DE3305093A1 - Flow-rate valve - Google Patents
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Abstract
Description
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft ein Mengenventil für gasförmige oder flüssige Druckmittel, mit einem Ventilgehäuse mit Zulauf und Ablauf, einem Ventil kolben, der durch das Druckmittel gegen einen Ventil sitz andrückbar ist, sowie einem Vorsteuerventil, durch das ein Steuerkanal vom Zulauf zum Ablauf geöffnet oder geschlossen werden kann.The invention relates to a flow control valve for gaseous or liquid Pressure medium, with a valve housing with inlet and outlet, a valve piston, which can be pressed against a valve seat by the pressure medium, as well as a pilot valve, through which a control channel from the inlet to the outlet can be opened or closed can.
Bei Ventilen der vorgenannten Art ist der Ventilkolben auf seiner Rückseite und auf seiner Vorderseite durch den Zulaufdruck des Druckmittels beaufschlagt und er wird infolge der Flächendifferenz zwischen Rückseite und Vorderseite durch das Druckmittel selbst (und ggf. noch durch eine Feder) gegen seinen Ventilsitz angedrückt und in Schließstellung gehalten. Wird das Vorsteuerventil geöffnet, so kann von der Rückseite des Ventil kolbens her Druckmittel zum Ablauf abströmen, wodurch der auf die RUckseite des Ventil kolbens wirkende Druck abgebaut wird, so daß der Ventilkolben durch den auf seine Vorderseite wirkenden Zulaufdruck vom Ventilsitz abgehoben und das Ventil geöffnet wird. Der Ventil kolben geht dann in eine Endstellung, in der der Ventilquerschnitt voll geöffnet ist. Zwischenstellungen des Ventil kolbens und damit eine Veränderung des Durchflußquerschnittes des Ventiles sind jedoch nicht möglich.In valves of the aforementioned type, the valve piston is on its Back and on its front side acted upon by the inlet pressure of the pressure medium and it is due to the difference in area between the back and the front the pressure medium itself (and possibly also by a spring) against its valve seat pressed and held in the closed position. If the pilot valve is opened, so pressure medium can flow from the back of the valve piston to the drain, whereby the pressure acting on the back of the valve piston is reduced, see above that the valve piston is removed from the valve seat by the inlet pressure acting on its front side lifted off and the valve is opened. The valve piston then goes to an end position, in which the valve cross-section is fully open. Intermediate positions of the valve piston and thus a change in the flow cross-section of the valve are not possible.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß der Hub des Ventil kolbens gesteuert bzw. auf vorgegebene Werte eingestellt werden kann.The invention is therefore based on the object of providing a valve of the initially mentioned type so that the stroke of the valve piston controlled or on preset values can be set.
Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Ventil kolben mit einem Steuerkolben versehen ist, durch welchen der Querschnitt einer Drossel im Steuerkanal zwischen dem Zulauf und dem Vorsteuerventil veränderbar ist.According to the invention this is achieved in that the valve piston is provided with a control piston through which the cross section of a throttle can be changed in the control channel between the inlet and the pilot valve.
Zweckmäßigerweise ist der Steuerkolben fest mit dem Ventilkolben verbunden, wobei der Querschnitt der Drossel abhängig vom Hub des Ventilkolbens verändert werden kann. Der Steuerkolben ist vorteilhafterweise kegelförmig ausgebildet und er verjüngt sich in Richtung zum Ventilkolben.The control piston is expediently firmly connected to the valve piston, wherein the cross section of the throttle can be changed depending on the stroke of the valve piston can. The control piston is advantageously conical and it tapers towards the valve piston.
Der Durchflußquerschnitt des Vorsteuerventiles wird vorzugsweise durch einen weggeregelten Proportionalmagneten eingestellt.The flow cross section of the pilot valve is preferably through a position-controlled proportional solenoid is set.
Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der Fig. 1 im Schnitt ein Mengenventil in geschlossener Stellung zeigt, während Fig. 2 im Schnitt das Mengenventil nach Fig. 1 in geöffneter Stellung zeigt.An example embodiment of the invention is provided below explained with reference to the drawing, in Fig. 1 in section a flow control valve in closed Position shows, while Fig. 2 shows in section the flow valve according to FIG. 1 in the open Position shows.
Das Mengenventil 10 besteht aus einem Gehäuse 12 mit Zulauf 18 und Ablauf 20, sowie einem im Gehäuse axial verschiebbaren Ventilkolben 14, der mit einem Ventilsitz 16 zusammenwirkt.The quantity valve 10 consists of a housing 12 with an inlet 18 and Drain 20, as well as an axially displaceable valve piston 14 in the housing, which with a valve seat 16 cooperates.
Vom Zulauf 18 zweigt ein Verbindungskanal 22 ab, der in eine Kammer 32 mündet, die über einen Drosselquerschnitt 30 mit einem Kolbenraum 24 in Verbindung steht, der auf der Rückseite des Ventil kolbens 14, d.h.A connecting channel 22 branches off from the inlet 18 and leads into a chamber 32 opens, which is connected to a piston chamber 24 via a throttle cross section 30 stands on the back of the valve piston 14, i.
auf der zum Ventilsitz 16 entgegengesetzten Seite des-Ventilkolbens 14 liegt. Ober den Verbindungskanal 22, die Kammer 32 und den Drosselquerschnitt 30 strömt das Druckmittel vom Zulauf 18 her in den Kolbenraum 24 ein, so daß sich in diesem der volle Zulaufdruck aufbaut, durch welchen der Ventil kolben 14, unterstützt durch eine Druckfeder 54, gegen seinen Ventilsitz 16 angedrückt und in geschlossener Stellung gehalten wird.on the side of the valve piston opposite to the valve seat 16 14 lies. About the connecting channel 22, the chamber 32 and the throttle cross-section 30, the pressure medium flows from the inlet 18 into the piston chamber 24, so that in this the full inlet pressure builds up, through which the valve piston 14 supports by a compression spring 54, pressed against its valve seat 16 and in the closed Position is held.
Der Ventilkolben 14 ist mit einem Steuerkolben 26 ausgerüstet, der fest mit ihm verbunden sein kann, zweckmäßigerweise aber aus einem Stück mit ihm besteht. Der Steuerkolben 26 hat ein zylindrisches Kopfstück 56 und einen kegelförmigen Abschnitt 58, der sich in Richtung zum Ventilkolben 14 verjüngt.The valve piston 14 is equipped with a control piston 26, the can be firmly connected to it, but expediently from one piece with it consists. The control piston 26 has a cylindrical head piece 56 and a conical section 58 which tapers in the direction of the valve piston 14.
Der Steuerkolben 26 arbeitet mit einer Steuerbohrung 28 zusammen, durch welche hindurch er sich in die Kammer 32 hineinerstrzkt, wie die Fig. 1 und 2 zeigen. Der kegelförmige Abschnitt 58 des Steuerkolbens 26 bildet zusammen mit der Steuerbohrung 28 den veränderbaren Drosselquerschnitt 30.The control piston 26 works together with a control bore 28, through which it pushes itself into the chamber 32, like FIGS. 1 and 2 show. The conical section 58 of the control piston 26 forms together with of the control bore 28 the variable throttle cross section 30.
Vom Kolbenraum 24 zweigt ein Verbindungskanal 34 ab, der zu einem Ventilraum 36 führt, welcher seinerseits über einen Verbindungskanal 38 an den Ablauf 20 angeschlossen ist.A connecting channel 34 branches off from the piston chamber 24, which leads to a Valve chamber 36 leads, which in turn via a connecting channel 38 to the drain 20 is connected.
Die Verbindungskanäle 22, 34 und 38 bilden zusammen mit der Kammer 32, dem Kolbenraum 24 und dem Ventilraum 36 einen Steuerkanal zur Steuerung des Ventiles.The connecting channels 22, 34 and 38 form together with the chamber 32, the piston chamber 24 and the valve chamber 36 a control channel for controlling the Valves.
Am Obergang vom Ventil raum 36 zum Verbindungskanal 38 ist ein Ventilsitz 42 ausgebildet, mit welchem ein Ventil kegel 40 zusammenwirkt, der über seinen Ventilschaft 44 mit dem Anker 50 eines elektromagnetischen Vorsteuerventiles 46 verbunden ist. Das letztere ist mit einer Magnetspule 48 versehen, die über nichtgezeigte elektrische Anschlüsse durch einen elektrischen Strom beaufschlagt werden kann.At the transition from the valve space 36 to the connecting channel 38 is a valve seat 42 formed, with which a valve cone 40 cooperates, the over its valve stem 44 is connected to the armature 50 of an electromagnetic pilot valve 46. The latter is provided with a magnetic coil 48, which has electrical, not shown Connections can be acted upon by an electric current.
Der Anker 50 ist durch eine Druckfeder 52 ständig in Schließrichtung des Ventilkegels 40 beaufschlagt, so daß das Ventil 40, 42 geschlossen und damit die Verbindung vom Kolbenraum 24 zum Ablauf 20 gesperrt ist, wenn die Magnetspule 48 abgeschaltet ist.The armature 50 is constantly in the closing direction by a compression spring 52 of the valve cone 40 is applied so that the valve 40, 42 is closed and thus the connection from the piston chamber 24 to the outlet 20 is blocked when the solenoid 48 is switched off.
Das Ventil nach den Fig. 1 und 2 arbeitet wie folgt: In Fig. 1 ist das Ventil geschlossen. Im Kolbenraum 24, der über den Verbindungskanal 22, die Kammer 32 und den Drosselquerschnitt 30 mit dem Zulauf 18 in Verbindung steht, herrscht der volle Zulaufdruck, durch den der Kolben 14, unterstützt durch die Druckfeder 54, gegen seinen Ventilsitz 16 angedrückt wird. Die Magnetspule 48 des Vorsteuerventiles 46 ist entregt, weshalb der Anker 50 und damit der mit ihm verbundene Ventilkegel 40 durch die Druckfeder 52 gegen den Ventilsitz 42 angepreßt wird. Die Verbindung vom Kolbenraum 24 zum Ablauf 20 über die Verbindungskanäle 34 und 38 ist damit durch das geschlossene Ventil 40, 42 gesperrt.The valve of Figs. 1 and 2 operates as follows: In Fig. 1 is the valve closed. In the piston chamber 24, which via the connecting channel 22, the Chamber 32 and the throttle cross-section 30 is connected to the inlet 18, there is the full inlet pressure through which the piston 14 is supported by the compression spring 54, is pressed against its valve seat 16. The solenoid 48 of the pilot valve 46 is de-excited, which is why the armature 50 and thus the one connected to it Valve cone 40 is pressed against valve seat 42 by compression spring 52. the Connection from the piston chamber 24 to the outlet 20 via the connecting channels 34 and 38 is thus blocked by the closed valve 40, 42.
Wird nun, wie Fig. 2 zeigt, die Magnetspule 48 erregt, so wird der Anker 50 gegen die Kraft der Feder 52 nach oben bewegt und der Ventilkegel 40 vom Ventilsitz 42 abgehoben und damit das Vorsteuerventil geöffnet.If now, as shown in FIG. 2, the solenoid 48 is excited, the Armature 50 moves up against the force of spring 52 and the valve cone 40 from Valve seat 42 is lifted and the pilot valve is thus opened.
Der aus der Magnetspule 48 und dem Anker 50 gebildete Elektromagnet des Vorsteuerventiles 46 ist ein weggeregelter Proportionalmagnet, d.h. der Hub des Ankers 50 und damit der Hub des Ventilkegels 40 ist proportional zu der Stromstärke, mit der die Magnetspule 48 beaufschlagt wird.The electromagnet formed from the magnetic coil 48 and the armature 50 of the pilot valve 46 is a position-regulated proportional solenoid, i.e. the stroke of armature 50 and thus the stroke of valve cone 40 is proportional to the current strength, with which the solenoid 48 is acted upon.
Das Druckmittel beginnt nun aus dem Kolbenraum 24 über den Verbindungskanal 34, den Ventil raum 36, das geöffnete Ventil 40, 42 und den Verbindungskanal 38 zum Ablauf 20 abzuströmen, wodurch der Druck im Kolbenraum 24 abgebaut und der Ventil kolben 16 durch das vom Zulauf 18 her auf ihn wirkende Druckmittel gegen die Kraft der Feder 54 von seinem Ventilsitz 16 abgehoben und nach oben bewegt wird. Das Druckmittel strömt dann vom Zulauf 18 durch den Ringraum zwischen dem Ventilkolben 14 und dem Ventilsitz 16 zum Ablauf 20. Das Ventil ist geöffnet.The pressure medium now begins from the piston chamber 24 via the connecting channel 34, the valve chamber 36, the opened valve 40, 42 and the connecting channel 38 to flow off to the outlet 20, whereby the pressure in the piston chamber 24 is reduced and the valve piston 16 by the pressure medium acting on it from inlet 18 against the force the spring 54 is lifted from its valve seat 16 and moved upwards. The pressure medium then flows from the inlet 18 through the annular space between the valve piston 14 and the Valve seat 16 to drain 20. The valve is open.
Durch die Hubbewegung des Ventil kolbens 14 wird auch der mit ihm verbundene Steuerkolben 26 nach oben bewegt, wodurch infolge der kegeligen Ausbildung des Steuerkolbens 26 der Querschnitt des Drosselspaltes 30 zwischen dem Steuerkolben und der Steuerbohrung 28 vergrößert wird.Through the stroke movement of the valve piston 14 is also the one with him connected control piston 26 moved upwards, as a result of the tapered training of the control piston 26 is the cross section of the throttle gap 30 between the control piston and the control bore 28 is enlarged.
Der Ventilkolben 14 bewegt sich soweit nach oben, bis der Querschnitt des Drosselspaltes 30 dem vorgegebenen Durchflußquerschnitt zwischen dem Ventilkegel 40 und dem Ventilsitz 42 des Vorsteuerventiles entspricht.The valve piston 14 moves upwards until the cross section of the throttle gap 30 the predetermined flow area between the valve cone 40 and the valve seat 42 of the pilot valve corresponds.
Hat der Ventilkolben 14 diese Position erreicht, in der die beiden genannten Querschnitte einander entsprechen, dann fließt durch den Drosselspalt 30 ebensoviel Druckmittel vom Zulauf 18 her in den Kolbenraum 24 zu, wie aus diesem über den Verbindungskanal 34 und das geöffnete Ventil 4U, 42 zum Ablauf 20 abströmt. Der Ventilkolben 14 befindet sich damit im Gleichgewicht.Has the valve piston 14 reached this position in which the two Said cross-sections correspond to each other, then flows through the throttle gap 30 as much pressure medium from the inlet 18 into the piston chamber 24 as from this Flows off via the connecting channel 34 and the opened valve 4U, 42 to the outlet 20. The valve piston 14 is thus in equilibrium.
Wird nun der Durchflußquerschnitt des Ventiles 40, 42 durch Veränderung der Stromstärke, mit der die Magnetspule 48 beaufschlagt wird, verändert, z.B. vergrößert, so strömt mehr Druckmittel aus dem Kolbenraum 24 ab, als durch den Drosselspalt 30 nachströmt. Der Druck im Kolbenraum 24 wird demzufolge abgebaut bzw. reduziert und der Ventilkolben 14 wird weiter nach oben bewegt, wodurch der Durchflußquerschnitt zwischen ihm und dem Ventilsitz 16 vergrößert wird. Infolge dieser Hubbewegung des Ventilkolbens 14 wird auch der Steuerkolben 26 weiter aufwärtsbewegt und damit der Querschnitt des Drosselspaltes 30 vergrößert, so daß wieder mehr Druckmittel vom Zulauf 18 her in den Kolbenraum 24 einströmen kann, wobei, wie oben bereits erläutert, die Hubbewegung des Ventilkolbens 14 dann zum Stillstand kommt, wenn der Querschnitt des Drosselspaltes 30 dem neuen vorgegebenen Durchflußquerschnitt des Ventiles 40, 42 entspricht.The flow cross-section of the valve 40, 42 is now changed by changing the current strength with which the magnetic coil 48 is applied, changed, e.g. increased, so more pressure medium flows out of the piston chamber 24 than through the throttle gap 30 flows in. The pressure in the piston chamber 24 is consequently reduced or reduced and the valve piston 14 is moved further upwards, whereby the flow area between him and the valve seat 16 is enlarged. As a result of this stroke movement of the Valve piston 14, the control piston 26 is also moved further upwards and thus the Cross-section of the throttle gap 30 enlarged, so that again more pressure medium from Inlet 18 can flow into the piston chamber 24, wherein, as already explained above, the stroke movement of the valve piston 14 comes to a standstill when the cross section of the throttle gap 30 to the new predetermined flow cross-section of the valve 40, 42 corresponds.
Der Ventilkolben 40 hat dann seine neue Position erreicht und befindet sich wieder im Gleichgewicht.The valve piston 40 has then reached its new position and is located get back in balance.
Abhängig von der Stromstärke, mit der die Magnetspule 48 betrieben wird, kann somit der Hub des Ventil kolbens 14 und damit über den Durchflußquerschnitt die Durchflußmenge des Ventiles auf gewünschte vorgegebene Werte eingesteuert werden.Depending on the current strength with which the magnetic coil 48 is operated is, thus the stroke of the valve piston 14 and thus across the flow area the flow rate of the valve can be controlled to the desired preset values.
Wird die Magnetspule 48 abgeschaltet, so wird der Ventil kegel 40 durch die Feder 52 gegen den Ventilsitz 42 gedrückt und das Ventil geschlossen, womit die Verbindung vom Kolbenraum 24 zum Ablauf 20 gesperrt wird. Im Kolbenraum 24 baut sich wieder der volle Zulaufdruck auf, durch den in Verbindung mit der Feder 54 der Ventilkolben 14 in seine in Fig. 1 dargestellte geschlossene Stellung gebracht wird.If the solenoid 48 is switched off, the valve cone 40 becomes pressed by the spring 52 against the valve seat 42 and the valve closed, whereby the connection from the piston chamber 24 to the outlet 20 is blocked. In the piston chamber 24 the full inlet pressure builds up again through the connection with the spring 54 brought the valve piston 14 into its closed position shown in FIG. 1 will.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8130 | Withdrawal |