DE963286C

DE963286C - Flüssigkeit dosierendes Absperrventil

Info

Publication number: DE963286C
Application number: DENDAT963286D
Authority: DE
Inventors: Hollywood Calif Frank Gilmore Presnell (V St A)
Original assignee: Bendix Aviation Corp
Current assignee: Bendix Aviation Corp
Publication date: 1957-04-18

Description

AUSGEGEBEN AM 2. MAI 1957

B 25090X11147 g

Die Erfindung bezieht sich auf Flüssigkeit dosierende Absperrven'ilt, vvelche dazu dienen, den Hub eines hydraulischen Motors einstellbar vorauszubestimmen.

Zweck der Erfindung ist es, zu erreichen, daß die Genauigkeit der Hubeinstellung von der Zähflüssigkeit des Mediums unabhängig wird.

Es sind Absperrventile bekannt, bei welchen die Stellung des beweglichen Verschlu'ßstücks, welches

ίο zur Drosselung oder Schließung gegen einen Ventilsitz gedrückt wird, durch den Flüssigkeitsdruck geregelt wird. Hierbei ist die eine Seite des Ventils dem Flüssigkeitsdruck ausgesetzt, der in einer Leitung herrscht, welche den Flüssigkeitsspeicher und den Verbraucher verbindet, wobei die Flüssigkeitsmenge durch dieses Ventil gesteuert wird. Die andere Seite des Ventils ist dem Flüssigkeitsdruckder Hauptleitung ausgesetzt. Einige dieser Ventile zeigen in der Abzweigleitung einstellbare Öffnungen oder Durchlässe, um die Dauer der Schließbewegung des Ventils und somit die durchfließende Menge zu verändern. Diese Ventile haben jedoch den Nachteil, daß der Flüssigkeitsdruck direkt auf die eine Seite des VCrS¹ChIuBStUCkS wirkt, während auf der anderen Seite desselben eine Öffnung von veränderlicher Größe gebildet wird. Somit ist die Wirkungsweise des Ventile von der Viskosität der Flüssigkeit und den Eigenschaften der Abzweigleitung abhängig.

Bei Vorrichtungen, die den Hub eines hydraulischen Motors bestimmen sollen, ist es_: bekannt, die Stellung des beweglichen Kolbens eines solchen

Motors durch Ventile zu steuern. Solche Ventile haben mehrere Stellungen, wobei eine vorherbestimmte Lage des Motorkolbens mit einer bestimmten Ventillage übereinstimmt. Derartige Ventile ermöglichen nur eine grobstufige, aber keineswegs eine feinstufige Einstellung des Kolbens.

Diese Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch behoben, daß die Durchflußöffnungen eines solchen Ventils, welches zwischen dem Vorrat des

ίο hydraulischen Mittels und dem hydraulischen Motor eingeschaltet ist, aus einer Anzahl gleichartiger Öffnungen in der Hauptleitung und einer kleineren

■ Anzahl Öffnungen in der Zweigleitung bestehen, wobei alle Öffnungen gleiche Form und gleichen Querschnitt 'aufweisen. Diese Öffnungen haben die gleichen Durchfluß-Charakteristiken bei jeder beliebigen Viskosität und Durchflußmenge. Dadurch ist _Kder Durchfluß dem Verhältnis der Anzahl von Öffnungen der einen Leitung zu der Anzahl derselben in der anderen Leitung proportional.

Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der Motorkolben in eine Vielzahl von .. Stellungen bewegt werden. Die Stellung des Kolbens ist dabei durch den Weg des beweglichen

«5 Ventilteiles sowie durch das Verhältnis der Anzahl der gleichen Öffnungen in der Haupt- und Zweigleitung bestimmt.
In der Zeichnung zeigt
Fig. ι einen Längsschnitt durch ein Ventil nach der Erfindung mit einer schematischen Darstellung einer' hydraulischen Einrichtung, in welcher dieses Ventil verwendet werden kann, und

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Ebene U-II der Fig. 1.

Die in der Fig. 1 dargestellte hydraulische Einrichtung· besteht aus einem Flüssigkeitsbehälter 10, einer Pumpe 11, einem Vierwegwählerventil 12, einem Servozylinder 13 und einem gemäß der Erfindung ausgeführten Ventil 14. Das Wählerventil 12 kann so eingestellt werden, daß es entweder die Druckseite der Pumpe 11 mit einer Leitung 16 zum Ventil 14 und die Leitung 15 mit der Rückleitung 17 zum Behälter 10 oder die Leitung 15 mit der Druckseite der Pumpe 11 und die Leitung 16 mit der Rückleitung 17 verbindet. Die Leitung 15 ist mit dem linken Ende des Servozylinders 13 und sein rechtes Ende durch eine Leitung 18 über das Ventil 14 mit der Leitung 16 verbunden, so daß der Servozylinder 13 und das Ventil 14 hintereinandergeschaltet sind. Wenn das Ventil 14 geschlossen ist, wird der Durchfluß durch den den Servozylinder 13 enthaltenden Kreislauf unterbrochen und der Servokolben I3a zum Stillstand gebracht. Die. nachstehende Beschreibung zeigt nun, daß das Ventil 14 einen freien und unbegrenzten Durchfluß von Flüssigkeit aus der Leitung 18 nach der Leitung 16 ermöglicht, sich aber dann schließt, wenn es von einer, vorbestimmten Flüssigkeitsmenge aus der Leitung 16 nach der Leitung 18 durchflossen wird.

Hieraus folgt, daß, wenn das Wählerventil 12 Druckmittel nach der Leitung 15 leitet, der Servokolben 13,, in seine rechte Grenzstellung gelangt,

■ aber daß, wenn das Wähler ventil 12 so eingestellt wird, daß es Druckmittel nach der Leitung 16 leitet, das· Ventil 14 sich dann schließt, wenn es von einer vorbestimmten Flüssigkeitsmenge durchflossen worden ist, um den Servokolben I3_ff in einer durch die Einstellung des Ventils 14 bestimmten Zwischenstellung zum ' Stillstand zu bringen.

Das Ventil 14 besitzt ein Gehäuse 20 mit einem Deckel 21. Der Deckel 21 besteht aus einem Stück mit einem Zylinder 25, der sich in das Gehäuse 20 hinein erstreckt und dessen inneres Ende für gewöhnlich durch eine bewegliche Platte 26 geschlossen ist, die in ihrer axialen Bewegung durch eine Spindel 27 geführt wird, die sich durch die Gehäusewand nach außen erstreckt und an ihrem äußeren Ende mit einem Knopf 29 versehen ist. Ein Gewinde 27_a der Spindel 27 greift in ein entsprechendes Gewinde des Gehäuses 20 ein. Die Platte 26 kann gegenüber der Stange 27 durch einen Dichtungsring 3 2 abgedichtet werden.

Wie weiter unten' ersichtlich, kann die Platte 26 unter dem Druck der Flüssigkeit vom Ende des Zylinders 2 5 entfernt werden, um als Rückschlagventil zu wirken und den freien Durchfluß der Flüssigkeit von. rechts nach links durch den Zylinder zu ermöglichen. Für gewöhnlich wird jedoch diese Platte 26 durch eine Blattfeder 34 gegen das Ende des Zylinders 25 festgehalten, die zwischen ihr und dem Boden des Gehäuses 20 eingesetzt ist.

In den Deckel 21 mündet bei der Öffnung 35 die Leitung 18, und diese Öffnung wird auf der Innenseite von einem Ventilsitz 36 umgeben, gegen welchen ein als Ventil dienender rohrförmiger Ansatz 37 eines im Zylinder 25 hin und her beweglichen Kolbens 38 angedrückt werden kann.

Die Spindel 27 wirkt nicht nur als Führung für die Platte 26, sondern auch als Anschlag zur Begrenzung der Bewegung des Kolbens 38 nach links. Eine leichte, zwischen der rechten Seite des Kolbens 38 und dem Deckel 21 angeordnete Schraubenfeder 40 ist bestrebt, den Kolben gegen die Spindel 27 zu drücken.

Das Gehäuse 20, der Zylinder 25 und die Platte 26 bilden eine äußere Kammer 45, die mit der Öffnung 46 in ständiger Verbindung steht, in die die Leitung 16 mündet. Die vom Innenraum des Zylinders 2 5 gebildete innere Kammer wird durch den Kolben 3 8 in zwei Räume 50 bzw. 51 eingeteilt. Die Kammer 45 ist mit dem Raum 51 durch, eine ringförmige Reihe von im Zylinder 2 5 neben dessen rechtem Ende vorgesehenen Öffnungen 48 und mit dem Raum 50 durch eine oder mehrere in der Platte 26 vorgesehene Öffnungen 49 verbunden. Die öffnungen 48 und 49 sind in jeder Beziehung gleich, d. h., sie haben einen Querschnitt von gleicher Form und Größe und eine gleiche Länge. Infolgedessen besitzt jede einzelne öffnung 48 hinsichtlich des Durchflußwiderstandes dieselben Eigenschaften wie die Öffnungen 49, und zwar ohne Rücksicht auf die Dickflüssigkeit des Mediums. Der Durchfluß aus der Kammer 45 in den Raum 50 gegenüber dem Durchfluß aus der Kammer 45 in den Raum 51 ist proportional zum Verhältnis der Anzahl der Löcher 48 zur Anzahl der Löcher 49.

Gewöhnlich ist es erwünscht, daß der Widerstand für den Durchfluß aus der Kammer 45 in den Raum 50 bedeutend größer sein soll als für den Durchfluß aus der Kammer 45 in den Raum 51, so daß man nur eine Öffnung 49 verwendet während eine größere Anzahl von Öffnungen 48 vorgesehen sind. Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: Der Servokolben 13^ ist in seiner rechten Grenzstellung dargestellt, während sich der Kolben 38 in dem Ventil 14 in seiner linken Endstellung befindet, in welcher er an der Spindel 27 anliegt. Angenommen, das Wählerventil 12 wird nun so eingestellt, daß es die Pumpe 11 mit der Leitung 16 und die Leitung 15 mit der Rückleitung 17 verbindet. Das von der Pumpen über die Leitung 16 kommende Druckmittel ;ritt dann durch die Öffnung 46 in die Kammer 45 ein. Der in der Kammer 45 herrschende Druck hält zusammen mit der Blattfeder 34 die Haubt- 26 gegen das Ende des Zylinders 25 gepreßt. Ein Teil der in die Kammer 45 eintretenden Flüssigkeit verläßt diese durch die Öffnungen 48 und tritt in den Raum 51 ein, verläßt diesen dann durch die Öffnung 35 und fließt durch die Leitung 18 nach dem rechten Ende des Seryozylinders 13, wodurch der Kolben 13o nach links bewegt wird. Ein kleinerer Teil des in die Kammer 45 eintretenden Druckmittels fließt aus dieser durch die Öff- ^: nungen 49, tritt in den Raum 50 und bewegt den Kolben 38 nach rechts. Durch die Bewegung des Kolbens.38 wird eine gleiche Druckmittelmenge aus dem Raum 51 herausgedrückt, so daß die durch die Öffnung 35 abfließende Druckmittelmenge die gleiche ist wie diejenige, die durch die Öffnung 46 eintritt. Der Kolben 38 bewegt sich weiter nach rechts, bis sein Ansatz 37 gegen den Ventilsitz 36 angedrückt wird. Hierdurch wird diese Bewegung beendet und jeder Druckmittelabfluß durch die Öffnung 3 S unterbunden, so daß der Servokolben i^_a zwischen den Enden seines Hubes stillsteht. Dabei wird seine Stellung durch die Entfernung bestimmt, die der Kolben 38 zurückzulegen hat, um sich von der Spindel 27 nach dem Ventilsitz 36 zu bewegen, sowie durch das Verhältnis des Durchflusses durch die Öffnungen 48 zu dem Durchfluß, der durch die Öffnungen 49 erfolgt.

In der Praxis ist der Reibungswiderstand gegen die Bewegung des Kolbens 38 sowie der durch die Feder 40 entgegengehaltene Widerstand verhältnismäßig gering, so daß der Druckabfall zwischen den Räumen 50 und 51 sehr klein ist. Infolgedessen ist das Verhältnis zwischen der in den Raum 50 einfließenden Druckmittelmenge und der gesamten durch die Leitung 18 nach dem Servozylinder 13 fließenden Druckmittelmenge ein genau bestimmtes, und zwar ist dieses Verhältnis mit' dem Verhältnis zwischen der Anzahl der Löcher 49 und der Anzahl der Löcher 48 gleich.

Wünscht man nun, den Servokolben 12>a in seine äußerste rechte Stellung zurückzubringen, so wird das Wähler ventil· 12 so eingestellt, daß es die Pumpe 11 mit der Leitung 15 und die Leitung 16 mit der Rückleitung 17- verbindet. Hierauf fließt das Druckmittel von der Pumpe 11 durch die Leitung 15 in den Servozylinder 13 und von dort durch die Leitung 18 und die Öffnung 3 5 in den Raum 51 des Ventils 14. Hierdurch steigt der Druck im Raum 51, und der Kolben 38 wird nach links bewegt. Der Druck steigt dann auch im Raum 50, und wenn keine Druckentlastung erfolgte, so würde sich der Kolben 38 nicht mehr bewegen können. Durch jede nennenswerte Erhöhung des Druckes im Raum 50 gegenüber dem Druck in der Kammer 45 wird jedoch die Platte 26, die als Rückschlagventil arbeitet/, vom Ende, des Zylinders 25 weggedrückt, um den freien Durchfluß der Flüssigkeit aus dem Raum 50 in die Kammer 45 zu ermöglichen. Hierdurch wird eine rasche Bewegung des Kolbens 38 nach links ermöglicht, da der freie Durchgang über die von der Platte 26 freigegebene Öffnung dem Durchfluß weit weniger Widerstand entgegensetzt als die öffnungen 48. Wenn der Kolben 38 mit der Spindel 27 in Berührung kommt, ist seine Bewegung beendet, und die Platte 26 wird durch die Feder 34 auf das Ende des Zylinders 2 5 zurückgeführt. Hierauf muß jede weitere Flüssigkeit, die von der Leitung 18 kommend in den Raum 51 eintritt, aus diesem durch die Öffnungen 48 in die Kammer 45 entweichen.

Es ist zu bemerken, daß das Ventil 14, um seine Konstruktion besser zu zeigen, in einem viel größeren Maßstab als der Servozylinder 1.3 dargestellt wurde. In der Praxis würde der volumetrische Inhalt des Ventils 14 im Vergleich· mit dem volumetrischen Inhalt des Zylinders 13 äußerst klein sein, so daß die volle Bewegung des Kolbens 38 von seiner rechten (geschlossenen) nach seiner linken Endstellung von einer sehr geringen Bewegung des Servokolbens I3_fl begleitet sein würde. Doch kann der Bedienende bewirken, daß sich der Servokolben 13a weiter nach links bewegt, als es demnach der Fall sein müßte; hierzu braucht er nur das Wählerventil 12 vorübergehend so einzustellen, daß Druckmittel in die Leitung 15 nur so lange eingelassen wird, bis der Ventilkolben 38 in seine, äußerste linke Stellung zurückgebracht wird, worauf der Bedienende Druckmittel wieder in die Leitung 16 einläßt. Die Bewegung des Ventilkolbens'38 nach links erfolgte durch eine unbedeutende Bewegung des Servokolbens 13„ nach rechts, während die Bewegung des Ventilkolbens 38 nach rechts der Bewegung des Servokolbens 13^ nach links proportional ist. . . · ■

Es ist zu bemerken, daß die Feder 40 unter Umständen weggelassen werden kann, jedoch nur dann, wenn der Kolben 38 auf andere Weise, etwa durch Reibung, daran verhindert wird, sich von der Spindel 27 weg zu bewegen. :

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Flüssigkeit dosierendes Absperrventil mit einer äußeren und einer inneren jeweils mit einem Anschluß versehenen Flüssig-keitskammeir 'und einer Ventilanordnung zur Steuerung der Verbindungswege zwischen den genannten An-

Schlüssen, wobei die Ventilanordnung hin- und hexverschieblich in der inneren Kammer gelagert ist und diese in zwei Zylinderräume unterteilt, von denen der zweite Zylinderraum den zweiten Anschluß und die Sitzfläche der Ventilanordnung enthält und mit der äußeren Kammer über eine innere Gehäusedurchbrechung verbunden ist, während der erste Zylinderraum mit der äußeren Kammer über eine weitere

ίο innere Gehäusedurchbrechung in Verbindung

steht, um die Ventilanordnung gegen ihren Ventilsitz zu bewegen und den Durchfluß der Flüssigkeit zum zweiten Anschluß zu verhindern, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Durchbrechung aus einer Anzahl von gleichartigen' Öffnungen (48) besteht, während die andere Durchbrechung von einer Anzahl von Öffnungen (49) gebildet wird, die mit den die erste Durchbrechung darstellenden Öffnungen (48) jeweils gleiche Form, gleichen Querschnitt und gleiche DuTchflußcharakteristiken haben.
2. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Zylinderxaum (50) und der ersten Kammer (45)

as ein Rückschlagventil (26) vorgesehen ist, mit

dem eine schnelle Verschiebung der Ventil-■ anordnung (37, 38) in einer Richtung ermöglicht wird, wobei der Durchflußwiderstand des Rückschlagventils (26) vom ersten Zylinderraum (5°) ^zur ersten Kammer (45) wesentlich geringer ist als der DurchfLußwiderstand vom zweiten Zylinderraum (51) zur ersten Kammer ,-.. X45) über die Öffnungen (48).

' <
3. Absperrventil nach Anspruch 2, dadurch . gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil von einer die zweite Kammer (25) abschließenden beweglichen Platte (26) gebildet wird, welche von einer FedeSr (34) gegen die Kammerseiten wandungen (25) gedruckt wird.

'4. Absperrventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Führung (27) vorgesehen ist, auf der sich die Platte (26) axial· gegen die Seitenwände der zweiten Kammer (25) und von ihnen weg bewegen kann.

5. Absperrventil nach Anspruch 4, dadurch ,gekennzeichnet, daß die Führung eine im Ventilgehäuse (20) gelagerte Spindel (27) ist, die sich axial durch eine mit Dichtungen (32) versehene Öffnung der Platte (26) erstreckt.

6. Absperrventil '"ach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (27) axial einstellbar im Ventilgehäuse (20) gelagert ist und die innere Stirnfläche der Spindel (27) innerhalb der zweiten Kammer (25) an der vom Ventilsitz (36) abgelegenen Seit·j einen Begrenzungsanschlag für die . Bewegung der Ventilanordnung (37 38) bildet.

7. Absperrventil nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (49' zwischen der zweiten Kammer (25) und dei 6c ersten Kammer (45) m der Platte (26) vorgesehen sind.

8. Absperrventil nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste 'Kammei (45) von einem becherförmigen Ventilgehäuse 6; (20) und einem in das Gehäuse (20) einge setzten Zylinder (25) begrenzt wird, während die zweite Kammer vom Zylinder (25) und der Platte (26) umschlossen ist und die Ventil anordnung (37, 38) aufnimmt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr 358304;
USA. Patentschrift Nr. 2439515.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen

1 609 707/108 11.56 (609 873 4.57)