DE3308967A1 - Valve or the like for hydraulic or pneumatic systems - Google Patents

Valve or the like for hydraulic or pneumatic systems

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DE3308967A1 DE19833308967 DE3308967A DE3308967A1 DE 3308967 A1 DE3308967 A1 DE 3308967A1 DE 19833308967 DE19833308967 DE 19833308967 DE 3308967 A DE3308967 A DE 3308967A DE 3308967 A1 DE3308967 A1 DE 3308967A1
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Abstract

A needle valve for hydraulic or pneumatic systems having at least one flow passage, which is arranged between an inlet and an outlet for the hydraulic flow medium and opens close to the outer surface of a valve needle, there being, opposite the outer surface, an inner surface movable relative to it, a sleeve accommodating the valve needle or a corresponding element, is, on the one hand, to permit a very low flow rate and, on the other hand, also to be easily adjustable under pressure. This is achieved by the fact that the outer surface (88) of the valve needle (76) has at least one formed-in cam section (40), which encloses an angle (w1) of inclination with a radial plane through the valve needle, the radial plane preferably being defined by an annular edge (90) in the outer surface forming an annular surface (88). <IMAGE>

Description

DIPL.-ING. GERHARD F. HEEBSCHDIPL.-ING. GERHARD F. HEEBSCH

PATENTANWALT EUROPEAN PATENT ATTORNEYPATENT LAWYER EUROPEAN PATENT ATTORNEY

Firma Johann Weiss iS£2E.\. Johann Weiss company in the sense of £ 2E. \.

Telegr./Cables:Telegr./Cables:

~~ ~~ Bodenseepatent~~ ~~ Lake Constance patent

Telex 793850Telex 793850

Hauptstraße Telefon (07731)63075Hauptstrasse Telephone (07731) 63075

6307663076

7799 Illmensee Mem zeichen7799 Illmensee meme sign

Datum / DateDate

Ventil od. dgl. für hydraulische oder pneumatische SystemeValve or the like for hydraulic or pneumatic systems

Die Erfindung betrifft ein Ventil od. dgl. für hydraulische oder pneumatische Systeme mit wenigstens einem zwischen einem Eingang und einem Ausgang für das hydraulische Strömungsmedium angeordneten Strömungskanal der nahe der Außenfläche einer Ventilnadel mündet, wobei der Außenfläche eine zu ihr relativ bewegbare Innenfläche eine die Ventilnadel aufnehmenden Hülse oder eines entsprechenden Elementes gegenüberliegt.The invention relates to a valve or the like for hydraulic or pneumatic systems with at least one between an inlet and an outlet for the hydraulic flow medium arranged flow channel of the opens near the outer surface of a valve needle, the outer surface having an inner surface that is movable relative to it a sleeve receiving the valve needle or a corresponding element is opposite.

Ein großer Nachteil-der bekannten Ventile und Drosseln für hydraulische Medien ist darin zu sehen, daß die niedrigste konstante Durchflussmenge bei 0,4 Litern je Minute liegt; eine derartige Durchflußmenge jedoch ist in den meisten Fällen zu groß, die bekannten Ventile sind also dann unbrauchbar.A big disadvantage - the known valves and throttles for hydraulic media it can be seen that the lowest constant flow rate is 0.4 liters each Minute lies; such a flow rate, however, is in most cases too large for the known valves are then useless.

-2--2-

W-IAOW-ILO

Ein weiterer Mangel entsteht durch den Innendruck, der eine Verformung der Ventil- oder Drosselhülse verursacht; bei Drücken bis zu 350 bar setzt sich die Drosselhülse zwischen den Strömungskanälen des Ventilkörpers fest, über denen sie sich weitet. Aus diesem Grunde ist es beispielsweise nur bedingt möglich, herkömmliche Ventile unter Druck zu verstellen, da die drucklosen Kanten Ventilkörper und Drosselhülse beschädigen.Another deficiency arises from the internal pressure, which causes deformation of the valve or throttle sleeve; at pressures of up to 350 bar, the throttle sleeve settles between the flow channels of the valve body over which it widens. For this reason, it is only possible to a limited extent, for example, to use conventional Adjust valves under pressure, as the unpressurized edges damage the valve body and throttle sleeve.

Angesichts dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, Nadelventile der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die zum einen sehr geringe Durchflußmengen erlauben sowie zum anderen auch unter Druck verstellt zu werden vermögen.In view of these circumstances, the inventor has set himself the goal of producing needle valves of the type mentioned at the beginning Art to create that on the one hand allow very low flow rates and on the other hand also adjusts under pressure to be able to become.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß die Außenfläche der Ventilnadel wenigstens ein eingeformtes Kurvenstück aufweist, welches mit einer Radialebene durch die Ventilnadel einen Neigungswinkel einschließt. Zudem soll die Radialebene durch eine ringartige Kante in der eine Ringfläche bildenden Außenfläche bestimmt sein.To solve this problem, the outer surface of the valve needle has at least one molded-in curve piece which includes an angle of inclination with a radial plane through the valve needle. In addition, should the radial plane can be determined by an annular edge in the outer surface forming an annular surface.

Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, das/die Kurvenstück/e mit einem etwa dreiecksförmigen Querschnitt auszustatten, wobei gegebenenfall-s der öffnungswinkel des dreiecksförmigen Querschnitts etwa 60° beträgt.It is also within the scope of the invention for the curve piece (s) to have an approximately triangular cross-section equip, where appropriate -s the opening angle of the triangular cross-section is about 60 °.

Jene erfindungsgemäßen Kurvenstücke bilden Dosierkurven für das Hydraulikraedium und zwar für einen konstanten Durchfluß im unteren Bereich ab 0,04 ltr. je Min. - es werden also hier Durchflußmengen erreicht,Those curve pieces according to the invention form metering curves for the hydraulic media, specifically for one constant flow in the lower area from 0.04 ltr. per minute - so flow rates are achieved here,

die zehnfach geringer sind als die bisher an der unteren Grenze möglichen Dosiermengen; für im Handel befindliehe Nadelventile ist als untere Grenze derzeit der Durchfluß von 0,2 l/min bekannt.which are ten times less than the dosing quantities previously possible at the lower limit; for in the trade Needle valves is currently known as the lower limit of the flow rate of 0.2 l / min.

Als günstig hat es sich erwiesen, daß die Tiefe des
Querschnitts des Kurvenstücks von der Kante zur Kurvenspitze hin abnimmt, wobei sich bevorzugt der Anfangswinkel von etwa 40 zwischen Kurvenstück und Radialebene bzw. Kante in Einschraübdrehrichtung schließen soll.It has proven to be beneficial that the depth of the
Cross-section of the curve piece decreases from the edge to the curve tip, wherein preferably the starting angle of approximately 40 should close between the curve piece and the radial plane or edge in the screwing-in direction.

Die Lage der Kurvenspitze ist erfindungsgemäß dadurch festgelegt, daß die Kurvenspitze in einem Abstand zu einer Kante der Ringfläche angeordnet ist, wobei die Kurvenspitzen eine Gerade bestimmen, deren Abstand
sich von jener Kante an einem ausgewählten ersten
Kurvenstück der abgewickelt dargestellten Ringfläche zu deren letztem Kurvenstück stetig ändert.The position of the curve tip is determined according to the invention in that the curve tip is arranged at a distance from an edge of the annular surface, the curve tips defining a straight line, the distance between them
from that edge at a selected first
Curve piece of the developed ring surface shown changes steadily to the last curve piece.

Die Länge der Kurvenstücke entspricht in abgewickeltem Zustand etwa 1/6 bis 1/7 der Ringflächenlänge,
im gewählten Ausführungsbeispiel 10 mm.The length of the curve pieces corresponds to about 1/6 to 1/7 of the ring surface length when unwound,
in the selected embodiment 10 mm.

-4--4-

W-HQW-HQ

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt inFurther advantages, features and details of the invention emerge from the following description preferred embodiments and based on the drawing; this shows in

Fig. 1: ein Diagramm für hydraulische Kenngrößen; Fig. 2: den Längsschnitt durch ein Nadelventil;1: a diagram for hydraulic parameters; 2: the longitudinal section through a needle valve;

Fig. 3: die Draufsicht auf ein vergrößertes Detail der Fig. 2;FIG. 3: the top view of an enlarged detail of FIG. 2;

Fig. h: die gegenüber Fig. 3 vergrößerte Abwicklung eines Teiles dieser Figur;FIG. H: the development of a part of this figure, enlarged compared to FIG. 3; FIG.

Fig. 5: einen vergrößerten Teilschnitt durch eine Zylinderfläche etwa nach Linie V- V in Fig. A.Fig. 5: an enlarged partial section through a cylinder surface approximately along line V-V in Fig. A.

Bei einem Nadelventil 1 ist gemäß Fig. 2 im rechten Winkel zur Hauptdurchflußrichtung χ an ein Ventilgehäuse 2 mit durch eine Querwand 70 getrennten Anschlußräumen 15, 16 ein Rohrstutzen 71 mit Ventilbohrung angeformt. Letztere mündet bei 73 in den — in Durchflußrichtung vorderen — Anschlußraum 15, oberhalb dessen ein Ventilraum 74 über einen geneigten Seitenkanal 75 mit dem hinteren Anschlußraum 16 verbunden ist.In the case of a needle valve 1, as shown in FIG. 2, at right angles to the main flow direction χ on a valve housing 2 with connection spaces 15, 16 separated by a transverse wall 70, a pipe socket 71 with a valve bore molded. The latter opens at 73 into the connection space 15 above - in the direction of flow at the front one of which is a valve chamber 74 via an inclined side channel 75 is connected to the rear connection space 16.

-5--5-

In jenen Ventilraum 74 ragt das Ende einer Ventilnadel 76 ein, die mit einem haubenartigen Handrad fest verbunden ist und dank eines Gewindeabschnittes 79 drehbar in einem Gewindehals -80 des Rohrstutzens 71 verstellbar lagert.The end of a valve needle protrudes into that valve chamber 74 76, which is firmly connected to a hood-like handwheel and thanks to a threaded section 79 rotatably mounted in a threaded neck -80 of the pipe socket 71 adjustable.

Die Ventilnadel 76 ist gemäß Fig. 3 oberhalb jenes Gewindeabschnittes 79 mit einem der Verbindung mit dem Handrad 77 dienenden Kupplungsbolzen 82 ausgestattet und endet anderseits unter Zwischenschaltung eines — in einer Ringnut des Nadelschaftes 83 sitzenden — Dichtringes 84 in einem sich konisch verjüngenden Nadelhals 85, an den — durch eine Schulter 86 getrennt — ein zylindrisches Steuerende 87 anschließt. Dieses ragt bei geschlossenem Ventil 1 teilweise in den vorderen Anschlußraum 15 ein.The valve needle 76 is shown in FIG. 3 above that threaded section 79 with one of the connection with the handwheel 77 serving coupling bolt 82 and ends on the other hand with the interposition one - seated in an annular groove of the needle shaft 83 - sealing ring 84 in a conically tapered one Needle neck 85, to which - separated by a shoulder 86 - a cylindrical control end 87 connects. This protrudes partially into the front connection space 15 when the valve 1 is closed.

Die Umfangsoberfläche 88 des Steuerendes 87 läßt insbesondere in ihrer in Fig. 4 gezeigten Abwicklung eingekerbte Kurvenstücke 40 erkennen, die hier von der freien Kante 90 des Steuerendes 87 ausgehen.The circumferential surface 88 of the control end 87 can in particular be in its development shown in FIG Recognize notched curve pieces 40 which extend here from the free edge 90 of the control end 87.

Die Umfangs- oder Ringfläche 88 ist in Fig 4 in vergrößertem Maßstab abgewickelt und zeigt — jeweils in einem Abstand ρ voneinander — vier Kurvenstücke 40 in einem Aüsgangswinkel w. von etwa 40° zur freien Kante 90 geneigt und — aus Übersichtsgründen nicht gezeigt — gegebenenfalls mit einem Radius von beispielsweise 26 mm leicht gemäß Kontur 39 gekrümmt. Der Randabstand t (z.B. 1,2 mm) der in Fig. 4 linken Kurvenspitze 42 von der benachbartenThe circumferential or annular surface 88 is developed in FIG. 4 on an enlarged scale and shows - in each case at a distance ρ from one another - four curve pieces 40 at an exit angle w. of about 40 ° inclined to the free edge 90 and - not shown for reasons of clarity - possibly with a Radius of, for example, 26 mm slightly curved according to contour 39. The edge distance t (e.g. 1.2 mm) of the in Fig. 4 left curve tip 42 from the adjacent one

-6--6-

W-140W-140

Flächenkante 43 ist kürzer als der entsprechende Randabstand t (z. B. 1,7 mm) des rechten Kurvenstückes 40 , was in der Zeichnung mittels einer Hilfsgeraden G durch die Kurvenspitzen 42 deutlich gemacht ist. Die Tiefe u der einen Kerbwinkel f von beispielsweise 60 aufweisenden Kurvenstücke 40 (Fig. 5) beträgt am Kurvenumfang etwa 0,3 mm und nimmt stetig bis zur Kurvenspitze 42, an der das Kurvenstück 40 ausläuft, ab.Surface edge 43 is shorter than the corresponding edge distance t (e.g. 1.7 mm) of the right curve piece 40, which is made clear in the drawing by means of an auxiliary straight line G through the curve peaks 42 is. The depth u of the curve pieces 40 having a notch angle f of, for example, 60 (Fig. 5) is about 0.3 mm on the curve circumference and increases steadily up to the curve tip 42, where the curve piece 40 expires.

Fig. 1 zeigt für bestimmte Ausführungsformen Nennwertkurven N entsprechend der nachfolgenden Tabelle, in der für jeden Nennwert der Anschlußdurchmesser (d die Gesamtlänge (a)x'und die Anschlußtiefe (t)x für die einzelnen Ventilgrößen zu erkennen sind.1 shows nominal value curves N for certain embodiments according to the following table, in which the connection diameter (d, the total length (a) x 'and the connection depth (t) x for the individual valve sizes can be seen for each nominal value.

NN 66th dd aa tt SS. 1/4"1/4 " 6565 1212th -iü-iü 3/8"3/8 " 7575 1212th 1515th 1/2"1/2 " 8080 1414th 2020th : 3/4": 3/4 " 100100 1616 2525th : Γ: Γ 110110 1818th 3G3G ; 1 1/4"; 1 1/4 " 130130 2020th 1 1/2"1 1/2 " 150150 2222nd

Fig. 1 zeigt also jene Nennwertkurven über der Einheit E (Einstellwert/Umdrehungen); die Ordinate gibt den Durchfluß-Strom Q in l/min wieder. Das Feld F zeigt den Kennwertbereich für alte Ventilausführungen, das Feld F die entsprechenden Werte für die erfindungsgemäßen Kenngrößen.1 shows those nominal value curves over the unit E (setting value / revolutions); the ordinate gives the flow rate Q in l / min again. Field F shows the characteristic value range for old valve designs, field F the corresponding ones Values for the parameters according to the invention.

Die Betriebsbedingungen können der nachfolgenden Tabelle entnommen werden:The operating conditions can be found in the following table:

Druckflüssigke; τHydraulic fluids; τ Mineraloel nach DlN 51521 und DIN 51525Mineral oil according to DIN 51521 and DIN 51525 TemperaturbereichTemperature range -30 bis * 80°C-30 to * 80 ° C Viskos/' ta t s bereichViscous / 'ta t s range 2,8 bis 380 cSt2.8 to 380 cSt Betriebsdruckoperating pressure 5 bis 5 to 320 320 barbar Prut ar uckPrut ar uck 250 250 barbar

Die auf der Vorseite mit "χ)" versehenen Klamraerzeichen sind in der Zeichnung nicht wiedergegebenThe brackets marked with "χ)" on the front page are not shown in the drawing

-8--8th-

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Claims (10)

PATENTANWALTDiPL-ING. HIEBSCH · D-77 SINGEN .:. ' - -PATENT ADVERTISERDiPL-ING. HIEBSCH · D-77 SINGEN.:. '- - A.Z. W-1AO Blatt -A 1- AZ W-1AO sheet -A 1- PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS λ.)Ventil od. dgl. für hydraulische oder pneumati- ^^ sehe Systeme mit wenigstens einem zwischen einem Eingang und einem Ausgang+für das hydraulische Strömungsmedium angeordneten Strömungskanal der nahe der Außenfläche einer Ventilnadel mündet, wobei der Außenfläche eine zu ihr relativ bewegbare Innenfläche eine die Ventilnadel aufnehmenden Hülse oder eines entsprechenden Elementes gegenüberliegt, λ.) Valve or the like. For hydraulic or pneumatic ^^ see systems with at least one between an inlet and an outlet + for the hydraulic flow medium arranged flow channel which opens near the outer surface of a valve needle, the outer surface having an inner surface that can be moved relative to it a sleeve receiving the valve needle or a corresponding element is opposite, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß die Außenfläche (88) der Ventilnadel (76) eingeformte Kurvenstücke (40) aufweist, welche sich jeweils um einen Teil des Außenflächenum-' fanges erstrecken sowie mit einer Radialebene durch die-Ventilnadel einen Neigungswinkel (w^) einschließen.that the outer surface (88) of the valve needle (76) has molded-in curved pieces (40) which each extending around a part of the outer surface circumference and with a radial plane through the valve needle an angle of inclination (w ^) lock in. 2. Ventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens drei Kurvenstücke (40), die in gleichen Abständen (p) über die Außenfläche (88) verteilt sind und innerhalb des vom Abstand (p) bestimmten Feldes enden.2. Valve according to claim 1, characterized by at least three curved pieces (40), which are distributed at equal intervals (p) over the outer surface (88) and end within the field determined by the distance (p). 3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialebene durch eine ringartige Kante (90) in der eine Ringfläche (88) bildenden Außenfläche bestimmt ist.3. Valve according to claim 1 or 2, characterized in that the radial plane through a ring-like Edge (90) is determined in the outer surface forming an annular surface (88). -A 2--A 2- W-140 _A 2_W-140 _ A 2_ 4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das/die Kurvenstück/e (40) einen etwa dreiecksförmigen Querschnitt aufweist/ aufweisen.4. Valve according to one of claims 1 to 3, characterized in that the / the curve piece / s (40) has / have an approximately triangular cross-section. 5. Ventil nach Anspruch 4f dadurch gekennzeichnet, daß der öffnungswinkel (Γ) dss dreiecksförrnigen Querschnittes etwa 60 beträgt.5. Valve according to claim 4 f, characterized in that the opening angle (Γ) dss triangular cross-section is approximately 60. 6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe (u) des Querschnitts des Kurvenstücks (40) von der Kante (90) zur Kurvenspitze (42) hin abnimmt.6. Valve according to one of claims 1 to 5, characterized in that the depth (u) of the cross section of the curve piece (40) decreases from the edge (90) to the curve tip (42). 7. Ventil nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis7. Valve according to at least one of claims 1 to 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenspitze (42) in einem Abstand (n) zu einer Kante (43) der Ringfläche (88) angeordnet ist.6, characterized in that the curve tip (42) at a distance (n) from an edge (43) of the Annular surface (88) is arranged. 8. Ventil nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis8. Valve according to at least one of claims 1 to 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenspitzen7, characterized in that the curve peaks (42) der Kurvenstücke (40) eine Gerade (G) bestimmen, deren Abstand (n) von der Flächenkante(42) of the curved pieces (40) determine a straight line (G), the distance (s) of which from the surface edge (43) am ersten Kurvenstück (40) der abgewickelt dargestellten Ringfläche (88) zu deren letzten Kurvenstück (40 ) stetig zunimmt.(43) on the first curve piece (40) of the unwound annular surface (88) shown to the last Curve piece (40) increases steadily. 9. Ventil nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis9. Valve according to at least one of claims 1 to 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Anfangswinkel (w-) zwischen Kurvenstück (40) und einer Radialebene bzw. Kante (90) in Einschraubdrehrichtung schließt.8, characterized in that the starting angle (w-) between the curve piece (40) and a Radial plane or edge (90) closes in the screw-in direction of rotation. -A 3--A 3- W-140 -A 3-W-140 -A 3- 10. Ventil nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9 j dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der abgewickelten Ringfläche (88) etwa der sechs- bis siebenfachen Länge des Kurvenstücks (40) entspricht,10. Valve according to at least one of claims 1 to 9 j, characterized in that the length of the unwound Annular surface (88) corresponds to about six to seven times the length of the cam piece (40),
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