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Regelventil zur Druck- oder Stromregelung
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Gegenstand der Erfindung ist ein Regelventil zur Druck-oder Stromregelung
in Ölschmiersystemen.
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Unter einem Druckregelventil wird hier ein Ventil verstanden, das
den Öldruck in einem bestimmten Bereich hält und/ oder ihn nicht über einen Maximalwert
hinaus ansteigen läßt. Das Stromregelventil soll in der Lage sein, die 01-zufuhr
innerhalb wählbarer Grenzen zu halten. Bevorzugt soll ein im wesentlichen konstanter
Ölstrom sichergestellt werden Bei vielen kompakten Maschinen mit einer Anzahl von
an unterschiedlichen Stellen liegenden Schmierstellen wie beispielsweise Verbrennungskraftmaschinen,
Kompressoren oder dergleichen erfolgt deren Versorgung mit Schmieröl von einer zentralen
Stelle aus über Ölleitungen, die meist in den Maschinenblock eingegossen oder eingearbeitet
sind.
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Die für den Ölumlauf sorgende Pumpe ist in der Regel mit dem Maschinenantrieb
gekoppelt oder von der Maschine direkt angetrieben, was sie in ihrer Leistung abhängig
macht von der u.U. stark schwankenden Maschinendrehzahl. Da auch im unteren Drehzahlbereich
für ausreichende Ölzufuhr auch zu den entfernteren Schmierstellen gesorgt werden
muß, ergibt sich im oberen Drehzahlbereich eine starke Überversorgung. Zwar bietet
sich zur Lösung des Problems die Verwendung von Druck- oder/und Stromregelventilen
an, die bekannten Ventile dieser Art können jedoch in der Regel aus Platzmangel
bzw. ohne erhebliche Änderungen nicht eingebaut werden.
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Der Erfindung liegt daher die technische Aufgabe zugrunde,
zum
Einbau in die Schmiersysteme der genannten Maschinen geeignete Regelventile zur
Verfügung zu stellen, die zugleich kompakt und betrieblich zuverlässig sind. Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Regelventil zur Druck- oder Stromregelung
in Ölschmiersystemen gelöst, bei dem das als Einbauventil ausgebildete Regelventil
aus einem Pfropfenförmigen Korpus mit einem dem Innendurchmesser der ihn aufnehmenden
Bohrung angepaßten Einsatzteil und einem von diesem abgesetzten, einen kleineren
Durchmesser aufweisenden Zapfen besteht, Einsatzteil und Zapfen von einem Axialkanal
durchdrungen sind, der im Bereich des Zapfens endet und über Radialkanäle zur Zapfenoberfläche
geführt ist und der Zapfen mit der Bohrung einen Ringkanal formt, in welchem in
Zusammenwirkung mit der Bohrung ein auf dem Zapfen gleitend gegen die Wirkung einer
Feder bewegbarer und dabei den Öffnungsquerschnitt der Radialkanäle beeinflussender
Schiebering eine Drosselblende bildet. Vorteilhaft kann der Schiebering auf seinem
Außenmantel einen Wulst aufweisen, der ggf. als Drosselblende wirkt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform als Druckregelventil zeigt der
Schiebering auf seinem zum Einsatzteil weisenden Ende auf seinem Außenmantel einen
bundartigen Wulst, wobei der Ringspalt zwischen der Bohrungswand und dem vorzugsweise
kreiszylindrischen Außenmantel des bundartigen Wulstes eine gegen Null gehende Stärke
hat. Der Schiebering stützt sich vorteilhaft mit dem den Wulst tragenden Ende auf
einer Feder ab, die auf dem Übergang zwischen Einsatzteil und Zapfen aufsitzt. Der
Einsatzteil weist zur Zustromseite, mit der der die Feder aufnehmende Raum zur Druckentlastung
über einen Kanal verbunden ist.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die den pfropfenförmigen
Korpus des Regelventils aufnehmende Bohrung eine Erweiterung der Ölleitung, die
in diese auf
einer Grenzfläche eines von zwei aneinanderstoßenden
Gehäuseteilen eingearbeitet ist. Der den pfropfenförmigen Korpus des Regelventils
durchdringende Axialkanal ist mit der Ölleitung auf der einen, das heißt, seiner
axial offenen Seite direkt verbunden, auf seiner anderen Seite, die im Bereich des
verjüngten Zapfens endet, führen Radialkanäle zur Ölleitung. Der Schiebering, der
auf dem Zapfen leichtgängig bewegbar ist, wird durch eine Feder abgestützt, die
entgegen der Stromrichtung wirkt. Infolge der durch ihn bewirkten örtlichen Verengung
des Strömungsquerschnitts wirkt der Schiebering als Drossel, die in ihrem Bereich
für einen von der momentanen Durchflußmenge abhängigen Druckabfall sorgt. Abhängig
von der Höhe des Druckabfalls ist der Betrag der Verschiebung des Ringes in Stromrichtung,
damit aber auch das Ausmaß, in dem die Radialbohrungen freigegeben werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält das Regelventil
eine Sicherheitseinrichtung, die sein vollständiges Schließen verhindert. Das in
eine Erweiterung der Ölleitung eingebaute Ventil ist auf der zur Ölleitung weisenden
Seite offen, auf der anderen Seite über erste Radialkanäle mit der Erweiterungsbohrung
verbunden. Zum Ende des Zapfens hin hinter dem ersten Radialkanal ist eine weitere
vom bis dahin verlängerten Axialkanal ausgehende Radialbohrung vorgesehen. Der axiale
Abstand zwischen beiden ist mit der Schieberingbreite so abgestimmt, daß die zweite
Bohrung freigegeben wird, ehe der erste Radialkanal vollständig abgedeckt werden
kann.
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An Hand der beigegebenen Zeichnung wird die Erfindung erläutert. Es
zeigt: Fig. 1 erfindungsgemäßes Druckregelventil Fig. 2 bis Fig. 4 verschiedene
Stromregelventile.
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Das in Fig. 1 dargestellte Druckregelventil sitzt in einem Teil des
Maschinenblocks 1. In diesem ist eine Erweiterung 2 koaxial zur hier nicht dargestellten
Ölleitung 14 eingebracht. Die Durchflußrichtung wird durch die Pfeile 3 angegeben.
Das Einbauventil 4 ist mit seinem Einsatzteil 5 in den Eingangsteil der Erweiterung
2 eingeschraubt. Der gegenüber dem Einsatzteil 5 verjüngte Zapfen 6 weist in Durchflußrichtung
3. Das Einbauventil 4 weist eine Axialbohrung 7 auf, die den Einsatzteil 5 ganz
durchdringt; sie reicht in den Zapfen 6 hinein, wo sie mit Hilfe der Radialbohrungen
8 mit der Erweiterung 2 verbunden ist. Auf dem Zapfen 6 sitzt ein axial beweglicher
Schiebering 9. Die radialen Löcher 10 des Schieberinges 9 bilden die Steuerkanten
für die Radialkanäle 8 des Zapfens 6. Durch die Feder 11 ist der Schiebering gegen
den Einsatzteil 5 des Einbauventils 4 abgestützt, so daß sie gegen den abflußseitigen
Druck wirkt. Der Schiebering weist an seinem der Feder 11 zugekehrten Ende einen
Bund 12 auf, der den Federraum gegen den Austrittsbereich der Radialbohrungen 8
abdichtet; der Federraum selbst ist über den Entlastungskanal 13 mit dem nicht dargestellten
Rücklauf verbunden und dadurch der Wirkung des über dem Zapfen 6 wirkenden Druckes
entzogen. Durch einen Sprengring 15 ist der Schiebering 9 auf dem Zapfen 6 gesichert.
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Ist der Schmierölverbrauch hinter dem Einbauventil 4 hoch, so sinkt
der Druck ab und die Feder 11 kann den Schiebering gegen die Wirkung des Druckes
in Stromrichtung 3 verschieben, wodurch sich der Austrittsquerschnitt der Radialbohrung
8 vergrößert. Der Druck kann dadurch ansteigen, bis der Bund 12 gegen die Feder
11 wieder soweit zurückgeschoben ist, daß entweder ein Kraftgleichgewicht entsteht
oder der Austrittsquerschnitt der Radialkanäle 8 verschlossen ist.
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Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform des der Stromregelung dienenden
Einbauventils. Die Ölleitung 14 ist im Bereich einer Trennfläche zwischen zwei aneinanderstossenden
Gehäuseteilen zu einer Erweiterung 2 aufgebohrt.
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In diese ist der Einsatzteil 5 mit dem Zapfen 6 eingesetzt.
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Gegenüber dem an den Durchmesser der Erweiterung 2 angepaßten Einsatzteil
5 weist der Zapfen 6 einen kleineren Durchmesser auf, der zwischen dem Zapfen 6
und der Erweiterung 2 genügend Raum für einen mit geringem Spiel auf dem Zapfen
verschiebbaren Schiebering 9 läßt. Einsatzteil 5 und koaxialer Zapfen 6 weisen eine
Axialbohrung 7 auf, die mit der Verteilerleitung 14 fluchtet. An ihrem im Bereich
des Zapfens 6 liegenden Ende mündet die Axialbohrung 7 in eine Radialbohrung 8,
die den Zapfen 6 quer durchdringt. Der Schiebering 9 wird durch die Feder 11 entgegen
der Stromrichtung abgestützt. Er bildet mit der Erweiterung 2 eine Drosselblende,
deren Aufgabe weiter unten erläutert wird. Sie kann in einer besonderen Ausführungsform
mit Hilfe eines Wulstes 16 auf dem Außenumfang des Schieberinges 9 gebildet sein.
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Der Schiebering 9 ist auf dem Zapfen 6 durch einen Sprengring 15 gesichert.
Die Radialbohrungen 8 liegen innerhalb seines Schiebeweges, so daß seine Unterseite
18 als Steuerkante wirksam ist. Die Funktion des Stromregelventils ergibt sich aus
seinem Aufbau: Im in Richtung des Pfeils 3 fließenden Ölstrom stellt sich im Bereich
der Drosselblende 17 ein Druckabfall ein, so daß auf die in Stromrichtung 3 weisende
Stirnfläche des Schieberinges 9 ein höherer Druck wirkt als auf die zur Feder 11
weisende Seitenfläche 18. Dadurch nimmt der Schiebering eine Gleichgewichtslage
ein, die durch die von der Strömungsgeschwindigkeit abhängige Höhe des Druckabfalls
und die Wirkung der Feder 11 bestimmt wird. Der freigegebene
Querschnitt
der Radialbohrungen 8 wird daher in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit
des Öls, die der Durchflußmenge proportional ist, vergrößert oder verkleinert.
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Durch eine entsprechende Wahl der Federcharakteristik in Abstimmung
mit der Drosselblende 17 kann so ein im wesentlichen konstanter Ölstrom erreicht
werden.
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Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 zeigt eine hängende Anordnung
des verjüngten Zapfens 6 am Einsatzteil 5.
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Letzteres kann in die Erweiterung 2 der Ölleitung 14 entweder eingeschraubt
oder in sonstiger Weise befestigt oder eingepaßt werden. Der Schiebering 9 ist hier
mit Löchern oder Radialbohrungen 10 versehen, welche die Radialkanäle 8 im Zapfen
6 mehr oder weniger weit öffnen bzw. verschließen und so den Durchfluß steuern.
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Der funktionelle Unterschied zur Ausführungsform nach Fig. 2 besteht
darin, daß hier die durch den Schiebering 9 und die Innenwand der Erweiterung 2
gebildete Drosselblende 17 in Stromrichtung 3 gesehen hinter den Radialbohrungen
10 des Schieberinges liegt.
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Der Schiebering 9 ist vorteilhaft mit einer nicht dargestellten Sicherung
gegen Verdrehen gesichert; statt dessen kann entweder der Zapfen 6 im Bereich seines
Radialkanals 8 eine Ringnut aufweisen und/oder der Schiebering 9 im Bereich seiner
Löcher 10 auf seiner Innenseite mit einem Ringkanal ausgestattet sein.
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Die Ausführungsform nach Fig. 4 weist eine Besonderheit auf, die auch
dann den Durchfluß gewährleistet, wenn das Ö1, beispielsweise beim Kaltstart eines
Verbrennungsmotors, eine stark erhöhte Viskosität hat. Durch die stark erhöhte Viskosität
ergibt sich an der Drosselblende 17 ein entsprechend hoher Druckabfall, so daß auch
bei sehr geringem
Ölfluß der Schiebering 9 bereits soweit gegen
die Feder 11 verschoben wird, daß der Radialkanal 8 abgesperrt ist.
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Zur Abhilfe ist hier im Zapfen 6 ein weiterer Radialkanal 19 vorgesehen,
dessen Abstand vom ersten Radialkanal 8 so bemessen ist, daß er mindestens teilweise
durch die Oberkante 20 des Schieberinges 9 freigegeben ist, bevor dieser die ersten
Radialkanäle 8 vollständig abgedeckt hat. Auf diese Weise ist der Schmierölzufluß
zu den Schmierstellen auch für diesen Ausnahmefall gewährleistet. Sobald die Viskosität
auf normale Betriebswerte absinkt, wandert der Schiebering durch die Wirkung der
Feder 11 wieder in den normalerweise überstrichenen Bereich, so daß die zweite Radialbohrung
19 wieder ganz abgedeckt ist.
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BEZUGSZEICHENAUFSTELLUNG 1 Maschinenblock 2 Erweiterung, Erweiterungsbohrung
3 Durchflußrichtung, Stromrichtung 4 Einbauventil, pfropfenförmiger Korpus 5 Paßteil,
Einsatzteil 6 Zapfen, verjüngter Zapfen 7 Axialkanal, Axialbohrung 8 Radialkanal,
Radialbohrung 9 Schiebering 10 Loch, Radialbohrung 11 Feder 12 Bund 13 Entlastungskanal
14 Ölleitung, Verteilerleitung 15 Ring, Sprengring 16 Wulst 17 Blende, Drosselblende
18 Unterkante, Steuerkante 19 Radialbohrung 20 Oberkante