DE1912677U - Ventil zum regeln einer fluessigkeitsstroemung. - Google Patents

Description

H 45 715/4Tg G-brn 2.Februar 1965

HOBOUEF-EATOI MAmJi¹AOTURIITG COMPANY LIMITED, Coventry,Warwickshire (England)

Ventil zum Regeln einer Flüssigkeitsströmung

Die Neuerung betrifft Ventile zum Regeln einer Strömung, die so arbeiten, daß sie die Flüssigkeitsströmung von einer Pumpe zu einer Verwendungsanlage für Druckflüssigkeit automatisch drosseln, wenn die optimalen Arbeitsbedingungen einmal erreicht sind. Überschußströmung durch die Anlage wird daher bei Zunahme der Pumpengeschwindigkeit vermieden. Strömungsregulierventile dieser Art werden häufig in Lenkhilf eanlagen verwendet. Die Anwendung der Feuerung wird anhand der Ausführungsbeispiele beschrieben, ohne daß sich die Feuerung hierauf beschränkt.

Zum besseren Verständnis der !Teuerung ist es vorteilhaft, zunächst eine bekannte Ausführungsform eines Strömungsregulierventils und dessen Arbeitsweise zu beschreiben.

Fxg.1 zeigt eine bekannte Ausführungsform eines kombinierten Strömungs- und Entlastungsventils»

Pig.2 ist ein Kurvendiagramm der Regelcharakteristik des Regulierventils.

Pig.3 ist ein Schnitt ähnlich dem in Pig.1.

Pig.4 und 5 sind Teilschnitte, die drei weitere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Strömungsregulierventils darstellen.

Der allgemeine Aufbau des bekannten Regulierventils ist leicht aus Pig.1 verständlich. Am Einlaßkanal 2 strömt Druckflüssigkeit aus einer Pumpe in das Ventilgehäuse 1 ein und wird nach Durchströmen durch die Kammer 4 und den Abflußkanal 5 durch den Auslaßkanal 3 zu der zu beaufschlagenden Anlage ausgeströmt. Der Ventilkolben 6 ist von abgestufter zylindrischer Porm und wird durch die Peder 7 druckbelaste^y um den schmäleren Ventilkolbenschaft 6 A des Ventilkolbens gegen den Sitz in der eingeschraubten Verschlußschraube zu pressen, wobei sich der schmälere Ventilkolbenschaft 6 A durch die Kammer 4 erstreckt.

Der Ventilkolben 6 weist eine abgestufte Bohrung auf, in die eine Entlastungsventilanordnung eingesetzt ist, die im weitesten Teil der Bohrung 9 eine große Kugel 10 enthält, sowie eine kleinere Kugel 11, die mit dem

engeren Teil der Bohrung 9 zusammenwirkt» Die Kugel 11 wird von der Sitzbuchse 12 getragen, zwischen welcher und der Kugel 10 eine Feder 15 eingesetzt ist. Der Ventilkolbenkopf 6 B des Ventils 6 kann innerhalb der Ventilgehäusebohrung 14 gleiten. Von dem normalerweise nur mit der Feder ausgefüllten Teil der Bohrung 14 führt ein Querkanal 15 zu einer SekundärÖffnung 16 im Drosseleinsatz 17, der außerdem eine Primär Öffnung 18 auf v/eist, welche zwischen dem Abflußkanal 5 und dem Auslaßkanal 3 liegt. Der Ventilkolbenkopf β Β weist einen querliegenden Überlauf 19 auf, der den die Feder 13 enthaltenden Abschnitt der Ventilbohrung 9 kreuzt. Der Überlauf 19 ist so ausgelegt, daß er eine ständige Verbindung mit der ÜTebenbohrung 20 herstellt. Die Hebenbohrung 20 ist in geeigneter Weise mit einer Pumpe verbunden, die zu bestimmten Zeiten während des Betriebs Flüssigkeit in bekannter Weise überströmt.

Bei B_eginn des Abfließens tritt infolge der Verengung der PrimärÖffnung 18 ein Druckabfall ein, der auf das unter Federdruck stehende Ende des Ventilkolbens 6 durch die SekundärÖffnung 16 einwirkt. Dieser Druckunterschied vergrößert sich bei zunehmender Strömung und bewirkt eine Verschiebung des Ventilkolbens 6 in Richtung der Druckfeder 7. Sobald eine bestimmte Strömung erreicht ist, gibt der Ventilkolben 6 die Febenbohrung frei, die zur Einlaßseite der Pumpe führt. Eine weitere Strömungszunähme hat ein weiteres Öffnen zur Febenbohrung hin zur Folge,wodurch eine konstante Strömung zur Anlage

—4—

aufrechterhalten, wird.

Veränderungen des Betriebsdrucks wirken auf !seide Enden des Ventilkolbens 6 und "beeinträchtigen den durch die PrimärÖffnung 18 verursachten Druckunterschied nicht. Das Yentil ist somit gegenüber Strömungsveränderungen empfindlich, während es gegenüber Leitungsdruckveränderungen unempfindlich ist.

Diese Eigenschaft bleibt erhalten, solange der Leitungsdruck die Einstellung des in der Bohrung des hohlen Ventilkolbens 6 angebrachten Entlastungssteuerventils nicht übersteigt. Ist dies der Pail, wird die Kugel 11 aus ihrem Sitz gedrückt und eine Flüssigkeitsströmung aus der Federkammer 21 über den Überlauf 19 zur Uebenbohrung 20 ermöglicht.

Infolge der Drosselwirkung der SekundärÖffnung 16 Y/ird ein weiterer Druckabfall in der Federkammer 21 verursacht. Der Ventilkolben 6 bewegt sich dabei unabhängig von einer etwa bestehenden Steuereinstellung in die tJberströmstellung. Sobald der Leitungsdruck unter die Einstellung des Entlastungsventils absinkt, schließt sich das Steuerventil und der normale Druckunterschied ist wiederhergestellt» Der Ventilkolben 6 nimmt daraufhin seine normale Strömungsregulierfunktion wieder auf.

Es ist offensichtlich, daß die Flüssigkeit in der Kammer 4 und im gekrümmten Abflußkanal 5, der mit der Strömungsregulier- oder Primäröffnung in Verbindung steht, unter etwa dem gleichen Druck steht und daß, wie bereits

-5-

erwähnt, der durch, die Öffnung 18 bewirkte verringerte Druck auf die Kammer 21 wirkt. Theoretisch sollte dies eine gleichbleibende Strömungsgeschwindigkeit durch die Öffnung 18 zur Folge haben, nachdem die Strömungsreg-ulierbedingungen ,einmal erreicht wurden. Dementsprechend sollte dadurch auch ohne Rücksicht auf die Zunahme der ■ Pumpengeschwindigkeit keine Zunahme der Flüssigkeitsströmung in die Anlage bewirkt werden.

Tatsächlich tritt jedoch, bedingt durch die Bemessung der Druckfeder 7 und des Widerstandes der verschiedenen Kanäle im Ventilgehäuse 1 zur erhöhten Geschwindigkeit, eine zunehmende Strömung ein, wie durch die voll gezeichnete Kurve X im Kurvendiagramm in Tig.2

dargestell^'ist. Diese Strömlings zunähme ist immer nachteilig, da sie eine übermässige Hitze entwicklung bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten verursacht, im Pail der Lenkhilfeanlage sogar während der Geradeausfahrt (z.B. auf Autobahnen), wenn die Hilfskraft zum Lenken nicht verwendet wird.

In den meisten Fallen wäre es von Vorteil, wenn die Strömungsgeschwindigkeit abfallen würde anstatt zuzunehmen, wie durch die gestrichelte Kurve Y in Fig.2 dargestellt ist. Diese wünschenswerte Bedingung würde z.B« die Bedienungserfordernisse für verminderte Lenkhilfe bei hohen Geschwindigkeiten erfüllen und eine Abnahme der Hitzeentwicklung bei diesen Geschwindigkeiten bewirken.

-6-

Ziel der vorliegenden. Feuerung ist es, verbesserte Ausführungsformen von Strömungsregulierventilen zu schaffen, in denen Vorkehrung getroffen ist, wenigstens die Beibehaltung einer konstanten Strömungsgeschwindigkeit und in einigen Fällen eine allmählichjabnehmende Geschwindigkeit durch die Strömungsregulieröffnung bei Zunahme der Pumpengeschwindigkeit zu gewährleisten.

Dieses Ziel wird durch Zwischenschaltung einer Strömungsdrosselvorrichtung zwischen dem Einlaß- und Abflußkanal erreicht, der zur Strömungsregulieröffnung des Ventils führt. Insbesondere soll durch die Feuerung ein Strömungsregulierventil geschaffen werden, daß einen unter Federdruck stehenden/bohlen Ventilkolben enthält^ der zwischen dem Einlaß- und dem Abflußkanal im Ventilgehäuse eingefügt ist. In der Höhlung des Ventilkolbens ist ein federbelastetes Entlastungsventil eingebaut, das zur Regulierung der Flüssigkeitsströmung zu einem Febenkanal von einer Kammer dient, in die Flüssigkeit durch die kleine bzw. Sekundäröffnung ausgeströmt wird, wobei der Zufluß durch die größere bzw. ürimäröffnung erfolgt, die in den Abflußkanal eingefügt ist, wodurch theoretisch eine gleichbleibende Strömungsgeschwindigkeit durch die Primäröffnung unter normalen Strömungsregulierbedingungen Zustandekommen sollte.

Gemäß der !feuerung ist zur Unterbindung der bei entsprechenden Strömungsverhältnissen sonst eintretenden Strömungszunahme bzw. zur Erzielung von Strömungsabnahme

in dem zur PrimärVerengung führenden Kanal eine Drosselvorrichtung derart vorgesehen, daß die Differenz der Drücke vor und nach dieser Drosselvorrichtung die Strömlings zunähme verhindert.

Auf diese Weise unterscheidet sich die Neuerung von einer anderen bekannten Ventileinrichtung, bei welcher die Primärverengung regelbar ist, im übrigen eine andere Punktion des Ventiles vorliegt. Die Ausführung nach der Feuerung unterscheidet sich weiterhin von einem anderen bekannten Ventil, bei dem eine Druckregulierung und weniger eine Flüssigkeitssteuerung vorgenommen wird und insbesondere keine Steuerung in Abhängigkeit von der gesamten Durchflußmenge vorliegt. Ähnlich verhält es sich bei weiteren bekannten Ventil— einrichtungen mit einem Pilotventil, bei denen jedoch ebenfalls keine Mittel vorgesehen sind, um eine zusätzliche Druckdifferenz an den Stirnseiten des Ventilkörpers hervorzurufen, und zwar in Abhängigkeit von dem gesamten Flüssigkeitsdurchlauf. Dabei ist festzustellen, daß sich die Ventileinrichtung nach der Neuerung bezüglich ihrer einfachen Konstruktion vorteilhaft von weiteren bekannten Vorrichtungen unterscheidet.

Ausführung-sbeispiele der erfindungsgemässen Flüssigkeitsregulierventile sind in den Fig.3,4 und 5 der Zeichnung dargestellt. Darin tragen gleiche Teile die gleichen Bezugsziffern wie in Fig.1. Bei der in Fig.3 gezeigten Anordnung erfolgt die Drosselung durch den Halsring A, der

so angebracht ist, daß er die in Mg.1 dargestellte Kammer 4 in zwei voneinander getrennte Kammern B 1 und B 2 unterteilt, wobei der Einlaßkanal 2 nur mit der Kammer B 1 und der Abglußkanal 5 nur mit der Kammer B 2 in Verbindung steht. Die wirksame Fläche des Halsrings A, welcher den Schaft 6 A des Regulierventilkolbens 6 umgibt, ist derart, daß bei kleiner Pumpengeschwindigkeit und bis zum Beginn der Strömungsregulierung der Druckunterschied in den Kammern B 1 und B unbedeutend ist. Bei einer Geschwindigkeitserhöhung über den Beginn der Strömungsregulierung hinaus entsteht infolge der Drosselwirkung des Halsrings A ein entsprechender Druckanstieg in der Kammer B 1. Der Halsring A übt einen höheren Druck auf den in die Kammer B ragenden Teil des Regulierventilkolbens 6 aus; bei maximaler Geschwindigkeit beträgt dieser erhöhte Druck etwa 0,35 kg - 0,70 kg/cm².

Der Druckanstieg in der Kammer B 1 hat ein weiteres leichtes Öffnen des Ventils zusätzlich zu dem durch die bisherige Strömungsregulierbedingung geschaffenen und daher eine stetig abnehmende Geschwindigkeit durch die Primäröffnung 18 bei erhpüater Pumpengeschwindigkeit zur Folge. Die somit bei hoher Geschwindigkeit erhaltene, reduzierte Strömung in der Anlage bewirkt einen Druckabfall für Bedingungen bei Geradeausfahrt, der drei- oder viermal niedriger als der in der Kammer B 1 geschaffene

Anfangsdruck ist. Als Endergebnis erhält man. daher, daß die Pumpe "bei niedrigerem Druck als in anderen Fällen arbeitet, wobei gleichzeitig eine niedrigere Hitzeentwicklung erreicht wird.

In den Pig.4 und 5-sind weitere Ausführungsbeispiele gedrosselter Strömungsventile gemäß der Neuerung gezeigt. In der !Fig.4 wird die gewünschte Drosselung durch Bildung einer Auskragung bzw. eines llansch.es C am Schaft 6 A des Kolbens 6 erreicht, während in Pig.5 die gewünschte Drosselung durch eine Hülse D der eingeschraubten Verschlußschraube geschaffen wird, wobei dieselbe Öffnungen E aufweist, die mit dem Einlaßkanal 2 fluchten. Selbstverständlich können auch andere Formen einer Strömungsdrosselvorrichtung verwendet werden, beispielsweise Kombinationen der in den Fig.3,4 und gezeigten Formen.

-10-

Claims (6)

.- 10 - /L Sehutzansprüche

1. Flüssigkeitsströmungsventil mit einem federbelasteten Differentialventilorgan zwischen einem Einlaß und einem auf eine Primärverengung folgenden Auslaß, von welchem aus die Flüssigkeit durch eine kleinere Sekundärverengung in eine Kammer und von dieser unter Steuerung durch das Differentialventilorgan in eine Rücklaufleitung gelangen kann, wobei mittels der Primärverengung bei normalen Strömungsverhältnissen konstante Strömungsgeschwindigkeit eintritt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterbindung der bei entsprechenden Strömungsverhältnissen sonst eintretenden Strömungszunahme bzw. zur Erzielung von Strömungsabnahme in dem zur Primärverengung (18) führenden Kanal (5) eine Drosselvorrichtung derart vorgesehen ist, daß die Differenz der Drücke vor und nach dieser Drosselvorrichtung die Strömungszunahme verhindert.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselvorrichtung in dem Teil der Kammer (4) untergebracht ist, in welchem sich das Differentialventilorgan (6) befindet.

-11-

y7

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselvorrichtung ein in die Kämmer (4) eingesetzter Halsring (A) ist.

4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselung der Flüssigkeitsströmung durch Anbringung eines perforierten Sperrteiles (D-E) in der zwischen dem Einlaßkanal (2) und dem Abflußkanal (5) liegenden Kammer (4) bewirkt wird, in welcher der Ventilkolben (6) liegt.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Differentialventilorgan hohlzylindrisch und an der Außenseite abgestuft sowie am Endehohl ausgebildet ist, wobei sich im Inneren des Organs zwecks Bildung eines Rückschlag-Entlastungsventils am einen offenen Ende eine federbelastete Kugel befindet.

6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Differentialventilorgan ein Differentialkolben (6) ist.