JPS58500451A - 平すべり弁における流体力相殺方法およびこの方法により動作する平すべり弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 平すべり弁における流体力相殺方法およびこの方法により動作する平すべり弁 従来技術 本発明は特許請求の範囲第１項の上位概念による平すべり弁における流体力相殺 方法から出発している。制御スリーブおよび対応する同じ大きさの孔をもつ平す べり弁において転向面を使用するこのような方法は、ジョン・エフ・ブラックバ ーンの著書”流体動力制御”、１９６２年クラウりコップフ社発行、１９１ペー ジ、第１０　、１７図から公知であり、制御縁を通過する圧力媒体流が流体力相 殺を行なうため転向面により転向される。この方法における欠点は、この場合特 別に形成されてケース内に固定的に設けられかつ転向面をもつ複数の案内片が必 要で、偏平弁体にある制御孔がこれらの案内片を貫通していなければならないこ とである。この流体力相殺方法はしたがって比較的多くの構造費用を必要とする 。さらに流体力相殺方法にとって、両側から流れが偏平弁体を通ることが不利で ある。さらにこの方法が縦方向移動可能な偏平弁体をもつ平すべり弁で行なわれ ることも不利である。

さらに米国特許第２８７５７８２号明細書特に第１５図から、偏平弁体にあって 圧力媒体を通される制御スリーブがケースにある同し大きさの制御孔と共同作用 するような平すべり弁も公知である。この構造では、制御縁を容易にかつ精確に 形成できねばならない。ケースにある制御孔は、負荷接続部とは反対の側を栓に より外部に対して閉じられている。したがってこの平すべり弁では、栓は単に孔 を閉じるために役だっにすぎない。この栓により平すべり弁における流体力相殺 方法を実施するという教示は、この刊行物からは得られない。これは、栓と対応 する制御縁との間隔が大きすぎることから明らかである。さらに制御スリーブは 制御面の範囲にその全肉厚をもっており、これも同様に流体力相殺方法にとって 障害となる。なかんずく制御スリーブの環状制御縁が湾曲面上にあって平面上に ないことも欠点である。

さらにドイツ連邦共和国特許第２１６０４９０号明細書から、２段に構成された 平すべり弁も公知である。回転弁体として構成された偏平弁体をもつこの弁は非 常に高度の要求にも応するが、低度の要求をもつ多くの場合に使用すると実際上 高価すぎる。

なぜならばこの弁は電気−液圧変換器および液圧サーボモータで動作するからで ある。

さらに１段に構成されて電磁石で操作される偏平回転弁体をもつサーボ弁もドイ ツ連邦共和国特許出願公開第２７０６５７２号明細書から公知である。しかしそ の弁体にかかる流体力が相殺されないので、不変な駆動力では負荷変化により偏 平回転弁体もそのつどの位置を変えるという欠点がある。

本発明の利点 これに対し特許請求の範囲第１項の特徴をもつ本発明の方法は次の利点をもって いる。すなわちこの方法を使用すると、偏平弁体構造の１段調整弁は、比較的大 きい容積流量を同時に大きい圧力降下で制御することができ、したがって比較の 対象となり得る１段調整弁ではもはや制御できない範囲にも及ぶ。したがって本 発明の方法によれば、比較的こじんまりしかつ簡単に構成されさらに安定な動作 特性をもつ平すべり弁が構成され特許請求の範囲第２項および第３項にあげた手 段によつす、特許請求の範囲第１項に示した方法の有利な発展と改良が可能とな る。特許請求の範囲第４項によれば、平すべり弁においてこの方法を実施するた め、制御孔へはまる栓の特に有利な使用が提案される。特許請求の範囲第５項に よる平すべり弁において、本発明による方法は特に有利に実施することができ、 この請求の範囲の特徴は特に適切な組合わせを生ずる。

図面 本発明の実施例が図面に示されており、次に詳細に説明される。第１図は本発明 による方法を実施できる平すべり弁の縦断面を示し、第２図は偏位した第１図の 偏平弁体の縦断面を簡単化して示し、第３図は本発明の方法により動作する第１ 図の弁の特性曲線を市販されている比較可能な１段調整弁の特性曲線と比較して 示す。

実施例の説明 第１図は、大体において本来の平すべり弁とこれにフランジ結合された電磁駆動 装置１２かうなる調整弁ｌＯを示している。平すべり弁１１は、大体において接 続部分１４と中間板１５と蓋部分１６からなる３分割ケース１３をもっている。

中間板１５は接続部分１４および蓋部分１６の端面と共に弁体空所１７を区画し 、この弁体空所はタンク１８へ圧力を除かれている。弁体空所１７内には、回転 弁体として構成された偏平弁体１９が軸２１によりケース１３内で旋回可能に案 内されている。偏平弁体１９には第１の制御スリーブ２２および第２の制御スリ ーブ２３が設けられている。制御スリーブ２２　、２３は軸２１の縦軸線に対し て平行に、したがって偏平弁体１９と蓋部分１６との間に延びる制御面２４に対 して垂直に延びている。この制御面２４には、制御スリーブ２２　、２３の環状 制御縁２５と、それぞれ制御スリーブ２２　、２３に対応しかつ偏平弁体１９の 図示した中立位置でこれら制御スリーブ２２゜２３に対し同軸的になっている２ つの制御孔２７　、２８の制御縁２６とがある。制御孔２７　、２８の直径は制 御スリ−ブ２２１２３の外径とちょうど同じ大きさなので、これらの制御縁２５ 　、２６は図示した中立位置で多重なりを生ずる。両方の制御孔２７゜２８は蓋 部分１６にあり、それぞれ栓２９　、３１を取容し、これらの栓２９　、３１は それぞれ制御縁２５　、２６の側にある平らな転向面３２および３３を形成して いる。制御スリーブ２２　、２３はさらにそれらの端部にそれぞれ円錐状凹所３ ４をもっているので、それらの制御縁２５はとがるように近づく壁面により形成 されている。接続部分１４には制御スリーブ２２　、２３に対して同軸的に、第 １の負荷接続部３６へ至る通路３５および第２の負荷接続部３８へ至る通路３７ が延びている。通路３５　、３７の直径は対応する制御スリーブ２２　、２３の 外径より小さいので、偏平弁体１９の偏位した位置でも、これらの通路３５　、 ３７は常に制御スリーブ２２　、２３の内部空間にのみ接続されている。第２図 にいっそう明らかに示すように、制御スリーブ２２　、２３により弁体空所１７ 内に流入空間３９が画定されて、ポンプ４２から圧力媒体を供給される流入接続 部４１に接続されている。制御スリーブ２２゜２３はさらにタンク１８へ圧力を 除かれる戻り空間４２を画定している。

軸２１は偏平弁体１９および電磁駆動装置１２にある接極子４３へ固定的に結合 されているので、回転駆動装置１２のコイル４４により及ばされる旋回運動は、 接極子４３を介して偏平弁体１９へ伝達される。

流体力相殺方法を説明するために、偏平弁体１９を簡単化して図に関して右方へ 偏位した位置で示す第２図について以下に詳述する。この場合偏平弁体１９は回 転駆動装置１２により矢印４５の方向へ動かされ、特定の位置で調整される。偏 平弁体１９の図示した位置では、ポンプ４２から来る圧力媒体流は、流入空間３ ９から面制御縁２５　、２６の間を通って第１の制御孔２７へ流れ、そこで転向 面３２により転向され、第１の制御スリーブ２２を経て第１の負荷接続部３６へ 流れる。接続されているサーボモータから来る注力媒体流は、同時に第２の負荷 接続部３８から第２の制御スリーブ２３を通って流れ、第２の栓３１の転向面３ ３により転向されて）制御縁２５　、２６の間を通って戻り空間４２へ流れ、さ らにタンク１８へ流れる。さてこれらの圧力媒体流は、衝撃的変化のため衝撃力 を生じ、この衝撃力は偏平弁体１９にも作用することができる。第２図には、流 入側で制御縁２５　、２６の間を通って流れる圧力媒体流のこの衝撃力は力Ｆ１ として簡単化して示され、転向面３２により第１の制御スリーブ２２へ導入され る圧力媒体流は力Ｆ２を生ずる。同しようにして流出側において、制御縁２５　 、２６の間を通る圧力媒体流に対して力Ｆ３が示され、転向面３３へ向く圧力媒 体流に対して力Ｆ４が示されている。周知のように、力ＦｌおよびＦ３の成分は 矢印４５の方向への偏平弁体１９の運動とは逆に作用し、力Ｆ２およびＦ４の成 分はこの運動方向したがって矢印４５の方向に作用する。偏平弁体１９に操作力 として作用する力成分は、大体において３つの要因の影響を受ける。その大きさ は第１に圧力媒体流の質量に関係するが、この質量はすべての制御縁２５　、２ ６において一定である。第２にこれらの操作力の大きさは、圧力媒体流の流速し たがってそのつと開かれる断面積に関係している。

これらの断面積も偏平弁体１９のすべての位置で定まっている。

第３にこれらの操作力は、圧力媒体流が偏平弁体１９へ作用する角度、すなわち 力ＦｌないしＦ４が偏平弁体１９に対してなす角度４６に関係している。これら の角度４６は、大体において制御面２４とそれぞれの転向面３２および３３との 間隔４７がどれ位の大きさであるかに関係している。各栓２９または３１の所に おいてこの間隔４７を適当に選択すにとによって、流入側で偏平弁体】９へ作用 する力ＦｌおよびＦ２の成分が互いに打消し合い、流出側で弁体１９へ作用する 力Ｆ３およびＦ４の成分も同様に相殺されるように、角度４６が設定される。偏 平弁体１９へ作用する衝撃力のこのような相殺は、調整弁ｌＯでは約１−４ｍｍ の間隔４７で行なわれる。したがってこの方法により各制御縁における流体力の 相殺を簡単に独立して行なうことができる。小さい流体力がまだ閉じあるいは開 くように作用するように、流体力相殺を設定できることはもちろんである。その 際制御スリーブ２２　、２３の内径は、通過する圧力媒体流がそれによりあまり 大きく絞られず、制卸縁２５　、２６により開かれる断面積が影響を及ぼすよう に、選ばれている。他方力Ｆ４のため偏平弁体１９へ作用する力がまだ生じ、こ の力が力Ｆ３のため相殺されるようにするために、この内径は過度に大きくては ならなＱｌ。さらに間隔４７と制御スリーブ２２　、２３の内径との比は比較的 小さくなければならない。すなわち約１＝４の比で良好な結果が得られる。

さて第３図は、現われる圧力差へＰに関して流量Ｑを記入した線図を示している 。ここで特性曲線４８は、同様に１段に構成されて回転弁体の構造の偏平弁体に より動作する市販の調整弁の特性を示している。この特性曲線４８が示すように 、大きい圧力媒体流ｌおよび大きいΔＰでは、弁体へ及ぼされる流体力の影響が 大きくて、特性曲線４８が放物線の形状から大きくずれる。したがってこの弁は この限界範囲ではもはや安定に動作しない。これに対し調整弁ＩＯをもつ本発明 の方法を使用することにより、特性曲線４９が得られる。この特性曲線４９から れかるように、偏平弁体１９の流体力相殺により、いっそう大きい圧力差でいっ そう大きい圧力媒体流量も制御することができる。したが・つて調整弁１０は著 しく大きい範囲で安定に動作することができ、偏平弁体の位置調整に特に適して いる。

制御孔２７　、２８に栓が挿入され、これらの栓により転向面３２および３３の それぞれの間隔が設定可能であると、この方法が特に簡単に実現される。

回転弁体として構成された偏平弁体が電磁回転駆動装置により直接操作され、こ の偏平弁体が片側にしか流れを通さないように構成されると、この方法を使用し て１段構造の特に有利な平すべり弁が製造される。この場合さらに各制御スリー ブの制御縁が平らな制御面上にあり、対応する転向面もこの制御面に対して平行 に延びているのがよい。

本発明の思想から逸脱することなく、・上述した方法およびそれにより動作する 平すべり弁を変更することはもちろん可能である。縦方向移動可能な偏平弁体で もこの方法を適用することができ、そのときは比例電磁石を駆動装置として使用 可能である。本方法は２つの制御スリーブをもつ弁にも限定されない。

その多重配置も考えられる。転向面はケースに固定的にあるいは可動制御部材に 設けることができる。平らな制裸面と湾曲した転向面あるいはその逆の組合わせ も除去されない。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　弁体空所をもつケース内に偏平弁体が動き得るように案内され、圧力媒体流 を通すことができる制御スリーブと対応する同じ大きさの制御孔とが１つの制御 面上で互いに突き合わされて、偏平弁体にある環状制御縁がケースにある対応す る環状制御縁と共同動作し、これら両方の環状制御縁が偏平弁体の中立位置で互 いに同軸的になっており、制御縁から離れた所にあって制御縁を通過する圧力媒 体流を転向する転向面が設けられている平すべり弁において、制御縁により形成 される制御面（２４）に対して平行に構成された転向面（３２゜３３）　と対応 する制御縁（２５，２６）との間隔（４７）を、圧力媒体流から偏平弁体（１９ ）へ及ぼされる衝撃力が少なくともほとんど相殺されるように選ぶことを特徴と する、平すべり弁における流体力相殺方法。 ２　偏平弁体（１９）の片側にのみ流れを通すことを特徴とする特許請求の範囲 第１項に記載の方法。 ３　制御面（２４）と転向面（３２，３３）を平らに構成することを特徴とする 特許請求の範囲第１項あるいは第２項に記載の方法。 ４　ケースに設けられた弁体空所内に偏平弁体が動き得るように案内され、この 偏平弁体が圧力媒体の通る少なくとも２つの制御スリーブをもち、これら制御ス リーブの制？ｍＲがケースに固定した孔の対応する制御縁と共同動作し、偏平弁 体の中立位置でこれらの孔がケース内において制御スリーブに対し同軸的になっ ており、偏平弁体の一方の側にある孔の部分がサーボモータの接続部として用い られ、他方の側にある部分が圧力媒体流を転向する栓を収容し、この栓の転向面 が制御縁から離れているものにおいて、圧力媒体流から偏平弁体（１９）へ及ぼ される衝撃力を相殺するような大きさに間隔（４７）を設定する栓（２９，３１ ）を使用することを特徴とする平すべり弁。 ５　平すべり弁と電磁駆動装置とを有し、この電磁駆動装置の接極子が偏平弁体 と直接機械的に連結されている１段構造の調整弁において、次の特徴の組合わせ ａ）偏平弁体が回転弁体（１９）として構成され、ｂ）電磁駆動装置が回転駆動 装置（１２）であり、Ｃ）偏平弁体（１９）およびケース（１３）が２つの制御 スリーブ（２２，２３）および対応する同軸的な孔（２７，２８）をもち、これ らの孔（２７，２８）が割部スリーブ（２２，。 ２３）を通って流れる圧力媒体流を転向させる転向面（３２゜３３）を収容し、 圧力媒体流から回転弁体（１９）へ及ぼされる衝撃力が相殺されるように、転向 面（３２，３３）と制御スリーブ（２２，２３）の制御縁（２５）との間隔（４ ７）が選ばれ、 ｄ）　回転すべり弁（１９）が片側に流れを通すことのできる偏平弁体として構 成され、 ｅ）偏平弁体（１９）の制御縁（２５）が１つの面上にあり、この面に対して平 行に平らな転向面（３２，３３）が延びている ことを特徴とする調整弁。 ６　制御スリーブ（２２，２３）が制御縁（２５）に対応する円錐駄凹所（３４ ）をもっていることを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の調整弁。 ７　定格流量では開かれる断面積に比較して圧力媒体流のわずかな絞りしか制御 スリーブ（２２，２３）内で行なわれず、他方制御スリーブを通って流れる圧力 媒体流が、流体力相殺のため充分な衝撃刃を偏平弁体に対して生ずるように、制 御スリーブ（２２，２３）の内径が選ばれていることを特徴とする特許請求の範 囲第５項に記載の調整弁。 ８　間隔（４２）と制御スリーブ（２２，２３）の内径との比がなるべく１：４ の範囲にあることを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の調整弁。