DE2419613A1

DE2419613A1 - Steuerventil fuer hydraulische anlagen

Info

Publication number: DE2419613A1
Application number: DE19742419613
Authority: DE
Inventors: Werner Ing Grad Reitz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1974-04-24
Filing date: 1974-04-24
Publication date: 1975-11-06
Also published as: FR2269009A1; DE2419613C2; FR2269009B3; JPS50145926A

Description

^R· 2 O 30

27-3.1974 My/Ml

Anlage zur

Patent- und

Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1

Steuerventil für hydraulische Anlagen

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil für hydraulische Anlagen, mit einem in einem Gehäuse angeordneten, vom Zulaufdruck weitgehend druckausgeglichenen Sitzventilkörper, der von einer Feder gegen einen gehäusefesten Sitz gedrückt wird und dabei mindestens einen Zulauf von einem Ablauf trennt und welcher Sitzventilkörper durch eine Betätigungseinrichtung vom Sitz abhebbar ist und einen über einen Schaft mit einem Führungsbolzen verbundenes Schließglied aufweist, an dem ein erster Kegelstumpf ausgebildet ist, der über einen kurzen zylindrischen Abschnitt in einen zweiten gegenüber dem ersten stumpfer ausgebildeten Kegelstumpf übergeht*

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Bei einem bekannten Steuerventil dieser Art ist der Sitzventilkörper auch gegenüber dem Ablaufdruck druckausgeglichen, wozu ein zusätzlicher Gegenkolben in einer Buchse gleitend geführt ist. Den Sitz für das Schließglied des Sitzventilkörpers bildet ein in eine Gehäusebohrung eingepreßter Ring, an dem ein nach innen ragender Bund eine Sitzkante bildet. Die zugehörige Dichtfläche am Schließglied weist der zweite Kegelstumpf auf, während dem ersten Kegelstumpf lediglich beim Absperren der Verbindung eine gewisse Drosselwirkung zukommt. Obwohl die Betätigungskräfte für den Sitzventilkörper infolge dessen druckausgeglichener Bauweise schon niedrig sind, treten hier beim Aufsteuern der Verbindung dynamische Kräfte auf, die in den meisten Fällen stören. Besonders nachteilig wird dies, wenn große Druckmittelmengen mit kleinen Betätigungskräften geschaltet werden sollen. Außerdem baut dieses Ventil relativ aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Steuerventil der genannten Art unter Vermeidung der erwähnten Nachteile möglichst einfach so auszubilden, daß es relativ große Druckflußmengen mit möglichst kleinen Betätigungskräften schalten kann.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der gehäusefeste Sitz durch eine Schulter am übergang einer ersten Bohrung in eine zweite Bohrung kleineren Durchmessers gebildet ist, in welcher der Führungsbolzen geführt ist, daß der erste Kegelstumpf die dem Sitz zugeordnete Dichtfläche aufweist und daß an den zweiten Kegelstumpf ein dritter, sich nach innen erstreckender Kegelstumpf anschließt, der zusammen mit dem zweiten Kegelstumpf jeweils am großen Durchmesser eine gemeinsame Drosselkante aufweist, die mit der Innenwand der ersten Bohrung eine zwischen Sitz und Ablauf geschaltete Drosselstelle bildet.

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Auf diese Weise wird ein besonders einfach bauendes Steuerventil der Sitzventilbauweise erreicht, das auch die bei relativ großen Durchflußströmen bedeutsameren dynamischen Kräfte weitgehend kompensiert. Dabei wird zudem auf äußerst einfache. Weise ein viskositätsabhängiger Einfluß ausgeschaltet. Vorteilhaft ist ferner, da3 die vorhandenen Gehäuse mit den üblichen Ventilsitzen weiterverwendet werden können.

Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt in

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Steuerventil Fig. 2 die Abhängigkeit der BetätigungskraftPvom WegSdes Sitzventilkörpers für ein bekanntes und für das erfindungsgemäße Steuerventil.

Die Fig. 1 zeigt ein Steuerventil 10 mit einem Gehäuse 11, in dem eine erste Bohrung 12 über eine Schulter 13 in eine zweite, kleinere Bohrung 14 übergeht. In die zweite Bohrung 14 führt ein Zulauf 15 und in die erste Bohrung 12 ein Ablauf 16. Die Schulter 13 weist eine senkrecht zu den Bohrungen 12, 14 verlaufende Ringfläche 17 auf, deren innere Kante mit einer schmalen, einen Sitz 18 bildenden Fase 19 versehen ist.

In der zweiten Bohrung 14 ist ein Sitzventilkörper 21 mit einem Führungsbolzen 22 dicht und gleitend geführt. Vom Führungsbolzen 22 aus erstreckt sich ein abgesetzter Schaft 23 vorbei am Zulauf 15 zu einem Schließglied 24, das wie der Schaft 23 ein Teil des Sitzventilkörpers 21 bildet. Das Schließglied 24 weist angrenzend an den Schaft 23 einen ersten Kegelstumpf 25 auf, der die mit dem Sitz

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18 zusammenwirkende Dichtfläche 26 trägt. Der erste Kegelstumpf 25 hat einen üblichen Spitzenwinkel von 83 - 90 Grad und sein großer Durchmesser ist nur geringfügig größer als der Durchmesser des Sitzes 18. Der Kegelstumpf 25 geht an seinem großen Durchmesser in einen kurzen zylindrischen Abschnitt 27 über, der gerade so groß gehalten wird, daß ein Auslauf beim Schleifen der Dichtfläche 26 geschaffen ist. An dem zylindrischen Abschnitt 27 schließt ein zweiter Kegelstumpf 28 an, dessen Spitzenwinkel stumpfer ist als derjenige des ersten Kegelstumpfes Z5 und dessen großer Durchmesser größer ist als der des zylindrischen Abschnitts 27. Angrenzend an den zweiten Kegels-tumpf 28 weist das Schließglied 24 einen dritten Kegelstumpf 29 auf, dessen großer Durchmesser zusammen mit dem des zweiten Kegelstumpfes 28 eine Drosselkante 31 bildet. Während der zweite Kegelstumpf 28 vorzugsweise einen Spitzenwinkel von 135 Grad aufweist, kann derjenige des dritten Kegelstumpfes rund 60 Grad betragen. Die Drosselkante 31 ist somit scharfkantig ausgebildet und bildet zusammen mit der In enwand 32 der ersten Bohrung 12 eine zwischen Sitz 18 und Ablauf 16 geschaltete Drosselstelle 33. Besonders vorteilhaft ist es, wenn sich die Durchmesser von zweiter Bohrung 14 zu erster Bohrung 12 zu Drosselkante 31 wenigstens nahezu wie 4:7:6 verhalten. Am dritten Kegelstumpf 29 stützt sich eine das Schließglied 24 auf den Sitz l8 drückende Feder 34 ab, deren Lage durch einen Bolzen 35 gesichert wird. Die Feder 34 liegt ferner an einem gehäusefesten Deckel 36 an. An der dem Schließglied 24 gegenüberliegenden Seite des Sitzventilkörpers 21, der durch einen O-Ring 37 nach außen abgedichtet ist, liegt ein Stößel 38 einer nicht näher gezeichneten Betätigungseinrichtung an.

Die Wirkungsweise des Steuerventils 10 sei wie folgt in vereinfachter Weise erläutert:

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In der gezeichneten Stellung liegt die Dichtfläche 26 am Sitz 18 im Gehäuse 11 an, wodurch der Zulauf 15 vom Ablauf 16.getrennt ist.

Drückt der Stößel 38 den Sitzventilkörper 21 gegen die Kraft der Feder 34 nach rechts, so muß er dabei anfangs nur deren Kraft überwinden, da der Sitzventilkörper 21 selbst vom Druck im Zulauf 15 ausgeglichen wird. In dem Augenblick, in dem der erste Kegelstumpf 25 vom Sitz 18 abhebt, entsteht eine strahlartige Strömung vorbei an der Fase 19; dabei sinkt der Druck im Bereich des Sitzes 19, wodurch der Sitzventilkörper 21 nicht mehr vollkommen statisch druckausgeglichen wäre und somit zusätzlich zur Kraft der Feder 34 gegen die Kraft am Stößel 38 belastet würde. Eine derartige Erhöhung der Betätigungskraft wird zum großen Teil dadurch ausgeglichen, daß die strahlartige Strömung vom zweiten, stumpferen Kegelstumpf 28 weiter umgelenkt wird und damit eine Kraft auf das Schließglied ausübt, die diese Erhöhung teilweise kompensiert. Zusätzlich verursacht die zwischen Drosselkante 31 und Innenwand 32 gebildete Drosselstelle 33 eine Druckerhöhung, die im wesentlichen am zweiten Kegelstumpf 2 8 wirksam wird und mit zur Kompensation der dynamischen Kräfte auf den Sitzventilkörper 21 beiträgt. Vorteilhaft bewirkt dabei die scharf ausgebildete Drosselkante 31, daß nachteilige Einflüsse infolge unterschiedlicher Viskosität des Druckmittels ausgeschaltet werden. Der Anteil dieser Einflüsse an der Kompensation kann sich je nach Größe des Weges des Sitzventilkörpers 21 etwas ändern; vor allem beim Aufsteuern wird jedoch der größere Anteil vom Umlenken des Druckmittel-Strahles stammen. Bei größeren Wegen von etwa einem Viertel des Durchmessers der zweiten Bohrung 14 wird dann der Anteil infolge der Drosselstelle 33 steigen.

Fig. 2 zeigt anhand einer Kennlinie 4l die am Stößel erforderliche BetätigungskraftPin Abhängigkeit des WegesSdes

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Sitzventilkörpers bei einem bekannten Steuerventil, während die Kennlinie 42 für das erfindungsgemäße Steuerventil 10 gilt. Beide Kennlinien ¹Jl, 42 sind an Steuerventilen gleicher Größe, bei gleicher Durchflußmenge und bei gleichen Drücken aufgenommen. Darüber hinaus hat das erfindungsgemäße Steuerventil 10 den Vorteil, daß zum Durchströmen der maximalen Durchflußmenge nur ein Druckniveau notwendig ist, das weniger als die Hälfte des beim bekannten Steuerventil notwendigen Druckes beträgt.

Mit dem erfindungsgemäßen Steuerventil lassen sich vergleichbare Druckmittelströme mit wesentlich kleineren Kräften schalten; dies ist besonders bedeutsam bei Magnetventilen, wo die Magnete entsprechend schwächer und damit kleiner gebaut werden können.

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Claims

Ansprüche

} Steuerventil für hydraulische Anlagen, mit einem in einem Gehäuse angeordneten, vom Zulaufdruck weitgehend druckausgeglichenen Sitzventilkörper, der von einer Feder gegen einen gehäusefesten Sitz gedrückt wird und dabei mindestens einen Zulauf von einem Ablauf trennt und welcher Sitzventilkörper durch eine !Betätigungseinrichtung vcm Sitz abhebbar ist und einen über sinen Schaft mit einem Führungsbolzen verbundenes Schließglied aufweist, an dem ein erster Kegelstumpf ausgebildet ist, der über einen kurzen zylindrischen Abschnitt in einen zweiten, gegenüber dem ersten stumpfer ausgebildeten Kegelstumpf übergeht, dadurch gekenr.zeichnet, daß der gehäusefeste Sitz (18) durch eine Schulter (13) am übergang einer ersten Bohrung (12) in eine zweite Bohrung (14) kleineren Durchmessers gebildet ist, in welcher der Führungsbolzen (22) geführt ist, daß der erste Kegelstumpf (25) die dem Sitz (18) zugeordnete Dichtfläche (26) aufweist und daß an den zweiten Kegelstumpf (28) ein dritter, sich nach innen erstreckender Kegelstumpf (29) anschließt, der zusammen mit dem zweiten" Kegelstumpf (28) jeweils am großen Durchmesser eine gemein-· same Drösseikante (3D aufweist, die mit der Innenwand der ersten Bohrung (12) eine zwischen Sitz und Ablauf (16) geschaltete Drosselstelle (33) bildet.
2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulter (I3) eine senkrecht zu den Bohrungen (12, I¹O

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verlaufende Ringfläche (17) aufweist, deren innere, mit einer Fase (19) versehene Kante den Sitz (18) bildet.
3. Steuerventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet., daß der Durchmesser des zylindrischen Abschnitts (27) geringfügig größer ist als der Durchmesser des Sitzes (18).
4. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Durchmesser von zweiter Bohrung (14) zjl erster Bohrung (12) zu Drosselkante (31) mindestens nahezu wie 4 zu 7 zu 6 verhalten.
5. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Spitzenwickel von erstem Kegelstumpf (25) zu zweitem Kegelstumpf (28) zueinander wenigstens nahezu wie 2 zu 3 verhalten.
6. Steuerventil nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Spitzenwinkel des dritten Kegelstumpfes (29) etwa 60 Grad beträgt.
7. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der wirksame Querschnitt der Drosselstelle (33) über den ganzen Hub des Sitzventilkörpers (21) gleich groß ist. ■

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