DE2609307A1

DE2609307A1 - Mediumdurchfluss-regelventil

Info

Publication number: DE2609307A1
Application number: DE19762609307
Authority: DE
Inventors: George Orloff
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1975-03-07
Filing date: 1976-03-06
Publication date: 1976-09-16
Also published as: FR2303216A1; IT1055493B; GB1536673A; FR2303216B1; JPS51113225A; US4000755A

Description

COHAUSZ 8t PLORACK

PATENTANWALTSBÜRO /_ Q IJ 9 3 O /

D-4 DÜSSELDORF · SCHUMANNSTR. 97

PATENTANWÄLTE:
Dipl.-lng. W. COHAUSZ · Dipl.-lng. W. FLORACK ■ Dipl.-lng. R. KNAUF ■ Dr.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing. A. GERBER - Dipl.-lng. H. B. COHAUSZ

Lucas Industries Limited

Great King Street

GB-Birmingham 5· März 1976

Mediuadurohfluß-Eegelyenti1

Die Erfindung betrifft ein Mediumdurchfluß-Regelventil.

Ein Mediumdurchfluß-Regelventil gemäfi der Erfindung ist gekennzeichnet durch ein Gehäuse mit einem ersten und einem zweiten Einlaß und einem ersten und einem zweiten Auslaß, ein erstes und ein zweites Regelelement, die jeweils so bewegbar sind, daß der Durchfluß zwischen dem ersten Einlaß und dem ersten Auslaß und zwischen dem zweiten Einlaß und dem zweiten Auslaß bestimmt wird, ein die Regelelemente miteinander verbindendes Kupplungselement, einen in Erwiderung auf ein von außen kommendes Regelsignal beweglichen Teil, der gelenkig mit dem Kopplungslement verbunden ist, und auf ein elektrisches Setätigungssignal ansprechende Sperrmittel zur Hinderung des Kopplungselements an einer gelenkigen Bewegung dem genannten Teil gegenüber, derart, daß eine relative Bewegung zwischen den Regelelementen verhindert wird.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand von Ausf ührungsliei spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind:

Fig. 1 ein Schnitt durch ein Mediumdurchfluß-Regelventil, Fig. 2 und 5 Schnitte an den entsprechenden Linien in Fig. 1 und Fig. 4» 5» 6* 7 und 8 abgewandelte Ausführungen der gelenkigen Verbindung und der Sperrmittel, die in Fig. 1 bis 3 gezeigt sind.

Das in Fig. 1 bis 5 gezeigte Ventil hat ein Gehäuse 10 Kit eine» er-

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sten Einlaß 11, einem zwieten Einlaß 12, einem ersten Auslaß I3 und einem zweiten Auslaß 14· Zwischen dem Einlaß 11 und dem Auslaß I3 befindet sich ein Ventilsitz I5, der vom Gehäuse 10 gebildet ist. Ein gleicher Ventilsitz 16 ist vom Gehäuse 10 zwischen dem Einlaß 12 und dem Aaslaß I4 gebildet.

Ventilregeleleaente I7, 18 sind im Gehäuse 10 längs zueinander paratlerer Achsen verschiebbbar, usa zu den betreffenden Sitzen 15, 16 hin und von diesen weg beweegbar zu sein. Die Elemente I7» 18 weisen jeweils Führungspartien 19» 20 auf, die in den Sitzen 15, 16 gleitend sind. Die Elemente I7, 18 sprechen auf die Drücke in den betreffenden Einlassen 11, 12 an, wobei Erhöhungen in diesen Drücken die Elemente in eine dichtende Anlage an die Sitze I5, 16 drücken, um die Einlasse 11, 12 von den Auslässen I5» 14 zu trennen.

Die Elemente 17t 18 sind gegen die Einlaßdrücke durch eine Betätigungsanordnung bewegbar, zu der ein Kolben 21 gehört, der von einem Regeldrucksignal bewegbar ist. Die Bewegungsachse des Kelbens 21 liegt dabei parallel zu den Bewegungsachsen der Elemente I7» 18. Der Kolben spricht auf das genannte Hegeldrucksignal an, um sich nach oben zu bewegen, wie in Fig. 1 bis 3 dargestellt.

Der KLben 21 weist eine sich quer erstreckende Partie 22 auf, in der ein Schaft 23 fest verstiftet ist. Die Regelelemente I7» 18 sind durch eine Kopplung in der Fora eines Hebels 24 miteinander verbunden, der in einem Gabelkopf an dem Element 17 verstiftet ist und ein gerundetes Ende 25 hat, dag in eine Pfanne am Element 18 eingreift. Der Schaft 23 erstreckt sich dichtend durch den Hebel 24 and hat eine Partie 26, die in einer vom Hebel 24 gebildeten Kammer 27 liegt. Die Partie 26 hat ein radiales Spiel in der Kammer 27. Der Hebel 24 hat einen Vorsprung 28, der sich innerhalb der Kammer 27 erstreckt und mit einem Ausechnit in der Partie 26 des Schafts 23 zusammenwirkt, um zwei Zonen der Kammer 27 zu bilden, so dafl eine Schwenkbewegung des Hebels 24 am Schaft 23 begleitet wird durch eine Verdrängung einer Flüssigkeit zwischen den beiden Zonen der Kammer 27 um die Spielzone zwischen der letzteren und der Partie 26.

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Die Kammer 27 ist mit einer elektroviskesen Flüssigkeit gefüllt, d. h. mit einer Flüssigkeit, deren Viskosität durch Anlegen einer Hochspannung an einen Film der Flüssigkeit erhöht werden kann. Ein Beispiel für eine solche Flüssigkeit ist poröses Siliziumkerosin, das von der Firma Warner Electric Brake & Clutch Company unter der Bezeichnung Warner 127HB! auf den Markt gebracht wird.

Der Schaft 23 ist elektrisch gegen den Hebel 24 isoliert, zweckmäßigerweise durch ele-astomere Sichtlippen aa Hebel 24, die auch dazu dienen, das Entweichen der Flüssigkeit innerhalb der Kasuaer 27 zu verhindern. Der Hebel 24 ist mit der Erde verbunden, und der Schaft 23 ist mit einem Hochspannungeanschluß 28 über einen Schalter 29 verbunden.

Der Kolben 21 ist in eine Richtung zum Öffnen des Ventils durch ein Drucksignal P bewegbar, das an einer Leitung 30 angelegt wird und von einem elektrohydraulisehen Ventil 3I gesteuert wird. Das Ventil 3I ist mit einem Niederspannungsanschluß 28a über einen weiteren Schalter 32 verbunden.

Die Schalter 29, 32 bilden einen Teil einer Hegelvorrichtung, die bei 33 dargestellt ist, und sie sind funktionell so verbunden, daß der Schalter 29 immer vor dem Schalter 32 geschlossen wird, um damit sicherzustellen, dafl die Viskosität der Flüssigkeit in der Kammer 27 immer erhöht wird, ehe die Elemente I7, 18 vom Kolben 21 in eine Richtung zum Öffnen des Ventils bewegt werden.

Wenn im Betrieb die Schalter 29, 32 geöffnet sind, wird der Kolben 21 von einer Feder 34 nach unten gedruckt, und diese Bewegung nach unten wird unterstützt durch die Drücke in den Einlassen 11, 12, bis die Elemente I7, 18 an den betreffenden Sitzen 15, 16 anliegen. Der Hebel 24 kann sich frei auf dem Schaft 23 verschwenken, und die Elemente 17, * 18 können sich damit relativ bewegen, um damit dichtend an den betreffenden Sitzen 15» 16 anzuliegen. Ein Schließen «Les Schalters 29 bewirkt eine Eröhung der Viskosität der Flüssigkeit in der Kammer 27 auf einen Wert, bei dem eine Schwenkbewegung des Hebels 24 aa Schaft 23 verhindert wird. Ein anschließendes Schließen des Schalters 32 be-

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wirkt eine Bewegung des Kolbens 21 in eine Richtung zum Öffnen des Ventils. Sie Elemente 17, 18 bewegen sich damit immer im Einklang, und der Durchfluß zu den Auslässen 13» 14 kann ein bestimmtes Verhältnis haben.

Fig. 4 zeigte eine Abwandlung der gelenkigen Verbindung zwischen dem Hebel 24 und dem Schaft 25 in solcher Weise, daß die Notwendigkeit entfällt, diese Teile elektrisch gegeneinander zu isolieren. In dieser Abwandlung hat die Schaftpartie 26 keinen radialen Spielraum im Hebel 24, vielmehr geht als Folge einer Schwenkbewegung verdrängtes Medium außen am Hebel 24 durch einen Fließweg 40 vorbei, zu dem eine Partie gehört, die zwischen zwei parallelen, flachen, gegeneinander isolierten Platten 41 gebildet ist. Elektroden 42, 43 erstrecken sich isoliert durch die Platten 41» und diese ^lektreden sind jeweils mit Erde und mit der Spannungsquelle 28 über den Schalter 29 verbunden. Der Schalter 29 ist, wie vorstehend beschrieben, so eingerichtet, daß er geschlossen wird, ehe der Kelten 21 das Ventil zu Öffnen beginnt, und eine elektrovikose Flüssigkeit in der Kammer 27 und im Fließweg 40 verhindert dann eine relative Bewegung zwischen dem Hebel 24 und dem Schaft 23.

Fig. 5 zeigteine Variante der in Fig. 4 gezeigten Anordnung. Als Folge esiner Schwenkbewegung des Hebels 24 am Schaft 23 verdängte Flüssigkeit geht durch einen Fließweg 5I. Die Flüssigkeit in der Kammer 27 und in dem Fließweg 5I ist in diesem Falle jedoch eine ferrohydrodynamische Flüssigkeit, d.h. eine Suspension von magnetisierbaren Partikeln in einer Flüssigkeit, so daß durch Anlegen eines Magnetfelds an die Flüssigkeit die Partikel zum Gerinnen gebracht Srerden und ein Fluß verhindert wird. Eine Spule 52 ist um einen Kern 53 herumgewickelt, so daß ein feil des FlieBwegs $1 in einem Satpalt des Kerns 55 liegt. Die Spule 52 kann durch einen Schalter 29 wie zuvor erregt werden.

Fig. 6 zeigt eine Abwandlung des Hebels 24 nach Fig. 1. Eine Spule 60 ist um einen Kern 61 gewickelt, wobei ein Teil des radialen Spielraums zwischen dem Hebel 24 und der Partie 26 des Schafts 23 in einem

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Spalt in dem Kern 61 liegt. Die Kassier 27 ist Mit einer ferrohydredynamisehen Flüssigkeit gefüllt, so daß ein Errgegen der Spule 60 eine Flüssigkeitsverdrängung aus der Kanter 2^ verhindert und damit ein Verschwenken des Hebels 24 um den Schaft 23 herum verhindert.

Sie vorstehend beschriebenen Anordnungen haben den Effekt, daß die Hegelelemente 17» 18 dazu gebracht werden kennen, im Einklang hochzuwandern, ohne daß enge Fertigungstoleranzen an den verschiedenen Teilen des Ventils oder an den Verbindungen zwischen diesen Teilen eingehalten werden müssen. Sie beschriebenen Anordnungen kompensieren jedcoch nicht das Erfordernis eines Verschwenkens des Hebels um Achsen, die im rechten Winkel zur Achse des Schafts 23 liegen.

Fig. 7 zeigte eine gelenkige Anordnung, die die letztgenannten Schwenkbewegungen aufnehmen kann. Sie Partie 22 des Kolbens 21 ist an ihrem Ende als eine Pfanne 70 ausgebildet, die eine teilkugelige Außaflache 71 hat. Ein Element 72 aus magnetisch permeable» Material umgibt die Pfanne 70 und hat eine innere teilkugelige Fläche, die sich gegen die Fläche 71 legt.

Sas Element 72 wird an einer Drehung um die Achse der Partie 22 durch ein Armkreuz 73 gehindert, das an der Partie 22 befestigt ist und das eine Anzahl flexibler Arme 74 aus dünnem Metall hat. Sie Arme

w 74 sind am Element 72 befestigt. Sie Arme 74 gestatten ein Schenken des Elements 72 an der Pfanne 70 unt Achsen, die im rechten Winkel zur Schwenkachse des Hebels 24 am Element 72 liegen.

Im Element 72 befindet sich eine Spule 75, die über den Schalter erregt werden kann. Ser Hebel 24 umschließt das Element 72 und ist gelenkig darauf um die Achse des Teils 22 bewegbar. Ser Hebel 24 ist aus einemmagne ti sehen Material gexfertigt und bildet einen »Anker, se daß dann, wenn die Spule 73 erregt ist, der Hebel 24 sich nicht mehr um die Achse des Elements 72 verschwenken kann, das zur Verschwenkung um Achsen senkrecht zur Achs· des Teils 22 frei bleibt.

Fig. 8 zeigt· ein· Abwandlung der Anordnung nach Fig. 7* In dieser Abwandlung sitzt die Spule 75 im Hebel 24. Sex Hebel 24 ist g«l«n-

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kig auf einem magnetisch permeablen Glied 80 gelagert, das selbst gelenkig auf der Partie 22 durch einen Stift 81 gelagert ist. In dieser Abwandlung hat das Glied 80 nur eine Achse einer gelenkigen Bewegung, es ist jedoch ohne weiteres ersichtlich, daß eine kardanische Anordnung durch einen Ring geschaffen werden könnte, der zwischen das Glied 80 und die Partie 22 gesetzt und dort gelenkig um zueinander rechtwinklige Achse gelagert ist.

Es versteht sich, daß die in Fig. 7 und 8 gezeigten Anordnungen weiter abgewandelt werden können, so daß die Spule 75 weggelassen werden kann und der Hebel 2ή. und das Element 72 eine Kammer bilden, die mit einer elektroviskosen Flüssigkeit gefüllt werden kann, oder auch mit einer ferrohydrodynamischen Flüssigkeit, wie vorstehend beschrieben, Wobei eine gelenkige Bewegung des Hebels 24 um das Element 72 begleitet wird von einer Terdränung dieser Flüssigkeit. Das Schließen des Schalters 29 bewirkt, wie vorstehend beschrieben, eine Verhinderung dieser letzten gelenkigen Bewegung.

Ansprüche

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Claims

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Ansprüche

1. Mediumdurchfluß-Regelventil, gekennzeichnet durch ein Gehäuse mit einen ersten und einem zweiten Einlaß und einen ersten und einen zweiten Auslaß, ein erstes und ein zweites Regelelement, die jeweils so bewegbar sind, daß der Durchfluß zwischen den ersten Einlaß und den ersten Auslas und zwischen dem zweiten Einlaß und dem zweiten Auslaß be st in» t wird, ein die Regelelemente miteinander verbindendes lKopplungselement, einen in Erwiderung auf ein von außen kommendes Regelsignal beweglichen Teil, der gelenkig mit den Kopplungselement verbunden ist, und eauf ein elektrisches Betätigungssignal ansprechende Sperrmittel zur Hinderung dees Kopplungselements an einer gelenkigen Bewegung dem genannten Teil gegenüber, derart, daß eine relative Bewegung zwischen den Regelelementen verhindert wird.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Teil und das Kopplungselement zwei Volumen bilden, zwischen denen ein Mediun als Folge einer relativen Schwenkbewegung zwischen dem genannten Teil und dem Kopplungselement verdrängbar ist, daß ein Kanal die Volumen verbindet und eine Flüssigkeit die Volumen und den Kanal in wesentlichen füllt, wobei dale Flüssigkeit auf das elektrische Betätigungssignal so anspricht, daß deiner Verdrängung durch die relative Schwenkbewegung Widerstand entgegengesetzt wird.

5. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal zwischen dem genannten Teil und den Kopplungselement gebildet ist.

4. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Kanal außerhalb des Kupplungselements erstreckt.

5· Ventil nach einen der Ansprüche 2 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit eine elektroveikose Flüssigkeit ist und daß zwei Elektroden zum Anlegen des elektrischen Signals an die Flüssigkeit vorgesehen sind.

6. Ventil nach Anspruch 5, dadurchgekennzeichnet, 50 072

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daß der genannte Teil und das Kopplungselement die Elektroden bilden.

7. Ventil nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden durch zwei gegenseitig isolierte Flatten auf gegenüberliegenden Seiten einer Partie des Kanals gebildet sind.

β. Ventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4> dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit eine ferrohydrodynamische Flüssigkeit ist und daß ein durch das elektrische Signal erregbarer Elektromagnet zum Anlegen eines Magnetfelds an einen Teil der Flüssigkeit vergesehn ist.

9· Ventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen von dem genannten Teil getragen Elektromagneten, wobei das Kopplungselement auβ einem magnetisch permeablen Material besteht.

10. Ventil nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet auf dem genannten Teil zur Schwenkbewegung um eine Achse im wesentlichen rechtwinklig zur Achse der Schwenkbewegung des Kopplungselements dem genannten Teil gegenüber gelagert ist.

11. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein von dem Kopplungslement getragener Elektromagnet vorgesehen ist und ein magnetisch permeables Glied an dem genannten Teil sitzt, wobei das Kopplungselement iauf dem permeablen Glied schwenkbar gelagert ist.

12. Ventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichn et, daß das permeable Glied auf dem genannten Teil zur Schwenkbewegung um eine Ache· im wesentlichen rechtwinklig zur Achse der Schwenkbewegung des Kopplungselements auf dem permeablen Glied gelagert ist.

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