DE3912480A1 - Steuerorgan - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerorgan für zwei Eingangs­ größen und eine Ausgangsgröße.

Bei Einrichtungen mit zwei unterschiedlichen Druckquellen mit je nach Betriebszustand der Einrichtung wechselnder Höhe ihres erzeugten Druckes und einem Druckempfänger kann es notwendig oder zweckmäßig sein, daß nur die Druckquelle höheren Drucks mit dem Druckempfänger verbun­ den wird bzw. ist. Eine solche Wirkung kann mittels zwei­ er bekannter Absperrorgane, insbesondere Ventile, dadurch erreicht werden, daß bei entsprechender Überwachung der Druckverhältnisse eine der Druckquellen abgesperrt und die andere dafür geöffnet werden. Eine solche Anordnung erfordert einen hohen Bedienungs-, Betätigungs- und in­ strumentalen Aufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuerorgan zu schaffen, das selbsttätig die Verbindung der Druck­ quelle mit jeweils höherem Druck zum Druckempfänger her­ stellt und zugleich die Druckquelle niederen Drucks ab­ sperrt, das sich durch eine einfache, wenig aufwendige Konstruktion auszeichnet, das praktisch verschleißfrei arbeitet, und das sowohl somit wie an sich eine hohe Be­ triebssicherheit bietet.

Diese Aufgabe ist nach der Erfindung auf überraschend einfache Weise durch ein Steuerorgan gelöst, das gekenn­ zeichnet ist durch einen Zylinder mit einem darin frei schwimmenden Kolben, Anschlagflächen - zugleich Dicht­ flächen - für den Kolben sowie außerhalb der Anschlag­ flächen Eintrittsöffnungen an den beiden Enden des Zylin­ ders, einen Abstand der Anschlagflächen von mehr als dem Doppelten der Länge des Kolbens, eine seitliche Austritt­ öffnung auf etwa halber Länge zwischen den Anschlagflä­ chen sowie einen zwischen der Mantelfläche des Kolbens und der Mantelinnenfläche des Zylinders vorgesehenen Ringspalt. Durch diese Maßnahme ist es ermöglicht, daß der Kolben mittels des jeweils mit dem höheren Druck be­ aufschlagten Druckmittels entgegen dem mit niederem Druck beaufschlagten, anstehenden Druckmittel bewegt und an dessen Anschlußseite dichtend zur Anlage gelangt. Da­ mit ist das mit dem niederen Druck beaufschlagte Druck­ mittel, die Druckquelle niederen Drucks abgesperrt. Wechselt nun die Höhe des Drucks der beiden Druckquellen, wird der Kolben sehr rasch in seine andere Endstellung gebracht, wodurch wiederum die Druckquelle niederen Drucks abgesperrt und die Druckquelle höheren Drucks mit der Austrittöffnung, damit dem Druckempfänger ver­ bunden sind. Das Öffnen der Verbindung zwischen der Druckquelle jeweils höheren Drucks mit dem Druckempfän­ ger und das Absperren der Druckquelle jeweils niederen Drucks geschehen mit sehr großer Zuverlässigkeit völlig selbsttätig.

Von der Weite des Ringspaltes hängt die Schaltgeschwin­ digkeit des Steuerorgans ab. Weiter erfordert ggf. die Viskosität des Druckmittels eine Berücksichtigung bei der Bemessung der Weite des Ringspaltes. Es wird daher vorgeschlagen, daß die Weite des Ringspaltes 0,2 mm oder mehr beträgt. Dieses Maß ist wesentlich ein Kon­ struktionsmaß, weil tatsächlich je nach Lage des Steuer­ organs und infolge des Spiels geringe, etwa parallele Abweichungen der Achsen des Zylinders und des Kolbens auftreten können. Bei unterschiedlichen Einsatzfällen des Steuerorgans und damit dem Wunsch nach einer anderen Weite des Ringspaltes braucht es lediglich eines Aus­ tauschs des Kolbens gegen einen anderen mit entsprechend etwas größerem oder etwas kleinerem Durchmesser, jedoch unveränderter Beibehaltung aller anderen Teile des Steu­ erorgans.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung des Steuerorgans besteht darin, daß an den Enden des Zylinders je eine Ringnut zur Aufnahme eines Dichtungsringes mit gegenüber dem Außendurchmesser des Kolbens geringeren Innendurchmesser angebracht ist, und daß dessen nach innen weisende freie Ringfläche Anschlagfläche, zugleich Dichtfläche, für den Kolben ist.

Von Vorteil ist eine Ausbildung des Steuerorgans, bei der an den Enden des Zylinders, mittels Schraubverbin­ dung od. dgl., Deckelstücke mit Anschlußstutzen für Druckzuleitungen vorgesehen sind und an den Endabschnit­ ten des Zylinders und/oder an den Deckelstücken ange­ brachte Ausnehmungen die Ringnut für den Dichtring bil­ den. Dies bedeutet eine geringe Anzahl Teile, damit ge­ ringen Fertigungs- und geringen Montageaufwand, kurz eine besonders wirtschaftliche Lösung.

Weitere fertigungsmäßig günstige Ausbildungen ergeben sich darin, zum einen, daß der Kolben die Form eines Rohres mit einer dessen Innenraum teilenden Trennwand aufweist, wobei die Stirnflächen des Rohres die Anschlag- und Dichtflächen des Kolbens darstellen, zum anderen daß der Zylinder und der Anschlußstutzen an der Austrittöff­ nung in einem Rohr-T-Stück bestehen. Dank diesen Maßnah­ men können herkömmliche Profile bzw. Halbzeuge verwendet werden, die weitgehend keiner weiteren Formgebung be­ dürfen. Insbesondere bedeutet dies Ausbildung des Kol­ bens für diesen eine sehr geringe Masse und damit infol­ ge geringer Masseträgheit eine besonders hohe Schaltge­ schwindigkeit.

Weitere Ansprüche ergeben sich aus der Beschreibung und/ oder der Zeichnung in Verbindung mit den gefaßten An­ sprüchen.

In der Zeichnung ist das Wesen der Erfindung anhand ei­ nes Ausführungsbeispiels veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 ein Steuerorgan, wesentlich dessen Aufbau im Schnitt in einer die Achsen enthaltenden Ebene,

Fig. 2 das Steuerorgan, wie vor, jedoch in seiner einen Schaltstellung, und

Fig. 3 das Steuerorgan, wie vor, in seiner anderen Schaltstellung.

Nach der Zeichnung besteht ein Steuerorgan zunächst aus einem Zylinder 1 mit einem darin frei schwimmenden Kol­ ben 2, dessen Weg im Zylinder 1 durch mit Abstand von mehr als dem Doppelten der Länge des Kolbens 2 angeordne­ te Anschlagflächen 31 begrenzt ist. Außerhalb der An­ schlagflächen 31 befinden sich Eintrittsöffnungen E ₁ und E ₂, auf etwa halber Länge zwischen den Anschlagflächen 31 eine seitliche Austrittsöffnung A mit Anschlußstutzen 24 an dem Zylinder 1. Zwischen der Mantelfläche 21 des Kolbens 2 und der Mantelinnenfläche 11 des Zylinders 1 ist ein Ringspalt 4 - vorzugsweise mit einer Weite von 0,2 mm oder mehr - vorgesehen.

An den Enden des Zylinders 1 ist je eine Ringnut 12 zur Aufnahme eines Dichtringes 3 mit gegenüber dem Außen­ durchmesser des Kolbens 2 geringerem Innendurchmesser angebracht. Die nach innen weisende freie Ring-, hier Kreisringfläche des Dichtringes 3 ist die Anschlagfläche 31, dabei zugleich Dichtfläche gegenüber dem Kolben 2. An den Enden des Zylinders 1 sind mittels Schraubverbin­ dung je ein Deckelstück 13 mit Anschlußstutzen für - nicht weiter dargestellte - Druckzuleitungen befestigt. Der Zylinder 1 besitzt Ausnehmungen, die zusammen mit dem Deckelstück 13 die Ringnut 12 für den Dichtring 3 an bei­ den Enden des Zylinders ergeben.

Der Kolben 2 hat die Form eines Rohres 22 mit einer des­ sen Innenraum teilenden Trennwand 23, wobei die Stirn­ flächen des Rohres 22 die Anschlag- bzw. Dichtflächen des Kolbens 2 gegenüber den Anschlagflächen 31, den Dichtflächen des Zylinders 1, den Dichtringen 3 darstel­ len.

Der Zylinder 1 mit dem Anschlußstutzen 14 für die Aus­ trittöffnung A kann ein geeignetes, herkömmliches Rohr- T-Stück sein.

Die zuvor beschriebene Ausbildung ergibt folgende Wir­ kungsweise:

Befindet sich das Steuerorgan in der Position nach Fig. 2 bedingt durch höheren Druck an der Eintrittöffnung E ₂ und demgegenüber geringeren, niederen Druck an der Ein­ trittöffnung E ₁ und ändert sich dann das Verhältnis der Drücke, so daß der Druck in der Eintrittöffnung E ₁ höher wird als der Druck an der Eintrittöffnung E ₂, wird der Kolben 2 sehr rasch, praktisch schlagartig in die Positi­ on nach Fig. 3 gebracht. Es ist also stets die Eintritt­ öffnung E ₂ bzw. E ₁ gesperrt, an der der derzeit geringe­ re Druck ansteht.

Für den Zylinder, ggf. mit seinen Deckelstücken und für den Kolben kommen sämtliche, auch sonst für Steuerorgane und Absperrorgane je nach Einsatzgebiet herkömmlichen Werkstoffe in Betracht. Für die Dichtringe gilt das Ent­ sprechende. Handelt es sich um ein warmes oder sogar heißes Medium bei dem der Druckübertragung dienenden Druckmittel, so kann es sich empfehlen, für die Dicht­ ringe Werkstoffe wie Polytetrafluoräthylen oder Poly­ trifluormonochloräthylen einzusetzen.

Ein Beispiel für die Anwendung eines erfindungsgemäßen Steuerorgans ergibt sich bei einem mit Doppel-Aufladung betriebenen Verbrennungsmotor. Wird dieser Verbrennungs­ motor nacheinander von zwei Aufladeaggregaten aufgeladen, schaltet das Steuerorgan das Aufladeaggregat mit höherem Ladedruck zum Motor durch und verschließt den Eintritt des anderen. Wird nun dieses Aggregat abgeschaltet, ist der am Eintritt des zweiten Aufladeaggregates höher, der Kolben öffnet diese Eintrittsöffnung und der anstehende Druck wird zur Austrittöffnung durchgeschaltet.

Claims (6)

1. Steuerorgan, gekennzeichnet durch einen Zylinder (1) mit darin frei schwimmendem Kolben (2, Anschlagflächen (31) - zugleich Dichtflächen - für den Kolben (2) sowie außerhalb der Anschlagflächen (31) Eintrittöffnungen (E ₁, E ₂) an beiden Enden des Zylinders (1), einen Abstand der Anschlagflächen (31) von mehr als dem Doppelten der Län­ ge des Kolbens (2), eine seitliche Austrittöffnung (A) auf etwa halber Länge zwischen den Anschlagflächen (31) sowie einen zwischen der Mantelfläche (21) des Kolbens (2) und der Mantelinnenfläche (11) des Zylinders (1) vorgesehenen Ringspalt (4).

2. Steuerorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Weite des Ringspaltes (4) 0,2 mm oder mehr be­ trägt.

3. Steuerorgan, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Enden des Zylinders (1) je eine Ringnut (12) zur Aufnahme eines Dichtringes (3) mit gegenüber dem Außendurchmesser des Kolbens (2) geringeren Innendurch­ messer angebracht ist, und daß dessen nach innen weisen­ de freie Ringfläche, Anschlagfläche (31), zugleich Dichtfläche für den Kolben (2) ist.

4. Steuerorgan nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß an den Enden des Zylinders (1) mittels Schraubverbindung od. dgl. Deckelstücke (13) mit Anschlußstutzen für Druckzuleitungen vorgesehen sind, und daß an den Endabschnitten des Zylinders (1) und/oder an den Deckelstücken (13) angebrachte Ausnehmungen die Ringnut (12) für den Dichtring (3) bilden.

5. Steuerorgan nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (2) angenähert die Form eines Rohres (22) mit einer dessen Innenraum teilenden Trennwand (23) aufweist, wobei die Stirnflä­ chen (24) des Rohres (22) die Anschlag- bzw. Dichtflä­ chen des Kolbens (2) gegenüber den Anschlag- bzw. Dichtflächen (31) des Zylinders (1), der Dichtungsringe (3) darstellen.

6. Steuerorgan nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (1) und der Anschlußstutzen (14) an der Austrittöffnung (A) in einem Rohr-T-Stück bestehen.