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Kolbenventil oder -schieben mit Hilfssteuerung Es ist bekannt, daß
bei Schiebern und Ventilen zur Steuerung von Druckmittel der Hauptkolben mittelbar
durch ein Hilfssteuerorgan gesteuert wird, das wesentlich kleiner ist als das Hauptventil.
Man erreicht hierdurch, daß die für die Betätigung erforderliche Kraft auf einen
geringen Bruchteil der Kraft vermindert wird, die für die unmittelbare Betätigung
des Hauptkolbens erforderlich wäre. Dies ist von der größten Bedeutung in dem Fall,
daß die Bewegung von einem Regler gesteuert wird. Der Regler kann gewöhnlicherweise
keine größere Kraft entwickeln, als für die Betätigung des Hilfsventils erforderlich
ist. Die größere Kraft, die für die Betätigung des Hauptkolbens erforderlich ist,
wird von dem Druckmittel selbst gestellt.
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'Die Erfindung betrifft ein derartiges Steuerorgan mit einem kolbenförmigen
Verschlußglied und ist dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfssteuerorgan als ausgeglichener
Kolbenschieber ausgebildet ist, dessen Reibung dadurch auf eine reine Flüssigkeitsreibung
beschränkt ist, daß er radiale Kanäle aufweist, die mit Kanälen in dem Hauptkolben
verbunden sind und an gleichmäßig über dem Umfang verteilten Stellen des Spaltes
zwischen den konzentrischen und relativ zueinander beweglichen Teilen des Hilfskolbenschiebers
münden.
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Die Anordnung nach der Erfindung ist eine Verbesserung einer an und
für sich bekannten Anordnung mit einem mit dem Hauptkolben verbundenen Hilfssteuerschieber,
der aus zwei konzentrischen Körpern besteht, von welchen der eine Seitenkanäle aufweist,
welche mit in dem Hauptkolben angeordneten Kanälen in Verbindung stehen, während
der andere Körper, der von der den Steuerimpuls gebenden Vorrichtung, beispielsweise
einem Regler, betätigt wird, diese Kanäle bei den Bewegungen, die er dem Körper
erteilt, je nach der Lage mehr
oder weniger abdrosselt.
-Die Abdrosselung_ der Kanäle bringt eine- Veränderung des Druckes in den
Kanälen des Hauptkolbens mit sich, weiche Druckänderung in an und für.sich bekannter
Weise für die Betätigung des Hauptkolbens- ausgenutzt wird.
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Dadurch, daß die Körper im Verhältnis zueinander durch die Flüssigkeitsströmung
zentriert werden, die durch Hilfskanäle in einem von den Körpern angebracht sind,
wird eine unmittelbare Berührung zwischen den beiden Körpern des Hilfssteuerschiebers
vermieden. Die Kanäle sind radial angeordnet, damit die aus ihnen kommenden Flüssigkeitsströme
in seitlicher Richtung auf den mit dem steuernden Glied verbundenen, in seitlicher
Richtung beweglichen Hilfssteuerkörper wirken, und zwar mit Kräften, welche einander
entgegenwirken und bestrebt sind, eine volle Zentrierung zwischen den Körpern aufrechtzuerhalten.
EineDezentrierung des einen Körpers im Verhältnis zu dem anderen bringt eine Abdrosselung
der Hilfskanäle auf der einen Seite mit darauffolgender Steigerung des hydrostatischen
Druckes auf dieser Seite und eine entsprechende Verminderung auf der anderen-Seite
mit sich, wodurch eine der Dezentrierung entgegenwirkende -Kraft auf --den fraglichen
Körper ausgeübt wird.
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Die Zeichnung zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, angewandt
auf ein von einem elektrischen Regler gesteuertes hydraulisches Ventil.
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In der Zeichnung bezeichnet i das Hauptsteuerorgan, das aus einem
Gehäuse 2 und einem Hauptkalben 3 besteht. 4 ist der Hilfssteuerschieber, der aus
den beiden Körpern 5 und 6 -besteht. Der Körper 6 ist über eine Gabel 7 und eine
Stange 8 mit dem beweglichen Glied des Reglers und einem Federsystem io verbunden.
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Das Hauptsteuerorgan hat in seinem Gehäuse 2 eine Anzahl Kanäle 11,
12, 13, 14 und 15. Der Hauptkolben ist aus einer Mehrzahl von einzelnen Kolben 16,
17 und 18 zusammengesetzt, welche mit einem zentralen Glied i9 verbunden sind. Die
Kolben 16 und 17 haben zur Aufgabe, das von der Pumpe durch den Kanal i i zugeführte
Druckmedium zu steuern. Der Kolben 18 dagegen hat zur Aufgabe, die Bewegungen :des
Hauptkolbens 3 in unten beschriebener Weise durchzuführen. Der Hilfskolbenschieber
besteht aus dem mit dem zentralen Glied i9 verbundenen zylindrischen Glied 5 und
der dieses Glied umgebenden Hülse 6. In dem a Glied i9 ist ein zentraler Kanal 2o,
der am unteren Ende durch einen Kanal 21 mit dem Raum 22 in I dem Gehäuse :2 und
durch die Kanäle 23 mit dem ebenfalls in dem Gehäuse 2 vorhandenen Raum 24 in Verbindung
steht. Der Raum 25 ist durch einen Kanal 26 mit dem freien Außenraum verbunden.
An seinem oberen Ende besitzt der Kanal2o Kanäle 27, die zu einem Auslaß führen.
Diese Kanäle dienen zur Steuerung des Hauptkolbens in der unten beschriebenen Weise.
Ferner steht der Kanal 2o durch einen Kanal 28 und die Kanäle 29 in Verbindung mit
dem Spalt 30 zwischen den beiden Körpern 5 und 6: Die Wirkungsweise der -,Anordnung
ist- die folgende: Das 'Druckmittel von der Pumpe wird durch den Kanal 15 dem Raum
22 zugeführt und von diesem .durch den. Kanal 2i dem Kanal 2o. Solange die Kanäle
27 offen sind, strömt das Druckmittel frei durch diese und übt dabei auf die untere
'Seite des Hauptkolbens in dem Raum 22 einen Druck aus, der höher als der Druck
in dem Kanal 2o und auch höher als der Druck in dem Raum 24 ist. Dieser Druck ist,
solange die Kanäle 27 offen sind, beinahe gleich demDruck außerhalb des Steuerorgans.
Werden die Kanäle 27 von der Hülse 6 abgedrosselt, steigt der Druck in dem Kanal
2o und dabei auch in dem Raum 24 bis auf den in dem Raum 22 herrschenden Druck,
wobei der auf die obere Seite des Kolbens i8 wirkende Druck eine Kraft nach unten
ausübt und dem in dem Raum 22 auf den Hauptkolben nach oben wirkenden Druck entgegenwirkt.
Der Hauptkolben hat in dem Raum 22 eine halb so große Fläche wie die wirksame Fläche
des Kolbens 18 in dem Raum 24. Wenn also die Kanäle 27- abgedrosselt sind und der
Druck in dem Raum 2,2 gleich dem Druck in dem Kanal 2o ist, so- bewegt sich der
Kolben nach unten, weil die wirksame Kolbenfläche des Kolbens 18 größer ist als
die in dem Raum 22 wirkende Kolbenfläche.
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Wesentlich für die Erfindung ist die Zentrierung der Hülse 6;. welche
durch die Kanäle 29 in dem Körper 5 bewirkt wird. Durch diese strömt nämlich immer
eine Flüssigkeitsmenge aus, deren Größe teils von dem Druck in dem Kanal 2o und
teils von der Größe des Spaltes zwischen den beiden Körpern 5 und 6 abhängig ist.
Würde aus irgendeinem Grunde die- Hülse 6. gegen die eine Seite gedrückt werden,
so daß der Spalt hier kleiner wird, dann wird der Ausfiuß von den Kanälen 29 auf
dieser Seite abgedrosselt. Dabei wird der hydraulische Drück in dem erweiterten
Tei13o der Kanäle auf dieser Seite gesteigert, und dieseDrucksteigerung wirkt der
Bewegung der Hülse 6 entgegen. Hierdurch erhält man volle Gewähr dafür; daß keine
Berührung zwischen dieser und dem Körper 5 vorkommen kann, trotzdem die Hülse 6
in seitlicher Richtung frei beweglich ist. Die Reibung zwischen den beiden Körpern
wird deshalb auf die reine Flüssigkeitsreibung in dem Spalt zwischen beiden begrenzt.
Die Ruhereibung ist also gleich Null und dieEmpfindlichkeit daher am größten. Die
erweiterten Teile 30 sind vor den- Kanälen 29 angeordnet, um den Einffuß
der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit zu vermindern. Die Hülse 6, die über
die Arme 7 und die Stange B mit der Reglerspule 9 verbunden ist, ist zusammen mit
dieser an einem Federsystem io. -aufgehängt, das zweckmäßigerweise aus zwei Armkreuzen
aus dünnem Metallblech besteht. Die Aufhängung kann jedoch in irgendeiner anderen
Weise erfolgen. .