DE3612752C2 - Drosselvorrichtung - Google Patents
DrosselvorrichtungInfo
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- DE3612752C2 DE3612752C2 DE19863612752 DE3612752A DE3612752C2 DE 3612752 C2 DE3612752 C2 DE 3612752C2 DE 19863612752 DE19863612752 DE 19863612752 DE 3612752 A DE3612752 A DE 3612752A DE 3612752 C2 DE3612752 C2 DE 3612752C2
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Description
Die Erfindung betrifft eine Drosselvorrichtung, mit einem Ge
häuse, das einen Gehäuseinnenraum aufweist, in den eine Zu
strömöffnung und eine Abströmöffnung für ein Strömungsmedium
ausmünden, und in dem sich zwischen der Zuströmöffnung und der
Abströmöffnung eine zum Drosseln dienende Regeleinrichtung be
findet, die einen im Strömungsweg des Strömungsmediums angeord
neten, in seiner Längsrichtung einen sich verändernden Quer
schnitt aufweisenden Drosselkanal und ein mittels eines Ver
stellteils von außen her verstellbares Stellglied zur Vorgabe
der vom Strömungsmedium zu durchströmenden Drosselpassage des
Drosselkanals aufweist.
Eine derartige Drosselvorrichtung geht beispielsweise aus der
DE 30 12 059 A1 hervor. Diese ist mit einer Regeleinrichtung
ausgestattet, die als Stellglied eine kreisförmige, an zentra
ler Stelle drehbar gelagerte Einstellscheibe aufweist, die au
ßermittig eine Durchgangsbohrung besitzt, die einerseits mit
der Zuströmöffnung und andererseits mit der Abströmöffnung in
Verbindung steht. An ihrer der Abströmöffnung zugewandten Seite
mündet die Durchgangsbohrung in einen kreisbogenförmig gekrümm
ten, sich um das Zentrum der Einstellscheibe herum erstrecken
den und in diese nutartig eingebrachten Drosselkanal. Die Ein
stellscheibe steht über einen nach außen geführten Drehschaft
in Verbindung mit einem Verstellteil und liegt mir ihrer den
Drosselkanal aufweisenden Scheibenfläche auf einer drehfest im
Gehäuse festgelegten Abdeckscheibe auf. Diese besitzt ebenfalls
eine Durchgangsbohrung, die einerseits direkt mit der Abström
öffnung in Verbindung steht und andererseits an der zur Ein
stellscheibe weisenden Seite im Bereich des Drosselkanals mün
det. Durch Verdrehen der Einstellscheibe mittels des Verstell
teils läßt sich der zwischen den beiden Durchgangsbohrungen be
findliche Kanalabschnitt in seiner Länge variieren, um die
Drosselwirkung zu verändern.
Zwar erweist sich die bekannte Drosselvorrichtung im Betrieb
als sehr zuverlässig, in bezug auf die beim Hindurchströmen des
zu drosselnden Fluides auftretenden Strömungsverluste ist der
Aufbau allerdings verbesserungswürdig. Die auftretenden Verlu
ste sind vor allem durch die Reibung zwischen dem Fluid und der
Wandung der Drosselpassage bedingt, und zwar insbesondere dann,
wenn diese Drosselpassage bei entsprechender Positionierung des
Stellgliedes relativ lang ist. Ihre Länge steht in direkter Ab
hängigkeit zu der gewünschten Drosselungsintensität, da der Ort
der Zuströmung in den Drosselkanal stets unverändert bleibt,
der Ort der Ausströmung aus dem Drosselkanal jedoch durch
Verstellen des Stellgliedes entlang dem Drosselkanal wandert.
Ferner lassen sich die Verluste darauf zurückführen, daß das
Fluid beim Hindurchströmen durch die Regeleinrichtung mehrmals
einer starken Umlenkung ausgesetzt ist, so daß Pralleffekte
auftreten. Dies macht es auch relativ schwierig, eine zur
Stellung des außen angeordneten Verstellteils proportionale
Einstellung der Drosselungsintensität vorzunehmen. Schließlich
ist auch der Aufbau der bekannten Drosselvorrichtung relativ
aufwendig. So bedarf es beispielsweise nicht unerheblicher Ab
dichtmaßnahmen sowie einer Federvorspannung, um die Drossel
funktion korrekt aufrechtzuerhalten.
Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dros
selvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei
einfacherem Aufbau eine günstigere Durchflußcharakteristik und
eine verlustärmere Drosselung ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß dem kennzeichnenden Teil
des Patentanspruches 1 vorgesehen, daß das Stellglied ein im
Gehäuseinnenraum linear hin und her verschiebbar geführter Stellkolben
ist, der den Gehäuseinnenraum in zwei Gehäusekammern unter
teilt, von denen die eine mit der Zuströmöffnung und die andere
mit der Abströmöffnung in Verbindung steht, daß der Drosselka
nal an dem Gehäuse vorgesehen ist und sich linear in Verschie
berichtung des Stellkolbens erstreckt, wobei der Stellkolben in
Längsrichtung des Drosselkanals relativ zu diesem verschiebbar
ist, daß der Drosselkanal von einer Oberflächenvertiefung ge
bildet ist, die in die den Stellkolben bei seiner Verschiebebe
wegung führende Gehäuse-Innenoberfläche eingelassen ist, wobei
die Drosselpassage von dem vom Stellkolben jeweils überdeckten
Längenabschnitt der Oberflächenvertiefung gebildet ist, deren
Länge größer ist als die Kolbendicke, und daß der Stellkolben
zu seiner Positionierung in der der gewünschten Drosselungsin
tensität entsprechenden Verschiebestellung berührungslos magne
tisch mit dem Verstellteil bewegungsgekoppelt ist, das außen am
Gehäuse in Verschieberichtung des Stellkolbens verstellbar an
geordnet ist.
Somit befindet sich der Drosselkanal nicht mehr am beweglichen
Stellglied, sondern ist am Gehäuse ausgebildet. Die Drossel
ungsintensität wird dadurch variiert, daß das als Stellkolben
ausgebildete Stellglied in unterschiedlichen Verschiebestellun
gen bezüglich der Oberflächenvertiefung positioniert wird, wo
bei die Länge der zur Verfügung gestellten Drosselpassage stets
konstant ist und die unterschiedlichen Drosselungsintensitäten
allein auf den unterschiedlichen Querschnitt der definierten
Drosselpassage zurückzuführen ist. Dies hat zur Folge, daß die
vorhandene Reibung zwischen dem Fluid und den Begrenzungsflä
chen der Drosselpassage relativ gering ist und daß ferner die
Reibungswerte bei allen Einstellungen des Stellkolbens kaum
voneinander abweichen, so daß sich eine lineare Abhängigkeit
zwischen der jeweiligen Verschiebestellung des Stellkolbens und
der Oberflächenvertiefung verwirklichen läßt. Dies erleichtert
die Einstellung der Drosselungsintensität erheblich. Durch die
Drosselpassage hindurch kann ferner eine praktisch lineare
Überströmung zwischen den beiden Gehäusekammern stattfinden, so
daß keine abrupten Änderungen in der Strömungsrichtung auf tre
ten, die sich negativ auf die Durchflußcharakteristik auswirken
könnten.
Weitere Vorteile ergeben sich dadurch, daß die Positionierung
des Stellkolbens im Gehäuseinnenraum von außen her berührungs
los erfolgt. Anstelle einer mechanischen Verbindung liegt eine
reine magnetische Kopplung vor, die dafür sorgt, daß eine Ver
schiebebewegung des Verstellteils eine synchrone Verschiebebe
wegung des Stellkolbens verursacht. Diese Bewegungskopplung hat
den Vorteil, daß sich eine Durchführung von Verbindungsgliedern
durch das Gehäuse hindurch erübrigt und auf ansonsten not
wendige Abdichtungsmaßnahmen verzichtet werden kann. Der Ent
fall derartiger Verbindungsglieder ermöglicht zudem äußerst
kompakte Abmessungen und eine optimal günstige Anordnung der
Zuströmöffnung und der Abströmöffnung am Gehäuse.
Zwar zeigt die US 3,850,195 bereits ein Druckventil, über das
eine Durchflußregulierung in Abhängigkeit von der Position ei
nes verschiebbaren Stellkolbens realisierbar ist und das über
von dem Stellglied beherrschte Drosselkanäle verfügt, die größ
ten Teils über eine lineare Erstreckung verfügen. Allerdings
erfordert die Ausgestaltung der hier geschlossen ausgebildeten
Drosselkanäle weiterhin eine nicht unbeträchtliche Umlenkung
der Strömung in den Eintritts- und Austrittsbereichen. Außerdem
erfolgt bei diesem Druckventil eine vom Differenzdruck abhän
gige automatische Positionierung des Stellgliedes, so daß eine
feste Positionierung zur Vorgabe einer bestimmten gewünschten
Drosselungsintensität nicht durchführbar ist. Ein Einflußnahme
auf die Position des Stellgliedes von außen her ist nicht mög
lich. Zwar ist die prinzipielle Möglichkeit zur kontaktlosen
magnetischen Kopplung des Stellkolbens mit einer externen
stromdurchflossenen Spule aufgezeigt. Dieses berührungslose Ma
gnetsystem dient allerdings nur als Rückstellfeder und insoweit
als Ersatz für eine den Stellkolben unmittelbar beaufschlagende
mechanische Federeinrichtung.
Magnetische Antriebsmechanismen sind zwar auch in Verbindung
mit Durchflußventilen aus der DE 30 27 351 A1 als solches be
kannt. Eine direkte Bewegungskopplung wie im Falle der erfin
dungsgemäßen Ausgestaltung ist allerdings nicht vorgesehen, so
daß das zu bewegende Teil lediglich zwischen zwei Schaltstel
lungen umschaltbar ist und eine beliebige Vorgabe von Zwischen
stellungen, wie sie zur Vorgabe unterschiedlicher Drosselungs
intensitäten erforderlich ist, nicht erfolgen kann.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Un
teransprüchen hervor.
Die Drosselvorrichtung gemäß Anspruch 2 läßt sich besonders
einfach fertigen.
Die Weiterbildungen gemäß den Ansprüchen 3 und 4 erleichtern
den Anschluß von Druckmittelleitungen und gewährleisten eine
besonders verlustarme Durchströmung der Drosselvorrichtung,
die praktisch völlig linear durchströmt wird.
Bei der Weiterbildung nach Anspruch 7 ist der Verstellweg des
Stellkolbens direkt proportional zur Durchflußcharakteristik,
was die Justierung des Stellkolbens und damit das Einstellen
der Drosselungsintensität erleichtert.
Durch die Weiterbildung nach Anspruch 14 wird das Positionieren
des Stellkolbens erleichtert.
Bei den Weiterbildungen gemäß den Ansprüchen 15 und 16 ist ein
direkter Einblick ins Innere des Gehäuses möglich, so daß die
aktuelle Position des Stellkolbens mühelos visuell erfaßt wer
den kann.
Die Weiterbildungen gemäß den Ansprüchen 17 und 18 verhindern
ein Rückströmen des Strömungsmediums, wobei ein Membran-Rück
schlagventil eine besonders kompakte Integration in die Dros
selvorrichtung erlaubt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeich
nung näher erläutert. In dieser zeigen:
Fig. 1 eine erste Bauform der erfindungsgemäßen Dros
selvorrichtung in einem Längsschnitt,
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Drosselvorrichtung
nach Fig. 1 gemäß Schnittlinie II-II aus Fig. 1,
Fig. 3 einen Teil-Längsschnitt durch die Vorrichtung
aus Fig. 1 gemäß der Schnittlinie III-III und
Fig. 4 eine weitere Bauform der Drosselvorrichtung in
Seitenansicht.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 soll zunächst eine er
ste Bauform der erfindungsgemäßen Drosselvorrichtung 3 erläu
tert werden. Sie besitzt ein Gehäuse 4, das als Zylinder 5 mit
einer innenliegenden, sich in Axialrichtung 11 erstreckenden
und kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Zylinderbohrung 6
ausgebildet ist. Der Zylinder 5 enthält dazu ein mit kreisring
förmigem Querschnitt versehenes Zylinderrohr 8, dessen Innen
wandung die Wandung der Zylinderbohrung 6 bildet, und das an
seinen axialen Stirnseiten mit Zylinderdeckeln 10, 10′ versehen
ist. Letztere können mit dem Zylinderrohr 8 verschraubt sein
(nicht dargestellt) sind jedoch vorzugsweise, wie beim Ausfüh
rungsbeispiel, mit dem Zylinderrohr unlösbar verklebt oder ver
schweißt.
Das Gehäuse 4 ist mit zwei in den von der Zylinderbohrung 6 ge
bildeten Gehäuseinnenraum 14 führenden Öffnungen versehen, näm
lich mit einer Zuströmöffnung 15, über die ein zu drosselndes
pneumatisches oder hydraulisches Strömungsmedium in den Ge
häuseinnenraum 14 geleitet werden kann und mit einer Abström
öffnung 16, durch die hindurch das gedrosselte Strömungsmedium
wieder aus der Drosselvorrichtung ausströmt (gemäß Pfeil 17).
Im Betrieb wird die Drosselvorrichtung in den Strömungsweg des
zu drosselnden Strömungsmedium eingeschaltet, was vorteilhaf
terweise durch ein direktes Einsetzen in eine das Strömungsme
dium führende Druckmittelleitung 18 erfolgt, indem deren strom
auf gelegener, beispielsweise zu einer Druckmittelquelle
führender Abschnitt 19 an die Zuströmöffnung 15 und ihr stromab
gelegener, z. B. zu einem Verbraucher führender Abschnitt 19′ an
die Abströmöffnung 16 angeschlossen wird. Im Gehäuseinnern 14
befindet sich zwischen den beiden Gehäuseöffnungen 15, 16 eine
Regeleinrichtung 20, die vom Strömungsmedium durchströmt werden
muß, um von der Zuströmöffnung 15 zur Abströmöffnung 16 zu ge
langen, und bei deren Durchströmung der Drosselvorgang statt
findet.
Die Regeleinrichtung 20 enthält zunächst ein Stellglied in Ge
stalt eines kreiszylindrischen, komplementär zur Zylinderboh
rung 6 ausgebildeten Stellkolbens 21, der in der Zylinderboh
rung 6 in deren Axialrichtung 11 in einer durch einen Doppel
pfeil verdeutlichten Verschieberichtung 7 linear hin und her
verschiebbar geführt ist und dabei den Gehäuseinnenraum 14 in
zwei Gehäusekammern 27, 22 unterteilt, wovon die eine (27)
direkt mit der Zuströmöffnung 15 und die andere (22) direkt mit
der Abströmöffnung 16 in Verbindung steht. Hierbei dichtet der
Kolben 21 mit seinem Außenumfangsbereich gegenüber der Boh
rungslauffläche bzw. der Gehäuse-Innenoberfläche 9 ab, wobei
allerdings eine noch zu erläuternde Drosselpassage 23 eine
genau definierte Verbindung zwischen den beiden Gehäusekammern
herstellen kann. Zur Abdichtung kann der Stellkolben 21 an
seinem Außenumfang einen Dichtring tragen; beim hier zur
Diskussion stehenden Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1
bis 3 ist der Stellkolben 21 allerdings ohne separate Dichtung
ausgestattet, vielmehr besteht er aus Kunststoffmaterial, so
daß ohne zusätzliche Dichtung eine sichere Abdichtung zwischen
Kolben und Zylinder gewährleistet ist.
Als nächstes enthält die Regeleinrichtung 20 einen Drosselka
nal, der in Gestalt einer Oberflächenvertiefung 25 in die Ge
häuseinnenwandung 9, d. h. in die den Stellkolben 21 bei seinem
Verschieben führende Wandung der Zylinderbohrung 6 eingebracht
ist. Dieser Drosselkanal erstreckt sich linear, geradlinig in
Verschieberichtung des Stellkolbens 21 und ist damit parallel
zur Längsachse der Zylinderbohrung 6 angeordnet. Er erstreckt
sich annähernd über die gesamte Länge der Zylinderbohrung 6,
wobei je nach Verschiebestellung des Stellkolbens 21 dieser
einen gewissen Längenabschnitt der Oberflächenvertiefung 25 mit
seinem Außenumfang 29 überdeckt bzw. abdeckt; der jeweils vom
Stellkolben 21 abgedeckte Abschnitt der Oberflächenvertiefung
25 bildet die Drosselpassage 23, über die die beiden den einan
der entgegengesetzten Zylinderstirnseiten zugeordneten Gehäuse
kammern 27, 22 miteinander in Verbindung stehen. Bei alledem
versteht es sich, daß die in Verschieberichtung 7 gemessene
Kolbendicke im Verhältnis zur Drosselkanallänge relativ gering
ist.
Zumindest über einen Abschnitt seiner Länge, bei den Ausfüh
rungsbeispielen über seine gesamte Länge, weist die den Dros
selkanal bildende Oberflächenvertiefung 25 einen sich verän
dernden Querschnitt auf. Dieser verringert sich ausgehend von
einem Maximalwert im der Zuströmöffnung 15 zugeordneten Kanal
endbereich 30 bis hin zu einem Minimalwert am gegenüberliegen
den, der Abströmöffnung 16 zugeordneten Kanalendbereich 31, und
zwar proportional, vorzugsweise linear proportional zur Kanal
länge.
Die Intensität des beim Durchströmen der Drosselpassage 23
stattfindenden Drosselvorgangs läßt sich nun auf einfache Weise
variieren, indem durch ein Verschiebe-Positionieren des Stell
kolbens 21 gegenüber der Oberflächenvertiefung 25 der Durch
flußquerschnitt der Drosselpassage 23 verändert wird. Befindet
sich der Stellkolben 21 beispielsweise in der in Fig. 1 mit
ausgezogenen Linien dargestellten Position a im mittleren Zy
linderlängenbereich, so erhält man eine mittlere Drosselungsin
tensität. Wird der Stellkolben 21 aber zum Kanalende 30 hin,
z. B. in die mit b gekennzeichnete Position verbracht, so findet
eine geringere Drosselung statt, da ein vergrößerter Durchfluß
querschnitt im Bereich der Drosselpassage 23 zur Verfügung
steht. Ein Verschieben zum entgegengesetzten Kanalende 31 hin,
beispielsweise in die bei c gestrichelt angedeutete Kolbenposi
tion bringt eine Erhöhung der Drosselwirkung.
Um für den Stellkolben 21 möglichst die gesamte Länge der Zy
linderbohrung 6 als Verschiebeweg zur Verfügung zu stellen, und
auch um einen im wesentlichen linear gerichteten Durchfluß des
Strömungsmediums durch die Drosselvorrichtung hindurch zu er
zielen, was eine Verringerung der Strömungsverluste mit sich
bringt, sind die beiden Gehäuseöffnungen 15, 16 an den
Zylinderstirnseiten in den beiden Zylinderdeckeln 10, 10′
vorgesehen, derart, daß eine mit Bezug auf die Gehäuselängs
achse 12 axial gerichtete Zuströmung bzw. Abströmung möglich
ist. An die Zylinderdeckel 10, 10′ sind außen in Verlängerung
der Öffnungen 15, 16 Anschlußstutzen 32, 32′ angebracht, die
vorzugsweise einstückig mit den Zylinderdeckeln ausgebildet und
an diese angespritzt sind. Sie besitzen an ihrem Außenumfang
eine Verzahnung, so daß sich die Leitungsabschnitte 19, 19′,
die beim Ausführungsbeispiel als flexible Schläuche ausgebildet
sind, leicht aufstecken lassen und im aufgesteckten Zustand gut
verankert und gegen ein unabsichtliches herabrutschen gesichert
sind.
Die Anschlußstutzen 32, 32′ können anstelle von Aufsteckstutzen
auch in Gestalt von Gewindestutzen ausgebildet sein (nicht dar
gestellt), auch ist es möglich auf die Anschlußstutzen zu ver
zichten und in die jeweiligen Gehäuseöffnungen 15, 16 ein An
schlußgewinde 33 zum Einschrauben eines Leitungs-Anschlußnip
pels einzubringen, wie dies beim Ausführungsbeispiel nach Fig.
5 der Fall ist.
Von Vorteil hat es sich erwiesen, die Oberflächenvertiefung 25
in Gestalt einer V-Nut bzw. V-Vertiefung in die Gehäuse-Innen
oberfläche 9 einzulassen, da sich eine derartige Vertiefung be
sonders einfach fertigen läßt und im Bereich der Drosselpassage
23 zu einer günstigen Durchflußcharakteristik beiträgt. Wie
insbesondere Fig. 2 zeigt, erhält dadurch der Drosselkanal
einen dreieckförmigen Querschnitt, wobei eine Dreieckspitze dem
Nutgrund zugeordnet ist und wobei die diesem gegenüberliegende
Dreieckseite im wesentlichen mit einer Tangentialebene an die
Innenwandung 9 zusammenfällt. Die Kanalbreite an der Gehäuse-
Innenoberfläche 9 nimmt dabei ausgehend vom der Zuströmöffnung
15 zugewandten Kanalendbereich 30 zum gegenüberliegenden
Kanalendbereich 31 ab, desgleichen ist der Fall hinsichtlich
der Kanaltiefe. Der Drosselkanal ist also eine progressive
V-Nut.
Bis hierher besitzt das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 im we
sentlichen einen identischen Aufbau. Auch hier sind die An
schlußstutzten 32, 32′ an den beiden axialen Stirnbereichen des
Zylinders 5 vorgesehen. Wie in Fig. 1 sind die Anschlußstutzen
32, 32′ koaxial zur Gehäuselängsachse 12 angeordnet. Im Gegen
satz zur Ausführungsform nach Fig. 1, wo der Zylinderaußen
durchmesser mit Bezug auf den Durchmesser der Druckmittellei
tung 18 relativ groß ist, weist allerdings der in Fig. 4
verwendete Zylinder 5 wesentlich verringerte Durchmesserab
messungen auf - es ist ein entsprechend verkleinerter Miniatur-
Stellkolben erforderlich - so daß der Durchmesser der beiden
Öffnungen 15, 16 bzw. der Außendurchmesser der beiden An
schlußstutzen 32, 32′ annähernd dem Außendurchmesser des
Zylinders bzw. dessen Zylinderrohres entspricht. Man erhält
dadurch eine kompakt bauende Drosselvorrichtung, die sich
problemlos in eine bereits vorhandene Druckmittelleitung
einschalten läßt, ohne deren Durchmesserabmessungen nennenswert
zu verändern, so daß auch bei beengten Platzverhältnissen ein
zufriedenstellender Einsatz der Drosselvorrichtung möglich ist.
Der Stellkolben 21 ist zur Veränderung der Drosselungsintensi
tät von außen her in der Zylinderbohrung 6 verstellbar. Hierzu
trägt der kolbenstangenlose Stellkolben 21 bei den Ausführungs
beispielen gemäß den Fig. 1 bis 4 im Bereich seines Außenum
fanges 29 eine in seine Außenoberfläche eingelassene ring
förmige innere Magnetanordnung 34 und außen am Zylinder sitzt
ein Verstellteil 35 in Gestalt eines den Zylinder koaxial um
schließenden Mitnehmerringes 35, der im Bereich seines Innen
umfanges eine ebenfalls ringförmige äußere Magnetanordnung 36
trägt. In der in Fig. 1 abgebildeten Position, in der die
äußere Magnetanordnung 36 der inneren Magnetanordnung 34 mit
Radialabstand gegenüberliegt und diese koaxial umgibt, sind die
beiden Magnetanordnungen berührungslos magnetisch aneinander
gekoppelt - es versteht sich, daß die Magnetanordnungen ent
sprechend polarisiert sind - und durch ein Verschieben des als
Verstellteil 35 ausgebildeten Mitnehmerringes auf dem Außen
umfang des Zylinderrohres 8 führt der über seine Magnetan
anordnung 34 mit dem Mitnehmerring gekoppelte Stellkolben 21
eine entsprechende Verschiebebewegung aus.
Das Verstellen bzw. Verschieben des Mitnehmerringes in Axial
richtung 11 kann, wie dies beim Ausführungsbeispiel nach Fig.
1 vorgesehen ist, manuell erfolgen, oder aber auf elektrische
oder motorische Weise, oder aber ebenfalls über einen Magnet
antrieb.
Beim in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt das
Verschieben des magnetisch an den Stellkolben gekoppelten und
das Verstellteil 35 bildenden Mitnehmerringes mit Hilfe eines
am Außenumfang des Zylinders 5 im Bereich einer Zylinderstirn
seite sitzenden elektrisch antreibbaren Schrittmotors 37, der
eine parallel zum Zylinder verlaufende, sich neben diesen er
streckende Gewindespindel 38 antreibt, die an der gegenüberlie
genden Zylinderstirnseite (bei 41) drehbar gelagert ist. Diese
Spindel 38 durchdringt den Mitnehmerring an einer Gewindeboh
rung 39, so daß sich der Mitnehmerring bei Betätigung der Spin
del dieser entlangschraubt und dadurch am Zylinder entlang ver
schoben wird.
Um die Stellung des Stellkolbens 21 überwachen zu können und um
eine einfache Einstellung der gewünschten Drosselungsintensität
vornehmen zu können, befindet sich am Zylinderrohr 8 sämtlicher
der aufgeführten Ausführungsbeispiele eine sich in Zylinder
längsrichtung 7 erstreckende Skala 47 (in Fig. 1 nicht abge
bildet). Sie arbeitet im Falle der Fig. 1 und 4 mit dem vom
Mitnehmerring gebildeten Verstellteil 35 zusammen, und an des
sen Stellung mit Bezug auf die Skala kann die Stellung des
Stellkolbens 21 abgelesen werden. Bei einem nicht näher darge
stellten Ausführungsbeispiel läßt sich die Stellung des Stell
kolbens 21 direkt an der Skala 47 ablesen, da das Zylinderrohr
8 aus durchsichtigem Material besteht, und beispielsweise in
Gestalt eines Glasrohres ausgebildet ist, so daß der Stellkol
ben 21 von außen her sichtbar ist. Ein durchsichtiges Zylinder
rohr kann allerdings auch bei den vorher genannten Ausführungs
beispielen realisiert werden.
Um Rückströmungen des Strömungsmediums zu verhindern, bei
spielsweise wenn im Leitungsabschnitt 19 ein unvorhergesehener
Druckabfall auftritt, ist in den Strömungsweg des Strömungsme
diums, insbesondere in den Zuströmweg und dabei vorzugsweise in
die Zuströmöffnung 15 bzw. den mit dieser in Verbindung stehen
den Anschlußstutzen 32 ein Rückschlagventil 48 eingeschaltet.
Dieses läßt eine Strömung von der Zuström- zur Abströmöffnung
hin zu und unterbindet sie in Gegenrichtung. Das Vorhandensein
eines derartigen Rückschlagventils 48 ist auch von Vorteil,
wenn gelegentlich eine Richtungsänderung der Strömung in der
Druckmittelleitung 18 stattfindet und in diesem Falle die Dros
selvorrichtung 3 mittels einer Bypass-Leitung 49 (in Fig. 1
strichpunktiert schematisch angedeutet) umgangen werden soll.
In dieser befindet sich ebenfalls ein Rückschlagventil 50, das
mit Bezug auf das Rückschlagventil 48 in Gegenrichtung sperrt.
Wird nun das Strömungsmedium über den Abschnitt 19 der Druck
mittelleitung 19 angeliefert, so schließt das Rückschlagventil
50 und das Fluid durchströmt die Drosselvorrichtung 3; bei ent
gegengesetzter Strömungsrichtung schließt das Rückschlagventil
48 und das Fluid strömt ungedrosselt über die Bypass-Leitung
49 und das nun offene Rückschlagventil 50.
Das in die Drosselvorrichtung 3 integrierte Rückschlagventil 48
kann wie gemäß Fig. 1 ein federbelastetes, kugelförmiges Ven
tilglied besitzen. Besonders vorteilhaft ist aber die in Fig.
4 verwendete Ausführungsform eines Membran-Rückschlagventils,
das eine mit einem oder mehreren Schlitzen versehene Membran
besitzt, wobei sich die Schlitze je nach Strömungsrichtung
selbsttätig öffnen und schließen. Ein derartiges Ventil ist be
sonders platzsparend und läßt sich kompakt in die Drosselvor
richtung integrieren.
Die beispielsgemäße Drosselvorrichtung weist eine günstige
Druchflußcharakteristik auf, da sie einen im wesentlichen um
lenkungsfreien Strömungsweg vorgibt. Ihr Aufbau ist besonders
einfach, da im wesentlichen nur zwei bewegte Teile (Fig. 1)
vorhanden sind, so daß sich der Verschleiß in Grenzen hält. Man
erhält eine leicht einstellbare lineare Drossel die direkt in
eine Druckmittelleitung einschaltbar ist. Die Einstellung der
Drosselintensität kann auf einfache, übersichtliche Art und
Weise erfolgen.
Claims (20)
1. Drosselvorrichtung, mit einem Gehäuse (4), das einen Ge
häuseinnenraum (14) aufweist, in den eine Zuströmöffnung (15)
und eine Abströmöffnung (16) für ein Strömungsmedium ausmünden,
und in dem sich zwischen der Zuströmöffnung (15) und der Ab
strömöffnung (16) eine zum Drosseln dienende Regeleinrichtung
(20) befindet, die einen im Strömungsweg des Strömungsmediums
angeordneten, in seiner Längsrichtung einen sich verändernden
Querschnitt aufweisenden Drosselkanal und ein mittels eines
Verstellteils (35) von außen her verstellbares Stellglied zur
Vorgabe der vom Strömungsmedium zu durchströmenden Drossel
passage (23) des Drosselkanals aufweist, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Stellglied ein im Gehäuseinnenraum (14)
linear hin und her verschiebbar geführter Stellkolben (21) ist,
der den Gehäuseinnenraum (14) in zwei Gehäusekammern (27, 22)
unterteilt, von denen die eine mit der Zuströmöffnung (15) und
die andere mit der Abströmöffnung (16) in Verbindung steht, daß
der Drosselkanal an dem Gehäuse (4) vorgesehen ist und sich
linear in Verschieberichtung des Stellkolbens (21) erstreckt,
wobei der Stellkolben (21) in Längsrichtung des Drosselkanals
relativ zu diesem verschiebbar ist, daß der Drosselkanal von
einer Oberflächenvertiefung (25) gebildet ist, die in die den
Stellkolben (21) bei seiner Verschiebebewegung führende Ge
häuse-Innenoberfläche (9) eingelassen ist, wobei die Drossel
passage (23) von dem vom Stellkolben (21) jeweils überdeckten
Längenabschnitt der Oberflächenvertiefung (25) gebildet ist,
deren Länge größer ist als die Kolbendicke, und daß der Stell
kolben (21) zu seiner Positionierung in der der gewünschten
Drosselungsintensität entsprechenden Verschiebestellung be
rührungslos magnetisch mit dem Verstellteil (35) bewegungs
gekoppelt ist, das außen am Gehäuse (4) in Verschieberichtung
(7) des Stellkolbens (21) verstellbar angeordnet ist.
2. Drosselvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Gehäuseinnenraum (14) und der in diesem laufende Stell
kolben (21) einen kreisförmigen Querschnitt besitzen.
3. Drosselvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Zuströmöffnung (15) und die Abströmöffnung
(16) an den Gehäusestirnseiten (10, 10′) vorgesehen sind.
4. Drosselvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zuströmöffnung (15) und die Abströmöffnung (16) jeweils
einen Anschlußstutzen (32, 32′) zum Aufstecken einer Druckmit
telleitung (18) aufweisen.
5. Drosselvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Zuströmöffnung (15) und die Abströmöffnung
(16) koaxial zur Gehäuselängsachse (12) angeordnet sind.
6. Drosselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Oberflächenvertiefung (25) V-förmig
ausgebildet ist und einen dreieckförmigen Querschnitt aufweist,
wobei ihre Breite an der Gehäuse-Innenoberfläche (9) und/oder
ihre Tiefe von einem Höchstwert aus kontinuierlich bis zu einem
Mindestwert abnimmt.
7. Drosselvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Tiefe der Oberflächenvertiefung (25) proportional
zum Verschiebeweg des Stellkolbens (21) verändert.
8. Drosselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Stellkolben (21) eine innere Magnetan
ordnung (34) aufweist, die zur magnetischen Kopplung mit einer
an dem Verstellteil (35) vorgesehenen äußeren Magnetanordnung
(36) zusammenarbeitet.
9. Drosselvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das Verstellteil (35) ein das Gehäuse (4) umschließender
Mitnehmerring ist, der an seiner dem Gehäuse (4) zugewandten
Innenseite die äußere Magnetanordnung (36) trägt, welcher ra
dial innen die vom Stellkolben (21) im Bereich dessen Außenum
fanges (29) getragene innere Magnetanordnung (34) gegenüber
liegt.
10. Drosselvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß die äußere Magnetanordnung (36) und/oder die in
nere Magnetanordnung (34) ringförmig ausgebildet ist.
11. Drosselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da
durch gekennzeichnet, daß das Verstellteil (35) manuell ver
stellbar ist.
12. Drosselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da
durch gekennzeichnet, daß das Verstellteil (35) elektrisch be
tätigbar ist.
13. Drosselvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich
net, daß zur elektrischen Betätigung des Verstellteils (35) ein
Schrittmotor (37) vorgesehen ist.
14. Drosselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, da
durch gekennzeichnet, daß am Gehäuse (4) eine von außen sicht
bare, sich in Verschieberichtung (7) des Kolbens (21) erstrec
kende Skala (47) angebracht ist.
15. Drosselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, da
durch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4) aus durchsichtigem
Material besteht.
16. Drosselvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich
net, daß das Gehäuse (4) aus Glas besteht.
17. Drosselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, da
durch gekennzeichnet, daß in den Zuströmweg des Strömungsmedi
ums in das Gehäuse (4) ein Rückschlagventil (48) eingeschaltet
ist.
18. Drosselvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich
net, daß das Rückschlagventil (48) als Membran-Rückschlagventil
ausgebildet ist.
19. Drosselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, da
durch gekennzeichnet, daß ein die Regeleinrichtung (20) über
brückender, mit einem Rückschlagventil (50) versehener Bypass-
Kanal (41) vorhanden ist.
20. Drosselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, da
durch gekennzeichnet, daß der Stellkolben (21) aus Kunststoff
material besteht.
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