). einer Schraubenfeder (25) und einem Dir.tanzslück (26) besieht.