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Steuerventil, insbesondere für hydraulische Stellmotoren Die Erfindung
betrifft ein insbesondere für hydraulische Stellmotoren dienendes Steuerventil mit
einem Steuerstift (Kolbenschieber o. dgl.), der an seinem einen Ende mit der Verstelleinrichtung
(Handhebel o. dgl.) verbunden ist und etwa am anderen Ende die Steuerkanten trägt.
Die Erfindung bezweckt die Sicherstellung der richtigen Steuerung unabhängig von
ungleichmäßigen Wärmedehnungen von Steuerventil und Steuerstift und unabhängig von
axialen Verlagerungen der den Steuerstift und das Ventilgehäuse tragenden Maschinenteile.
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Bei den Stellmotoren für die Laufradschaufeln von Axialgebläsen beispielsweise
wird das den Steuerstift umgebende Gehäuse z. B. infolge starker Kühlung durch den
Gebläseluftstrom weit weniger erwärmt als der vom heißen Steueröl umspülte oder
durchströmte Steuerstift. Die dabei sich ergebende Längenänderung des Steuerstifts
bedeutet eine Verschiebung der steuernden Kanten des Steuerstifts und damit einen
ungewollten Steuervorgang, der sich besonders bei großer Länge des Steuerstifts
außerordentlich unangenehm bemerkbar machen kann. Auch bei Ventilen, die Dämpfe
oder Flüssigkeit von hoher Temperatur steuern, wirkt sich dieser Einfluß ungünstig
aus.
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Ganz ähnliche Verhältnisse ergeben sich, wenn der Steuerstift mit
seinem Antriebsende in einem und mit den Steuerkanten in einem anderen Maschinenteil
sitzt und diese beiden Maschinenteile sich gegeneinander verschieben können. Bewegungen
dieser Art können durch äußere Kräfte,
Erschütterungen, Gebäudesenkung
und andere Ursachen, ausgelöst werden. Besonders deutlich treten sie bei Axialgebläsen
auf, bei denen die Laufradwelle mit der den Stellmotor für die Laufradschaufeln
tragenden Nabe von mehreren durch Füße im Gebläsegehäuse abgestützten Lagern getragen
wird, während der Öleinführungsbock, der den Steuerstift für das im Folgekolben
des Stellmotors der Laufradnabe eingebaute Steuerventil hält, auf einer besonderen,
von der Lagerabstützung getrennten Abstützung ruht. Alle diese Stützen müssen zur
Verringerung des Luftwiderstandes sehr kleine Abmessungen erhalten und sind infolgedessen
unter Umständen schon gegenüber dem Winddruck nachgiebig, so däß Steuerstift und
Steuerventil infolge der Verformung der Stützen ihre Lage gegeneinander verändern
können.
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Die Erfindung vermeidet die erwähnten Nachteile dadurch, daß der Steuerstift
des Steuerventils in seiner Halterung verschiebbar, aber unverdrehbar gelagert und
über eine Schraubpaarung (Gewinde) mit einer in einer Längsbohrung des Steuerstifts
angeordneten Verstellspindel betätigt wird, die an einem Ende mit Längsspiel an
die Verstellvorrichtung gekuppelt ist und an ihrem anderen Ende an dem das Ventilgehäuse
tragenden Maschinenteil drehbar, aber axial unverschiebbar gelagert ist. Bei einer
Verdrehung der Verstellspindel, beispielsweise durch einen besonderen Elektromotor,
in der einen oder anderen Drehrichtung wird der Steuerstift in der einen oder anderen
Achsrichtung verschoben. Eine Verschiebung des den Steuerstift tragenden Gehäuseteils
dagegen wirkt sich auf den Steuerstift nicht aus, da dieser in Achsrichtung durch
die Verstellspindel gehalten wird. -Sofern besonders auf starke Erwärmung des Steuerstifts
Rücksicht genommen werden, muß, wird die Verbindung zwischen der Verstellspindel
und dem Steuerstift an dem einen Ende des Steuerstifts und die Halterung .der Verstellspindel
an ihrem anderen Ende in der Nähe der steuernden Kanten des Steuerstifts angeordnet,
Sofern sich bei einer solchen Ausführung der Steuerstift durch starke Erwärmung
ausdehnt, wird- sich auch die Verstellspindel um das gleiche Maß ausdehnen und so
eine Rückstellbewegung einleiten, so daß sich die steuernden Kanten relativ zum
Steuerventil nicht verschieben. Dabei ist es wesentlich, daß Steuerventil und Ventilspindel
aus gleichem Material bzw. aus einem Material mit gleichem Dehnungsbeiwert bestehen.
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Sofern es nicht möglich ist, die Verstellspindel in unmittelbarer
Nähe des Steuerkantenendes des Steuerstifts axial- zu lagern, die Verstellspindel
also eine größere Länge als der Steuerstift erhalten muß, ist das Material für die
Verstellspindel so zu wählen, daß es einen der größeren Länge der Verstellspindel
entsprechend kleineren Wärmeausdehnungsbeiwert besitzt.
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Nach Abb. 2 ist in der Laufradnabe i der Schaufelstellmotor mit seinem
mit der Nabe fest verbundenen Zylinder i i und seinem beweglichen Kolben 12 eingebaut,
dessen hohle Kolbenstange (Hülse) 29 als Gehäuse des Steuerventils 13 ausgebildet
ist. Der Steuerstift 14 ist im Ölzuleitungskopf 8 gelagert, der mit der Laufradnabe
in Achsrichtung keine Verbindung aufweist, sondern nur über die Halterippen der
Verkleidungsnabe 9 abgestützt ist.
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Durch die Längsbohrung i5 des Steuerstifts 14 ist. eine Verstellspindel
16 hindurchgeführt, die in einem Anguß 17 des Stellmotorzylinders ii in einem Kugellager
18 drehbar, aber nicht längs verschiebbar gehalten ist. Am anderen Ende ist die
Verstellspindel mit dem Steuerstift über ein Gewinde i9 verbunden. Der Steuerstift
14 hat im Ölzuleitungskopf 8 keinerlei Axialführung, kann also 2twa beim Nachgeben
der Stützrippen io eine Bewegung des Zuleitungskopfes 8 in Richtung gegen die Laufradnabe
nicht mitmachen, da er durch die Verstellspindel 16 in seiner Lage zum Steuerventilgehäuse
gehalten wird.
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Bei einer durch starke Erwärmung des Steuerstifts bewirkten Ausdehnung
wird die Verschiebung der Steuerkanten durch eine entsprechende Ausdehnung der Verstellspindel
verhindert.
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Zum Einleiten einer gewollten Verstellbewegung des Stellmotorkolbens
12 wird die Verstellspindel durch einen auf die Stützrippen io abgestützten kleinen
Motor :2o angetrieben, der über eine mit axialem Spiel versehene Kupplung 2i in
die Verstellspindel 16 eingreift. Durch eine Verdrehung der Verstellspindel 16 wird
der Steuerstift 14 in Achsrichtung verschoben, und zwar je nach der Drehrichtung
des Motors 20 in der einen oder anderen Achsrichtung.
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Die im Beispiel dargestellte Ausführung der Verschiebbarkeit des .Steuerstifts
14 gegenüber der -- Verstellspindel 16 ist als die am einfachsten ausführbare gewählt
worden. Es steht jedoch nichts im Wege, diese Verschiebbarkeit noch mit anderen
von der Technik gebotenen Mitteln zu verwirklichen. Wichtig bleibt dabei aber immer,
daß der Erfindungsgedanke, Steuerstift und Steuerventilkörper von einer Stelle aus
axial zu halten, gewahrt bleibt.
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Der Vollständigkeit halber sei noch die Wirkungsweise des in der Zeichnung
dargestellten Stellmotors und seiner Steuerung geschildert. Der Kolben 12 des Stellmotors
ist als Differenzfolgekolben gebaut. Durch den Druckstutzen 24 des Ölzuleitungskopfes
8 wird durch einen Schlitz 25 im Steuerstift 14 das Drucköl in die Längsbohrung
15 des Steuerstifts 14 geleitet. Es füllt von dort durch die Schlitze26 des Steuerstifts
14 und durch die Bohrung 27 des Kolbens 12 die einen schmalen Ringraum 28 bildende
linke Zylinderseite. Die mit dem Kolben 12 verbundene Hülse 29 bildet die Kolbenstange,
die über die Scheibe 30 und die Lenker 31 mit den Verstellkurbeln 32 der
Laufradschaufeln i verbunden ist. In dem schmalen Ringraum 28 herrscht immer der
volle Öldruck, weil die Ölzuführung zu diesem Raum von der Stellung des Steuerstifts
14 und damit seiner Steuerkanten 33 und 34 unabhängig ist. Die rechte Zylinderseite
35 des Stellmotors hat die volle Kolbenfläche als wirksame Arbeitsfläche, sie kann
aber nur dann Drucköl erhalten, wenn,der Steuerstift 14 soweit nach links
verschoben
wird, daß seine Steuerkante 34 den Steuerkanal 36 im Steuerventilkörper 13 öffnet,
worauf das Drucköl aus der Steuerstiftbohrung 15 und durch die Schlitze 26 auf dem
durch den Pfeil 37 angegebenen Weg in den rechten Zylinderraum 35 tritt. Durch den
auf der rechten Kolbenseite wesentlich größeren Druck wird der Kolben 12 nach links
geschoben, wobei das im linken Zylinderraum 28 befindliche 01 durch die Kolbenbohrung
27, die Schlitze 26 und die Längsbohrung 15 des Steuerstifts 14 in. die Druckleitung
24 zurückgedrückt wird: Wird der Steuerstift 1.4 nach rechts verschoben, so öffnet
die Steuerkante 33 des Steuerstifts 14 -wiederum den Steuerkanal 36 im Steuerventilgehäuse
13 und stellt dadurch eine Verbindung des rechten Zylinderraums 35 über die Bohrung
38 im Kolben 12 und- den Kanal 36 im Steuerventilkörper 13 auf dem durch den Pfeil
39 gekennzeichneten Weg mit den Olablaufstutzen 4o des Ölzuleitungskopfes
8 her. Der Öldruck im rechten Zylinderraum 35 hört auf. Der Druck im linken Zylinderraum
28 kann somit den Kolben 12 nach rechts verschieben.