DE3422376A1

DE3422376A1 - Drosselventil

Info

Publication number: DE3422376A1
Application number: DE19843422376
Authority: DE
Inventors: Rudolf 8011 Baldham Brunner
Original assignee: Heilmeier and Weinlein Fabrik fuer Oel Hydraulik GmbH and Co KG
Current assignee: Heilmeier and Weinlein Fabrik fuer Oel Hydraulik GmbH and Co KG
Priority date: 1984-06-15
Filing date: 1984-06-15
Publication date: 1985-12-19
Also published as: DE3422376C2

Description

s.

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Drosselventil der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Es sind seit Jahrzehnten solche Drosselventile auf dem Markt (Typ .RD 3 und RDF 3 der Anmelderin), bei denen das Drosselglied eine kegelige Spitze besitzt, die mit einem im Drosseldurchgang angeordneten Sitz zusammenarbeitet und einen kreisringförmigen Durchgang bildet, dessen Querschnittsfläche von der jeweiligen Einstellung des Drosselgliedes abhängt. Das Drosselglied ist in einem auf das Gehäuse seitlich aufgesetzten Dom untergebracht, der auch die Verstellung des Drosselgliedes trägt. Zwischen der Abström- und der Zuströmseite wird eine einzige Druckabbaustufe gebildet, über die der gesamte abzubauende Druck abgebaut werden muß. Bei hohen Drücken und hoher Förderleistung, wie dies in der Hochdruck-Hydraulik häufig gegeben ist, liegen unter be:, ..immten Betriebszuständen Verhältnisse vor, bei denen das über die Druckabbaustufe strömende Arbeitsmedium ein starkes Arbeitsgeräusch entwickelt, das vermutlich auf den in Geschwindigkeitsenergie umgesetzten Druck und die im Bereich der Druckabbaustufe auftretende Expansion zurückzuführen ist. Dazu kommt die Gefahr einer Kavitation und der dadurch hervorgerufenen Schaden an der Druckabbaustufe unmittelbar benachbarten Elementen des Drosselventils. Schließlich sind der Aufbau des bekannten Drosselventils aufwendig und seine Herstellung teuer.

-C

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drosselventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das einfach und preiswert herstellbar ist und ohne störendes Arbeitsgeräusch oder Schäden durch Kavitation auch bei hohem Druck und großer Förderleistung arbeitet.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Da das Drosselglied im Drosseldurchgang zwei Druckabbaustufen bildet, wird der insgesamt abzubauendeDrvck in zwei Stufen abgebaut, wobei die Energieentwicklung oder Umsetzung in jeder Stufe erheblich geringer ist, als bei nur einer Druckabbaustufe für die gesamte abzubauende Druckhöhe. Da das Druckmittel beim Expandieren hinter der ersten Druckabbaustufe den Gegendruck der zweiten Druckabbaustufe vorfindet, erzeugt es überraschenderweise kein Arbeitsgeräusch mehr,sondern wird beim Expandieren und Strömen wirkungsvoll gedämpft. Da der Druckabbau über die zweite Druckabbaustufe verhältnismäßig klein ist, entwickelt das Arbeitsmedium auch hinter der zweiten Druckabbaustufe kein hörbares Arbeitsgeräusch mehr. Das gleiche gilt für die Kavitation, gegen die die beiden Druckabbaustufen zwangsweise weniger anfällig sind als nur eine einzige Druckabbaustufe.

Eine zweckmäßige Ausführungsform geht aus Anspruch 2 hervor. Der größere Teil des Drucks wird in der ersten Druckabbaustufe, abgebaut, wobei das expandierende Arbeits medium hinter der ersten Druckabbaustufe den Gegendruck der zweiten Druckabbaustufe vorfindet, der die Geräuschentwicklung unterdrückt. Da der Druckabbau über die zweite Druckabbaustufe dann in kleinerem Ausmaß erfolgt, tritt hinter der zweiten Druckabbaustufe ebenfalls kein

Arbeitsgeräusch mehr auf. Eine weitere, zweckmäßige Ausführungsform, bei der'das Drosselglied in einer Führungsbohrung verstellbar ist, in die von der Zuströmseite her ein erster Teil des Drosseldurchgangs einmündet und von der ein zweiter Teil des Drosseldurchgangs weg und zur Abströmseite führt, geht aus Anspruch 2 hervor. Bei dieser Ausbildung wird auf herstellungstechnisch jQ einfache Art dafür Sorge getragen, daß ein und dasselbe Drosselglied die beiden Druckabbaustufen bildet und daß die beiden Druckabbaustufen unterschiedlich stark ausfallen und in ihrem relativen Drosselverhältnis zueinander gleichbleiben.

Eine weitere zweckmäßige Ausführungsform, bei der zwischen der Zuström- und der Abströmseite eine querverlaufende Gehäusetrennwand vorgesehen ist, geht aus Anspruch H hervor. Auf baulich einfache Weise läßt sich das Drosselglied in der Gehäusetrennwand unterbringen, so daß sich der bisher übliche domartige Aufbau an der Gehäuseaußenseite erübrigt und das Drosselventil klein und kompakt baut. Die Strömung muß . nicht nach außen umgelenkt und wieder zurückgeführt werden, wie

„c dies bisher der Fall war, sondern sie verläuft im wesentlichen geradlinig zwischen der Zuström- und der Abströmseite. Alle aktiven Elemente des Drosselventils können innerhalb des Gehäusequerschnitts untergebracht werden, dessen Außenabmessungen sich nur nach der Größe der not-

„₀ wendigen Anschlüsse zu richten haben.

Günstige Strömungsverhältnisse mit kaum merkbarer Umlenkung ergeben sich weiterhin bei einer Ausführungsform gemäß Anspruch 5.

Herstellungstechnisch ist ferner 4ie Äusführungsforn gemäß Anspruch 6 einfach. Wichtig ist ferner der Gedanke von Anspruch 7, da ein derart ausgebildetes Drosselglied

einfach und preiswert herstellbar ist und mit den beiden Teilen des Drosseldurchgangs auf wünschenswerte Weise so zusammenarbeitet, daß die Druckabbaustufen durch ang nähernd halbmondförmige Querschnitte unterschiedlicher Größe definiert werden, deren Querschnitte sich beim Ver stellen des Drosselgliedes so verändern, daß ein ann. linearer Zusammenhang zwischen der Verstellung und dem Druckabbau erreicht wird.

Aus strömungstechnischen Gründen ist ferner die Ausführungsform von Anspruch 8 zweckmäßig, da der Fortsatz eine Strömungsstabilisierende Wirkung zwischen den beiden Druckabbaustufen erbringt.

Eine baulich einfache und wirkungsvolle Ausführungsform geht weiterhin aus Anspruch 9 hervor. Die Dichtung, die zwischen dem Außengewinde des Drosselgliedes und dem Innengewinde der Führungsbohrung vorliegt, reicht für die-

sen Zweck leicht aus. Die Gewindeflanken erbringen einen Λ U

zusätzlichen Verwirbelungseffekt für die Strömung, der zum Unterdrücken des Arbeitsgeräusches beiträgt.

Eine einfache Verstellung des Drosselgliedes ist bei der __ Ausführungsform von Anspruch 10 gegeben.

Alternativ dazu ist auch eine druckausgeglichene Ausführungsform zweckmäßig, wie sie aus Anspruch 11 hervorgeht. Der zwischen den beiden Druckabbaustufen herrschen-

_ de Druck belastet das Drosselglied in der einen Richtung U

und die über die Drehspindel mit dem Drosselglied gekoppelte Druckausgleichsfläche in der anderen Richtung, so daß eine leichtgängige Verstellbarkeit des Drosselgliedes zwischen seinen beiden Endstellungen unabhängig

von der Druckhöhe und der Förderleistung gewährleistet 35

ist.

Eir. weiterer, wichtiger Gedanke ist schließlich in Anspruch 12 enthalten. Der abströmseitige Filter- oder Siebkörper hat neben seiner hauptsächlichen Aufgabe, Verunreinigungen im Arbeitsmedium zurückzuhalten, den zusätzlichen wünschenswerten Effekt, daß er <iie aus der zweiten Druckabbaustufe austretende Strömung·verwirbelt und auf diese Weise dazu beiträgt, daß kein 2Q Arbeitsgeräusch entsteht.

Anhand der Zeichnungen werden nachstehend Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes erläutert. Es.zeigen:

2g Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Drosselventil, bei dem in strichlierten Linien eine Ausführungsvariante angedeutet ist, und

Fig. 2 ein Detail aus dem Drosselventil von

Figur 1 in einer anderen Arbeitsstellung.

Ein Drosselventil 1, insbesondere für die Hochdruck-Hydraulik-Technik, besitzt ein rohrartiges Gehäuse 2, dessen Außenumfang in nichtdargestellter Weise sechskantig ausgebildet sein kann. Im Gehäuseinneren verläuft ein Strömungskanal für eine Strömung in Richtung eines Pfeiles 3, dem an der Zuströmseite A eine Blindbahrung _ 5 und an der Abströmseite B ebenfalls eine Blindbohrung

6 angehört, die auf nicht dargestellte Weise Anschlüsse für Rohrverbindungen sein können. Die Zuströmseite A wird von der Abströmseite B durch eine Gehäusetrennwand 4 getrennt, in welcher quer zur Strömungsrichtung

__ eine Führungsbohrung 7 mit einem Innengewindeabschnitt

8 verläuft. Das untenliegende Ende der Führungsbohrung

7 ist durch einen Verschlußstopfen 9 abgedichtet verschlossen. In der Führungsbohrung 7 ist ein zylindri-

sches Drosselglied 10 rait einem Außengewinde 11 auf- und abverschraubbar, das eine gerade untere Stirnkante 12 c und einen kurzen zapfenartigen Fortsatz 13 aufweist. Das Drosselglied 10 ist ferner mit einer Drehspindel 1M verbunden, die durch eine Aufweitung 15 der Führungsbohrung 7 auf nicht dargestellte Weise nach außen ragt und dort mit einer Drehvorrichtung verbunden ist.

Alternativ dazu ist auch eine Ausführungsform denkbar,

bei der eine Drehspindel 16 an der anderen Seite des Drosselgliedes 10 angebracht ist, die durch den Verschlußstopfen 9 hindurchgeht und einen Bund mit einer , _c Druckausgleichsfläche 17 aufweist, der mit einer Dich-

tung 18 versehen ist und der Stirnkante 12 mit .einem Abstand gegenüberliegt. Zwischen der Zuströmseite A und der Abströmseite B stellt ein Drosseldurchgang 19 eine Strömungsverbindung her. Der Drosseldurchgang 19 besteht

_₀ aus einem ersten Teil 20, ausgehend von der Sackbohrung 5,und aus einem zweiten Teil 21, ausgehend von der Sackbohrung 6. Mit 22 ist die Mündung des ersten Teils 20 in der Führungsbohrung 7 bezeichnet, die ihren untersten Punkt 23 annähernd in Verlängerung der Wand der Sackboh-

_oc rung 5 besitzt. Der erste Teil 20 verläuft deshalb annähemd axial. Der zweite Teil 21 ist als schräg nach unten geneigte Bohrung ausgebildet, deren Mündung 26 in der Führungsbohrung 7 um ein Maß V (Fig.2) nach unten versetzt ist, so daß ihr tiefster Punkt 2k unterhalb des tiefsten Punktes 23 der Mündung 22 liegt. U

An der Abströmseite B ist ferner ein Sieb- oder Filterkörper 25 angeordnet, der Durchlässe für das Arbeitsmedium aufweist.

Das Drosselglied 10 ist in der Führungsbohrung 7 so weit verschraubbar, daß es entweder mit seiner Stirnkante 12 den obersten Punkt der'Mündung 22 freigibt oder mit sei-

ner Stirnkante 12 unterhalb des untersten Punktes 24 der■ Mündung 26 liegt. Dies sind die beiden möglichen Endstellungen des Drosselgliedes, in denen die Strömung ungedrosselt durch den Drosseldurchgang 19 strömt oder vollständig abgesperrt ist. Dazwischen läßt sich das Drosselglied 10 feinfühlig verstellen..

jQ In der in Figur 1 gezeigten Arbeitsstellung gibt das Drosselglied 10 annähernd die Hälfte der Mündung 22 frei, während von der Mündung 26 mehr als die Hälfte freigegeben ist. Es entstehen auf diese Weise zwei vom Drosselglied 10 gebildete Druckabbaustufen, über welche der insgesamt abzubauende Druck in zwei Stufen abgebaut wird..

In Figur 2 ist angedeutet, daß das Drosselglied 10 in eine Arbeitsstellung verschraubt ist,, in der von der Mündung 22 nur mehr eine kleine Querschnittsflache offen Lst,

_nn die die erste Druckabbaustufe F1 definiert. Diese Quersehnittsfläche wird vom Mündungsrand der Mündung 22 zwischen dem tiefsten Punkt 23 und der Stirnkante 12 des Drosselgliedes 10 begrenzt. Gleichzeitig bildet das Drosselglied 10 mit der Mündung 26 eine zweite Druekabbaustufe F2, deren

_oc Querschnittsfläche wiederum zwischen dem tiefsten Punkt 24 und der Stirnkante 12 durch den Rand der Mündung 26 begrenzt wird. Die Druekabbaustufe F1 ist stärker, als die Druekabbaustufe F2, d.h. daß über die erste Druekabbaustufe F1 ein höheres Druckgefälle abgebaut wird, als über die Druekabbaustufe F2.

In der Trennwand 4 könnte wenigstens ein mit einem Rückschlagventil ausgestatteter, weiterer Strömungsdurchgang vorgesehen sein, so daß das Drosselventil 1 entgegengesetzt zur Strömungsrichtung (Pfeil 3) einen ungehinderten Durchlaß aufweist, während es in Strömungsrichtung (Pfeil 3) in dem Maße drosselt, wie dies durch die Einstellung des Drosselgliedes in der Führungsbohrung 7 be-

stimmt wird.

c Bei der in ausgezogenen Linien in Figur 1 dargestellten Ausführungsform belastet der zwischen den Druckabbaustufen herrschende Druck das Drosselglied in Richtung nach oben. Bei der in strichlierten Linien angedeuteten Variante mit der nach unten verlängerten Drehspindel 16 lastet der Druck zwischen den Druckabbaustufen auf der Druckausgleichsfläche 17 und am Drosselglied 10 in entgegengesetzten Richtungen, so daß die Verstellbewegung des Drosselgliedes 10 weitgehend ohne axiale Versparinung leichtgängig möglich ist.

Denkbar wäre ferner, die Drehspindel 1 ^!i oder 16 mit einem Außengewinde zu versehen und mit einem Gegengewj ride kämmen zu lassen und das Drosselglied 10 mit glatter, zylindrischer Oberfläche auszubilden. Ferner könnten im Bereich

des Stirnrandes 12 axiale Kerben in der Oberfläche des 20

Drosselgliedes 10 vorgesehen sein, um eine bestimmte Drosselcharakteristik zu gewährleisten. Der tiefste Punkt 24 der Mündung 26 liegt geringfügig unterhalb der Verlängerung der Innnenwand der Sackbohrung 6. Es wäre jedoch oh-

„_ ne weiteres auch denkbar, den Drosseldurchgang 19 höher-25

liegend anzuordnen oder auch im Querschnitt größer auszubilden.

Claims

20 Patentansprüche

1. Drosselventil, insbesondere für die Hochdruck-Hydraulik, mit einem Gehäuse und einem die Zuströmseite mit der Abströmseite verbindenden Drosseldurchgang, in den. ein zwischen einer Absperrstellung und einer ungedrosselten Endstellüng verstellbares Drosselglied eingreift und wenigstens eine ■' Druckabbaustufe bildet,, d a durch gekennzeichnet, daß das Drosselglied (10)-ausgenommen in den beiden Endstellungen-im Drosseldurchgang (19) zwei Druckabbaustufen (F1,F2) bildet.

2. Drosselventil nach Anspruch 1, el a d u r ο h gekennzeichnet , daß die beiden Druckabbaustufen (F1 und F2) unterschiedlich stark ausgebildet sind, und

- daß die stärkere Druckabbaustufe (F1) an der Zuströmseite (A) liegt.

3. Drosselventil nach den Ansprüchen 1 und 2, wobei

das Drosselglied in einer Führuingsbohrung verstellbar ist, in die von der Zuströmseite her ein erster Teil des Drosseldurchgangs einmündet und von der ein zweien ter Teil des Drosseldurchgangs weg und zur Abströmseite führt, dadurch gekennzeichnet daß die Mündungen (22,26) der beiden Teile (20,21) des Drosseldurehgangs (19) in der Führungsbohrung (7) in Verstellrichtung des Drosselgliedes (10) relativ zueinander versetzt sind, daß die Führungsbohrung (7) quer zu den' beiden Teilen (20,21) verläuft, und daß das Drosselglied (10) jeder Mündung (22,26) eine Drosselfläche zuwendet, mit der die jeweilige Mündung blendenartig abdeckbär ist.

4. Drosselventil nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei zwischen der Zuström- und der Abströmseite eine querverlaufende Gehäusetrennwand vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,

«p. daß die Führungsbohrung (7) in der Gehäusetrennwand (4) verläuft, und daß die beiden von der Zuström- bzw. von der Abströmseite (A,B) der Gehäusetrennwand (4) ausgehenden und zueinander versetzt in die Führungsbohrung (7) mündenden Teile (20,21) des Drosseldurehgangs (19)

_on im wesentlichen innerhalb der zuström- bzw. abströmseitigen Strömungsquerschnittsfläche liegen.

5. Drosselventil nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

_ne. daß der erste Teil (20) des Drosseldurehgangs axial und ob

in Strömungsrichtung und der zweite Teil (21) schräg zur Strömungsrichtung verläuft.

6. Drosselventil nach wenigstens einem der Ansprüche

1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile (20,21) im Querschnitt kreisrunde Bohrungen sind.

7. Drosselventil nach wenigstens einem der Ansprüche

1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselglied (10) zylinderförmig ist.

8. Drosselventil nach wenigstens einem der Ansprüche

1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß am freien Ende des Drosselglieds (10) ein zapfenartiger Fortsatz (13) angeformt ist.

9. Drosselventil nach wenigstens einem der Ansprüche

1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbohrung (7) ein Innengewinde (8) auf- __ weist, und daß das Drosselglied (10) ein Außengewinde

(11) aufweist und in der Führungsbohrung (7) versehraubbar ist.

10. Drosselventil nach wenigstens einem der Ansprüche „p- 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,.

daß das Drosselglied (10) an seinem den Mündungen (22, 26) abgewandten. Ende mit einer Drehspindel (1^J4) verbunden ist.

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11. Drosselventil nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Drehspindel (16) am den Mündungen (22,26) zugewandten Ende des Drosselgliedes (10) angeordnet ist und eine Druckausgleichsfläche (10) aufweist.

12. Drosselventil nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet

daß an der Abströmseite (B) ein Filter- oder Siebkörper (25) vorgesehen ist.