DE3001886C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches Steuer- und/oder Meßgerät entsprechend dem Oberbegriff des Anspru­ ches 1.

Bei einem bekannten Steuergerät der vorgenannten Art ist ein Stellorgan in Form eines Arbeitszylinders vorhanden, der mittels elektromagnetisch betätigbarer Ventile steuerbar ist. Der hohlzylindrisch ausgebildete Steuerschieber hat einen darin eingesetzten, mit Löchern versehene Boden, auf welchen Strahlkräfte während des Durchflusses eines Druckmittelstromes in nachteiliger Weise einwirken (US-PS 41 67 262).

Bei verschiedenen Steuer- und/oder Meßgeräten hat es sich als notwendig erwiesen, den Steuerschieber hülsenförmig auszubilden, d. h. mit einem Boden zu versehen, und ihn mit­ tels eines Stellorganes, z. B. eines Proportionalmagneten, zu betätigen. Bei einem solchen Steuerschieber treten nach­ teilige Strahlkräfte auf.

Der Erfindung liegt daher die Auf­ gabe zugrunde, am Steuerschieber auftretende Strahlkräfte weitgehend zu vermindern.

Diese Aufgabe wird durch die Merk­ male im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 erfindungsgemäß gelöst.

Der Strahlleitkörper wird von dem in den Steuerschie­ ber seitlich eintretenden Druckmittelstrahl unmittelbar be­ aufschlagt und nimmt dadurch Strahlkräfte auf, die sonst auf den Steuerschieber wirken würden, so daß auf den Steuer­ schieber einwirkende Strahlkräfte bei Verwendung eines Strahl­ leitkörpers gegenüber einem hydraulischen Gerät wesentlich vermindert sind, das einen solchen Strahlleitkörper nicht aufweist. Da der Strahlleitkörper ortsfest angebracht ist, werden die darauf wirkenden Strahlkräfte auf den den Strahl­ leitkörper tragenden hohlzylindrischen Körper bzw. das Ge­ rätegehäuse abgeleitet. Die Verwendung eines Strahlleitkör­ pers ermöglicht den Durchfluß einer größeren Menge an Druck­ mittel in der Zeiteinheit als bei einem von einem Strahlleit­ körper freien hydraulischen Gerät. Auch wird die Gefahr des Flat­ terns des Steuerschiebers und des damit verbundenen Teiles des Pro­ portionalmagneten wesentlich vermindert.

Die Ansprüche 2 und 5 betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung. In dieser sind zwei elek­ trisch steuerbare Blenden für Stromregelventile als Ausführungsbei­ spiele des Gegenstandes der Erfindung jeweils im Längsschnitt schematisch dargestellt.

Das erste Ausführungsbeispiel einer Blende eines Stromregelventils nach Fig. 1 hat ein Gerätegehäuse 1 mit einer Längsbohrung 2, die mit einer radialen Einlaßbohrung 3 und in axialem Ab­ stand davon mit einer radialen Auslaßbohrung 4 jeweils über in das Gerätegehäuse 1 eingeschnittene Ringkanäle in Ver­ bindung steht. In der Längsbohrung 2 ist ein hülsenförmiger Steuerschieber 5 axial verschiebbar gelagert, der etwa in der Mitte seiner zylindrischen Wand einen Kranz Steuerboh­ rungen 6 aufweist. Der Steuerschieber 6 weist einen Boden mit Ausgleichsbohrungen 7 auf. Außerdem sind Ausgleichsbohrungen 8 am zylindrischen Teil des Steuerschiebers 5 vorgesehen, die mit einer Ringnut 9 verbunden sind.

Von der vom Steuerschieber 5 abgewandten Seite ragt ein Strahl­ leitkörper 10 in die Längsbohrung 2 und in den Steuerschie­ ber 5 hinein. Der Strahlleitkörper 10 hat an seinem vom Steu­ erschieber 5 abgewandten Ende einen in das Gerätegehäuse 1 eingeschraubten Gewindeteil 11, an den sich über einen im Druchmesser verringerten Teil 12 ein kolbenförmiger Dich­ tungsteil 13 anschließt, auf dessen Umfang in einer Ringnut ein Dichtring angeordnet ist. An den Dichtungsteil 13 schließt sich ein im Durchmesser stark verringerter Stabteil 14 an, der in einem flanschartig sich erweiternden Prallteil endet. Zwischen dem Prallteil 15 und dem Grund des Steuerschiebers 5 ist eine Feder 16 eingespannt, in die auf seiten des Strahl­ leitkörpers 10 ein an diesem befestigter Vorsprung 17 ein­ greift.

Der Strahlleitkörper 10 ist in dem Gerätegehäuse 1 im Be­ reich seines Gewindeteiles 11 mittels eines radial angeord­ neten Sicherungsstiftes 25 gesichert. Im Gewindeteil 11 be­ findet sich ein von außen zugänglicher Innensechskant 26 für den Eingriff eines Werkzeuges zum Justieren des Strahl­ leitkörpers 10.

Der Steuerschieber 5 hat im Bereich seiner Steuerbohrungen 6 auf seinem Innenumfang eine Ringnut mit im Winkel zu ihrem Grund verlaufenden Begrenzungswänden. Die Wanddicke des Steuer­ schiebers 5 kann im Bereich seiner Steuerbohrungen 2 mm und außerhalb dieses Bereichs 3 mm betragen.

Der Außendurchmesser des Prallteiles 15 ist nur wenig kleiner als der Innendurchmesser des Steuerschiebers 5 außerhalb des Bereichs seiner Steuerbohrungen 6. Der außerhalb von seinen Steuerbohrungen 6 liegende Bereich des Steuerschiebers 5 nimmt den Prallteil 15 mit geringem Spiel auf, sobald und solange die Steuerbohrungen 6 offen sind. Der Prallteil befindet sich dann in dem im Durchmesser kleineren Bereich des Steuerschie­ bers außerhalb der auf seinem Innenumfang angeordneten Ring­ nut.

Der axiale Abstand L zwischen der ortsfesten, durch den mit der Einlaßbohrung 3 verbundenen Ringkanal bestimmten Steuer­ kante im Gerätegehäuse 1 und der Prallfläche auf der dem Dich­ tungsteil 13 zugewandten Seite des Prallteiles 15 ist nicht kleiner als L = (D 5 - D 15)/2 · tan α. Hierbei sind
α der Strömungswinkel des Druckmittels beim Einströmen in den Steuerschieber 5,
D 5 der Außendurchmesser des Steuerschiebers 5,
D 15 der Außendurchmesser des Prallteiles 15.

In der in der Zeichnung dargestellten Ruhelage des Steuer­ schiebers 5 ist von diesem die Einlaßbohrung 3 geschlossen. Die Steuerbohrungen 6 befinden sich in kurzem Abstand davon, und der Prallteil 15 befindet sich mit seiner Unterseite etwa in der Mitte der Steuerbohrungen 6, so daß zu Beginn des Öffnens der Einlaßbohrungen 3 der durch die Steuerboh­ rungen 6 in das Innere des Steuerschiebers 5 eintretende Druckmittelstrahl zum Prallteil 15 des mit seinem Gewinde­ teil 11 im Gerätegehäuse 1 befestigten Strahlleitkörpers 10 geleitet wird. Zwischen dem Außenumfang des Prallteiles 15 und dem Innenumfang des Steuerschiebers 5 ist ein nur geringer Abstand vorhanden. Der Abstand ist im Bereich der Steuerbohrungen 6 am größten und verringert sich in Richtung zum Boden des Steuerschiebers 5 bis zu einem solchen Durch­ messer, daß der Prallteil 15 mit weniger Spiel als im Bereich der Steuerbohrungen 6 in das Innere des Steuerschiebers 5 eingreift, wenn der Steuerschieber 5 aus seiner Ruhelage entsprechend verschoben ist. Auch auf der von seinem Boden abgewandten Seite verengt sich das Innere des Steuerschie­ bers 5 nach den Steuerbohrungen 6.

Auf dem Gerätegehäuse 1 ist ein Stellgehäuse 18 befestigt, an dem sich der Steuerschieber 5 in seiner Ruhelage abstützt. Im Stellgehäuse 18 ist ein zapfenförmiges Stellglied 19 ver­ schiebbar gelagert, das mit einem Anker 20 eines Elektromag­ neten verbunden ist, dessen im Stellgehäuse 18 untergebrach­ te Wicklung den Anker 20 umgibt. Das den Anker 20 und die Wicklung 21 aufweisende Stellorgan ist als Proportionalmag­ net bekannt und braucht daher nicht näher beschrieben zu werden.

Auf der vom Gerätegehäuse 1 abgewandten Seite des Stellge­ häuses 18 ist ein Deckel 22 befestigt, der einen an sich bekannten Weggeber 23 trägt, dessen Tastglied 24 mit dem Anker 20 verbunden ist. Das Stellorgan 18 bis 21 dient zum Bewegen des Steuerschiebers 5 nach von außen vorgegebenen Befehlen, und der Weggeber 23 dient zur jeweiligen Bestimmung der Lage des Steuerschiebers 5.

Zusammen mit einer Druckwaage bildet die einstellbare Blende ein Stromregelventil, das den hindurchfließenden Druckmittelstrom lastunabhängig regelt.

Sobald die Steuerbohrungen 6 den mit der Einlaßbohrung 3 verbundenen Ringkanal mindestens teilweise öffnen, fließt Druckmittel ins Innere des Steuerschiebers 5 und wird am orts­ festen Prallteil 15 in Richtung zur Auslaßbohrung umgelenkt, wo es ausfließen kann.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel sind dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen, wobei jedoch abgewandelte Teile durch Hinzufügen des Buchstabens "a" bezeichnet sind. Der Steuerschieber 5 a ist ebenfalls hülsenförmig ausgebil­ det. Der Strahlleitkörper 10 a hat hier im wesentlichen hülsen­ förmige Gestalt, wobei der Prallteil 15 a als dessen Boden ausgebildet ist. Im Bereich des Prallteiles 15 a sind in der zylinderförmigen Wand des Strahlleitkörpers 10 a durch schmale Stege unterbrochene Durchlässe 27 vorgesehen, die sich in Ruhelage des Steuerschiebers 5 a in Höhe von dessen Steuerbohrungen 6 befinden und deren Länge mehr als das Dop­ pelte des Durchmessers der Steuerbohrungen 6 ist. Im Bereich der Auslaßbohrung 4 weist der Strahlleitkörper 10 a Durchgangs­ bohrungen 28 auf. An dem vom Prallteil 15 a abgewandten Ende hat der Strahlleitkörper 10 a einen nach außen gerichteten Befestigungsflansch 29, der mittels einer koaxialen Befesti­ gungsschraube 11 a an eine Schulter des Gerätegehäuses 1 a angepreßt wird. Zwischen dem Befestigungsflansch 29 und dem die Auslaßbohrung 4 umgebenden Ringkanal sitzt der Strahl­ leitkörper 10 a mit engem Sitz im Gerätegehäuse 1 a. Er ragt anschließend mit radialem Spiel ins Innere des Steuerschie­ bers 5 a hinein. Dieser ist an seiner Innenwand und der Strahl­ leitkörper 10 a ist auf seiner Außenwand jeweils kreiszylin­ drisch ausgebildet. Der Steuerschieber 5 a ist mittels eines im Gerätegehäuse 1 a befestigten und mit Spiel in eine Bohrung im Steuerschieber 5 a eingreifenden Stift gegen Drehen gesichert, wodurch erreicht wird, daß die Durchlässe 27 des Strahlleit­ körpers 10 a den Steuerbohrungen 6 gegenüberliegen.

Im Prallteil 15 a ist ein Gewindestift als Stellschraube 30 eingeschraubt, auf dessen über den Strahlleitkörper 10 a herausragender Spitze sich ein Federteller 31 abstützt. Zwi­ schen dem Federteller 31 und dem die Ausgleichsbohrung aufweisenden Grund des Steuerschiebers 5 a ist die Feder 16 eingespannt.

Der Strahlleitkörper 10 a wirkt in gleicher Weise wie der Strahlleitkörper 10 beim ersten Ausführungsbeispiel.

Claims (10)

1. Hydraulisches Steuer- und/oder Meßgerät für einen Druckmittelstrom, insbesondere eine verstellbare Blende eines Stromregelventils, mit einem in einem hohlen Gerätegehäuse (1) durch ein Stellorgan (18 bis 21) verschiebbaren und einstellbaren hülsenförmigen Steuerschieber (5), durch dessen Verschieben der Druckmittelstrom mittels Steuerkanten von Steueröffnungen (6) in der Steuerschieberwandung und einer Steuer­ kante im Gerätegehäuse (1) von einem Druckmittel-Einlaßkanal (3) zu einem Druckmittel-Auslaßkanal (4) steuerbar ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß innerhalb des Steuerschiebers (4) ein orts­ fester Strahlleitkörper (10) vorgesehen ist, der in Längsrichtung des Steuerschiebers gesehen einen sich nahezu über den Innenquer­ schnitt des Steuerschiebers (5) erstreckenden Prallteil (15) aufweist, welcher im Bereich der Steueröffnungen (6) zwischen deren Steuerkanten und dem Stellorgan (18 bis 21) des Steuerschiebers (5) angeordnet ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder (16) zwischen dem Prallteil (15) und dem Boden des hülsen­ förmigen Steuerschiebers (5) angeordnet ist und sich mindestens mittelbar auf dem Prallteil abstützt.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Strahlleitkörper (10) als Prallteil (15) einen flanschartigen Vorsprung aufweist, der mittels eines stabförmigen Teiles (14) mit seinem Befe­ stigungsteil (11) verbunden ist.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Strahlleitkörper (10) an seinem vom Prall­ teil (15) abgewandten Ende einen Dichtkolben (13) hat.

5. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Strahlleitkörper (10 a) als Hülse ausgebildet ist, deren Boden als Prall­ teil (15 a) dient, und daß der Strahlleitkörper im Bereich seines Bodens in seinem hohlzylindrischen Mantel einen Durchlaß (27) aufweist und an seinem vom Prallteil ab­ gewandten Ende einen Befestigungsflansch (29) hat.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen dem Befestigungsflansch (29) und dem Durchlaß (27) im Bereich des Auslaßkanals (4) eine Durchgangsbohrung (28) vorgesehen ist.

7. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (5) im Bereich seiner Steueröffnungen (6) auf seinem Innenum­ fang eine Ringnut hat.

8. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Prallteiles (15) wenig kleiner als der Innendurchmes­ ser des Steuerschiebers (5) außerhalb des Bereichs der Steueröffnungen (6) ist.

9. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Abstand L zwischen der ortsfesten Steuerkante im Gehäuse und der Prallfläche des Prallteiles (15) größer oder gleich L = (D 5 - D 15)/2 · tan αist, worin bedeuten:
α der Strömungswinkel des Druckmittels beim Einströmen in den Steuerschieber (5) in Richtung des Prallteiles (15),
D 5 der Außendurchmesser des Steuerschiebers (5),
D 15 der Außendurchmesser des Prallteiles (15).

10. Gerät nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der außerhalb von seinen Steueröffnungen (6) liegende Bereich des Steuerschiebers (5) den Prallteil (15) aufnimmt, sobald und solange die Steueröffnungen offen sind.