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Mengenventil
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Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Mengenventil für gasförmige
oder flüssige Druckmittel, mit einem Ventilgehäuse mit Zulauf und Ablauf, einem
Ventilkolben, der durch das Druckmittel gegen einen Ventilsitz andrückbar ist, sowie
einem Vorsteuerventil, durch das ein Steuerkanal vom Zulauf zum Ablauf geöffnet
oder geschlossen werden kann.
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Bei Ventilen der vorgenannten Art wird der Ventil kolben durch Uffnen
oder Schließen des Vorsteuerventiles geschaltet, wobei der Ventilkolben beim Uffnen
des Vorsteuerventiles aus der einen, der geschlossenen Schaltstellung, voll in die
andere, die offene Schaltstellung, geht, in welcher der Durchflußquerschnitt des
Ventiles voll geöffnet ist. Zwischenstellungen des Ventilkolbens sind dabei nicht
möglich.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der eingangs
genannten Art so weiterzubilden, daß der Weg des Ventilkolbens regelbar ist und
damit der letztere auf Zwischenstellungen eingestellt werden kann.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß zwischen dem Ventilkolben
und dem Ventilteller des Vorsteuerventiles eine Druckfeder angeordnet ist, durch
welche der Ventilteller in Schließrichtung des Vorsteuerventiles beaufschlagt ist.
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In Offnungsrichtung des Vorsteuerventiles ist der Ventilteller vorzugsweise
durch einen kraftgeregelten Proportionalmagneten beaufschlagbar.
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Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend
anhand der Zeichnung erläutert, in der Fig. 1 im Schnitt ein Mengenventil in geschlossener
Stellung zeigt, während
Fig. 2 im Schnitt das Mengenventil nach
Fig. 1 in geöffneter Stellung zeigt.
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Das Mengenventil 10 nach Fig. 1 hat ein Gehäuse 12, in welchem ein
Ventil kolben 14 axial verschiebbar angeordnet ist, ferner einen Zulauf 16 und einen
Ablauf 18.
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über einen Verbindungskanal 20 mit Drossel 22 ist der Kolbenraum 24,
d.h. der Raum zwischen der Rückseite des Ventilkolbens 14 und dem Gehäuse 12, ständig
an den Zulauf 16 angeschlossen.
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Das Ventil 10 ist in der dargestellten Ausführungsform durch ein elektromagnetisches
Vorsteuerventil 26 vorgesteuert, das eine Magnetspule 28 und einen Anker 30 aufweist.
Der Anker 30 ist mit einer Verlängerung oder einer Spindel 32 versehen, die einteilig
mit dem Anker ausgebildet oder an ihm befestigt sein kann. Die Spindel 32 ist dicht
im Gehäuse 12 geführt und sie liegt mit ihrem Stirneinde 48 an einem Ventilteller
34 des Vorsteuerventiles 26 an, der mit einem Ventilsitz 36 zusammenwirkt.
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Ober einen Verbindungskanal 40 ist das Vorsteuerventil mit dem Ablauf
18 verbunden. Die beiden Verbindungskanäle 20 und 40 bilden zusammen einen Steuerkanal,
der durch das Vorsteuerventil geöffnet oder geschlossen werden kann.
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Zwischen der Rückseite des Ventilkolbens 14, der mit einem Ventilsitz
38 zusammenwirkt,und dem Ventilteller 34 ist eine Druckfeder 42 angeordnet, durch
welche der Ventilteller 34 ständig in seiner Schließrichtung beaufschlagt ist.
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Durch einen in der Spindel 32 und im Anker 30 ausgebildeten Entlastungskanal
44 steht der Kolbenraum 24 mit dem Raum 46 im Vorsteuerventil in Verbindung, womit
der Ventilteller 34 druckentlastet ist.
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Das Ventil nach den Fig. 1 und 2 arbeitet wie folgt: In der Ruhestellung
nach Fig. 1 ist die Magnetspule 28 des Vorsteuerventiles
entregt,
so daß der Anker 30 keine Kraft auf den Ventilteller 34 ausübt. Durch die Druckfeder
42 wird der Ventilteller 34 gegen seinen Ventilsitz gedrückt und damit das Vorsteuerventil
geschlossen. Da der Kolbenraum 24 ständig mit dem Zulauf 16 in Verbindung steht,
baut sich in dem Kolbenraum der volle Zulaufdruck auf, wodurch der Ventil kolben
14 gegen seinen Ventilsitz 38 angedrückt und damit das Ventil geschlossen wird (die
vom Zulaufdruck beaufschlagte Fläche oberhalb des Kolbens ist größer als die ebenfalls
vom Zulaufdruck beaufschlagte Ringfläche unterhalb des Kolbens).
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Durch das geschlossene Ventil 34, 36 wird somit die Verbindung vom
Kolbenraum 24 über den Verbindungskanal 40 zum Ablauf 18 gesperrt.
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In der Stellung nach Fig. 2 ist die Magnetspule 28 erregt, der Anker
30 hat sich abwärtsbewegt und über die Spindel 32 den Ventilteller 34 gegen die
Kraft der Feder 42 von seinem Ventilsitz 36 abgehoben und damit das Ventil 34, 36
geöffnet. Der Kolbenraum 24 wird dadurch über das geöffnete Ventil 34, 36 und den
Verbindungskanal 40 mit dem Ablauf 18 verbunden und das Druckmittel im Kolbenraum
24 beginnt zum Ablauf 18 hin abzufließen. Dieser Abfluß des Druckmittels zum Ablauf
18 führt zu einem Druckabbau im Kolbenraum 24, wodurch der Ventil kolben 14 durch
das auf seine Unterseite vom Zulauf 16 her wirkende Druckmittel von seinem Ventilsitz
38 abgehoben und damit das Ventil geöffnet wird, wie in Fig. 2 dargestellt ist.
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Durch die Aufwärtsbewegung des Ventilkolbens 14 wird die Druckfeder
42 stärker zusammengedrückt und damit die auf den Ventilteller 34 wirkende Kraft
erhöht, wodurch der letztere wieder etwas in Richtung auf seinen Ventilsitz 36 zu
bewegt wird. Dadurch wird der Durchflußquerschnitt durch das Ventil 34, 36 wieder
etwas verringert, womit auch die Menge des über den Verbindungskanal 40 abströmenden
Druckmittels reduziert wird.
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Die Stellung des Ventilkolbens 14 wird auf diese Weise eingeregelt.
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Der Ventil kolben 14 bewegt sich soweit nach oben, bis die Kraft der
Druckfeder 42 der Kraft des Magnetankers 36 entspricht und der Ventilteller
34
wird soweit geschlossen, bis der offene Restquerschnitt des Ventiles dem Querschnitt
der Drossel 22 entspricht, d.h. durch das Ventil 34, 36 strömt soviel an Druckmittel
aus dem Kolbenraum 24 ab, wie durch die Drossel 22 in den letzteren zufließt.
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über die Stromstärke, mit der die Magnetspule 28 beaufschlagt wird,
kann nun der Weg bzw. der Hub des Ventilkolbens 14 und damit der Durchflußquerschnitt
des Ventiles und demzufolge die durch das Ventil fließende Druckmittelmenge verändert
werden.
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Befindet sich z.B. der Ventil kolben 14 in der in Fig. 2 gezeigten
Position, in der Gleichgewicht herrschen soll, und wird nun durch Erhöhung der Stromstärke
in der Magnetspule 28 die Kraft auf den Anker 30 und damit die auf den Ventilteller
34 wirkende Kraft erhöht, so wird der letztere wieder etwas nach unten bewegt, d.h.
etwas mehr von seinem Ventil sitz 36 abgehoben, wodurch der freie Durchflußquerschnitt
des Ventils 34, 36 vergrößert wird, was zur Folge hat, daß wieder etwas mehr Druckmittel
vom Kolbenraum 24 über den Verbindungskanal 40 zum Ablauf 18 abströmen kann. Der
Druck im Kolbenraum 24 wird wieder abgebaut und der Ventil kolben 14 bewegt sich
etwas weiter nach oben, wodurch der freie Durchflußquerschnitt des Ventiles vergrößer
wird, womit auch die durch das Ventil strömende Menge an Druckmittel zunimmt. Die
neue Kolbenstellung regelt sich, wie oben beschrieben, ein, wobei die endgültige
Stellung des Ventilkolbens 14 dann wieder erreicht ist,'wenn die Kraft der Druckfeder
42 der Magnetkraft des Ankers 30 entspricht und wenn der offene Restquerschnitt
des Ventiles 34, 36 dem Querschnitt der Drossel 22 im Verbindungskanal 20 entspricht.
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Wird die Magnetspule 28 entregt, so geht der Anker 30 in seine in
Fig. 1 gezeigte Position zurück und der Ventilteller 34 wird durch die Kraft der
Druckfeder 42 gegen seinen Ventilsitz 36 angedrückt und damit das Ventil 34, 36
geschlossen, wodurch die Verbindung vom Kolbenraum 24 zum Ablauf 18 gesperrt ist.
über den Verbindungskanal 20 baut sich nun im
Kolbenraum 24 wieder
der volle Zulaufdruck auf, wodurch der Ventil kolben 14 gegen seinen Ventilsitz
38 gedrückt und damit das Hauptventil, das aus dem Ventil kolben 14 und dem Ventilsitz
38 gebildet ist, ebenfalls wieder geschlossen wird.
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Der aus der Magnetspule 28 und dem Anker 30 bestehende Elektromagnet
ist ein kraftgeregelter Proportionalmagnet, was bedeutet, da?> der Anker 30 eine
zur Stromstärke, mit der die Magnetspule 28 beaufschlagt wird, proportionale Kraft
abgibt.