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Sc hw i ngduesenven t i I
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Die vorliegende Erfindung- betrifft ein Schwingduesenventi I .
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Schwingduesenventile sind an und fuer sich schon bekannt und enthalten
im wesentlichen einen Ventilkoerper, versehen mit einer Innenkammer, die die schwingende
Duese aufnimmt und in der zum ausfl iessenden Ende der Duese gerichteten Wand zwei
Kanaele aufweist, die auf divergierenden Geraden angeordnet sind und zu einem Verbraucher,
z. B. zu einer Kolben-Zylindereinheit bzw. zu Steuerzweigen des jeweils in Betracht
gezogenen Kreislaufes fuehren. Der schwingenden Duese ist eine Steuervorrichtung
zugeordnet, die der Einwirkung von Steuersignalen und -impulsen unterliegt und eine
entsprechende Schwingung der Duese bestimmt und daher die Befoerderung ihres Strahl
es in die zwei Kanaele, wie dies bei gleichen oder abweichenden Bohrungsflaechen
bekannt ist, verursacht. Die erwaehnte innenkammer ist von zwei Kammern besetzt,
und zwar auf der einen Seite durch eine Hochdruckzulaufkammer der durch die Duese
abzugebenden Fluessigkeit und auf der anderen Seite durch die Rueckfuehr- oder Ablasskammer
der von der schwingenden Duese abgegebenen Fluessigkeit.
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Die Rueckfuehrkammer kann beispielsweise in Druckablassausfuehrung,
z. B. zu etwa 0,7 bis 50 Atti.bzw. in Ausfuehrung mit
freiem Ablass
der Fluessigkeit vorgesehen sein. Im ersteren Fall ist ein Filtergrad von etwa 20-25
lum und im zweiten Fall ein Filtergrad bis und ueber.100JJm erforderlich. Die Halterung
der Duese erfolgt an ihrem zu ihrem Ausgabeende entgegengesetzten Ende und wird
durch Anlenkung mittels eines Drehgelenkes ausgefuehrt, wobei durch das letztere
die abzugebende Fluessigkeit zugefuehrt wird. Als Steuervorrichtung der Schwingbewegung
der Duese ist ein fest auf der schwingenden Duese angeordnetes und daher in der
Fluessigkeit der Ablasskammer eingetauchtes Solenoid vorgesehen.
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Diese bekannten Ventile weisen als Folge ihrer Baumerkmale bedeutende
Abmessungen auf und verlangen eine besondere Platte fuer die Verbindung des Ventils
mit dem jeweiligen vorgesehenen Verbraucher.
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Diese an sich bekannten Schwingduesenventile weisen zahlreiche Nachteile
und Unzulaenglichkeiten auf, von denen nachfolgend die bemerkenswertesten aufgefuehrt
werden: - Wegen der Verwendung sowohl des Dreh- und Tragegelenkes der Duese als
auch des Solenoids auf der Duese sind sehr niedrige Filtergrade erforderlich, zum
Beispiel in der Groessenordnung von 20 - 25 um Verhaltensaenderungen des Ventils,
die auf die Ablagerung von Unreinlichkeiten der Fluessigkeit zwischen den
zwei
Teilen des Gelenkes und in dem Luftspalt des Solenoid zurueckfuehrbar sind, mit
Sicherheit zu vermeiden, wobei das magnetische Feld des letzteren die Ablagerung
von magnetisierbaren Teilen beguenstigt; - bei einem Oelablass unter hohem Druck
erfolgt die Abdichtung zwischen der Druckkammer und der Ablasskammer durch eine
Lippendichtung, die daher dem Verschleiss unterworfen ist und eine unvermeidliche
Haerte am Anfang der Bewegung verursacht, wobei eine damit verbundene Verminderung
der Ansprechempfindlichkeit des Ventils unvermeidlich ist; - unter Anwendung einer
mechanischen Einwirkung auf die Duese (Solenoid) ist eine lichte Breite fuer den
Zugang zu der die Duese enthaltenden Kammer notwendig. Man erhaelt daher zwangslaeufig
eine in bezug zu dieser erwaehnten Zugangsbreite niedrigere Fluessigkeitshoehe.
Das Ventil kann daher nicht in eine beliebige Stellung eingebaut werden und es muss
ein freier bzw. durch Schwerkraft erfolgender Ab lass der Fluessigkeit vorgesehen
werden; - in jedem Fall sind Fluessigkeitsleckagen zwischen der Zufuhrkammer und
der Ablasskammer unvermeidlich, wobei die erwaehnten Leckagen je nach den eingesetzten
Dichtungsmitteln zwischen 5 und 50 % des Ventildurchsatzes betragen, was sich in
einer unvermeidlichen Verminderung des hydraulischen Wirkungsgrades des Ventils
auswirkt; - der Einsatz eines in der gefoerderten Fluessigkeit eingetaucht
montierten
Solenoids hat ausser dem vorstehend erwaehnten Nachteil die Unzulaenglichkeit einer
bedeutenden Unsicherheit der Betriebsweise. In der Tat koennte auch bei der Verwendung
von Oel dasselbe verunreinigt sein bzw. werden, und daher koennen Probleme bezueglich
der elektrischen Isolierung und manchmal auch bezueglich Brandes oder Explosion
entstehen; - die Notwendigkeit, einen viel niedrigeren Filtergrad anzuwenden, bewirkt
hohe mechanische Bearbei tungstoleranzen und sehr hohe Herstellungskosten sowie
auch Betriebskosten, und zwar wegen des notwendigen, einen entsprechenden Aufwand
an Apparaturen und an Wartung verlangenden Fi Itervorganges.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schwingduesenventil
anzugeben, das imstande ist, die vorstehend erwaehnten Unzulaenglichkeiten und Nachteile
zu beheben und einen sehr hohen bzw. groben Filtergrad der gefoerderten Fluessigkeit
von z.
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B. bis und ueber 100 um zu gestatten.
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Weitere Ziele und Vorteile des erfindungsgemaessen Schwingduesenventils
bestehen darin, dass es moeglich wird: - eine wenig Platz beanspruchende und kompakte
Ventilbauweise zu schaffen; - eine hohe Einfachheit der Konstruktion zusammen mit
einer einwandfreien Betriebssicherheit auch bei Vorhandensein von sehr groben bzw.
minderwertigen Filtergraden zu erreichen;
- eine genormte Ausfuehrung
der Verbindungsplatte mit genormten Bohrungen gemaess den spezifischen internationalen
Normen vorzusehen; - eine tatsaechl iche physikalische Trennung zwischen der Zufuhrkammer
und der Ablasskammer zu schaffen und dabei jegliche, den Wirkungsgrad des Ventils
beeintraechtigende Leckagen zu vermeiden; - eine hermetische Trennung zwischen der
Zufuhrkammer und der Ablasskammer in bezug auf die aeussere Umgebung zu schaffen;
- eine gegenueber den in der gefoerderten Fluessigkeit unvermeid-1 ich vorhandenen
Unrein ichkeiten vol lstaendig unempfindliche Halterung der schwingbaren Duese vorzusehen;
- einen hermetisch abgedichteten Antrieb mit Selbstausgleich des hydraulischen und
barometrischen Drucks anzuwenden, wobei der Antrieb ausserhalb des Ventils vorgesehen
ist; - an der schwingenden Duese mehrere entgegenwirkende Steuerkraefte anzuwenden,
wobei die letzteren von den verschiedensten beliebigen Systemen oder Antrieben erzeugt
werden koennen; - im Falle von zwei entegegenwirkenden Kraeften, die zwei Eingriffspunkte
derselben auf entgegengesetzten Seiten des Ventils vorzusehen; - jede beliebige
Montagestellung fuer das Ventil zu ermoeglichen; - einen Ablass des Oels bzw. anderer
Fluessigkeit in die Ablasskammer unter hoeherem Druck als den barometrischen Druck
auch bei Vorhandensein von sehr groben Filterstufen, z. B. der
Groessenordnung
von und ueber 1001um zu gestatten.
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Von einem bekannten Schwingduesenventil ausgehend, enthaltend einen
Ventilkoerper mit Verbindungsplatte, die die divergierenden und vom Strahl der schwingenden
Duese beaufschiagbaren Kanaele aufweist, eine schwingbare Duese und eine die Duese
aufnehmende Kammer mit Zufuhrkammer der Fluessigkeit und Ablasskammer derselben,
sowie mit die Duese tragenden Tragmitteln, die die schwingende Bewegung der Duese
in einer einzigen Ebene gestatten, und Steuermittel fuer das Schwingen der Duese,
wird die der vorliegenden Erfindung zugrunde gelegte Aufgabe erfindungsgemaess dadurch
geloest, dass die Duese an ihrem Lagerungsende in einer abdichtenden im Ventilkoerper
gelagerten und die Zufuhrkammer der unter Druck stehenden Fluessigkeit von der Ablasskammer
derselben abtrennenden Trag- bzw. Anlenkungsblende gelagert ist, und dass die Ablasskammer
von der aeusseren Umgebung durch wenigstens eine Blende getrennt ist, wobei die
letztere ei ne einer aeusseren Antriebsvorrichtung zugeordnetes Uebertragungselement
des Steuersignales fuer die Duese traegt.
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Bei einer vorgezogenen Ausfuehrungsform ist erfindungsgemaess vorgesehen,
dass die Ablasskammer von der aeusseren Umgebung durch zwei hermetisch abgedichtete
entgegengesetzte Blenden getrennt wird, wobei die letzteren je ein einer eigenen
aeusseren Antriebsvorrichtung zugeordnetes Uebertragungselement des Steuersignals
fuer
die Duese koaxial tragen.
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Erfindungsgemaess sind die die Duese tragenden Blenden und die Uebertragungselemente
der Steuersignale fuer die Schwingungssteuerung der tragenden Duesenblende zwischen
auf eine loesbare Weise fest verbindbaren Teilen und mittels der zwischen Zwischeneinlegung
von statisch abdichtenden Ringen bzw. Dichtungen gelagert.
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Die Lagerung der schwingbaren Duese wie auch der erwaehnten Uebertragungsel
emente der Steuersignale fuer die Schwingungssteuerung der Duese erfolgt duch das
Zusammenstossen von Bundteilen mit Schraubenbefestigung, vorzugsweise bei Zwischenlegung
von bekannten Abdichtungsmitteln.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten des erfindungsgemaessen
Schwingduesenventi Is ergeben sich naeher aus der nachstehenden Beschreibung, die
sich auf die beigefuegten Zeichnungen bezieht, auf denen eine beispielsweise Ausfuehrungsform
des Schwingduesenventiis dargestellt ist.
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Es zeigen: Fig. 1 einen mittleren Durchschnitt entlang der Linie l-l
der Fig.
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2; und Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 11-11 der Fig. 1.
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Das erfindungsgemaesse Schwingduesenventi I wird in seiner Gesamtheit
mit 1 bezeichnet. Es enthaelt einen durch einen Mantel 3 einen Enddeckel 4 und eine
den Teil des Mantels 3 am zum Deckel 4 entgegengesetzten Ende abschliessende Verbindungsplatte
5 gebildeten Ventilkoerper 2.
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Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind im dargestellten Beispiel
die erwaehnten Teile untereinander durch Schrauben verbunden.
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Im Inneren des Mantels 3 ist eine Kammer 6 vorgesehen, welche die
schwingende Duese 7 aufnimmt. In die Kammer 6 muenden zwei seitliche, im dargestellten
Beispiel entgegengesetzte Bohrungen 6a, 6b. An den Aussenseiten des Mantels 3, in
die die Bohrungen 6a und 6b muenden, sind an den erwaehnten Mantel 3 Steuervorrichtungen
8, 9 zur Schwingungssteuerung der Duese 7 im dargestellten Beispiel durch Schrauben
befestigt, wobei die letzteren nachstehend naeher beschrieben werden.
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Mit 10 ist eine mit der genormten Platte 5 im dargestellten Beispiel
durch Schrauben verbindbare Grundplatte bezeichnet. Die Verbindungsbohrungen 10a
und 19b der genormten Platte 5 fuehren auf eine nicht dargestellte Weise z. B. zum
Kolben der zugeordneten Zylinder-Kolbeneinheit bzw. zu Leitungen des stromabwaerts
zu regulierenden Hydraulikkreislaufes. Mit 10c und 10d sind die Oeleinlauf und Oelablassbohrungen
bezeichnet. Die in den verschiedenen Teilen des Ventils vorgesehenen Kanaele sind
der
!¢9chnung deutlich entnehmbar und werden deshalb nicht naeher
beschrieben. Die Bewegungsrichtung des Oels wird 1n den verschiedenen Kanaelen durch
Pfeile bezeichnet. Mit 11 wird ein bekanntes, die maximale Schwingung der Duese
7 in den beiden Richtungen bestimmendes Element bezeichnet, wobei dasselbe die den
Durchfluss der Fluessigkeit, z. B. des Oels ermoeglichenden Bohrungen iia aufweist.
Die zwei divergierenden mit der Duese 7 zusammenarbeitenden Kanaele werden mit 5a
und 5b bezeichnet.
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Zur Lagerung der Duese 7 wird erfindungsgemaess eine zwischen Mantel
3 und Deckel 4 befestigte und wie aus der Zeichnung ersichtlich durch einen Dichtungsring
abgedichtete Blende 12a vorgesehen. Eine weitere Abdichtung zwischen Mantel 3 und
Deckel 4 erfolgt durch einen Dichtungsring 12b. Die Sitze fuer diese Ringe werden
im Deckel 4- herausgearbeitet. Die Blende 12 weist eine mittlere Bohrung auf, durch
die das mit Gewinde versehene Ende 7a der Duese 7 hindurchgeht, wobei die letztere
den auf der Blende 12 aufliegenden Bund 7b aufweist. Die Befestigung erfolgt durch
eine Mutter 13. Mit 14 und 15 sind jeweils eine Unterlegscheibe und eine Dichtung
bezeichnet.
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In der Blende 12 sind darueber hinaus zwei auf dem gleichen Durchmesser
liegende Bohrungen vorgesehen, die die zwei Schraubverbindungen von zwei entgegengesetzten
Tragbuegeln 16 und 17 aufnehmen. Diese Tragbuegel sind mit der Duese befestigt,
um
deren Schwingbarkeit in lediglich einer Ebene zu gestatten.
Wie in Fig. 1 deutlich ersichtlich, bestehen diese Schraubverbindungen aus einem
mit -Gewinde versehenen Teil 16a bzw. 17a, der durch die entsprechende Bohrung der
Blende 12 hindurchgeht, und aus einer Mutter 16b bzw. 17b, wobei die Abdichtung
durch die Dichtungen 16c bzw. 17c gewaehrleistet ist. Die Verbindung der Buegel
16 und 17 mit der Duese 7 erfolgt z. B. durch Schweissen.
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Wie insbesondere der Fig. 2 entnehmbar ist, bestehen im dargestellten
Beispiel die Steuerelemente der Duese 7 bzw. die Elemente zur Uebertragung der Steuerimpulse
aus zwei stabfoermigen Elementen 18 und 19, welche mit einer gefederten bzw.
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mechanisch wirkenden Steuervorrichtung 8 sowie mit einer pneumatischen
Steuervorrichtung verbunden sind. Die Trennung zwischen der die Duesen 7 aufnehmenden
Kammer 6 und den Innenkammern 8a und 9a der Antriebe bzw. Steuervorrichtungen 8
und 9 wird durch eine Blende 20 und 21 bewirkt, deren Abdichtung durch einen Dichtungsring
22 und 23 erfolgt. Die Sitze der Dichtungsringe 22 und 23 sind, wie in der Zeichnung
dargestellt, in den Koerpern der Antriebe 8 und 9 vorgesehen.
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Weitere zusaetzliche Sicherheitsdichtungsringe werden mit 24 und 25
bezeichnet.
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Die Steueruebertragungselemente 18 und 19 sind mit der Duese 7
durch
einen koaxialen und unmittelbar an die Duese 7 befestigten Ring 26 mittels zwei
diametral entgegengesetzten und rechtwinklig zu den koaxialen Steueruebertragungselementen
18 und 19 liegenden Stiften 26a fest verbunden. An ihrem entgegengesetzten Ende
weisen die erwaehnten Elemente 18 und 19 einen Bund 18a, 19a auf. Diese Elemente
18 und 19 enden mit einem mit Gewinde versehenen Ende 18b, 19b, welche mit einem
die Feder 28 der Steuervorrichtung 29a aufnehmenden Teller 22 sowie mit einem die
Steuermembrane 29a des Antriebes 9 tragenden Schaft 29 verbunden sind. In beiden
Faellen wird die Abdichtung durch die Dichtungen 18c und 19c gewaehrleistet.
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Die Vorrichtung 8 bildet daher eine gefederte Steuervorrichtung bzw.
eine Steuervorrichtung mit mechanischer Wirkung, wobei die elastische Kraft der
Feder 28 durch die Schraube 30 mit Blockierungsmutter 31 eingestellt werden kann.
Die Steuervorrichtung 9 weist einen Eingang 32 der Steuerfluessigkeit, z. B. Druckluft,
auf, der in die die erwaehnte Membrane 29a aufnehmende Kammer' 33 muendet, wobei
die Membrane 29a durch die Feder 34 und die Einstellschraube auf eine gefederte
und regulierbare Weise gelagert ist. Die Bauweise der Steuervorrichtungen 8 und
9 sind deshalb nur beispielsweise angegeben, weil dieselben durch jede andere beliebige
Steuerung ersetzt werden koennen.
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Aus der Bauweise des oben beschriebenen erfindungsgemaessen
Schwingduesenventils
ist die physikalische Abtrennung zwischen der die unter hohem Druck stehende Fluessigkeit
fuehrenden und sie selbst unter hohem Druck stehenden und mit 6c bezeichneten Zufuhrkammer
und der gleichgueltig unter hohem oder niedrigem Druck stehenden Abflusskammer 6
einerseits sowie zwischen der erwaehnten Abflusskammer 6 und dem aeusseren des Ventils
bzw.
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den Steuervorrichtungen 8 und 9 andererseits deutlich erkennbar.
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Darueber hinaus ist aus der vorstehenden Beschreibung die Lagerung
der schwingenden Duese unmittelbar auf einem eigenen Tragelement ohne Zwischenfuegung,
wie dagegen bisher an sich bekannt, eines Gelenkes, deutlich erkennbar.
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Vorteilhafterweise bildet das erwaehnte Tragelement die vorstehend
erwaehnte physikalische Abtrennung zwischen der Zufuhrkammer und der Ablasskammer
der Fluessigkeit. Aus Fig. 2 ist ausserdem deutlich entnehmbar, dass die Vorrichtung
zur Steuerung der Schwingung der schwingbaren Duese nicht im Inneren des Ventils,
sondern ausserhalb desselben und vom Ventil hermetisch getrennt vorgesehen ist,
wodurch die Nachteile und Unzu laeng 1 ichkeiten der bekannten im Einfuehrungsteil
erwaehnten Typen behoben werden. Mit der vorgeschlagenen Loesung wird gleichzeitig
eine gleichbleibende Empfindlichkeit des Ventils, abgesehen von den in der gefoerderten
Fluessigkeit enthaltenen Unrei n I ichkei tent erhalten und gewaehrleistet.
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Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich offensichtlich, dass
mit dem erfindungsgemaessen Schwingduesenventil die der vorliegenden Erfindung zugrunde
gelegte Aufgabe wirksam geloest wird und die im Einfuehrungsteil erwaehnten Vorteile
und Ziele erreicht werden.
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In der Praxis waere es ohne weiteres moeglich, Ventile mit einer einzigen
Steuervorrichtung bzw. mit mehr als zwei Steuervorrichtungen je nach den jeweils
in Betracht gezogenen trfordernissen vorzusehen. Es ist ebenfalls moeglich, die
Einzelteile mit anderen technisch und/oder betriebsmaessig gleichwertigen Teile
zu ersetzen, wie z. B. die Schraubverbindungen der Ventilkoerperteile oder auch
die Steuervorrichtungen durch mit Gewinden versehenen Verbindungen nach Art von
Runddeckeln zu ersetzen bzw. eine andere Verbindung der Elemente zur Uebertragung
der Steuerimpulse mit der Duese vorzusehen, ohne deshalb den Schutzbereich dieser
Erfindung zu verlassen.
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Die Tragblenden 12, 20 und 21 sowie auch alle anderen Bauteile des
Schwingduesenventils koennen beliebig aus Metall, aus Fasern, aus mit Glasfasern
verstaerktem Kunststoff oder aus jedem anderen geeigneten Werkstoff bestehen.
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Mit der vorgeschlagenen Bauweise erzielt man sehr gedraengte Abmessungen,
trotz der Moeglichkeit, Fluessigkeiten mit sehr
groben Filtergraden
von 100 pm und darueber, wie schon erwaehnt, zu erreichen.
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Dies ermoeglich es, eine genormte Verbindungsplatte 5, d. h. eine
mit von den internationalen spezifischen Normen Rechnung tragenden Bohrungen versehene
Verbindungsplatte vorzusehen. Das vorgeschlagene Schwingduesenventil kann in jeder
Stellung eingebaut werden. Die Abmessungen koennen frei gewaehlt werden, und darueber
hinaus sind alle der Beschreibung, den Anspruechen und den Zeichnungen entnehmbaren
Merkmale sowohl einzeln als auch untereinander beliebig kombiniert als erfindungswesentlich
zu betrachten.