DE69209818T2 - Ueberdruckventil - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Überdruckventil, insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, für eine Fahrwerkdämpfungsanordnung eines Luftfahrzeuges.
• Eine Fahrwerkdämpfungsanordung eines Flugzeuges ist in Fig. 1 gezeigt und weist ein oberes Bein 1, das an einer geeigneten Stelle einer Tragfläche des Flugzeuges angebracht ist, sowie ein unteres Bein 2 auf, das verschiebbar auf einem unteren Ende des oberen Beines 1 angeordnet ist. Das untere Bein 2 ist über einen Lagerzapfen 3 mit einem Laufrad verbunden. Das obere Bein 1 ist hohl, um einen oberen Hohlraum 4 zu begrenzen, während das untere Bein 2 einen unteren Hohlraum 5 begrenzt. Die Hohlräume sind durch eine Endwand 6 getrennt, und der untere Hohlraum ist mit einem Dämpfungsöl gefüllt, und der obere Hohlraum ist mit Dämpfungsöl und Stickstoffgas gefüllt. Das Öl kann durch ein Ventil strömen, das in der Endwand 6 angeordnet ist, um ein gesteuertes Einfahren des oberen Beines 1 in das untere Bein 2 zu gestatten, um dadurch den Landestoß zu absorbieren.
• Im Falle einer harten Landung ist es erforderlich, daß das Ventil 1 vollständig öffnet, um das Fahrwerk "weich" zu machen und zu vermeiden, daß der Landestoß auf die Passagiere übertragen wird. In der Vergangenheit wurde dies erreicht, indem man ein Ventil 7 gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgesehen hat. Ein solches Ventil ist in Fig. 2 gezeigt, mit einer federbelasteten Lochplatte 8, die einen anfänglichen, begrenzten Durchstrom durch das darin befindliche Loch 9 gestattet, bis zu einer vorbestimmten Druckgrenze, bei der die Federbelastung überwunden wird und die Platte sich abhebt, um einen erhöhten Durchstrom durch den Ventilsitz 8a zu gestatten, mit dem die Platte zusammenwirkt.
• Ein Problem bei derartigen, existierenden Ventilen ist, daß die Differentialfläche der Lochplatte bei hohen Betriebsdrücken klein sein kann und daß der daran vorbeifließende Ölstrom, wenn das Ventil geöffnet ist, verhindern kann, daß es in zwangsmäßiger Weise offengehalten wird.
• Die DE-U-8 906 232 offenbart ein Überdruckventil mit einem federbelasteten Ventilglied in Form eines starren Stiftes, der mit einem Fluideinlaß so zusammenwirkt, daß er diesen Einlaß schließt, bis ein vorbestimmter Druck am Einlaß überschritten wird, wonach das Ventilglied gegen die Federbelastung axial bewegt wird und einen Fluidstrom durch das Ventil hindurch ermöglicht. Das Ventilglied wirkt auch mit einem zweiten Einlaß zusammen, um einen weiteren Fluidstrom durch das Ventil zu ermöglichen. Die Tätigkeit des Ventils hängt von dem Druckabfall am Ventil ab.
• Gemäß der Erfindung ist ein Überdruckventil vorgesehen, mit einem Einlaßmittel, das eine Fluid-Einlaßöffnung begrenzt, einem Auslaßmittel und einem Ventilglied, das, wenn ein vorbestimmter Druckpegel an der genannten Einlaßöffnung überschritten wird, zwischen einer an dem Einlaßmittel anliegenden, geschlossenen Ventilstellung und einer von dem Einlaßmittel entfernten, geöffneten Ventilstellung beweglich ist und einen Kanalteil beinhaltet, welcher einen Fluidströmungskanal begrenzt, durch den ein anfänglicher, von der Fluid-Einlaßöffnung kommender Fluidstrom hindurchtritt, wenn sich das Ventilglied in der geschlossenen Ventilstellung befindet, und mit einem Federmittel, das das Ventilglied in die geschlossene Ventilstellung drängt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventilöffnungsmittel vorgesehen ist, das ein strömungssensitives Glied beinhaltet, das mit dem Ventilglied verbunden und im wesentlichen zentral innerhalb des genannten Strömungskanales angeordnet ist, so daß es auf den Fluiddruck an der genannten Einlaßöffnung sowie auf den Strömungswiderstand des von der genannten Einlaßöffnung her durch den genannten Strömungskanal strömenden Fluides anspricht, um das Ventilglied in die geöffnete Ventilstellung zu drängen, um einen erhöhten Fluidstrom durch das Überdruckventil hindurch zuzulassen.
• Dadurch, daß das Ventilöffnungsmittel im wesentlichen zentral innerhalb des Strömungskanales angeordnet ist, ist das genannte Glied der Fluidströmung dauernd ausgesetzt, wodurch ein zuverlässigerer Betrieb des Ventiles erreicht wird.
• Vorzugsweise ist der Fluidströmungskanal so beschaffen, daß jedwede turbulenten Strömungseffekte innerhalb des Ventils verringert oder ausgeschlossen werden, die Veränderungen der Öffnungseigenschaften des Ventils verursachen würden. Insbesondere ist der Fluidströmungskanal lang genug ausgebildet, so daß sich sein Auslaß in einem Abstand von der Fluid-Einlaßöffnung befindet. Vorzugsweise ist der Bereich rings um das Auslaßende des Fluidströmungskanales gegenüber der Fluid-Einlaßöffnung und dem zugehörigen Ventilglied abgeschirmt. Der Fluidströmungskanal kann das Ventilglied beispielsweise in Form eines Ventilsitzes an seinem Einlaßende beinhalten, welches mit dem Ventileinlaß zusammenwirkt, um die gesamte Strömung durch es hindurch aufzunehmen, wenn das Ventil geschlossen ist. Ein äußerer Umfangsteil des Ventilgliedes kann in einem äußeren Gehäuse geführt sein, und es kann eine Abschirmung rings um das Auslaßende des Fluidströmungskanales und das äußere Gehäuse vorgesehen sein.
• Vorzugsweise ist das Ventilöffnungsglied in einer im wesentlichen parallel zur Achse des Fluidströmungskanales verlaufenden Richtung langgestreckt, so daß eine Ventilöffnungskraft an ihm ausgeübt wird, die durch den Widerstand des Fluidstromes in dem Kanal induziert ist. Dies ist vorteilhaft, weil die Querschnittfläche des Ventilöffnungsgliedes verkleinert werden kann, was eine weniger turbulente Fluidströmung erzeugt.
• Vorteilhafterweise weist das Ventilöffnungsglied einen Stab auf, der sich längs der Achse des Strömungskanales erstreckt.
• Vorzugsweise ist der Fluidströmungskanal durch einen Teil des Ventilöffnungsgliedes begrenzt. Dies ist vorteilhaft, weil der durch die den Fluidströmungskanal begrenzenden Wände erzeugte Widerstand für das Öffnen des Ventiles wirksam ist, was eine weitere Verkleinerung der Querschnittsfläche des zentralen Teiles des Ventilöffnungsgliedes ermöglicht.
• Vorteilhafterweise besitzt der Fluidströmungskanal im wesentlichen parallele Wände, um eine im wesentlichen parallele Fluidströmung zu erzeugen.
• Durch die Erzeugung einer parallelen Fluidströmung wird Turbulenz vermieden, die eine Schließkraft, die am Ventil in der zur allgemeinen Fluidströmungsrichtung entgegengesetzten Richtung wirkt, erzeugen könnte.
• Ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen:
• Figur 3 einen Längsschnitt durch ein Überdruckventil gemäß der Erfindung zeigt und
• Figur 4 eine Endansicht des in Fig. 3 gezeigten Ventiles zeigt.
• Ein Überdruckventil, auf das sich die Fig. 3 und 4 beziehen, weist einen im wesentlichen zylindrischen Körper 1 auf, der am einen Ende durch eine Endwand 2 abgeschlossen ist und einen sich radial nach außen erstreckenden Befestigungsflansch 3 aufweist. Durch den Flansch 3 verlaufen Schrauben (nicht gezeigt), um das Ventil an einer Endwand 9 eines Fahrwerkbeines zu befestigen, vergleichbar mit der Endwand 6 bei der zum Stande der Technik gehörenden Anordnung von Fig. 1. Das andere Ende des Körpers 1 ist durch eine Endkappe 4 abgeschlossen, die einen zentralen Ansatz nach oben aufweist, in dem vier sich zur Seite hin öffnende Fluid-Auslaßöffnungen 5 ausgebildet sind. Eine Fluid-Einlaßöffnung 6 ist in der Endwand 2 zentral ausgebildet. Druckentlastungsöffnungen 7, 8 und 8a erstrecken sich radial durch den Körper 1.
• Ein äußerer Umfangsteil 10 der Endkappe 4 ist für den Gewindeeingriff mit einem Gewinde 11 an der Innenfläche des Körpers 1 mit Gewinde versehen.
• Innerhalb des Ventilhohlraumes 12 ist ein axial verschiebbarer, glockenförmiger Ventilschieber 13 angeordnet. Der Ventilschieber 13 weist sich axial erstrekkende, umfängliche tragende Teile 14 und 15 auf, die mit den Öffnungen 7 bzw. 8 zusammenwirken. Die untere Endwand 16 des Ventilschiebers 13 kommt unter der Wirkung einer sich axial erstreckenden Druckfeder 17 zur Anlage an die Endwand 2 des Körpers 1. Die Feder 17 wirkt zwischen einer inneren Fläche der Endwand 16 und einer Führungsscheibe 20, die in der Endkappe 4 lose angeordnet ist. Eine zentrale Öffnung 19 ist in der Endwand 16 ausgebildet, fluchtend zur Einlaßöffnung 6 im Körper 1 und mit gleichem Durchmesser wie diese. Eine begrenzte ringförmige Dichtfläche 19a des Ventilschiebers rings um die Öffnung 19 bildet eine Abdichtung zusammen mit der Endwand 2 des Körpers 1.
• Ein zylindrisches Strömungsrohr 21 ist koaxial innerhalb des Ventilschiebers 13 angeordnet und mit ihm über einen an seinem unteren Ende befindlichen Kragen 22 verbunden. Das obere Ende des Strömungsrohres 21 springt durch die Öffnung in der Führungsscheibe 20 hindurch vor. Der Innendurchmesser des Strömungsrohres 21 entspricht demjenigen der Öffnungen 6 und 21, so daß sie einen Strömungskanal konstanten Querschnittes bilden. Innerhalb des Strömungsrohres 21 ist zentral ein Drucksensor 23 angeordnet, der mit dem Ventilschieber 13 über vier sich radial erstreckende Arme 24 verbunden ist, die mit einem äußeren Ring 25 verbunden sind, welcher in einer Vertiefung in der Innenfläche der Endwand 16 aufgenommen und darin durch den Kragen 22 des Strömungsrohres festgeklemmt ist, der mittel Schrauben (nicht gezeigt) mit der Endwand 16 des Ventilschiebers 13 verbunden ist.
• Während normaler Landebedingungen strömt Dämpferöl vom unteren Bein in das obere Bein einer Flugzeug-Fahrwerkdämpfungsanordnung über die Einlaßöffnung 6 und das Strömungsrohr 21 des Überdruckventiles. Das Öl wird mittels der Auslaßöffnungen 5 in der Endkappe 4 zur Seite geführt, um eine turbulente Vermischung innerhalb des Körpers des Öles sicherzustellen.
• Im Falle einer harten Landung nimmt die Fluidströmung zu. Es wird nun auf eine Endfläche 26 des Drucksensors 23 und auf die Arme 24 ein Druck ausgeübt, der zusammen mit dem Widerstand, der durch die sich axial erstreckenden Oberflächen des Drucksensors 23 und des Strömungsrohres 21 erzeugt wird, das Ventil öffnet, indem der Ventilschieber 13 gegen die Feder 17 nach oben gedrückt wird.
• Die tragenden Teile 14 und 15 gleiten zurück und öffnen die Öffnungen 7 und 8, und zwischen dem Ventilsitz 19a und dem Ventilschieber 13 öffnet sich ein Spalt. Öl kann nun frei durch die Öffnungen 6 und 8 sowie durch die Öffnungen 7 in das obere Bein strömen, sowie auch durch das Strömungsrohr 21 und die Auslaßöffnungen 5 in das obere Bein hinein. Der Strömungswiderstand, dem das Öl ausgesetzt ist, ist dadurch verringert, und das Fahrwerk gelangt in seinen "weichsten" Zustand. Wenn sich der Ventilschieber 13 von der Endwand 2 abhebt, wird der Raum zwischen dem Schieber 13, dem Strömungsrohr 21 und der Endkappe 4 sowie der Scheibe 20 verkleinert, und in diesem Raum enthaltenes Öl strömt durch die Öffnungen 8a hindurch nach außen in das obere Bein.
• Wenn der Landestoß absorbiert ist, verringern sich die Strömungsrate und der Druck innerhalb der Dämpfungsanordnung, und der Ventilschieber 13 setzt sich wieder auf den Sitz 19a unter der Wirkung der Feder 17.
• Es ist ersichtlich, daß die Endkappe 4 und die Scheibe 20 zusammen dazu dienen, das Auslaßende des Strömungsrohres 21 von dem Raum innerhalb des Schiebers 13 abzuschirmen, um dadurch eine mögliche Turbulenz am Auslaßende zu verhindern, die eine schädliche Wirkung auf die Betriebseigenschaften des Schiebers hätte. Jedoch kann es der Fall sein, daß bei manchen Anwendungen das Strömungsrohr 21 lang genug ist, um das Auslaßende weit genug in einen Abstand vom Schieber zu bringen, so daß derartige schädliche Turbulenzwirkungen folgenlos sind, selbst ohne diese eine Abschirmung bildenden Komponenten.
• Bei einer alternativen Ausführungsform kann das Strömungsrohr verkürzt sein. Wenn die durch die Endkappe 4 und die Scheibe 20 gebildete Abschirmung beibehalten wird, können schädliche Turbulenzwirkungen im Ventil dennoch vermieden werden. Jedoch ist das Strömungsrohr vorzugsweise länger als sein Durchmesser, und zwar typischerweise um einen Faktor von 2 oder 3 oder mehr.

Claims (13)

1. Überdruckventil mit einem Einlaßmittel (2), das eine Fluid-Einlaßöffnung (6) begrenzt; einem Auslaßmittel (4); einem Ventilglied (13), das, wenn ein vorbestimmter Druckpegel an der genannten Einlaßöffnung (6) überschritten wird, zwischen einer an dem Einlaßmittel (2) anliegenden, geschlossenen Ventilstellung und einer von dem Einlaßmittel (2) entfernten, geöffneten Ventilstellung beweglich ist und einen Kanalteil (16, 21) beinhaltet, welcher einen Fluidströmungskanal (19, 21) begrenzt, durch den ein anfänglicher, von der Fluid-Einlaßöffnung (6) kommender Fluidstrom hindurchtritt, wenn sich das Ventilglied (13) in der geschlossenen Ventilstellung befindet; und mit einem Federmittel (17), das das Ventilglied (13) in die geschlossene Ventilstellung drängt; dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventilöffnungsmittel vorgesehen ist, das ein strömungssensitives Glied (23) beinhaltet, das mit dem Ventilglied (13) verbunden und im wesentlichen zentral innerhalb des genannten Strömungskanales (19, 21) angeordnet ist, so daß es auf den Fluiddruck an der genannten Einlaßöffnung (6) sowie auf den Strömungswiderstand des von der genannten Einlaßöffnung (6) her durch den genannten Strömungskanal (19, 21) strömenden Fluides anspricht, um das Ventilglied (13) in die geöffnete Ventilstellung zu drängen, um einen erhöhten Fluidstrom durch das Überdruckventil hindurch zuzulassen.

2. Ventil wie in Anspruch 1 beansprucht, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß der Kanalteil (16, 21) langgestreckt ist und daß durch ihn hindurch sich der genannte Fluidströmungskanal (19, 21) zwischen der Fluid- Einlaßöffnung (6) und einer Fluid-Auslaßöffnung (5) erstreckt, welche durch das genannte Auslaßmittel (4) definiert ist.

3. Ventil wie in Anspruch 2 beansprucht, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß es ein äußeres, ringförmiges Gehäuse (1) aufweist, an dem sich das Einlaßmittel (2) am einen Ende und das Auslaßmittel (4) am entgegengesetzten Ende befindet.

4. Ventil wie in Anspruch 3 beansprucht, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßmittel (2), das Ventilglied (13) und das Auslaßmittel (4) zusammen einen anfänglichen Fluidströmungsweg durch das Gehäuse (1) hindurch definieren.

5. Ventil wie in einem der Ansprüche 2 bis 4 beansprucht, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß der Kanalteil (16, 21) mittels des Auslaßmittels (4) geführt ist.

6. Ventil wie in Anspruch 3 oder Anspruch 4 beansprucht, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (13) eine äußere Ringwand mit einem umfänglichen, tragenden Teil (14) aufweist, welcher mit dem ringförmigen Gehäuse (1) zusammenwirkt, um eine Nebenstromkammer (12) innerhalb des Gehäuses (1) zwischen der genannten Wand und dem Einlaßmittel (2) zu definieren, wobei die Einlaßöffnung (6) mit der Nebenstromkammer (12) in Verbindung tritt, wenn sich das Ventilglied (13) aus der geschlossenen in die geöffnete Stellung bewegt.

7. Ventil wie in Anspruch 6 beansprucht, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) eine Fluidstrom-Hilfsöffnung (7) definiert, mit der der tragende Teil (14) zusammenwirkt, um die genannte Fluidstrom- Hilfsöffnung (7) zu öffnen, wenn sich das Ventilglied (13) aus der geschlossenen in die geöffnete Stellung bewegt.

8. Ventil wie in Anspruch 7 beansprucht, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidstrom-Hilfsöffnung (7) eine Auslaßöffnung aus der Nebenstromkammer (12) ist.

9. Ventil wie in Anspruch 8 beansprucht, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) eine Fluideinlaß-Hilfsöffnung (8) in die Nebenstromkammer (12) definert und das Ventilglied (13) einen tragenden Teil (15) aufweist, der mit dem Gehäuse (1) zusammenwirkt, uni die genannte Fluideinlaß-Hilfsöffnung (8) zu öffnen, wenn sich das Ventilglied (13) aus der geschlossenen in die geöffnete Stellung bewegt.

10. Ventil wie in Anspruch 9 beansprucht, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß die Fluideinlaß-Hilfsöffnung (8) zu dem Einlaßmittel (2) näher gelegen ist als die Fluidauslaß-Hilfsöffnung (7).

11. Ventil wie in einem der Ansprüche 2 bis 10 beansprucht, bei dem das Federmittel (17) zwischen dem Auslaßmittel (4) und dem Ventilglied (13) angeordnet ist.

12. Ventil wie in Anspruch 11 beansprucht, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß das Federmittel (17) eine Feder aufweist, welche den genannten Kanalteil (16, 21) umgibt.

13. Dämpfungssystem für das Fahrwerk eines Luftfahrzeuges mit einem Überdruckventil wie in einem der vorausgehenden Ansprüche beansprucht.