DE2950372C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Medium-Regelventilanordnung mit einer ersten und zweiten Ventileinrichtung, die jeweils eine erste, eine zweite und eine dritte Öffnung und ein Regelelement aufweist, welches so bewegbar ist, daß der Durchfluß in einem Fließweg zu- oder abnimmt, zu dem die erste und die zweite Öffnung gehören, und daß gleichzeitig der Durchfluß in einem Fließweg ab- oder zunimmt, zu dem die erste und die dritte Öffnung gehören, mit einer Kopplung, die die Regelelemente wirksam miteinander verbindet, mit Kanälen, die die ersten Öffnungen mit einem Mediumdruck verbinden, und mit einer ersten Fläche auf jedem der Regelelemente, die auf eine Differenz zwischen einem Zwischendruck in einem Fließweg durch die erste Ventileinrichtung und dem entsprechenden Zwischendruck in einem Fließweg durch die zweite Ventileinrichtung ansprechen, um die Regelelemente in eine Richtung zur Verringerung der Differenz zwischen den Zwischendrücken zu bewegen.

Eine solche Regelventilanordnung ist aus der US 24 60 774 bekannt.

Bei einer solchen Anordnung müssen die beiden medium-betriebenen Elemente mit einer ersten Geschwindigkeit in einer Richtung gleich laufen und in einer anderen Richtung mit einer anderen Geschwindigkeit. Die Arbeitsgeschwindigkeiten der medium-betriebenen Elemente sind proportional zu der Flüssigkeitsmenge, die durch die Ventilanordnungen fließt. Wenn auf die Elemente zusätzliche Drücke wirken, d. h. Drücke, die sie in die gleiche Richtung zwingen, wie die angelegten Flüssigkeitsdrücke, nimmt die Geschwindigkeit der Regelelemente und damit die Geschwindigkeit der hiervon bewegten Einrichtung, tendenziell zu. Unter besonderen Umständen, beispielsweise beim Betrieb von Schubdeflektoren von Gasturbinen-Triebwerken durch die Ventilanordnung, ist eine solche Geschwindigkeitszunahme unerwünscht.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Regelventilanordnung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß sie unabhängig wird von den durch zusätzliche Drücke erzeugten Geschwindigkeitserhöhungen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kopplung eine Federanordnung zum Spannen der Regelelemente in bestimmte Relativlagen beinhaltet, welche aus einer ersten Feder zum Spannen der Elemente in eine erste Richtung relativer Bewegung und aus einer zweiten Feder zum Spannen der Elemente in die entgegengesetzte Richtung relative Bewegung besteht, und daß eine Leitung zum Beaufschlagen der zweiten Fläche an jedem der Regelelemente mit einem vorspannenden Mediumdruck vorgesehen ist, der in Gegenrichtung zu den zwischendrücken wirkt.

Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher er­ läutert, in der schematisch ein Ausführungsbeispiel eines medium-betriebenen Stellgliedsystems dargestellt ist, in das eine Ventilanordnung nach der Erfindung eingebaut ist.

Zwei gleiche Stellgliedkolben 10, 11 sind so angeordnet, daß sie jeweiligen Elementen einer Außenvorrichtung (nicht darge­ stellt) eine gleichzeitige Bewegung verleihen. Eine Seite jedes der Kolben 10, 11 wird von einem Druck beaufschlagt, bei dem es sich entweder um einen Zudruck Ps oder um einen niedrigen Rückdruck Pr handelt, wobei der beaufschlagende Druck von einem Ventil 12 geregelt wird. Die anderen Seiten der Kolben 10, 11 werden mit einem vorspannenden Druck beauf­ schlagt, bei dem es sich ebenfalls um den Zudruck Ps handeln kann. Die Stangen der Kolben 10, 11 bilden verschiedene Flä­ chen auf gegenüberliegenden Seiten der Kolben, um eine Bewe­ gung hervorzurufen, wenn beide Seiten vom Druck Ps beauf­ schlagt werden. Der vorspannende Druck wird auf die Kolben 10, 11 durch eine Ventilanordnung 13 nach der Erfindung aus­ geübt, wobei die Bewegungsgeschwindigkeiten der Kolben 10, 11 in beide Richtungen von den Durchflüssen durch die Ventil­ anordnung 13 abhängig sind. Die Ventilanordnung 13 weist zwei gleiche Ventileinrichtungen 14, 15 auf, wobei die Einrich­ tung 14 nachstehend im einzelnen beschrieben wird.

Die Einrichtung 14 weist ein Gehäuse 16 mit einer ersten Öff­ nung 17 und einer zweiten und dritten Öffnung 18, 19 auf. Ein Regelelement 20 ist im Gehäuse 16 verschiebbar, um für eine gleichzeitige Regelung des Mediumdurchflusses in einem ersten Fließweg, zu dem die Öffnungen 17, 18 gehören, und in einem zweiten Fließweg zu sorgen, zu dem die Öffnungen 17, 19 gehören. Die Ausbildung des Regelelements 20 ist der­ art, daß eine Bewegung desselben eine Zunahme oder Abnahme des Mediumdurchflusses zwischen den Öffnungen 17, 18 be­ wirkt und gleichzeitig eine Abnahme oder Zunahme des Medium­ durchflusses zwischen den Öffnungen 17, 19 hervorgerufen wird.

Ein Schaft 21 hat einen Flansch 22 und erstreckt sich ver­ schiebbar durch das Regelelement 20. Ein weiterer Flansch 23 am Schaft 21 hält das Element auf dem Schaft 21 fest. Ein weiterer Schaft 24 erstreckt sich verschiebbar durch das Regelelement der Ventileinrichtung 15. Das Regelelement 25 wird auf dem Schaft 24 zwischen einem Flansch 26 und einem allgemein zylindrischen Käfig 27 gehalten, der das Ende des Schafts 21 umgibt, auf dem der Flansch 22 sitzt. Eine Buchse 28 ist auf dem Schaft 21 verschiebbar, und eine Druckfeder 29 sitzt zwischen der Buchse und dem Flansch 22. Eine weitere Druckfeder 30 sitzt zwischen dem Flansch 22 und dem entfern­ ten Ende des Käfigs 27.

Der Flansch 22, der Käfig 27, die Buchse 28 und die Federn 29, 30 befinden sich in einer Kammer 31, die dichtend von den Ventileinrichtungen 14, 15 durch Partien der betreffen­ den Regelelemente 20, 25 abgetrennt ist.

Die Öffnung 17 und die entsprechende Öffnung der Einrichtung 15 stehen mit einer Quelle 32 eines Zudrucks Ps über betref­ fende gleiche Durchflußdrosselungen 33, 34 in Verbindung. Die Quelle 32 steht außerdem mit der Kammer 31 in Verbindung. Die Enden der Regelelemente 20, 25, die von der Kammer 31 abgewandt sind, werden vom Druck in den betreffenden Ventil­ räumen 35, 36 beaufschlagt. Der Raum 35 steht mit dem Einlaß 17 über eine Durchflußdrosselung 37 in Verbindung, und der Raum 36 steht mit dem entsprechenden Zufluß der Ventilein­ richtung 15 über eine Durchflußdrosselung 38 in Verbindung.

Medium von der Öffnung 19 kann zur Verlagerung des Kolbens 10 durch ein Rückschlagventil 39 fließen. Durch den Kolben 10 verdrängtes Medium kann zur Öffnung 18 über ein Rück­ schlagventil 40 fließen. Der Mediumfluß zum Kolben 11 und von diesem weg erfolgt über entsprechende Rückschlagventile 41, 42.

Im Betrieb kann eine Beaufschlagung der Kolben 10, 11 mit dem Druck Ps durch das Ventil 12 erfolgen. Durch den Kolben 10 verdrängtes Medium fließt durch den Fließweg, zu dem das Rückschlagventil 40, die Öffnungen 18, 17 und die Dros­ selung 33 gehören. Durch den Kolben 11 verdrängtes Medium fließt durch den Fließweg, zu dem das Rückschlagventil 42 und die Drosselung 34 gehören. Die Kolben 10, 11 bewegen sich damit mit den gleichen Geschwindigkeiten, wenn die Durchflüsse durch diese beiden Wege gleich sind. Weil die Ven­ tileinrichtungen 14, 15 gleich sind, ist dann, wenn die Durchflüsse gleich sind, der Druck an der Öffnung 17 der Ventileinrichtung 14 gleich dem an der entsprechenden Öff­ nung der Ventileinrichtung 15. Die Drücke in den Räumen 35, 36 sind gleich, und die Elemente 20, 25 bewegen sich deshalb nicht aus den in der Zeichnung dargestellten Positionen.

Wenn beispielsweise der Durchfluß durch die Öffnung 17 grö­ ßer als der durch die entsprechende Öffnung in der Einrichtung 15 ist, steigt der Druck in der Öffnung 17, und der Druck im Raum 35 wird höher als der im Raum 36. Die Vorspannung der Federn 29, 30 ist derart, daß dann, wenn die Drücke in den Räumen 35, 36 sich nicht vom Druck Ps in der Kammer 31 um mehr als einen Sollwert unterscheiden, diese Federn nicht zusammengedrückt werden. Unter diesen Umständen bewirkt die ge­ nannte Zunahme im Druck im Raum 35 eine Bewegung beider Ele­ mente 20, 25 nach rechts gemeinsam, und damit wird gleich­ zeitig der Durchfluß durch die Öffnung 18 verringert und der Durchfluß durch die entsprechende Öffnung in der Ventilein­ richtung 15 erhöht. Eine Bewegung der Regelelemente hört auf, wenn die Drücke in den Räumen 35, 36 gleich sind, d. h. wenn die Durchflüsse durch die beiden Fließwege gleich sind. Es versteht sich, daß dann, wenn der Verdrängungsfluß des Kol­ bens 11 größer als derjenige des Kolbens 10 ist, die Ele­ mente 20, 25 nach links wandern, bis diese Durchflüsse wie­ der gleich sind.

Wenn das Ventil 12 so bewegt wird, daß eine Seite jedes der Kolben 10, 11 mit dem Rückdruck Pr beaufschlagt wird, wer­ den die anderen Seiten dieser Kolben mit dem Zudruck Ps durch die Ventilanordnung 13 auf das betreffende Rückschlag­ ventil 39, 41 beaufschlagt. Wenn der Durchfluß durch den Fließweg, zu dem die Drosselung 33, die Öffnungen 17, 19 und das Ventil 39 gehören, größer als derjenige durch den ent­ sprechenden Fließweg in der Ventileinrichtung 15 ist, ist der Druck an der Öffnung 17 niedriger als derjenige an der ent­ sprechenden Öffnung in der Einrichtung 15. Der entstehende höhere Druck im Raum 36 bewegt die Elemente 20, 25 nach links, um den Durchfluß zwischen den Öffnungen 17, 19 zu verringern, wobei diese Bewegung aufhört, wenn die Drücke und folglich die Durchflüsse wieder gleich sind.

Wenn der von den Kolben 10, 11 verdrängte Durchfluß durch das Ventil 13 einen Sollwert überschreitet, überschreiten die Drücke in den Räumen 35, 36 den Druck Ps in der Kammer 31 um eine Größe, die ein Zusammendrücken der Feder 29 bewirkt. Die Elemente 20, 25 bewegen sich damit aufeinander zu und verringern gleichzeitig beide Durchflüsse, um damit das Maß der Kolbenbewegung zu begrenzen.

Wenn der Mediumfluß von der Quelle 32 durch die Ventilanordnung 13 zu den Kolben 10, 11 einen Sollwert überschreitet, fallen die Drücke in den Räumen 35, 36 unter den Druck Ps in der Kammer 31 um ein Maß, das ein Zusammendrücken der Feder 30 bewirkt, was eine Bewegung der Elemente 20, 25 auseinander bewirkt und gleichzeitig die Zuflüsse zu den Kolben 10, 11 verringert. Die Vorspannung der Federn 29, 30 gestattet verschiedene Durchflüsse und folglich Kolbengeschwindigkeiten, die für jede Richtung der Kolbenbewegung eingestellt werden können.

Darüber hinaus spricht die Ventilanordnung auf die Druckdif­ ferenzen an, die dann entstehen, wenn eine Bewegung eines der Kolben auf Grund eines Defekts verhindert wird, wobei die Ventilanordnung so wirkt, daß der Zufluß zu oder der Ab­ fluß von beiden Kolben abgesperrt wird. Wenn beispielsweise der Kolben 10 oder seine zugehörige Außenvorrichtung klemmt, erfolgt kein Durchfluß durch die Ventileinrichtung 14, weder in die eine noch in die andere Richtung. Der Druck im Raum 35 ist damit gleich dem in der Kammer 31, und das Regelele­ ment 20 bietet keinen Widerstand gegen eine Bewegung des Re­ gelelements 25. Jeder Durchfluß durch die Ventileinrichtung 15 erzeugt eine Druckdifferenz, die auf das Regelelement 25 einwirkt, so daß das Element 25 ungehindert wandert, um den Durchfluß durch die Einrichtung 15 abzusperren. Ein Klemmen des Kolbens 10 führt damit zu einem Festhalten des Kolbens 11. Es ist ersichtlich, daß ein Klemmen des Kolbens 11 einen gleichen Effekt hat, nämlich die Bewegung des Kolbens 10 zu unterbinden.

Claims (3)

1. Medium-Regelventilanordnung mit einer ersten und zweiten Ventileinrichtung, die jeweils eine erste, eine zweite und eine dritte Öffnung und ein Regelelement aufweist, welches so bewegbar ist, daß der Durchfluß in einem Fließweg zu- oder abnimmt, zu dem die erste und die zweite Öffnung gehören, und daß gleichzeitig der Durchfluß in einem Fließweg ab- oder zunimmt, zu dem die erste und die dritte Öffnung gehören, mit einer Kopplung, die die Regelelemente wirksam miteinander verbindet, mit Kanälen, die die ersten Öffnungen mit einem Mediumdruck verbinden, und mit einer ersten Fläche auf jedem der Regelelemente, die auf eine Differenz zwischen einem Zwischendruck in einem Fließweg durch die erste Ventileinrichtung und dem entsprechenden Zwischendruck in einem Fließweg durch die zweite Ventileinrichtung ansprechen, um die Regelelemente in eine Richtung zur Verringerung der Differenz zwischen den Zwischendrücken zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung (21, 22, 27-30) eine Federanordnung (29, 30) zum Spannen der Regelelemente (20, 25) in bestimmte Relativlagen beinhaltet, welche aus einer ersten Feder (29) zum Spannen der Elemente (20, 25) in eine erste Richtung relativer Bewegung und aus einer zweiten Feder (30) zum Spannen der Elemente (20, 25) in die entgegengesetzte Richtung relativer Bewegung besteht, und daß eine Leitung zum Beaufschlagen der zweiten Fläche an jedem der Regelelemente (20, 25) mit einem vorspannenden Mediumdruck vorgesehen ist, der in Gegenrichtung zu den Zwischendrücken wirkt.

2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, gekenn­ zeichnet durch eine Durchflußdrosselung in jedem der Fließwege (17, 18 und 17, 19).

3. Ventilanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußdrosselung eine Drosselung (33, 34) in jedem der verbindenden Kanäle aufweist.