DE2701580A1

DE2701580A1 - Pressure valve with conical plug - has taper bore from inlet with max. dia. at face towards plug

Info

Publication number: DE2701580A1
Application number: DE19772701580
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl Ing Seyffer; Philipp Wais
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1977-01-15
Filing date: 1977-01-15
Publication date: 1978-07-20

Abstract

The pressure valve has a conical plug working against a seat and protruding into an axial bore connected to the inlet, the max. cone angle being 30 deg. The bore (26) itself is conical, with its greatest dia. at the valve seat face (27) towards the plug (18). The cone angle of the bore is between 2 and 15 deg. The bore can be longer than the portion of the plug protruding into it, and can taper evenly for its whole length. The plug cone angle can be between 30 and 10 deg., preferably 15 deg.

Description

Anlagesystem

zur Patent- und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung Druckventil Zusammenfassung Es wird ein Druckventil vorgeschlagen, bei dem durch gleichmäßig und nur wenig sich ändernde Querschnittsübergänge im Bereich vor dem Schließglied ein Ablösen der Strömung und damit deren Turbulenz verringert wird, um ein schwingungsfreies Steuern von Drücken zu erreichen.to the patent and utility model auxiliary application pressure valve summary A pressure valve is proposed in which through evenly and only a little changing cross-sectional transitions in the area in front of the closing element a separation of the flow and thus their turbulence is reduced to a vibration-free control of Press to achieve.

Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem elektromagnetisch betätigten Druckventil. Bei dem bekannten Ventil wird zum Steuern verschiedener Drücke ein Schließglied unmittelbar von einem Anker eines Hegelmagneten gegen einen Ventilsitz gedrückt. Um bei diesem direktgesteuerten Ventil eine Schwingen infolge der kleinen Masse des Ankers zu vermeiden, steht mit dem Anker eine Feder in Wirkverbindung, die in Schließstellung des Schließglieds mit ihrer maximalen, in Öffnungsrichtung wirkenden, der Magnetkraft entgegengerichteten Kraft am Anker angreift, um eine Dämpfung zu erreichen und damit die Schwingungsgefahr zu verringern. Es hat sich nun gezeigt, daß diese Art der Dämpfung nicht bei allen Betriebszuständen wirksam wird. Außerdem baut dieses Druckventil durch die zusätzliche Feder relativ aufwendig. Zudem erfordert die Kraft der Feder eine größere, magnetische Kraft beim Steuern des hydraulischen Drucks. Außerdem führt der plötzliche Übergang von einer Drosselstelle in eine den Ventilsitz bildende Bohrung zu verstärkter Wirbelbildung in der Strömung und erhöht damit die Neigung zu Schwingungen.PRIOR ART The invention is based on an electromagnetic system actuated pressure valve. In the known valve is used to control various Press a closing member against you directly from an armature of a Hegel magnet Valve seat pressed. To with this directly operated valve a swing as a result To avoid the small mass of the armature, a spring is in operative connection with the armature, those in the closed position of the closing element with their maximum, in the opening direction acting, the magnetic force opposing force acts on the armature to a To achieve damping and thus to reduce the risk of vibration. It has has now shown that this type of damping is not effective in all operating states will. In addition, this pressure valve is relatively complex due to the additional spring. In addition, the force of the spring requires a greater magnetic force when steering of hydraulic pressure. In addition, the sudden transition from a throttle point into a hole forming the valve seat to increased vortex formation in the flow and thus increases the tendency to vibrate.

Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Druckventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptan;)ruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß es durch allmähliche Querschnittsübergänge im Zulauf im Bereich vor dem kegeligen Schließglied eine Ablösung der Strömung von den Wänden und damit Turbulenzen in der Strömung vermeidet. Auf diese Weise wird eine weitgehend laminare Strömung erreicht und das Schließglied, selbst wenn es nur eine geringe Masse aufweist, neigt im Betrieb viel weniger zum Schwingen.Advantages of the invention The pressure valve according to the invention with the characterizing Features of the main;) odor has the advantage that it is gradual Cross-sectional transitions in the inlet in the area in front of the conical closing element a detachment the flow from the walls and thus avoids turbulence in the flow. on in this way a largely laminar flow is achieved and the closing element, even if it has only a small mass, it is much less prone to in operation Swing.

Zudem läßt sich die derartig kegelig ausgebildete Bohrung ohne zusätzlichen Aufwand, insbesQndere an Raum und Material leicht herstellen. Die nahezu kavitationsfreie Strömung im Bereich des Ventilsitzes verringert ferner den Durchflußwiderstand, so daß klein bauende Ventile für relativ große Durchflüsse einsetzbar sind. Darüber hinaus eignet sich das erfindungsgemäße Druckventil besonders für relativ große Durchflußmengen.In addition, the conical hole designed in this way can be used without additional Easily produce effort, especially in terms of space and material. The almost cavitation-free Flow in the area of the valve seat also reduces the flow resistance, so that small valves can be used for relatively large flows. About that In addition, the pressure valve according to the invention is particularly suitable for relatively large Flow rates.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Druckventils möglich. Dadurch wird die Bohrung im Ventilsitz so ausgebildet, daß optimale Strömungsverhältnisse bei möglichst geringem, technischem Aufwand erreicht werden.The measures listed in the subclaims are advantageous Developments and improvements of the pressure valve specified in the main claim possible. As a result, the bore in the valve seat is designed in such a way that optimal flow conditions can be achieved with the least possible technical effort.

Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein elektromagnetisch betätigtes Druckventil teilweise im Längsschnitt, Figur 2 den Ventilsitz mit dem kegeligen Schließglied im vergrößerten Maßstab und Figur 3 den typischen Druckverlauf abhängig von der Spannung für das Druckventil nach Figur 1.Drawing An embodiment of the invention is shown in the drawing shown on the basis of several figures and in more detail in the following description explained. FIG. 1 shows, in part, an electromagnetically actuated pressure valve in longitudinal section, Figure 2 the valve seat with the conical closing member in an enlarged Scale and Figure 3 shows the typical pressure curve depending on the voltage for the Pressure valve according to Figure 1.

Beschreibung der Erfindung Figur 1 zeigt ein elektromagnetisch betätigtes Druckventil 10, das im wesentlichen aus einem Ventilteil 11, einem Proportionalmagneten 12, einem induktiv arbeitenden Wegaufnehmer 13 sowie einem Differenzverstärker 14 besteht. Das Ventilteil 11 weist in einer mehrfach abgestuften Bohrung 15 eines Gehäuses 16 einen Ventilsitz 17 auf, dem ein Schließglied 18 zugeordnet ißt. Der Ventilsitz 17 wird von einer in die Bohrung 15 eingesetzten Schraube 19 in seiner axialen Lage gesichert. Ferner begrenzt er mit zwei kolbenförmigen Abschnitten 21, 22 einen Ringraum 23, der mit einem Zulauf 24 verbunden ist. Im Bereich des Ringraumes 23 hat der Ventilsitz 17 eine Querbohrung 25, von der eine axiale Bohrung 26 in eine Ventilsitzfläche 27 führt. Wie Figur 2 deutlicher zeigt, ist diese Bohrung 26 konisch mit einem Kegelwinkel von 5 Grad so ausgebildet, daß sie sich zur Ventilsitzfläche 25 hin erweitert. Dabei ist die Bohrung 26 nahezu über ihre ganze Länge gleichmäßig kegelig ausgebildet und geht erst nahe einer Dichtkante 28 in einen kurzen, zylindrischen Abschnitt 29 über, der aus fertigungstechnischen Gründen für eine genaue Bearbeitung der Dichtkante 28 zweckmäßig ist und die Wirkung der kegeligen Bohrung 26 praktisch nicht mehr beeinflußt. Ein das Schließglied 18 aufnehmender Raum 31 der Bohrung 15 hat mit einem Rücklauf 32 Verbindung. Das Schließglied 18 selbst ist mit einem Bund 33 zwischen eine am Gehäuse 11 sich abstützende, schwache Gegenfeder 34 und eine am Anker 35 des Magneten 12 sich abstützende, relativ starke Druckfeder 30 gespannt; ferner ragt es mit einem kegelförmigen Teil 36 in die Bohrung 26 hinein. Das kegelförmige Teil 36 ist besonders zweckmäßig mit einem Kegelwinkel von 15 Grad ausgebildet, so daß der in die Bohrung 26 hineinragende Abschnitt länger ist als der doppelte Durchmesser der Dichtkante 28, um somit gute Strömungsverhältnisse zu erzielen. Der Anker 35 steht mechanisch mit einem nicht näher gezeichneten beweglichen Glied des Wegaufnehmers 13 in Verbindung, dessen elektrischer Ausgang 37 mit dem Eingang 38 des Differenzverstärkers 14 Wirkverbindung hat. Der Differenzverstärker 14 hat ferner einen Sollwerteingang 3i, während sein Ausgang 41 mit einem elektrischen Eingang 42 des Proportionalmagneten 13 verbunden ist.Description of the Invention Figure 1 shows an electromagnetically operated Pressure valve 10, which essentially consists of a valve part 11, a proportional solenoid 12, an inductively operating displacement transducer 13 and a differential amplifier 14 consists. The valve part 11 has a multi-stepped bore 15 of a Housing 16 has a valve seat 17 to which a closing member 18 is assigned. Of the Valve seat 17 is of a screw 19 inserted into the bore 15 in its axial position secured. Furthermore, it limits with two piston-shaped sections 21, 22 an annular space 23 which is connected to an inlet 24. In the area of the annulus 23, the valve seat 17 has a transverse bore 25, one of which is axial Bore 26 leads into a valve seat surface 27. As Figure 2 shows more clearly this bore 26 is conical with a cone angle of 5 degrees so that it widens towards the valve seat surface 25. The bore 26 is almost over their entire length is uniformly conical and only goes near a sealing edge 28 into a short, cylindrical section 29, which consists of manufacturing technology Reasons for an accurate machining of the sealing edge 28 is useful and the effect the conical bore 26 is practically no longer influenced. A closing member 18 receiving space 31 of the bore 15 is connected to a return 32. The closing link 18 itself is with a collar 33 between a on the housing 11 is supported, weak Counter spring 34 and a relatively strong one supported on armature 35 of magnet 12 Compression spring 30 tensioned; it also protrudes with a conical part 36 into the bore 26 into it. The conical part 36 is particularly useful with a cone angle formed by 15 degrees, so that the protruding into the bore 26 portion longer is than twice the diameter of the sealing edge 28, thus good flow conditions to achieve. The armature 35 is mechanically connected to a movable one, not shown in detail Member of the transducer 13 in connection, the electrical output 37 with the Input 38 of the differential amplifier 14 has an operative connection. The differential amplifier 14 also has a setpoint input 3i, while its output 41 with an electrical Input 42 of the proportional solenoid 13 is connected.

Die Wirkung des Druckventils 10 ist wie folgt: Bei nicht erregtem Proportionalmagneten 12 ist die Druckfeder 30 entlastet und das Schließglied 18 vom Ventilsitz 17 abgehoben, so daß der Zulauf 24 mit dem Rücklauf 32 Verbindung hat. Wird der Magnet 12 erregt, so wird proportional zu der Größe der am Sollwerteingang 39 vorgegebenen Spannung die Druckfeder 30 mit Hilfe des Ankers 35 vorgespannt und das Schließglied 18 mit einer entsprechenden Kraft auf den Ventilsitz 17 gedrückt, von der die Größe des Drucks im Zulauf 24 abhängt. Auf den Einfluß der Gegenfeder 34 zur Verminderung der Reibungseinflüsse braucht hier nicht näher -eingegangen zu werden. Figur 3 zeigt eine Kennlinie 43, welche den Druck p im Zulauf 24 in Abhängigkeit von der am Sollwerteingang 39 angelegten Spannung U angibt, wobei ein Durchfluß Q von etwa 1,5 1/min durch das Druckventil 10 fließt. Durch die relativ lange und sich gleichmäßig zum Schließglied 18 hin erweiternde Bohrung 26 wird erreicht, daß die Strömung in der Bohrung 26 sich nicht von den Wänden ablöst, also keine Querströmungen auftreten, die zu Kavitationserscheinungen führen können.The action of the pressure valve 10 is as follows: When not energized Proportional magnet 12, the compression spring 30 is relieved and the closing element 18 is relieved lifted from the valve seat 17, so that the inlet 24 with the return 32 connection Has. If the magnet 12 is energized, it is proportional to the size of the setpoint input 39 predetermined tension, the compression spring 30 is biased with the aid of the armature 35 and the closing member 18 is pressed onto the valve seat 17 with a corresponding force, on which the magnitude of the pressure in the inlet 24 depends. On the Influence the counter spring 34 to reduce the effects of friction does not need any further details here -to be received. Figure 3 shows a characteristic curve 43, which the pressure p in the inlet 24 as a function of the voltage U applied to the setpoint input 39, wherein a flow rate Q of about 1.5 1 / min flows through the pressure valve 10. By the relative long and evenly widening bore 26 towards the closing member 18 is achieved, that the flow in the bore 26 does not detach itself from the walls, so none Cross flows occur, which can lead to cavitation phenomena.

Unterstützt wird dieser vorteilhafte Strömungsverlauf noch durch den spitzen Kegelwinkel des Schließgliedes 18, der für eine gleichmäßige Beschleunigullg der Strömung zur Dichtkante 28 hin mit beiträgt. Bei geöffnetem Schließglied 18 wird somit die Strömung in der vom Schließglied 18 nicht durchdrungenen Teil der Bohrung 26 gleichmäßig verzögert und anschließend im Bereich des Schließgliedes 18 wieder gleichmäßig beschleunigt.This advantageous flow course is supported by the acute cone angle of the closing element 18, which ensures a uniform acceleration contributes to the flow towards the sealing edge 28. With the closing member 18 open the flow is thus in the part of the not penetrated by the closing member 18 Bore 26 is evenly delayed and then in the area of the closing member 18 accelerated evenly again.

Auf diese Weise wird die Stabilität der ohnedies leicht bauenden Schließglied-Druckfeder-Anker-Ksombination beträchtlich erhöht und damit Schwingungen im Betrieb unterdrückt. Zugleich führen diese vorteilhaften Strömungsverhältnisse zu einem niedrigeren Durchflußwiderstand des Druckventils 10. Außerdem eignet es sich dadurch für relativ große Durchflußmengen.In this way, the stability of the closing element-compression spring-armature combination, which is easy to build anyway considerably increased and thus suppressed vibrations during operation. Lead at the same time these advantageous flow conditions result in a lower flow resistance of the pressure valve 10. It is also suitable for relatively large flow rates.

Selbstverständlich ist es möglich, das gezeigte Druckventil 10 unter Beibehaltung aller sonstigen Bauelemente für Druckbereiche bis z.B. 300 ljar umzubauen, indem lediglich die Bohrung 26 im Ventilsitz 17 mit einem noch spitzeren Kegelwinkel von z.B. 2,5 Grad hergestellt wird, ohne daß dabei auf die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung verzichtet werden müßte.Of course, it is possible to use the pressure valve 10 shown below Retention of all other components for pressure areas up to e.g. 300 ljar, by merely making the bore 26 in the valve seat 17 with an even more acute cone angle of, for example, 2.5 degrees is produced without sacrificing the advantages of the invention Solution would have to be dispensed with.

Der kurze zylindrische Abschnitt 29 in der Bohrung 26 kann bei Bedarf auch ganz entfallen. Ebenso sind die Anordnungen der Federn für die erfindungsgemäße Lösung von untergeordneter Bedeutung, da die erfindungsgemäße Lösung auch bei einem Druckventil mit unmittelbar auf das Schließglied wirkenden Anker ausführbar wäre. Ferner ist der Erfindungsgegenstand nicht auf Druckventile mit elektromagnetsicher Betätigung beschränkt.The short cylindrical section 29 in the bore 26 can if necessary also completely omitted. Likewise, the arrangements of the springs for the inventive Solution of minor importance, since the inventive solution also with a Pressure valve with an armature acting directly on the closing member could be implemented. Furthermore, the subject matter of the invention is not safe for pressure valves with electromagnets Operation limited.

Ferner sind relativ große Kegelwinkel am Schließglied einem relativ großen Kegelwinkel der axialen Bohrung zugeordnet, um somit den von Schließglied und Bohrung gebildeten Ringspalt zum Ventilsitz hin möglichst spitz auszubilden.Furthermore, relatively large cone angles on the closing element are relative large cone angle associated with the axial bore, thus that of the closing member and bore formed annular gap to the valve seat as pointed as possible.

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Claims

Claims 1. Pressure valve with one formed in a housing Valve seat and a conical closing member associated with this, which is in a with the inlet connected, axial bore of the valve seat protrudes and a cone angle of at most 30 degrees, characterized in that the bore (26) is conical is designed that it has its largest diameter on its the closing member (18) facing valve seat surface (27) and that the cone angle of the axial bore (26) is between 2 and 15 degrees.

2. Pressure valve according to claim 1, characterized in that the bore (26) is longer than the portion of the closing member (18) protruding into it and at least is formed almost uniformly conical over its entire length.

3. Pressure valve according to claim 1 or 2, characterized in that the cone angle of the closing element (18) between 30 and 10 degrees, preferably 15 Degree is.

4. Pressure valve according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the length of the bore (26) is about twice as large as the section protruding into it of the closing member (18).

5. Pressure valve according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the length of the immersed in the bore (26) Section of the closing element (18) is larger than twice the diameter of the bore (26) at their sealing edge (28).

6. Pressure valve according to one of claims 2 to 5, characterized in that that the bore (26) in the area between the sealing edge (28) and the conical part a has short cylindrical section (29).

7. Pressure valve according to one of the preceding claims with a die Bore cutting transverse bore in the valve seat, characterized in that the The diameter of the bore (26) at its mouth in the transverse bore (25) is smaller than the radius of the transverse bore (25).

8. Pressure valve according to one of the preceding claims and with electromagnetic Actuation, characterized in that the closing member (18) has a compression spring (30) with the armature (35) of a proportional magnet (12) and in the opposite direction Direction via a counter spring (34) with the housing (16) is in operative connection.