DE2523901C2

DE2523901C2 - Schieberventil mit im Strömungsmittelweg zu einem Verbraucher angeordneten Drosselelementen

Info

Publication number: DE2523901C2
Application number: DE2523901A
Authority: DE
Inventors: Myrl Eugene Canoga Park Calif. Orme
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1974-06-06
Filing date: 1975-05-30
Publication date: 1983-11-24
Also published as: FR2273993A1; GB1485909A; DE2523901A1; JPS5942186B2; US3899001A; JPS517529A; FR2273993B1

Description

Das Hauptpatent betrifft ein Schieberventil mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Merkmalen.

Mit der Anordnung der Scheiben gemäß dem Hauptpatent ergibt sich eine Strömungsmittelführung derart, daß bei insgesamt radialem Durchfluß des Strömungsmittels abwechselnd verhältnismäßig großvolumige Kammern und feine Löcher durchströmt werden, womit sich gute Dämpfungseigenschaften ergeben, ohne daß sich hohe Reibungswiderstände einstellen, und daß die Wirkung von Viskositätsänderungen des Strömungsmittels aufgrund von Temperaturschwankungen auf die Dämpfungseigenschaften stark verringert sind.

Dabei besteht jedes Dämpfungselement aus der mit den Löchern versehenen mittleren Scheibe und den zu beiden Seiten vorgesehenen Endscheiben zur Bildung der Kammern. Wird nun ein solches Dämpfungselement bei Betätigung des Ventilschiebers freigegeben, so kann das Strömungsmittel in alle in diesem Element ausgebildeten Strömungsmittelkanäle gleichzeitig eintreten. Dies ist insbesondere dann ein Nachteil, wenn mit wenig Strömungsmittel besonders fein dosierbar gesteuert werden soll.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist es deshalb, das Schieberventil der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen, dem älteren Vorschlag entsprechenden Art hinsichtlich der Feindosierbarkeit der Strömungsmittelmengen zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs aufgeführten Merkmale gelöst

Erfindungsgemäß ist der Vorteil erzielt, daß bei Betätigung des Ventilschiebers zum öffnen bzw. Schließen des Ventils fortschreitend von Scheibe zu Scheibe nur jeweils einzelne Strömungsmittelkanäle freigegeben bzw. abgesperrt werden. Es ist also ein Dämpfungselement in mehrere Teilstromwege aufgeteilt: Ein erster Teilstromweg mündet an der ersten mit den Durchbrechungen für die Kammern versehenen Scheibe, ein zweiter Teilstromweg mündet an der mit den Löchern versehenen Scheibe und ein dritter Teilstromweg mündet schließlich an der zweiten mit Durchbrüchen zur Bildung der Kammer versehenen Scheibe. Innerhalb des Dämpfungselementes gibt es somit drei Axialstellungen für den Ventilschieber, in denen jeweils neue Teilstromwege für die Durchströmung freigegeben bzw. verschlossen werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Teilschnitt durch eine Ventilhülse mit im Strömungsmittelweg angeordneten Diosseischeiben,

F i g. 2 eine Ansicht einer mit Durchbrüchen versehenen Scheibe,

Fig.3 eine Ansicht einer mit Löchern versehenen Scheibe,

F i g. 4 eine Ansicht einer ebenfalls mit Durchbrüchen versehenen Scheibe,

F i g. 5 eine Ansicht in vergrößertem Maßstab der von den drei übereinandergelegten Scheiben gemäß F i g. 2 bis 4 gebildeten Strömungsmittelwege,
F i g. 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 in F i g. 5,
F i g. 7 einen Schnitt längs der Linie 7-7 in F i g. 5,
F i g. 8 einen Schnitt längs der Linie 8-8 in F i g. 5 und F i g. 9 eine graphische Darstellung der Feindosierbarkeit.

In Fig. 1 ist die Anordnung eines Stapels von Drosselscheiben 52 in einer ringförmigen Nut einer Ventilhülse 20 eines Schieberventils dargestellt. Ferner ist ein Ausschnitt eines Ventilschiebers 22 gezeigt, der mit einem Bund 36 versehen ist. Beim Betätigen des Ventilschiebers 22 werden die vom Strömungsmittel radial durchflossenen Scheiben fortlaufend freigegeben oder verschlossen und damit die Strömungsmittelverbindungen zwischen den Ringräumen 32 bzw. 38 beidseits des Bundes 36 gesteuert. Im übrigen wird auf die Bauweise des im Hauptpatent dargestellten und beschriebenen Schieberventils Bezug genommen.

Nunmehr wird die Ausbildung der einzelnen Scheiben näher beschrieben. F i g. 2 zeigt eine Scheibe 64, die von einem Muster von Durchbrüchen durchsetzt ist. Die Radiallage dieser Durchbrüche ist für das Verständnis der verschiedenen Teilströme wichtig. Am Außenrand befinden sich Durchbrüche 66, die unter Zugrundelegung des Ziffernblatts einer Uhr in der 6-Uhr-, 7-Uhr- und 9-Uhrlage angeordnet sind. Ähnliche Durchbrüche (nicht gezeigt) befinden sich in der 10-Uhr-, 12-Uhr-, 1-Uhr-, 3-Uhr- und 4-Uhrlage. Am Innenumfang sind Öffnungen 65 in der 6-, 9-, 12- und 3-Uhrlage vorhanden. Mehrere Durchbrüche 67 sind in Radialrichtung fluchtend zu den Öffnungen 65 und 66 ausgerichtet, mit diesen jedoch nicht unmittelbar verbunden. In der 8-Uhrlage befinden sich mehrere Durchbrüche 68, die

eine radial fluchtende Reihe bilden, jedoch ist jeder Durchbruch 68 in dieser Reihe gegenüber den öffnungen 66 und Durchbrüchen 67 verschoben. Entsprechende Reihen von Durchbrüchen 68 sind in Umfangsrichtung der Scheibe 64 in der 11-, 2- und 5-Uhrlage vorhanden.

F i g. 3 zeigt eine mittlere Scheibe 70, die unmittelbar neben der in F i g. 2 gezeigten durchbrochenen Scheibe angeordnet ist und die in ihrer radialen Ausrichtung der Scheibe gemäß F i g. 2 entspricht Die Scheibe 70 enthält mehrere Reihen von fein verteilten Löchern 74, deren Lage mit Teilabschnitten der anhand F i g. 2 beschriebenen Durchbrüche 66, 65, 67 und 68 übereinstimmt Gemäß Fig.3 befinden sich in der 7- und 10-Uhrlage öffnungen 72, die mit dem Innenumfang der Scheibe 70 in Verbindung stehen. Entsprechende Öffnungen sind in der 1- und 4-Uhrlage in der Scheibe 70 vorhanden. Fig.4 zeigt eine Scheibe 62, die identisch wie die Scheibe gemäß Fig.2 ausgebildet sein kann. Wie gezeigt ist die Lage ihrer Durchbrüche und öffnungen jedoch etwas anders; die Scheibe ist gegenüber F i g. 2 entgegen dem Uhrzeigersinn um ein Zwölftel einer Umdrehung verdreht so daß die den öffnungen 66 der Scheibe 64 entsprechenden Öffnungen 66' nunmehr in der 5- bzw. 8-Uhrlage angeordnet sind, und die radial fluchtend ausgerichteten Durchbrüche 67' sind gegenüber der Lage der Durchbrüche 67 in entsprechender Weise verdreht. An der 6-Uhrstelle der Scheibe 62 unterscheidet sich das Öffnungsmuster von dem an der 7-Uhrstelle der Scheibe 64 insofern, als die Scheibe 64 eine nach außen mündende Öffnung 66 aufweist und eine derartige öffnung in der Scheibe 62 nicht vorhanden ist. Die Scheiben werden derart zusammengebaut daß die Scheibe 70 unter Einhaltung der gezeigten Radialausrichtung zwischen die Scheiben 64 und 62 gelegt wird, wobei eine erwünschte Anzahl von jeweils durch eine ununterbrochene Zwischenscheibe getrennten Scheibengruppen vorgesehen wird.

Fig.5 zeigt eine derartige Scheibengruppe im zusammengesetzten Zustand, wobei die Scheibe 64 oben liegt und am Außenrand in der 6-Uhrlage eine Öffnung 66 und eine entsprechende öffnung 65 am Innenrand aufweist Radial fluchtend zu den öffnungen 66 und 65 sind Durchbrüche 67 angeordnet, die die Scheibe 70 unmittelbar überlagern; durch die öffnungen 65, 66 und Durchbrüche 67 sind mehrere der kleinen Löcher 74 in der Scheibe 70 sichtbar. In gestrichelten Linien und zur Unterscheidung von den Durchbrüchen in der Scheibe 64 geringfügig vergrößert sind mehrere Durchbrüche 68' ersichtlich, die in Radialrichtung fluchtend zu den öffnungen 65,66 und Durchbrüchen 67 angeordnet, gegenüber diesen jedoch radial verschoben sind. In der 6-Uhrlage kann somit Strömungsmittel je nach der zu einer bestimmten Zeit vorhandenen Strömungsrichtung entweder in die öffnung 66 oder die Öffnung 65 einströmen.

F i g. 6 zeigt einen Schnitt durch zwei Scheibengruppen, die jeweils auf die in F i g. 5 in der 6-Uhrstellung gezeigte Weise ausgebildet sind. Die Scheibe 64 liegt unmittelbar an der Stirnfläche der Ventilhülse 20 an und ist mit öffnungen 65 und 66 am Innen- bzw. Außenumfang versehen. Die nach links unmittelbar benachbarte Scheibe ist die Scheibe 70, die mehrere kleine Löcher 74 aufweist. In der 6-Uhr-Stellung ist diese Scheibe mit keiner in den Umfang mündenden öffnung versehen. Neben der Scheibe 70 befindet sich die Scheibe 62, die, wie bereits erwähnt, mjt Ausnahme der zusätzlichen Durchbrüche 67 gleich wie die Scheibe 64 ausgebildet, jedoch um ein Zwölftel einer Umdrehung verdreht angeordnet ist, so daß sie in dieser Lage keine in den Außen- oder Innenrand mündende öffnungen hat

In dieser 6-Uhrstellung kann das Strömungsmittel in die öffnung 65 einströmen über ein Loch 74 in eine durch einen Durchuruch 68' gebildete Kammer, über ein weiteres Loch 74 zu einer durch einen Durchbruch 67 begrenzten Kammer, über ein weiteres Lc -± 74 zu einer weiteren durch einen Durchbruch 68' begrenzten Kammer gelangen, usw., bis es schließlich den Stapel an der öffnung 66 verläßt Die Strömungsrichtung kann natürlich auch in entgegengesetzter Richtung von außen nach innen verlaufen. Im Stapel ist ferner eine vierte Scheibe 76 vorhanden, die nicht durchbrochen ist Im Anschluß an die Scheibe 76 befindet sich eine weitere Gruppe von Scheiben 64, 70, 62, die in der genau gleichen Weise arbeiten. Am Ende befindet s:ch eine weitere, undurchbrochene Scheibe 76'. Wahlweise kann der Stapel durch eine weitere Stirnfläche der Ventilhülse 20 abgeschlossen werden. Es sind so viele gleiche Scheibengruppen vorhanden, wie zur Erzielung der gewünschten Strömungsverhältnisse erforderlich sind.

Wie F i g. 5 im Bereich der 7-Uhrlage zeigt, liegen die öffnungen 66 und Durchbrüche 67 wiederum über Gruppen von Löchern 74 in der Lochscheibe 70, und diese liegen ihrerseits über Durchbrüchen 68' in der Scheibe 62. An dieser Stelle wird der Zugang zu dem Stapel durch eine öffnung 72, die sich am Innenrand um eine Scheibe weiter, nämlich in der Scheibe 70, befindet und eine öffnung 66 gebildet, die am Außenrand der Scheibe 64 ausgebildet ist. Die Strömungsverhältnisse sind am deutlichsten im Schnitt gemäß F i g. 7 verständlich, wonach wiederum die Scheiben 64, 70 und 62 zwischen einer Stirnfläche der Hülse 20 und der undurchbrochenen Scheibe 76 angeordnet sind. In diesem Fall gelangt das Strömungsmittel am Innenrand des Stapels in die öffnung 72 der zweiten Scheibe 70, von wo es in eine durch den Durchbruch 68' in der Scheibe 62 begrenzte Kammer, über ein Loch 74 in der Scheibe 70 und von dort in eine durch einen Durchbruch 67 in der Scheibe 64 begrenzte Kammer strömt. Der Strömungspfad führt dann in entgegengesetzter Richtung durch eine weitere Lochreihe in eine weitere durch einen Durchbruch 68' begrenzte Kammer usw. durch den Stapel und führt an einer öffnung 66 in der Scheibe 64 nach außen. In der 7-Uhrlage befindet sich somit eine öffnung in der zweiten Scheibe am Innenumfang, in der ersten Scheibe jedoch lediglich eine einzige öffnung am Außenumfang.

Fig.8 zeigt einen Schnitt an der 8-Uhrstelle der F i g. 5, wo die Scheibe 64 ebenso wie die Scheibe 70 weder am Innen- noch am Außenrand mit einer öffnung versehen ist, jedoch die dritte Scheibe 62 eine öffnung 65' aufweist. Das in die öffnung 65' eintretende Strömungsmittel gelangt über eine Lochreihe 74 in der Lochscheibe 70 zu einer durch den Durchbruch 67 begrenzten Kammer und von dort in entgegengesetzter Richtung durch eine weitere Lochreihe 74 in der Lochscheibe 70 zu einer durch einen Durchbruch 67' begrenzten Kammer und strömt auf diese Weise weiter, bis es den Stapel an der öffnung 66' verläßt. Wiederum sind die Durchbrüche 67' und 68' durch eine undurchbrochene Scheibe 76 abgedeckt um die entsprechenden Kammern zu begrenzen. Die Scheiben im Scheibenstapel werden vorzugsweise etwa durch Verlöten zu einer integralen Einheit verbunden. Andernfalls besteht die Gefahr, daß das Strömungsbild

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aufgrund von Fehlausrichtungen der Scheiben und zweiten Scheibengruppe 64, 70 und 62 vorbeibewegt

aufgrund eingeleiteter mechanischer Schwingungen wird. Bei mehreren derartigen Scheibengruppen

gestört wird. wiederholt sich dieses Strömungsmuster; bei jeder

Wenn während des Betriebs der beschriebenen vierten Scheibe, wenn eine undurchbrochene Scheibe

Anordnung der Bund 36 den Scheibenstapel 52 5 überwandert wird, erfolgt kurzzeitig keine Erhöhung

überdeckt, wie dies in F i g. 1 gezeigt ist, werden des Mengenstroms. Da bei Blickrichtung auf den

sämtliche öffnungen versperrt und es ist durch den Innenumfang des Stapels jeweils bei drei von vier

Stapel keine Strömung vorhanden. Unter der Annahme, Scheiben in einer Scheibengruppe ein Strömungsmittel-

daß der Bund 36 den Stapel an der in F i g. 6 gezeigten Zustrom möglich ist, ergibt sich ein stark geglätteter

Stelle überdeckt und dann um eine der Breite der ι ο Verlauf des Mengenstroms in Abhängigkeit vom

Scheibe 64 entsprechende Strecke nach links bewegt Stellweg, was besonders vorteilhaft ist, wenn die

wird, wird die öffnung 65 freigegeben, wodurch auf die normalen Stellbewegungen des Ventilschiebers 22 klein

beschriebene Weise eine Strömung durch die erste sind. Bei anderen Ventilen ist der Verlauf des

Dreiergruppe benachbarter Scheiben einsetzt. Die Mengenstroms über den Verschiebeweg wesentlich

Abhängigkeit des Mengenstroms vom Stellweg bei 15 stärker abgestuft und daher weit weniger für Ventile mit

Bewegung des Bundes über den Rand der Scheibe 64 ist sehr geringen Stellbewegungen geeignet, da lediglich

in F i g. 9 durch den mit »a« bezeichneten Abschnitt der jede zweite Scheibe einen Strömungsmittelzustrom in

Kurve dargestellt. Der Kurvenverlauf macht deutlich, den Stapel erlaubt.

daß, wenn sich der Bund über die Scheibe bewegt und Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind

die öffnung immer mehr freigibt, der Mengenstrom 20 zwar Gruppen von jeweils drei Scheiben vorgesehen,

zunächst vergleichsweise rasch zunimmt und sich dann die Strömungskammern und -öffnungen bilden und

weniger rasch erhöht, je weiter der Steg über die Breite seitlich durch undurchbrochene Scheiben oder unbear-

der Scheibe 64 verschoben wird. Bei einer weiteren beitete Flächen begrenzt werden, jedoch lassen sich die

Verschiebung beginnt die Freigabe der öffnung 72 in Scheiben auch in unterschiedlicher Anzahl gruppenwei-

der Scheibe 70, wodurch ein weiterer rascher Anstieg 25 se zusammenfassen. Insbesondere wenn die Scheiben

des Mengenstroms bewirkt wird, der sich dann bei erheblich größer sind und der Innendurchmesser im

Annäherung der Bewegung des Bundes an die Breite Vergleich zum Außendurchmesser größer als bei dem

der Scheibe 70 auf einen geringeren Wert abflacht, wie beschriebenen Ausführungsbeispiel ausgebildet ist,

dies durch den mit »b« bezeichneten Kurvenabschnitt können die Scheiben in Umfangsrichtung anstatt in 12

dargestellt ist. Wenn die öffnung 65' durch den 30 beispielsweise in 16 oder 24 Segmente aufgeteilt

Ventilschieber freigegeben wird, nimmt der Mengen- werden. In diesem Fall kann die Anzahl der zu einer

strom wiederum rasch zu und es ergibt sich eine im Gruppe zwischen undurchbrochenen Scheiben zusam-

wesentlichen gleichartige Kennlinie »c« wenn der mengefaßten Scheiben zwischen vier und sieben liegen,

Schieber die öffnung 65' in der Scheibe 62 überwandert. wodurch die Anzahl der undurchbrochenen Scheiben im

Beim nachfolgenden Überwandern der undurchbroche- 35 Vergleich zur Gesamtzahl der Scheiben verringert und

nen Scheibe 76 ändern sich die Strömungsverhältnisse ein noch glatterer Verlauf des Mengenstroms in

nicht, anschließend ergibt sich ein identisches Muster Abhängigkeit vom Stellweg erreicht wird,
erhöhten Mengenstroms, wenn der Schieber an der

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Schieberventil, insbesondere Mehrwegeventil, mit im Strömungsmittelweg zu einem Verbraucher angeordneten Drosselelementen, bestehend aus übereinander gestapelten ringförmigen Scheiben, in denen Kanäle ausgebildet sind, die am Außen- und Innenrand der Scheiben ausmünden und bei Bewegung des Ventilschiebers aufeinanderfolgend freigegeben bzw. abgedeckt und vom Strömungsmittel in radialer Richtung mäanderförmig durchflossen werden, wobei jeder Kanal von in einer mittleren Scheibe angeordneten Löchern und von zu beiden Seiten der mittleren Scheibe vorgesehenen von Endscheiben abgedeckten Kammern gebildet ist, wobei jede Kammer über mindestens ein Loch mit der gegenüberliegenden benachbarten, radial weiter auSen und über mindestens ein Loch mit der gegenüberliegenden benachbarten, radial weiter innen liegenden Kammer in Verbindung steht, wobei die am Außen- und Innenrand der Scheiben liegenden Kammern radial offen sind und die Querschnitte der für die Drosselung des Strömungsmittels maßgebenden Löcher in der mittleren Scheibe im Vergleich zu den Strömungsquerschnitten der Kammern klein sind, und zur Bildung der Kammern zwischen der mittleren, die Löcher aufweisenden Scheibe und jeder Endscheibe eine mit Durchbrüchen versehene Scheibe vorgesehen ist, nach Patent 24 00 969, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Scheibe (70) an ihrem Innenrand radial offen ist und daß die Öffnungen (65, 65'; 72) an den Innenrändern aller Scheiben (62, 64, 70) von Scheibe zu Scheibe in Umfangsrichtung zueinander versetzt sind, so daß bei kontinuierlicher Bewegung des Ventilschiebers (22) die Öffnungen von Scheibe zu Scheibe und entsprechend die mit den Öffnungen verbundenen Kanäle aufeinanderfolgend freigegeben werden.

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