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Druckmi ttelventi 1"
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Die Erfindunq betrifft ein Druckittelventil entsprechend dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
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Bei einem bekannten Wegeventil der voraenannten Art ist der an einen
Xolben im axial bewegbaren Steuerglied anschliessende Teil nach Art einer Venturi-Düse
verjüngt doppelkegelförmig ausgebildet. Das Gehäuse ist in Schließlage des Ventilgliedes
gesehen ir Bereich von dessen doppelkegelförmiger Bereich erweitert, wobei der Teil
der Erweiteruna keaelförmig ausgebildet ist, der sich in Nähe des Kolbens des Ventilaliedes
befindet. Bei dem Durchfluß des Druckmittels durch diesen Ventilbereich von außen
nach innen wird durch allmähliche Änderung der Strmunsrichtung ein axialer Druck
entgegenaesetzt der Richtung erzeuat wie er entstehen würde, wenn anstelle des doppelkegelförmigen
Bereichs eine im Querschnitt rechteckige Ringnut vorhanden wäre. Hierdurch kann
die dynamische Wirkung der Strömung des Druckmittels auf das Ventialied verringert
werden.
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(Chaimowitsch "Olhydraulik", 6. Auflage, VEB-Verlaa Technik Berlin,
1961, S. 61, Bild 24g).
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Rufgabe zugrunde, die vom Druckmittel
auf das Ventilglied in Schließrichtung
ausgeübte Kraft stärker zu
verrinaern. Diese Aufaabe wird durch die Merkmale im Kennzeichnunasteil des Anspruches
1 oder 2 erfindungsgemäß gelöst. Hierdurch wird die in Schließrichtung auf das Ventilglied
wirkende und fUr die Stabilität des Ventils wesentliche, vom Druckmittel herrührende
Schließkraft durch eine entaectenwirkende, aus dem umgelenkten Strahl des Druckmittels
resultierende Kraft stark verringert, wenn nicht qar ausaealichen, Durch die Umlenkung
des Druckmittelstrahls wird auch eine Verminderuna des Geräusches erreicht, da die
Eneroie des Druckrittelstrahles nicht unmittelbar, sondern durch die Umlenkung gedämpft
in die Pücklaufleitung gelangt. Das erfindungsgemäß ausgebildete Ventil ist einfach
und preiswert herstellhar.
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Die Erfindunq kann an Druckventilen, Wegeventilen und anderen Ventilen
verwirklicht werden.
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Weitere Vorteile ergehen sich aus den Übrigen AnsprUchen, der Beschreibung
und der Zeichnung. In dieser sind verschiedene Druckmittelventile als Ausführungsbeispiele
des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen Fig, 1 eine Seitenansicht
mit Teillngsschnitt eines vorgesteuerten Druckbearenzunasventils, Fig. 2 einen Ausschnitt
aus Fig. 1 in größerem MaAstab, Fig. 3 ein Diagramm.
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Fig, 4 und 5 je ein Wegeventil in anderen Maßstäben.
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Das in Fig. 1 daroestellte voraesteuerte Druckhecrenzungsventil hat
ein Gehäuse 1 mit einem Einlaß 2 und einem Auslas 3. Die Verbindung zwischen dem
Einlaß 2 und dem Auslaß 3 wird durch einen Hauptkolben 4 überwacht, der in einem
hohlzylindrischcn Einsatz 5 axial bewegbar ist. Steuerleitungen 6 und 7 sind mit
einem im einzelnen nicht daraestellten, jedoch an sich bekannten Vorsteuerventil
8 verbunden.
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In die Steuerleitung 6 ist eine eine Durchgznesbohrung
aufweisende
Drosselschraube 9 einaeschraubt. Der Hauptkolben 4 steht unter der Wirkuna einer
in Schließrichtung wirkenden Druckfeder 10. Der Huh des Hauttkolbens 4 ist durch
einen Anschlagstift 11 begrenzt.
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Gemäß Fig. 2 hat der Einlaß 5 eine kegelförmige Sitzstelle 12 für
die dem Einlaß 2 zuaewandte Stirnseite 13 des Hubkolbens 4. An die kegelförmige
Sitzstelle schließt sich eine im Querschnitt bosenförmie.umlenstelle 14 und daran
eine kegelförmige Führungsstelle 15 an, der koaxial angeordnete, radial nach außen
führende und mit dem Auslaß 3 verbundene Bohrungen 16, 17 folgen. Der Sitz 12 und
die Führungsstelle 15 werden durch die Wand eines DopPelhohlkegels gebildet, dessen
im Durchmesser große Seiten einander zugekehrt sind. Die rJmlenkstelle 14 und die
kegelförmige Sitzstelle 15 begrenzern einen Absteuerraum 30.
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Bei dem Hauptkolben 4 schließt sich an die Stirnseite 13 ein kurzer
zylinderförmiger Rand 18 an, dem ein kevelfFrmiger, vom Rand 18 aus an sich verjüngender
Keaelteil 19 folgt, an den sich ein wieder sich erweiternder Keaelteil 20 anschließt,
wobei die Uberaanasstelle 21 zwischen den beiden Kegelteilen 19 und 20 im Längsschnitt
boaenförmig ausgebildet ist. Dem Keaelteil 20 folgt der im Einsatz 5 geführte Kolbenkörper
22. In Achsrichtung gesehen sind die Keaelteile 19, 20 samt Uberaanasstelle 21 etwa
so lans wie die Führungsstelle 15, die Umlenkstelle 14 und der Teil des Sitzes 12,
der von der Sitzstelle des Hauptkolbens 4 bis zur Umlenkstelle 14 reicht. Die Xeaelwinkel
des Kegelteils 19 des Hauptkolbens 4 und der Führunasstelle 15 im Einsatz 4 sind
gleich und liegen zwischen 60 und 120°. Der Kegelwinkel des Sitzes 12 im Einsatz
5 ist kleiner als der Kegelwinkel des Kegelteils 20 des Hauptkolbens 4.
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Der halbe Kegelwinkel des Sitzes 12 ist mit Alpha (g ),
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halbe Kegelwinkel der Führungsstelle 15 ist mit Beta 1 (ß1) md des Kegelteils 19
ist mit Beta 2 (/ 2) und der KegelwinkPl les Kegelteils 20 ist mit Gamma (r) hezeichnet.
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er Hauntkolben 4 ist in den Fig. 1 und 2 in geringfügig eöffneter
Laae eingezeichnet. Die Fiq. 3 zeigt die Kraftrichtungen des durch das Druckbegrenzungsventil
hindurchgehenden Druckmittelstromes (Flüssigkeit- oder Gasstrom).
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ie Kraft Fx in Fig. 3 wird durch den Öffnungsspalt zwieichen dem Sitz
12 im Einsatz 5 und dem Rand 18 am Haunt-#olben 4 abhängig vom Druck des Druckmittels
und dem jereiligen Hub des Hauptkolbens 4 erzeugt. Sie verläuft un-#er dem Winkel
Alpha zur Längsachse des Hauptkolbens 4.
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,n der Umlenkstelle 14 wird der Druckmittelstrahl und da-@it auch
die von diesem ausgeÜbte Kraft in Richtung des pfeiles Fx1 umgelenkt, der unter
dem Winkel Beta 1 zur Achse ies Hauptkolbens 4 verläuft. Die Kraft Fx1 ist wegen
der Luftretenden Verluste kleiner als die Kraft Fx. An der Fühungsstelle 21 des
Hauptkolbens wird der Druckmittelstrahl .n Richtung zu den Durchflußbohruncen 16,
17 in Richtung les Pfeiles Fx2 um einen Winkel von 1800 - Gamma umgelenkt.
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im Längsschnitt nach Fig. 2 gesehen wird der Winkel Gamma gebildet
von dem Keaelteil 20 des Hauntkolbens 4 und der @ührungsstelle 15 des Einsatzes
5. Die Kraft Fx2 ist inolge des Umlenkverlustes kleiner als die Kraft Fx1. Die kraft
Fxl wirkt auf den Hauptkolben 4 in dessen öffnungsichtung und die Reaktion der Kraft
Fx2 in dessen Schließrichtung. In ichsrichtung des Hauptkolbens 4 eraeben sich aus
den Kräf-:en Fxl und Fx2 die Kräfte Fö1 hzw. Fs2. Der Winkel zwieichen den Kräften
Fx2 und Fs2 ist Gamma abzüglich Beta 1.
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Die Winkel Alpha, Beta 1 und Gamma können 90 gestaltet werlen, daß
Fö1 gleich Fs2 wird und keine in öffnungsrichtuna les Hauptkolbens 4 wirkende Kraft
entsteht. Auch ist es @öglich, eine in Schließrichtung wirkende Kraft zu erzeuqen.
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In Fiq. 4 ist ein maanetisch hetatinhares Wegeventil dargestellt,
in dessen Gehäuse 5a ein Kolbenschieber 4a axial verschiebbar yelauert ist. Das
G.ehSuse 5a hat dem Sitz 12, der Umlenkstelle 14 und der Führungsstelle 15 irn Finsatz
5 Absteuerräume bildende entsprechende Ausnehmungen 23, 24 und der Kolbenschieber
4a dem Kegelteil 19. der Übergangsstelle 21 und dem Kegelteil 20 des Hauptkolbens
4 entsprechende Kolbenteile 25 und 26, wobei der Kolhenteil 25 mit der Ausnehmung
23 und der Kolbenteil 26 mit der Ousnehrung 24 zus ammenwirken und wobei die ganze
Anordnung so getroffen ist, daß das Druckmittel in gleicher Weise, wie bei dem vorqesteuerten
Ventil nach den Fig. 1 und 2 von innen nach außen fließt.
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Entsprechende Teile sind mit gleichen Bezugszeichen wie das Ausführunasbeisniel
nach den Fin. 1 und 2 versehen, weisen jedoch zusätzlich noch den Buchstaben a auf.
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Das Wegeventil hat in bekannter Weise einen Pumnenanschluß P, zwei
VorratsbehYlteranschl;isse T und zwei Verbraucheranschlüsse A, B, Der Kolhenschieher
4a ist in Fig. 4 in der Steuerlage eingezeichnet, in der Druckmittel von der Pumpe
P zum Verbraucher B und Druckmittel vom Verbraucher A zum Vorratsbehälter T fließt,
wobei der Durchgang vom Verbraucher A zum Vorratsbehälter T erfindungsgemäß ausgestaltet
ist. In anderer Steuerlage des Weneventils nach Fig. 4 fließt Druckmittel von der
Purne P zum Verbraucher A und vom Verbraucher B zum Vorratsbehälter T, wobei der
Durchfluß durch das Wegeventil vom Verbraucher B zum Vorratsbehälter T erfindungsgemäß
ausgebildet ist.
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Das Wegeventil nach Fig. 5 ist im wesentlichen gleich ausgebildet,
wie das nach Fig. 4, nur daß beim Durchfluß von Druckmittel vom Verbraucher A zum
Vorratsbehälter T oder vom Verbraucher B zum Vorratsbehälter T dieses innerhalb
des Wegeventils von auRen nach innen fließt. Die Zusteuerräume hildenden Ausnehmungen
23h und 24b dind deshalb so ausgebildet, taß unmit
telbar an den
Anschluß des Verbrauchers A bzw. B der der Führungsstelle 15 entsprechenden Bereich
15h folgt und beim Kolbenschieber 4b ein dem Keaelteil 20 entsrrechender Kegelteil
20b und dann der dem Keaelteil 19 entsPrechende Kegelteil 19b,An den Bereich 15b
schließt sich unter Zwischenschaltung eines zylindrischen Bereiches ein im Durchmesser
größerer Absteuerraum 31 an.
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Der Kegelteil 20 kann wie in Fia. 2 aestrichelt dargestellt einen
nach außen vorstehenden Wulst 32 hahen. Es ist auch möglich, den in Strömungsrichtung
vorderen Teil des Bereichs 19 entsprechend der gestrichelt eingezeichneten Linie
33 auszubilden. Bei einer solchen Ausbildung ist der anfängliche Kegelteil stumpfer
als der in ausgezogenen Linien dargestellte Kegelteil und daran schließt sich eine
Art zylindrischer Teil an, der in den Kegelteil 20 übergeht. Die übergänge sind
jeweils gewölbt ausgebildet.
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In Fig. 1 ist ein vorgesteuertes Ventil dargestellt. Es können auch
direkt gesteuerte Ventile entsprechend ausgebildet werden.
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