DE2307648A1

DE2307648A1 - Ventil

Info

Publication number: DE2307648A1
Application number: DE19732307648
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr-Ing Bruene; Alfred Grob; Franz Schmidt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1973-02-16
Filing date: 1973-02-16
Publication date: 1974-08-29
Also published as: DE2307648C2

Description

R. 1336

31.1.1975 My/Gü

Anlage zur

Patent- und

Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, STUTTGART

Ventil

Die Erfindung betrifft ein Ventil mit in einer Ausnehmung eines Gehäuses angeordneten Ventilsitzringen, die durch einen Distanzring im Abstand voneinander gehalten sind und denen ein zwei ebene Schließflächen aufweisender Ventilkörper zugeordnet ist, der in zwei Schaltstellungen einen Verbraucherkanal wahlweise mit einem Zulaufkanal oder einem Rücklaufkanal verbindet und die Ventilsitzringe je einen Flachsitz aufweisen, die mit den Abstützkanten des Distanzringes jeweils in einer Ebene liegen und bei dem auf den Ventilkörper mindestens ein Betätigungsglied sowie zum Ausgleich des Zulaufdrucks ein Ausgleichskolben einwirken.

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Es ißt ein derartiges Ventil bekannt, das für große Leistungsübersetzung bei kürzester Schaltzeit geeignet ist. Das Ventil weist einen beweglichen Ventilkörper auf, dem zwei Flachsitze zugeordnet sind und der auf einem kugelförmigen Fortsatz eines Druckausgleichskolbens gelagert ist. Hier müssen Fertigungstoleranzen berücksichtigt werden, so daß die eigentliche Dichtfläche eine bestimmte Mindestgröße nicht unterschreiten darf. Da eine gewisse Anpreßkraft vorhanden sein muß, um eine gewünschte Dichtheit zu erreichen, sind den Betätigungskräften und dem Druckausgleich bestimmte Grenzen gesetzt. Die Schaltzeiten des Ventils sind somit vom jeweiligen Druck abhängig. Eine den Ventilkörper relativ eng umschließende Hülse mit Bohrungen hat keine ideale Abströmung des Mediums zur Folge; die Hülse verhindert, daß der resultierende Abströmwinkel nahe bei 90 liegt. Somit ist das Schaltverhalten des Ventils immer noch in unerwünschter V/eise beeinflußt.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der genannten Nachteile ein Ventil zu schaffen, das neben einer großen Leistungsübersetzung kurze Schaltzeiten erreicht; insbesondere soll das Ventil möglichst einfach bauen und vom Zulaufdruck weitgehendst unabhängige Schaltzeiten erreichen.

Eies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der Distanzring eine Bohrung aufweist, in welcher der Ventilkörper gleitend geführt ist und daß sich der Distanzring über Rippen an den Ventilsitz!ingen abstützt, wodurch in der Ebene der Flachsitze sich nach außen bis an das Gehäuse erstreckende Räume ausgebildet sind, die über Ausnehmungen im Distanzring miteinander und mit dem Verbraucherkanal Verbindung haben.

Auf diese Weise lassen sich bei relativ einfacher Bauweise des Ventils Strömungs- und Druckverhältnisse schaffen, die störende Rückwirkungen auf die Schaltzeiten verhindern.

Besonders zweckmäßig läßt sich eine Beeinflussung der Schaltzeiten durch den Zulaufdruck ausschalten, wenn der Durchmesser

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des zwischen Zulauf- und Verbraucherkanal gelegenen ersten Öffnungsquerschnitts,der Außendurchmesser der zweiten Schließfläche und der Durchmesser des Ausgleichskolbens mindestens nahezu gleich groß sind.

Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen und aus der Beschreibung.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt in

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Teil eines Ventils in vergrößertem Maßstab,

Fig. 2 ein Diagramm, das die Abhängigkeit der Schaltzeit vom Druck zeigt, für einen ersten, dem Zulaufkanal zugeordneten Sitz und in

Fig. 3 das entsprechende Diagramm für einen zweiten, dem Rücklaufkanal zugeordneten Sitz.

Fig. 1 zeigt im Längsschnitt einen Teil eines Ventils 10, das ein Gehäuse 11 mit einer abgesetzten Gehäusebohrung 12 hat. In die Gehäusebohrung 12 führen von einem Zulauf 13 ein Zulaufkanal 14 und von letzterem abzweigend ein Ausgleichskan-al 15· Ferner verlaufen ein Verbraucherkanal 16 und ein Rücklaufkanal 17 in die Gehäusebohrung 12. In der Gehäusebohrung 12 sind ein erster und ein zweiter scheibenförmiger Ventilsitzring 18 bzw. 19 angeordnet, die von einem Distanzring 21 im Abstand voneinander jgehalten werden. Am zweiten Ventilsitzring 19 stützt sich auf der dem Distanzring 21 abgewandten Seite eine Buchse

22 ab, die von einem in die Gehäusebohrung 12 ragenden Deckel

23 in ihrer Lage gesichert ist. Der erste Ventilsitzring 18 weist auf seiner dem Distanzring 21 zugewandten Seite einen ersten Flachsitz 24 und einen ersten Üffnungsquerschnitt 25 auf, der zweite Ventilsitzring 19 in entsprechender Weise einen zweiten Flachsitz 26 und einen zweiten Öffnungsquerschnitt 27· Den Flachsitzen 24, 26 ist ein kolbenartiger Ventilkörper

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28 mit einer ersten und zweiten Schließfläche 29 bzw. 31 zugeordnet, der in einer Bohrung- 32 des Distanzringes 21 geführt ist. Der Distanzring 21 weist an beiden Stirnseiten jeweils einen Kranz von Rippen 33 auf, über die er sich an den Ventilsitzringen 18, 19 abstützt. Die Rippen 33 sind zweckmäßig so ausgebildet, daß sie in einigem Abstand vom Ventilkörper 28 liegen; ihre Länge beträgt ein Vielfaches des Hubes des Ventilkörpers 28. Auf diese Weise sind ein erster und ein zweiter Raum 34 bzw. 35 zwischen den Ventilringen 18, 19, dem Distanzring 21, dem Ventilkörper 28 und dem Gehäuse 11 ausgebildet. Am Umfang des Distanzringes 21 sind Ausnehmungen 36 angeordnet, welche die Räume 3^, 35 miteinander verbinden und die mit dem Verbraucherkanal 16 verbunden sind.

Auf den Ventilkörper 28 wirkt ein in einem ZuIaufraum 37 angeordnetes Betätigungsglied 38 ein, das mit einem Anker eines nicht näher gezeichneten Elektromagneten verbunden ist. Auf die dem Betätiguncsglied 38 entgegengesetzte Seite des Ventilkörpers 28 wirkt ein Ausgleichskolben 39, der in einer Bohrung 41 der Buchse 22 dicht und gleitend geführt ist. Der Ausgleichskolben 39 trennt einen Druckraum 42 von einem Rücklaufraum 43, der über Kanäle 40 in der Buchse 22 mit dem Rücklaufkanal verbunden ist. Ein am Ausgleichskolben 39 ausgebildeter Stößel 44 durchdringt den Rücklaufraum 43 und liegt am Ventilkörper 28 an. Im Druckraum 42 ist eine den Ausgleichskolben 39 belastende Feder 45 angeordnet; ferner hot der Druckraum 42 mit dem Ausgleichskanal 15 Verbindung.

In äußerst zweckmäßiger Weise sind nun die Außendurchmesser des Ausgleichskolbens 39 und der zweiten Schließfläche 31 gleich groß gewählt und gleichen ferner dem Durchmesser des ersten Öffnungsquerschnitts 25; oder sie sind - mit der Absicht beste Druck-Unabhängigkeit der Schaltzeiten zu erreichen in den Abmessungen nur geringfügig unterschiedlich gestaltet. Auf diese Weise ist ein nahezu vollkommener Ausgleich vom Zulaufdruck erreichbar, und zwar in beiden Schaltstellungen des Ve-ntilkörpers 28. Obwohl der Ventilkörper 28 unterschiedlich große Schließflächen 29, 31 aufweist, können die jeweils aus

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der Differenz von Schlicßfläche abzüglich zugeordnetem üffnungsquerschnitt sich ergebenden Dichtflächen an dem ersten und zweiten Flachsitz sehr klein ausgeführt werden, was in Bezug auf Dichtheit und Funktion erwünscht ist. Begünstigt wird dies durch die gute Führung des Ventilkörpers 28 in dem Distanzring 21 und durch den Umstand, daß die Außendurchmesser am Ventilkörper 28 und die Innendurchmesser der Ventilsitzringe 18, 19 gut zu bearbeiten sind. Außerdem ist der Ventilkörper 28 so geführt, daß ein geringfügiges Verkanten des Ventilkörpers gegenüber den Flachsitzen 24, 26 möglich ist, um eine besonders gute Anlage zu erreichen. Die große Ausdehnung der Räume 34, 35 in der Ebene der Flachsitze 24, 26 ermöglicht eine Umlenkung der Strömung um nahezu 90 und weiter einen ungestörten radialen Abfluß, so daß dynamische Kräfte auf den Ventilkörper 28 weitestgehend ausgeschaltet sind. Besonders wichtig ist ferner, daß sich diese Ausbildung dor Ventilsitze mit fertigungstechnisch vertretbarem Aufwand verwirklichen läßt. Bei der weitgehenden Druckentlastung des 3/2-Venti]s ist es von Bedeutung, daß der Ausgleichskanal 15 kürzer ist als der Zulaufkanal 14, damit am Zulauf 13 ankommende Druckstöße nicht zu einem unerwünschten kurzzeitigen Öffnen führen können.

Die Fig. 2 zeigt anhand einiger Kennlinien, daß der Einfluß des Druckes auf die erreichten Schaltzeiten sehr gering ist. Die Kennlinien 50, 51, 52, 53 gelten für die Verhältnisse am ersten Flachsitz 24 und für den Fall, daß im Zulaufkanal 14 anstehendes Druckmittel in den drucklosen Verbraucherkanal 16 strömt. Die Kennlinie 50 zeigt den Beginn und die Kennlinie 51 das Ende der Bewegung des Ventilkörpers 28 an, wenn die Feder 45 den am zweiten Flachsitz 26 anliegenden Ventilkörper 28 in Richtung auf den ersten Flachsitz 26 hin drückt. Die Kennlinie 52 zeigt den Beginn und die Kennlinie 53 das Ende der Bev;egung des Ventilkörpers 28 an, wenn das elektromagnetisch angetriebene Betätigungsglied 38 den Ventilkörper 28 vom ersten Flachsitz 24 wegdrückt.

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Fig. 3 zeigt entsprechende Kennlinien 54, 55» 56, 57 für die Verhältnisse am zweiten Flachsitz 26 und für den Fall, daß der im Zulaufkanal 14 und im Verbraucherkanal 16 herrschende Zulaufdruck zum Rücklaufkanal 17 entlastet v/ird. Die Kennlinie 54- zeigt den Beginn und die Kennlinie 55 das Ende der Bewegung des Ventilkörpers 28, wenn die Feder 45 den am zweiten Flachsitz 26 anliegenden Ventilkörper 28 vom Sitz wegdrückt. Die Kennlinie 56 zeigt den Beginn und die Kennlinie 57 das Ende der Bewegung, wenn das Betätigungsglied 38 den Ventilkörper 28 in Richtung auf den zweiten Flachsitz 26 zu drückt.

Alle Kennlinien 50 bis 57 lassen erkennen, daß die Schaltzeit störende Einflüsse beim Durchströmen des 3/2-Ventils 10 durch die vorgeschlagene Bauart weitgehendst ausgeschaltet sind.

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Claims

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Ansprüche

(Iy Ventil mit in einer Ausnehmung eines Gehäuses angeordneten Ventilsitzringen, die durch einen Distanzring im Abstand voneinander gehalten sind und denen ein zwei ebene Schließflächen aufweisender Ventilkörper zugeordnet ist, der in zwei Schaltstellungen einen Verbraucherkanal wahlweise mit einem Zulaufkanal oder einem Rücklaufkanal verbindet und die Ventilsitzringe je einen Flachsitz auf v/einen, die mit den Abstützkanten des Distanzringes jeweils in einer Ebene liegen und bei dem auf den Ventilkörper mindestens ein Betätigungsglied sowie zum Ausgleich des Zulaufdrucks ein Ausgleichskolben einwirken, dadurch gekennzeichnet, daß der Distanzring (21) eine Bohrung (32) aufweist, in welcher der Ventilkörper (28) gleitend geführt ist und daß sich der Distanzring über Hippen (33) an den Ventilsitzringen (18, 19) abstützt, wodurch in der Ebene der Flachsitze (24, 26) sich nach außen bis an das Gehäuse (11) erstrekkende Räume (34-, 35), ausgebildet sind, die über Ausnehmungen (36) im Distanzring (21) miteinander und mit dem Verbraucherkanal (16) Verbindung haben.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (33) im Abstand vom Ventilkörper (28) angeordnet sind.

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3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Räume (3'S 35) verbindenden Ausnehmungen (36) am Außenumfang des Distanzringes (21) angeordnet sind.
4. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnung der zwischen den Ventilsitzringen (18, 19) und dem Distanzring (21) ausgebildeten Räume (34, 35) in Bewegungsrichtung des Ventilkörpers (28) ein Vielfaches des Hubes den Ventilkörpers beträgt.
5· Ventil nach einem der .Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die der Verbindung zwischen Zulaufkanal (14) und Verbraucherkanal (16) zugeordnete erste Schließ!lache (29) am Ventilkörper (28) einen geringfügig größeren Durchmesser auf v/ei st als die der Verbindung zwischen Verbraucherkanal (16) und Rücklaufkanal (1?) zugeordnete zweite Schließfläche (3D.
6. Ventil nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des zwischen Zulauf- (14) und Verbraucherkanal (16) gelegenen ersten Öffnungsquerschnitts (25), der Außendurchmesser der zweiten Schließfläche und der Durchmesser des Ausgleichskolbens (39) mindestens nahezu gleich groß sind.
7. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des ersten Öffnungsquerschnitts (25) geringfügig größer ist als der Durchmesser des Ausgleichskolbens

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(39), der von einer Feder (45) belastet den Ventilkörper (28) bei nicht betätigtem Ventil auf den ersten Flachsitz (24) zu drücken sucht.
8. Ventil nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Zulaufkanals (14) größer ist als die des Ausgleichskanals
9. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Distanzring (2"¹) als Sinterteil ausgebildet ist.
10. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke einer guten Anlöge der ßchließflachen (29, 3") an den Flachsitzen (24, 26) der Ventilkörper (28) in der Distanzbuchse (21) mit einem Spiel geführt ist, dessen Größe ungefähr ein Hundertstel seines Außendurchmessers (32) beträgt.
11. Ventil nach einen der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (33) zur Verringerung des Lurchflußwiderstandes eine nach innen spitz zulaufende Form _/ aufweisen. . '<

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