DE3520745C2 - Vorrichtung zur Schaltzeiteinstellung eines Ventilgliedes - Google Patents

Abstract

Die Schaltzeit beim Öffnen und Schließen eines Ventils wird durch eine Schließdrossel und eine Öffnungsdrossel bestimmt, die zusammen mit einem Rückschlagventil in Serie geschaltet sind. Zum Schließen des Ventils wird das Rückschlagventil geöffnet und dabei die Öffnungsdrossel wirkungslos geschaltet, so daß die Schließgeschwindigkeit allein durch den Querschnitt der Schließdrossel bestimmt wird. Zum Öffnen sperrt dagegen das Rückschlagventil, so daß der Steuerdruck über die die Öffnungsgeschwindigkeit bestimmende Öffnungsdrossel abgebaut wird.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schaltzeiteinstellung eines Ventilgliedes mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen
• Bekannterweise erfolgt der Steuerdruckaufbau im Steuerraum des zu schaltenden Ventils für das Schließen sowie der Druckabbau für das Öffnen verzögert. Hierzu dienen in bekannter Weise fest eingestellte Drosseln, einfache Stelldrosseln und bei sehr hohen Druckdifferenzen auch Spaltdrosseln, bei denen die Drosselung in einem Ringspalt vorgenommen wird. Dabei ist für das Öffnen und das Schließen des Ventils je eine Drossel erforderlich, die beide parallel geschaltet sind, wobei in jedem Zweig gegensinnig ein Rückschlagventil vorgesehen ist.
• Es ist auch ein Verzögerungsventil bekannt (DE-OS 25 23 667), bei dem der Ventilkörper eines Verzögerungsgliedes vom einströmenden Druckmittel so umgeschaltet wird, daß die Strömung über eine Drosselstelle erzwungen wird und der Druckaufbau in dem angeschlossenen Steuerraum des Verzögerungsventils langsam erfolgt. Der Druckabbau soll dagegen schnell erfolgen, indem der Ventilkörper von dem ausströmenden Druckmittel umgeschaltet und ein Ringspalt als Bypass freigegeben wird. Dabei ist der Querschnitt des Bypasses größer als der der Drosselstelle. Der Bypass ist aber zur Drosselstelle parallel geschaltet. Außerdem kann nur der Querschnitt der Drosselstelle durch Verstellen eines konischen Stiftes eingestellt werden.
• Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, den Bauaufwand der eingangs beschriebenen Anordnung zur Schaltzeiteinstellung eines Ventils zu verringern.
• Die genannte Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale gelöst.
• Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
• Soll das zu schaltende Ventil geöffnet werden, so muß der im Steuerraum herrschende Druck abgebaut werden. Hierzu wird das Steuerventil so umgeschaltet, daß der Steuerraum des Ventils über das Drosselventil mit dem Tank verbunden wird. Dann verdrängt das Ventilglied Druckmittel aus dem Steuerraum. Der Druckabbau erfolgt am Ringspalt des Drosselventils. Es herrscht somit beim Öffnungsvorgang eine hohe Druckdifferenz zwischen dem Steuerraum des Ventils und dem Abfluß des Druckmittels. Durch eine Veränderung der Länge des Ringspalts ist die Schaltzeit beim Öffnen veränderlich.
• Für den Schließvorgang wird das Steuerventil umgeschaltet, so daß Steuerdruck den Kolben des Drosselventils beaufschlagt und den Kolben so weit verschiebt, daß das Druckmittel freien Zugang zu der zum Steuerraum des Ventils führenden Verbindungsleitung hat. Auf diese Weise ist der Ringspalt wirkungslos. Der Schließvorgang wird allein durch die in der Verbindungsleitung zum Steuerraum vorgesehene Schließdrossel eingestellt, die gegenüber dem für den Öffnungsvorgang wirksamen Drosselquerschnitt des Ringspaltes einen verhältnismäßig großen Strömungsquerschnitt aufweist. Deshalb wird der Öffnungsvorgang durch die Schließdrossel nicht merklich beeinflußt.
• Während beim Öffnen des Ventils zwischen dem Steuerraum und dem dem Steuerraum abgekehrten Arbeitsraum des Ventils eine hohe Druckdifferenz herrscht, ist beim Schließen zwischen dem Steuerraum und dem Arbeitsraum nur eine kleine Druckdifferenz vorhanden, nämlich die Druckdifferenz, die durch die Schließfeder des Ventils hervorgerufen wird. Insbesondere gilt dies, wenn als Steuerdruck der Druck stromauf des zu schaltenden Ventils verwendet wird. Hierdurch ist es möglich, die beiden Drosseln in Serie zu schalten, ohne daß sie sich merklich gegenseitig beeinflussen. So ist der Durchflußquerschnitt der Schließdrossel mehrfach größer als der der Öffnungsdrossel. Wenn die Drosseln in Reihe geschaltet sind, bedarf es nur eines einzigen Rückschlagventils.
• Das Drosselventil kann ein Rückschlagventil sein, das entgegen der Sperr-Richtung einen Abfluß von Steuerdruckmittel aus dem Steuerraum über Drosselbohrungen ( Öffnungsdrossel) ermöglicht. Bei sehr hohen Druckunterschieden ist jedoch eine Spaltdrossel erforderlich.
• Erfindungsgemäß sind in einer bevorzugten Ausführungsform die Schließdrossel, die Öffnungsdrossel in Form eines Ringspaltes und das Rückschlagventil in einem kombinierten Drosselventil miteinander vereinigt. Ferner sind erfindungsgemäß bei diesem Kombinationsventil der Ringspalt verstellbar und die Schließdrossel veränderlich.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
• Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ventilanordnung zur Schaltzeiteinstellung eines 2/2-Wegeventils, und
• Fig. 2 einen Schnitt durch ein kombiniertes Drosselventil.
• In Fig. 1 ist in der von einer Druckmittelquelle P zu einem Verbraucher A führenden Leitung 10 ein 2/ 2-Wegeventil 11 vorgesehen, dessen Ventilglied 12 einen Arbeitsraum 13 von einem Steuerraum 14 abtrennt, in dem eine Schließfeder 15 angeordnet ist.
• Der Steuerraum 14 wird zum Schließen des Ventils 11 über eine Leitung 16 in der eine Schließdrossel 17 angeordnet ist und über ein als Rückschlagventil ausgebildetes Drosselventil 20 und ein Steuerventil 21 mit Druckmittel beaufschlagt, das in Fig. 1 über eine Leitung 22 aus der Druckleitung 10 entnommen wird, wenn das Steuerventil 21 in der nicht dargestellten umgeschalteten Lage ist. Das Druckmittel aus der Leitung 23 drückt den Kolben 24 des Drosselventils 20 entgegen der Kraft der Feder 25 zurück, bis das Druckmittel aus dem Raum 26 in einen den Kolben 24 umgebenden Ringraum 27 des Ventilgehäuses und von dort in die Verbindungsleitung 16 strömen kann. Die Drosselung des Druckmittels erfolgt dann ausschließlich an der Schließdrossel 17, welche somit den Druckaufbau im Steuerraum 14 und damit die Schließgeschwindigkeit des Ventilgliedes 12 bestimmt.
• Zum Öffnen des Ventils 11 wird das Steuerventil 21 in die dargestellte Lage umgeschaltet und damit der Raum 26 mit dem Tank T verbunden. Der Kolben 24 wird von der Feder 25 in die dargestellte Lage gedrückt. Das im Steuerraum 14 befindliche Druckmittel wird von dem sich öffnenden Ventilglied 12 in die Leitung 16 gedrückt. Der Druckabbau erfolgt im Ringspalt 28 zwischen dem Kolben 24 und der Gehäusebohrung 29 des Drosselventils. In diesem Fall ist also das als Rückschlagventil ausgebildete Drosselventil 20 gesperrt und wird das Druckmittel im Ringspalt gedrosselt, der die Öffnungsgeschwindigkeit bestimmt.
• Zum Druckausgleich der Federkammer 30 sind Bohrungen 31 im Kolben 24 zur Verbindung mit dem Ringraum 27 vorgesehen.
• In Fig. 2 ist ein Schnitt durch ein Kombinationsventil dargestellt, welches das Rückschlagventil und die beiden Drosseln miteinander vereinigt. Ein Ventilgehäuse 35 weist eine Bohrung 36 auf, die mit einem Gewinde 37 versehen ist, das zum Einschrauben einer Hülse 38 dient. Die Hülse 38 ist an ihrem Umfang in gleichmäßigen Abständen, also um jeweils um 90° zueinander versetzt mit radialen Bohrungen unterschiedlichen Durchmessers versehen. In der Schnittzeichnung sind die beiden einander gegenüberliegenden Bohrungen 40 und 41 ersichtlich während die beiden anderen Bohrungen 42 und 43 quer dazu einander gegenüberliegen. Diese Bohrungen 40 bis 43 dienen als Schließdrossel, wobei die gewünschte Bohrung durch Drehen der Hülse 38 in Deckung mit der zum Steuerraum des zu schaltenden Ventils führenden Leitung 16 bzw. einen mit der Leitung 16 verbundenen Kanal 44 gebracht wird.
• Um die Hülse 38 in der gewünschten Lage zu halten, weist diese am oberen Ende einen Flansch 46 mit seitlichen Einkerbungen 47 auf, in welche eine Schraube 48 greift, die in das Gehäuse 35 eingeschraubt wird. Nach Lösen der Schraube 48 kann somit die Hülse 38 um jeweils um 90° gedreht werden, in der sie durch Befestigen der Schraube fixiert wird. Somit ist die Größe der Schließdrossel einstellbar, wobei die kleinste Bohrung die längste Schließzeit bedingt, während beispielsweise die Bohrung 40 einen Querschnitt aufweist, daß praktisch keine Drosselung stattfindet und das Schließen des Ventils verzögert ist.
• Der Ringspalt 28, der die Öffnungsdrossel darstellt, befindet sich zwischen dem Kolben 24 und der Innenbohrung 49 eines Zylinders 50, der axial verstellbar innerhalb der Hülse 38 angeordnet ist. Die Drosselwirkung wird durch die axiale Länge des Ringspaltes sowie durch die Bemessung des Ringspaltes selbst bestimmt. Die Länge des Ringspaltes ist durch die axiale Verstellung des Zylinders 50 einstellbar. Hierzu wird eine Kontermutter 53 gelöst und der Zylinder 50 mittels eines in einem Innensechskant 54 eingesetzten Schlüssels verdreht. Über das Gewinde 55 zwischen dem Zylinder 50 und der Hülse 38 wird die Länge des Ringspalts 28 eingestellt.
• Die Feder 25, welche den Kolben 24 an einen als Anschlag dienenden Gehäusedeckel 56 andrückt ist an einem Federhalter 57 abgestützt, der mittels eines Stiftes 58 in dem Zylinder 50 gehalten ist. Der Federhalter 57 weist einen Fortsatz 59 auf, der als Anschlag für den Kolben 24 dient, wenn dieser durch Druckbeaufschlagung des Raums 26 über die Leitung 23 angehoben wird. Durch den Anschlag am Ansatz 59 wird so der freie Durchgang des Druckmittels aus dem Raum 26 in die Bohrungen 61, den Ringraum 62 und die jeweilige Schließdrossel 40, 41, 42 oder 43 in den Kanal 44 ermöglicht.
• Beim Öffnen des zu schaltenden Ventils wird von dessen Ventilglied Arbeitsmittel verdrängt, das über die Leitung 16, den Kanal 44, die jeweils wirksame Schließdrossel 40 bis 43, den Ringraum 62, die Bohrungen 61 durch den Ringspalt 28 zum drucklosen Raum 26 verdrängt wird. Die Öffnungszeit wird durch die Drosselung im Ringspalt 28 bestimmt, die in der beschriebenen Weise einstellbar ist. In der dargestellten Ausführungsform kann der Zylinder 50 so weit in der Hülse 38 nach unten geschraubt werden, daß der Ringspalt 28 unwirksam ist und somit die Bohrungen 61 unmittelbar mit dem Raum 26 verbunden sind. In diesem Fall öffnet das Ventil schlagartig.
• Der Ringspalt ermöglicht sehr hohe Drosselgrade. Deshalb besteht die Gefahr, daß der Ringspalt bald verschmutzt und somit der Drosselgrad zunimmt, bis der Durchgang des Druckmittels blockiert ist. Deshalb erfolgt bei jedem Schließvorgang ein Spülen des Ringspalts.
• Zum Schließen des zu schaltenden Ventils wird der Raum 26 mit dem Steuerdruck beaufschlagt. Dadurch wird der Kolben 24 entgegen der Kraft der Feder 25 angehoben, bis er in Anlage an den Anschlag 59 gelangt. Damit ist der Kolben völlig aus dem Ringspalt herausgezogen, und das Druckmittel aus dem Raum 26 hat freien Zutritt unterhalb des Kolbens 24 in die Bohrungen 61 und in den Ringraum 62, von dem es über die jeweils eingestellte Bohrung der Schließdrossel in den Kanal 44 zum Steuerraum des Ventils gelangt. Da bei jedem Schließen der Ringspalt vollständig geöffnet wird, findet ein Spülvorgang statt.
• Die Öffnungsgeschwindigkeit ist an dem Ventil stufenlos einstellbar, während die Schließgeschwindigkeit in mehreren Stufen wählbar ist. Die Einstellung erfolgt jeweils von außen in einfacher Weise. Die Hülse 38 kann entfallen, wenn es ausreicht, lediglich eine auswechselbare Düse im Ventilgehäuse 35 einzusetzen. Sind die zu beherrschenden Druckdifferenzen nicht sehr hoch, so kann anstelle der Spaltdrossel beispielsweise auch eine Kerbdrossel Verwendung finden. Der Kolben 24 weist dann eine entsprechende Längsnut auf.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Schaltzeiteinstellung eines Ventils, insbesondere zur Einstellung der Öffnungs- und Schließzeit eines 2/2-Wege-Ventils, bei dem der Steuerraum des Ventils über Drosseln, nämlich eine die Schließzeit des Ventils bestimmende Drossel und eine die Öffnungszeit des Ventils bestimmende Drossel, mittels eines Steuerventils wahlweise mit einer Steuerdruckquelle oder mit einem Tank verbindbar ist, wobei beim Schließvorgang des Ventils die Verbindung des Ventilsteuerraumes mit dem Steuerventil über ein geöffnetes Rückschlagventil herstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die eine die Schließzeit des Ventils (11) bestimmende Drossel (17, 40 bis 43) einen verhältnismäßig großen Querschnitt und die die Öffnungszeit des Ventils (11) bestimmende Drossel (28) einen verhältnismäßig kleinen Querschnitt aufweist, daß beide Drosseln (17, 40 bis 43; 28) in Reihe geschaltet sind und die Öffnungsdrossel (28) mit dem Rückschlagventil so kombiniert ist, daß beim Schließvorgang des Ventils (11) das Rückschlagventil vom Steuerdruck geöffnet wird und die Öffnungsdrossel (28) wirkungslos macht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsdrossel von dem Ringspalt (28) zwischen dem Kolben (24) und der Gehäusebohrung (29, 49) eines als Rückschlagventil ausgebildeten Drosselventils (20) gebildet ist, wobei der Kolben (24) vom Steuerdruck entgegen der Kraft einer Feder (25) so weit verschiebbar ist, daß ein Strömungsquerschnitt zwischen einer Steuerkante (32) des Kolbens und einem gehäuseseitigen Abflußquerschnitt zum Ventilsteuerraum (14) freigegeben wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließdrossel von dem gehäuseseitigen Abflußquerschnitt zwischen der Steuerkante (32) des Kolbens (24) und gehäuseseitigen Bohrungen (61) gebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kolben (24) aufnehmende Gehäusebohrung (29, 49) Bestandteil eines Zylinders (50) ist, der über dem den Zylinder (50) aufnehmenden Ventilgehäuse (35, 38) zur Einstellung der axialen Länge des Ringspaltes (28) verstellbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (24) von der Feder (25) an einen gehäuseseitigen Anschlag (56) angedrückt und der Steuerdruck entgegen der Federkraft in dem anschlagseitigen Gehäuseraum (26) wirksam ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß federseitig ein den Öffnungshub des Kolbens (24) bestimmender Anschlag (59) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (24) einen die Länge des Ringspalts (28) bildenden Ringbund aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (50) in einer Hülse (38) angeordnet ist, die am Umfang mehrere, den Querschnitt der Schließdrossel bestimmende radiale Bohrungen (40 bis 43) aufweist und die gegenüber dem Ventilgehäuse (35) verdrehbar angeordnet ist, wobei jeweils eine der Bohrungen (40 bis 43) mit einem zum Steuerraum (14) des Ventils (11) führenden Kanal (44) in Verbindung steht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (38) einen Flansch mit am Umfang in Abständen angeordneten Kerben (47) aufweist und die Drehlage der Hülse (38) durch eine jeweils in eine Kerbe (47) greifende Schraube (48) einstellbar ist.