DE4334607A1

DE4334607A1 - 2-Wege-Einbauventil mit Druckbegrenzungsfunktion

Info

Publication number: DE4334607A1
Application number: DE4334607A
Authority: DE
Inventors: Goetz-Dieter Machat
Original assignee: Mannesmann Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1993-10-11
Filing date: 1993-10-11
Publication date: 1995-04-13

Description

Die Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf ein 2-We ge-Einbauventil. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein 2-Wege-Einbauventil mit Wegefunktionen oder aber mit Druckfunktionen wie Druckbegrenzungsfunktion und Druckreduzierfunktion. Insbesondere bezieht sich die Er findung auf ein vorgesteuertes 2-Wege-Einbauventil und zwar insbesondere auf ein vorgesteuertes 2-Wege-Einbau ventil mit Druckbegrenzungsfunktion.

2-Wege-Einbauventile, die auch unter dem Namen "Logik element" bekannt sind, werden wegen ihrer wirtschaftli chen und technischen Vorteile im großen Umfang einge setzt. Das breite Spektrum der Einsatzmöglichkeiten er gibt sich insbesondere dadurch, daß das 2-Wege-Einbau ventil sowohl Wegefunktionen als auch Stromfunktionen oder Druckfunktionen übernehmen kann.

In Fig. 1 ist beispielsweise ein bekanntes vorgesteuer tes 2-Wege-Einbauventil 100 für Druckfunktionen darge stellt. Fig. 2 zeigt in Symboldarstellung die Schaltung des Ventils 100 mit Druckbegrenzungsfunktion, während Fig. 3 ein Schaltbild ähnlich Fig. 2 hier aber ein vor gesteuertes 2-Wege-Einbauventil für Druckreduzierfunkti on darstellt. Diese Figuren sind dem Prospektblatt RD 81078/08.92 der Firma Mannesmann Rexroth, Lohr am Main entnommen.

Im Einzelnen zeigt die Fig. 1 einen die Arbeitsan schlüsse A und B aufweisenden Steuerblock 7 mit einer Aufnahme- oder Einbaubohrung 8, in der das Haupt- oder Einbauventil 1 sitzt, und zwar dessen Büchse 9. Neben der Büchse 9 umfaßt das Einbauventil 1 noch einen Steu erkolben 3 sowie eine Feder 6. Der Block eines Vorsteu erventils 2 verschließt die Aufnahmebohrung 8 und steht in bekannter Weise mit dem Einbauventil 1 in Verbindung.

Aus der DE-AS 24 23 749 ist ferner ein Drosselventil mit mehreren hintereinandergeschalteten Drosselstufen be kannt. Bei einem Drosselventil dieser Bauart soll die Aufgabe gelöst werden, ein hohes, überkritisches Gesamt druckgefälle derart in mehr als zwei Drosselstufen abzu bauen, daß sowohl die Geräuschbildung über den gesamten Arbeitsbereich wesentlich verringert wird als auch die synchrone Verstellung aller Drosselquerschnitte erhalten bleibt. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein ver schiebbarer Lochzylinder in den zwischen zwei konzen trisch angeordneten festen Lochzylindern gebildeten zy lindrischen Zwischenraum eingepaßt ist.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit dem Problem der Verminderung der Geräuschabstrahlung bei einem 2-We ge-Einbauventil. Erfindungsgemäß wird hier zur Verminde rung der Geräuschemission ein zusätzliches Widerstands element zwischen den Arbeitsanschlüssen (A, B) vorgese hen. Dieses Widerstandselement ist vorzugsweise mit ei nem Abstand gegenüber der Büchse des Einbauventils im Verbraucheranschluß B vorgesehen. Vorzugsweise ist das Widerstandselement in der Form einer Zusatzbüchse die eigentliche Büchse des Einbauventils 1 umgebend vorgese hen. In dieser Zusatzbüchse sind sozusagen Widerstände bildende Öffnungen ausgeformt, die vorzugsweise in ein oder mehreren Reihen parallel zueinander angeordnet sind und die praktisch jede beliebige Form besitzen können. Es sind Längsschlitze, vertikal und horizontal verlau fende Öffnungen und dergleichen vorgesehen, wobei es im mer darum geht, die Reynoldszahl herabzusetzen und den Turbulenzgrad der Strömung zu reduzieren. Dadurch wird die Tendenz der Kavitationsneigung verbessert oder je denfalls in Richtung höherer Druckdifferenzen oder höhe rer Volumenströme verschoben.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Maßnahmen vor. Be vorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbei spielen anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines bekannten 2-Wege-Einbau ventils, wie es in der Mannesmann-Rexroth Druck schrift RD81078/08.92 dargestellt ist;

Fig. 2 eine Symboldarstellung des Ventils der Fig. 1;

Fig. 3 eine Symboldarstellung des 2-Wege-Einbauventils der Fig. 1, ausgelegt für eine Druckreduzierfunk tion;

Fig. 4 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen vorgesteuerten 2-Wege-Einbauventils mit Druckbe grenzungsfunktion, wobei allerdings nur die erfin dungswesentlichen Teile dargestellt sind, bei spielsweise also das Vorsteuerventil weggelassen ist;

Fig. 5 eine mögliche Interpretation der erfindungsgemäßen Maßnahmen bei dem Ventil gemäß Fig. 4;

Fig. 6 einen Ausschnitt aus Fig. 4 zur Darstellung einer erfindungsgemäßen Abwandlung des Ventils gemäß Fig. 4.

Fig. 4 zeigt im Schnitt ein gemäß der Erfindung ausge bildetes 2-Wege-Einbauventil 10, wobei aus Gründen der Einfachheit der Darstellung das in Fig. 1 gezeigte vor zugsweise verwendete Vorsteuerventil 2 weggelassen ist.

Das im wesentlichen eine Ventilbüchse 19, einen Steuer kolben 13 und eine Feder 16 aufweisende Einbauventil 10 ist in einem Steuerblock 17 untergebracht, und zwar sitzt die Ventilbüchse 19 in einer Aufnahmebohrung 18 des Steuerblocks 17.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Ventilbüchse 19 vorzugsweise zweiteilig aufgebaut, obwohl die Erfindung auch bei einer einteiligen Ventilbüchse einsetzbar wäre. Die Ventilbüchse 19 besteht also hier aus einer eigent lichen Büchse 20 (im folgenden auch als Ventilsitzbüchse 20 bezeichnet) und einem Ring 21.

Im folgenden sei der Aufbau des erfindungsgemäßen Ein bauventils 10 näher erläutert, und zwar wird zunächst auf den Steuerblock 17, sodann auf den Ring 21, darauf folgend auf eine Zusatzbüchse 40 und schließlich auf die Ventilsitzbüchse 19 und abschließend kurz auf den Steu erkolben 13 eingegangen.

Der Steuerblock 17

Der Steuerblock 17 ist mit der bereits erwähnten Aufnah mebohrung 18 ausgestattet, die genormt ist und die mit verschiedenen Nenngrößen verfügbar ist. Ferner sind im Steuerblock 17 Anschlußbohrungen 23, 24 vorgesehen, die die Verbraucheranschlüsse A und B bilden. Die Aufnahme bohrung 18 bildet, wie gezeigt, Bohrungsabschnitte 181, 182 und 183 mit je nach Nenngröße unterschiedlichen Durchmessern, z. B. für die N G 25 ⌀ 45, ⌀ 38 und ⌀ 34. Durch diese unterschiedlichen Durchmesser werden eine ringförmige Anlagefläche 26 und eine axial verlaufende Ringfläche 27 und eine Auflagefläche 28 gebildet.

Der Ring 21

Der Ring 21 weist eine Bohrung 30 mit Bohrungsabschnit ten 301, 302, 303 sowie 304 auf, die alle einen unter schiedlichen Innendurchmesser, wie gezeigt, besitzen. Auf diese Weise werden Auflageflächen 31 (für die Feder 16) und 32 (für die Hülse 20) gebildet. Ferner besitzt der Ring 21 ein konisches Endteil 34 mit einer vorzugs weise außen vorgesehenen Konusfläche 35, sowie mit einer stirnseitigen Anlagefläche 36. Eine Ringnut 37 in der Außenoberfläche des Rings 21 dient zur Aufnahme eines O-Rings.

Die Zusatzbüchse 40

Erfindungsgemäß ist ein Widerstandselement zwischen dem Ventilsitz des Hauptventils und dem Anschluß B vorgese hen. Vorzugsweise hat dieses Widerstandselement die Form einer Zusatzbüchse (oder Zusatzhülse) 40, die die Ven tilbüchse 19, und zwar insbesondere die Ventilsitzbüchse 20 jedenfalls teilweise umgibt. Vorzugsweise wird zwi schen der Ventilsitzbüchse 20 und der Zusatzbüchse 40 eine Kammer 80 gebildet.

Die Zusatzbüchse 40 - vgl. dazu auch die Fig. 6, wo diese Zusatzbüchse 40 befreit von einigen Bauteilen dar gestellt ist - weist einen Innenhohlraum auf, der von einer Innenwand 41 begrenzt wird. Die Wandstärke der Zu satzbüchse 40 ist vorzugsweise nicht konstant, sondern ändert sich vorzugsweise in der in Fig. 6 gezeigten Art und Weise. Das heißt, die Zusatzbüchse 40 bildet bei spielsweise einen zum Ring 21 hinweisenden Ringabschnitt 43, einen Mittelabschnitt 44 und einen Auflageabschnitt 46. Der Ringabschnitt 43 bildet eine Auflagefläche 50 und eine Anlagefläche 51. In der Zusatzbüchse 40 sind Ausströmöffnungen 47, 48, 49 vorzugsweise radial verlau fend vorgesehen. Diese Öffnungen oder Bohrungen können beispielsweise kreisförmig sein. Diese Ausströmöffnungen können in verschiedener Anzahl und Größe vorgesehen sein. Sie müssen nicht rund sein, sie können auch als Langlöcher beispielweise hineingefräst sein, wobei der Verlaufvertikal und/oder horizontal sein kann. Am ein fachsten können Bohrungen in mehreren Reihen angeordnet werden, wobei die Auswahl derart erfolgt, daß sich eine optimale Geräuschdämpfung ergibt. Bei eingesetzter Zu satzbüchse 40 wird zwischen der Wand der Bohrungsab schnitt 181 im Ringraum 52 gebildet. Die vorteilhafte Wirkung der erfindungsgemäßen Zusatzbüchse 40 wird wei ter unten erläutert.

Die Ventilsitzbüchse 20

Die Ventilsitzbüchse 20 weist vorzugsweise zwei Ab schnitte, und zwar einen Ringaufnahmeabschnitt 60 sowie einen Blockaufnahmeabschnitt 61 auf. Die Innenoberfläche des Ringaufnahmeabschnitts ist mit 62, die des Blockauf nahmeabschnitts mit 63 bezeichnet und man erkennt, daß diese Innenoberflächen unterschiedliche Durchmesser be sitzen, wobei am Übergang des kleineren Durchmessers der Innenoberfläche 62 zur Innenoberfläche 63 eine Ventil sitzfläche 64 gebildet ist. Benachbart zur Sitzfläche 64 sind eine oder mehrerer Öffnungen oder Bohrungen 65, 66 vorgesehen. In der Außenoberfläche der vorzugsweise ei nen konstanten Außendurchmesser besitzenden Ventilsitz büchse 20 sind zwei Ringnuten 67 ausgebildet, die zur Aufnahme von O-Ringen dienen.

Der Steuerkolben 13

Der Steuerkolben 13 ist üblicher Konstruktion und be sitzt eine Bohrung 70 zur teilweisen Aufnahme der Feder 16. Ferner ist der Kolben 13 mit Entlastungsnuten 71 an seinem Außenumfang in der gezeigten Weise ausgestattet.

Fig. 6 soll nicht nur die Fig. 4 von Bezugszeichen ent lasten, sondern soll auch andeuten, daß in herkömmlicher Weise der Ring 21 zusammen mit der Ventilsitzbüchse 20 als ein einziges Teil ausgebildet sein könnte, obwohl dies nicht konkret dargestellt ist. Auch dann könnte ei ne Zusatzbüchse 40 gemäß der Erfindung verwendet werden.

Bevor noch im Zusammenhang mit der Funktion der vorlie genden Erfindung auf die Fig. 5 eingegangen wird, sei nochmals insgesamt auf Fig. 4 bezuggenommen, wo dank der zweiteiligen Ausbildung der Ventilbüchse 19 die Montage der Zusatzbüchse 40 in besonders einfacher Weise er folgt. Nachdem die Ventilsitzbüchse 20 in die Aufnahme bohrung 80 des Steuerblocks 17 eingesetzt ist, wird als nächstes die Zusatzbüchse 40 auf die Auflagefläche 26 des Steuerblocks 17 gesetzt, worauf dann, nachdem Steu erkolben 13 in die Ventilsitzbüchse 20 eingesetzt ist, der Ring 21 über die Büchse 20 gestülpt wird. Die Anord nung ist derart getroffen, daß die Zusatzbüchse 40 im Bereich der einen Anschlußbohrung 24 sitzt. Der nicht gezeigte, oben auf dem Steuerblock 17 sitzende Deckel oder der Block des Vorsteuerventils 2 drücken dann den Ring 21 gegen die Zusatzbüchse 40, wobei die Auflageflä che 36 des Rings auf der Auflagefläche 50 sitzt und die Konusfläche 35 des Rings 21 an der Anlagefläche 51 der Zusatzbüchse 40 anliegt. Die Zusatzbüchse 40 ist vor zugsweise mit geringen Übermaß gefertigt und kann sich ringförmig verformen. Die Zusatzbüchse 40 muß nicht ab dichten, sie muß lediglich festgehalten werden. Demge genüber ist die Ventilbüchse 19, wie erwähnt, mit nicht gezeigten O-Ringen abgedichtet.

Im Zusammenhang mit der Funktionsweise sei nunmehr auf die Fig. 5 eingegangen, die sozusagen ein Ersatzschalt bild für das in Fig. 4 (jedenfalls teilweise) gezeigte Einbauventil 10 bildet. In Fig. 5 erkennt man das Vor steuerventil 2 sowie eine herkömmliche Hauptstufe. Mit 84 ist ein Widerstand bezeichnet, der die Funktion der bereits erwähnten Kammer 80 repräsentieren soll, während mit 85 die einzelnen Widerstände bezeichnet sind, die durch die Bohrungen 47, 48, 49 in der Zusatzbüchse 40 gebildet werden.

Die Ersatzschaltung gemäß Fig. 5 ergab sich erst auf grund einer Analyse der Fig. 4 und nicht umgekehrt, d. h., erst wurde die Erfindung gemäß Fig. 4 gemacht und dann anschließend analysiert.

Was die Funktion anlangt, so wird angenommen, daß, wie bereits erwähnt, durch die erfindungsgemäß parallel ge schalteten Widerstände 85 eine intensive Ausbildung der Verwirbelung des Strömungsmittels verhindert wird, was zu einer Herabsetzung der Geräusche führt. Da der Ge räuschpegel bei der Druckfunktion am höchsten ist, wird die Erfindung vorzugsweise bei einem Druckventil verwen det, kann aber auch wie gesagt bei einem Wegeventil ein gesetzt werden. Durch die Verwendung der Zusatzbüchse 40 wird im Betrieb ein Gegendruck erzeugt, und so die Aus bildung von Blasen oder Kravitationsvorgängen verhin dert, alles Vorgänge, die schlußendlich zu einer Ge räuschentwicklung führen würden.

Claims

1. 2-Wege-Einbauventil (100) mit einer in eine Aufnah mebohrung (18) eines Steuerblocks (17) einzusetzen den Ventilbüchse (19), einem Steuerkolben (13) und einer Feder (16),
dadurch gekennzeichnet,
daß eine die Ventilbüchse (19) umgebende Zusatz büchse (40) vorgesehen ist und
daß die Zusatzbüchse (40) einen oder mehrere Strö mungswiderstände bildende Mittel, vorzugsweise Öff nungen, (47, 48, 49) aufweist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilbüchse (19) mehrteilig, vorzugsweise zweiteilig ausgebildet ist, und vorzugsweise eine Ventilsitzbüchse (20) und einen Ring (21) aufweist.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß ein Vorsteuerventil vorgesehen ist.

4. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil Wegefunktionen, Stromfunktionen oder vorzugsweise Druckfunktionen vorsieht.

5. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatz büchse (40) mit der Ventilsitzhülse (20) eine Kam mer (80) bildet.

6. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (80) ringförmig ausgebildet ist.

7. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Wand der Bohrung (181) im Bereich der Zusatzbüchse (40) ein Ringraum (52) gebildet ist.

8. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatz hülse (40) im Bereich einer Anschlußbohrung (24), die zum Verbraucheranschluß B hinführt, angeordnet ist.

9. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatz hülse (40) in ihrer Position durch die Ventilbüchse (19) insbesondere bei zweiteiliger Ausführung durch den Ring (21) gehalten ist.

10. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (21) und die Büchse (40) miteinander zusammenarbei tende Halterungsteile (50, 51, 36, 35) aufweisen.

11. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hülse (40) eine Vielzahl von axial versetzten Öffnungen (47, 48, 49) ausgebildet sind, und daß diese vor zugsweise axial versetzt gegenüber den Öffnungen der Ventilbüchse (19) angeordnet sind.

12. 2-Wege-Einbauventil, insbesondere der vorgesteuer ten Bauart und insbesondere mit Druckbegrenzungs funktion, wobei eine Ventilbüchse (19), ein Steuer kolben (13) und eine Feder (16) vorgesehen sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß in Strömungsrichtung abwärts Widerstandsmittel (40) vorgesehen sind, und
daß diese die im Bereich einer Anschlußbohrung (24) angeordnet sind.

13. Ventil nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn zeichnet, daß die Widerstandsmittel mehrere paral lel geschaltete Einzelwiderstände (85) aufweisen.

14. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu den meh reren parallel geschalteten Einzelwiderständen (85) ein Einzelwiderstand (84) in Reihe geschaltet ist.