DE2313645B2

DE2313645B2 - Steuerventil

Info

Publication number: DE2313645B2
Application number: DE19732313645
Authority: DE
Inventors: Richard Woolliscroft Shelsley Beauchamp Worcestershire Haigh (Grossbritannien)
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1972-03-18
Filing date: 1973-03-19
Publication date: 1978-09-28
Also published as: GB1429794A; FR2176868A1; JPS496378A; DE2313645A1; DE2313645C3; ES412781A1; FR2176868B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerventil mit mindestens einer Einströmdüse, die eine Endfläche aufweist, welche senkreckt zur Achse des Strömungsdurchgangs liegt, und mit einem Steuerglied, welches um eine Achse, die senkrecht zur Achse des Durchgangs in Abstand von dieser angeordnet ist, schwenkbar gelagert ist.

Aus den DE-AS'en 1156 283 und 15 50 462 sind Steuerventile dieser Art bekannt, bei denen ebene Verschlußteile Verwendung finden, die die Mündungen der Düsen eben verschließen. Dafür ist eine genaue maschinelle Bearbeitung erforderlich, insbesondere, wenn derartige ebene Flächen gegeneinander mit einem kleinen Winkel geneigt sind, um ein vollständiges Abschließen an den einander gegenüberliegenden Endabschrägungen bzw. Ventilsitzabschrägung solcher Klappenventil zu erhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuerventil der eingangs angegebenen Gattung anzugeben, bei dem die eine exakte Bearbeitung erfordernden Flächen zylindrische Form besitzen und bei denen

die für die Ventilbetätigung erforderliche Kräfte gering gehalten werden können.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Endfläche der Einströmdüse eine konkave teilzylindrische Form aufweist und das Steuerglied mindestens eine teilzylindrische Steuerfläche mit etwa dem gleichen Radius wie die Endfläche aufweist, die in der Schließstellung in dichtende Anlage an die Endfläche gelangt.

Bei dieser Ausbildung des Steuerventils sind alle Flächen, die eine exakte mechanische Bearbeitung erfordern, zylindrischer Form, was insbesondere gegenüber der maschinellen Bearbeitung von ebenen Flächen sehr viel einfacher ist, die, um ein vollständiges Abschließen an den einander gegenüberliegenden Teilen zu gewährleisten, Endabschrägungen bzw. Ventilsitzabschrägungen aufweisen. Bei dem erfindungsgemäßen Steuerventil kann das Steuerglied ohne Schwierigkeiten an Nachsteuermotoren angepaßt werden, insbesondere auch an solche, die bei breitem Arbeitswinkel nur ein geringes Drehmoment vermitteln. Vorteilhafte Weiterbildungen und Verwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Ventils sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt
F i g. 1 und 2 Querschnitte durch ein Steuerventil,
F i g. 3 ein Servosystem mit einem Steuerventil nach F i g. 1 und 2 und

Fig.4 und 5 abgewandelte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Steuerventils.

Das in den F i g. 1 und 2 gezeigte Steuerventil weist einen Ventilkörper 10 auf, welcher eine Kammer 11 enthält. Die Kammer 11 besitzt zwei koaxial gegeneinander gerichtete Einströmdüsen 12, 13. Wie sich insbesondere aus F i g. 2 ergibt, besitzt jede Einströmdüse 12, 13 eine Endfläche 12a bzw. 13a, weiche konkave teilzylindrische Form aufweist. Die beiden Endflächen 12a, 13a besitzen eine gemeinsame Achse 14, die senkrecht zu der den Einströmdüsen 12 und 13 gemeinsamen Achse steht.

Zwischen den Einströmdüsen 12, 13 ist ein Steuerglied 15 zur Steuerung des Ventils angeordnet, das um eine parallel zu der den teilzylindrischen Endflächen 12a, 13a gemeinsam zugeordneten Achse 14 angeordnete Achse 16 drehbar ist. Das Steuerglied 15 weist zwei konvexe teilzylindrische Steuerflächen 15a, 156 auf, die jeweils dicht neben den Einströmdüsen 12 bzw. 13 vorgesehen sind. Diese Steuerflächen 15a, 156 besitzen den gleichen Radius wie die teilzylindrischen Endflächen 12a, 13a, wobei deren Achsen 17,18 mit Abstand zueinander auf einem Kreisbogen liegen, der um die Achse 16 gezogen ist und durch die Achse 14 verläuft. Infolgedessen stehen die Steuerflächen 15a, 156 im äußersten Endbereich des Bewegungsweges des Steuergliedes 15 mit den Endflächen 12a bzw. 13a in Eingriff und schließen die entsprechenden Einströmdüsen 12 bzw. 13 dicht ab.

Das Steuerglied 15 wird von einem Außenglied eines elektromagnetischen Nachsteuermotors bzw. Schaltmotors 19 getragen, der derart betätigt werden kann, daß er das Steuerglied 15 in jeder gewünschten Richtung drehen kann. Wenn das Steuerglied 15 eine Mittelposition einnimmt, die in der Mitte zwischen den Einströmdüsen 12 und 13 liegt, wird der Durchlaß der beiden Einströmdüsen gleich groß sein, während eine Verlagerung des Steuerglieds in die eine oder die andere Richtung den Strom von der einen Seite in progressiver Weise drosselt, bis er vollständig unterbrochen ist, während der Strom durch die andere Düse progressiv geöffnet wird.

In dem in Fig.3 gezeigten Servosystem wird ein erfindungsgemäßes Steuerventil dazu verwendet, den Ausfluß eines Strömungsmittels aus zwei Versorgungsleitungen 20 und 21 zu steuern, die jeweils über eine Drossel 22 bzw. 23 an den Auslaß einer Pumpe 24 angeschlossen sind. Die Relativdrücke der beiden Versorgungsleitungen werden auf diese Weise durch die Lage des Steuerglieds 15 bestimmt, wobei die Versorgungsleitungen 20,21 jeweils an die Enden einer doppeltwirkenden Druckkolben- und Zylindereinheit 25 angeschlossen sind. Das Steuerglied 15 ist in F i g. 3 der Einfachheit halber als herkömmliches einfaches Klappenventil dargestellt, besitzt aber den in F i g. 1 und 2 gezeigten Aufbau.

Bei dem in F i g. 1 und 2 gezeigten Steuerventil kann der Abstand zwischen der Achse 16 zur Achse 14 derart gewählt werden, daß der gesamte Arbeitswinkel ausgenutzt werden kann. Die Drehmomente bzw. Kraft, die durch die aus den Einströmdüsen 12,13 hervorgerufene Strömung erzeugt wird und auf das Steuerglied 15 einwirkt, wird auf diese Weise niedrig gehalten. Das Drehmoment hängt natürlich auch von dem Abstand zwischen den Achsen 17 und !8 ab, dieser Abstand kann gleichfalls so gewählt werden, daß eine günstige Anpassung der Drehmomentcharakteristik des Regelglieds an die des Nachsteuermotors 19 gewährleistet wird Das erfindungsgemäße Steuerventil kann dabei für Fälle als Einstufen-Servo-Steuerelement verwendet werden, in denen herkömmlicherweise ein Zweiistufensteuerelement erforderlich ist. Bei der in Fig.4 gezeigten Ausführungsform ist das Steuerglied 115

ίο derart geformt bzw. geschnitten, daß die Steuerflächen 115a, 115Z) unmittelbar außerhalb der Zonen abschließen, die dicht neben den Einströmdüsen 111. 112 im Bewegungsbereich des Steuergliedes 15 liegen. Infolgedessen ist eine relativ scharfe Kante an jedem Ende der Steuerflächen 115a, 1156 vorgesehen, so daß die Strömung, die über diese Steuerflächen hinwegströmt, reißen kann. Auf diese Weise wird das Drehmoment, das auf das Steuerglied 15 wirkt, reduziert.

Die in F i g. 5 dargestellte Ausführungsform zeigt, daß es für verschiedene Verwendungsarten nicht notwendig ist, daß die Achsen 17 und 18 im Abstand zueinander angeordnet sind. Vielmehr können die Steuerflächen 215a, 2i5bTeile einer einzigen zylindrischen Fläche mit einer einzigen Achse 217 und einem etwas geringeren Radius, als ihn die Endflächen 212a, 213a der Düsen besitzen, sein. Dies ermöglicht eine weitere Vereinfachung der automatischen Bearbeitung bei der Herstellung des Steuerventils. Eine vollständige Abdichtung der Einströmdüsen 212 oder 213 ist dann zwar nicht möglich, jedoch ist unter der Voraussetzung, daß die Bohrung der Düse im Vergleich zu dem Endflächenradius klein ist, der Verlust nicht wesentlich.

Bei anderen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Steuerventils können auch drei oder mehrere Einströmdüsen sowie natürlich auch nur eine vorgesehen sein.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuerventil mit mindestens einer Einströmdüse, die eine Endfläche aufweist, welche senkrecht zur Achse des Strömungsdurchgangs liegt, und mit einem Steuerglied, welches um eine Achse, die senkrecht zur Achse des Durchgangs in Abstand von dieser angeordnet ist, schwenkbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Endfläche (12a, 13a, 212a, 213a; der Einströmdüse (12, 13, 112, 113, 212, 213) eine konkave teilzylindrische Form aufweist und das Steuerglied (15, 115, 215) mindestens eine teilzylindrische Steuerfläche (15a, 15/>, 115a, 1156 215a, 2156; mit etwa dem gleichen Radius wie die Erdfläche aufweist, die in der Schließstellung in dichtende Anlage an die Endfläche gelangt.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei koaxiale gegeneinander gerichtete Einströmdüsen (12, 13) vorgesehen sind, deren Endflächen (12a, 13a; eine gemeinsame Achse (14) aufweisen, und daß das Steuerglied (15) zwei teilzylindrische Steuerflächen besitzt, die mit den entsprechenden Einströmdüse-Endflächen zusammenwirken.

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (17, 18) der teilzylindrischen Flächen (15a, 156; des Steuergliedes (15) in Abstand und parallel zueinander angeordnet sind, daß diese Achsen auf einem Kreisbogen liegen, der von der Drehachse (16) des Steuerglieds (15) gezogen durch die den Endflächen der Einströmdüsen gemeinsame Achse (14) verläuft

4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerglied (15) derart abgeschnitten ist, daß die teilzylindrischen Regelflächen (115a, 1156; an scharfen Kanten enden, die unmittelbar außerhalb jener Zonen liegen, die mit den Endflächen der Einströmdüsen zusammenwirken.

5. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerflächen des Steuerglieds (15) Teile einer einzigen zylindrischen Fläche (215a, 2156; sind, deren Radius geringfügig kleiner ist als der Radius der Endflächen (212a, 213a; der Einströmdüsen (212, 213).

6. Verwendung eines Steuerventils nach Anspruch 2 bis 5 in einer strömungsmittelbetätigten Servoeinrichtung, wobei die Einströmdüsen (12, 13; 112,113; 212,213) an eine durch ein Strömungsmittel betätigbare Betätigungseinrichtung angeschlossen sind und ein Nachsteuermotor zur Änderung der Lage des Steuergliedes (15; 115; 215) vorgesehen ist.