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DE1096141B - Kolbengesteuertes Druckminderventil - Google Patents

Kolbengesteuertes Druckminderventil

Info

Publication number
DE1096141B
DE1096141B DEB30482A DEB0030482A DE1096141B DE 1096141 B DE1096141 B DE 1096141B DE B30482 A DEB30482 A DE B30482A DE B0030482 A DEB0030482 A DE B0030482A DE 1096141 B DE1096141 B DE 1096141B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
piston
recess
cylinder
wall
channel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEB30482A
Other languages
English (en)
Inventor
Donald Zaner Erle
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bendix Corp
Original Assignee
Bendix Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bendix Corp filed Critical Bendix Corp
Publication of DE1096141B publication Critical patent/DE1096141B/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00Control of fluid pressure
    • G05D16/04Control of fluid pressure without auxiliary power
    • G05D16/10Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a piston or plunger
    • G05D16/109Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a piston or plunger with two or more pistons acting as a single pressure controller that move together over range of motion during normal operations
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00Control of fluid pressure
    • G05D16/04Control of fluid pressure without auxiliary power
    • G05D16/10Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a piston or plunger
    • G05D16/101Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a piston or plunger the controller being arranged as a multiple-way valve

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Fluid Pressure (AREA)

Description

DEUTSCHES
Die Erfindung betrifft ein kolbengesteuertes Druckminderventil.
Druckminderventile sind bekannt, in deren mit Einlaß- und Auslaßkanälen versehenes Gehäuse ein Zylinder fest eingesetzt ist, welcher mit seiner Zylindereintrittsöffnung mit dem Gehäuseeinlaßkanal und mit seiner Zylinderaustrittsöffnung mit dem Gehäuseauslaßkanal fluchtet und einen hin- und herverschieblichen Kolben aufnimmt, der durch den im Auslaßkanal herrschenden Druck in die Verschlußstellung und durch eine Feder in die Öffnungsstellung gedrückt wird und eine Ausnehmung aufweist, welche die Zylinderein- und -austrittsöffnungen in der Offenstellung des Ventils miteinander verbindet und in der geschlossenen Stellung voneinander trennt.
Derartige Druckminderventile mit hin- und herverschieblichen Kolben der bekannten Art weisen eine verhältnismäßig schlechte Druckregelung über dem gesamten Durchflußmengenbereich auf, da der Ausgangsdruck mit steigender Durchflußmenge ziemlich schnell abfällt. Dieser Mangel hat seine Ursache in einer Anzahl von Faktoren, von denen einer der Antrieb der Kraft ist, die auf den Kolben bei Änderungen in der Richtung des durch ihn hindurchströmenden Strömungsmittels ausgeübt wird, wobei sich diese Kraft unmittelbar mit der Geschwindigkeit des Durchflusses ändert.
Der beschriebene Mangel der Druckminderventile dieser Art ist bekannt. Man hat zur Behebung dieses Mangels bereits vorgeschlagen, am Kolbenschieber eine schirmförmige Ablenkungsplatte vorzusehen, die bewirken soll, daß die Richtung des in den Niederdruckraum einströmenden Strömungsmittels umgekehrt wird, so daß der durch den Strom des Strömungsmittels gegen den Kolbenschieber ausgeübte Rückstoß aufgehoben wird. Bei einem derartig ausgebildeten Druckminderventil ergeben sich jedoch in der Strömung erhebliche Turbulenzerscheinungen. Hierdurch ändert sich ständig die auf das Ventil einwirkende Reaktionskraft, so daß eine Kompensationswirkung nur unvollkommen eintritt und diese nicht genügend genau bestimmt werden kann.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, bei einem Druckminderventil der oben beschriebenen Art die Gleichmäßigkeit des Ausgangsdruckes über einen weiten Bereich der Durchflußgeschwindigkeiten und damit der Durchflußmenge zu erhöhen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die in Öffnungsrichtung befindliche Wandung der ringnutförmigen Kolbenausnehmung die Kolbenwandung unter einem großen Winkel und die in Schließrichtung befindliche Wandung der Kolbenausnehmung die Kolbenwand unter einem relativ kleinen Winkel schneidet, während der Zylinder eine ringförmige Ausnehmung mit einem auf die Kolbenausnehmung hin gerichteten und zu dem in Öffnungsrichtung befindlichen Kolbenende hin geneigten Wandteü hat, so daß das in die Kolbenausnehmung ein-Kolbengesteuertes Druckminderventil
Anmelder:
The Bendix Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter: Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,
Hamburg 36, Neuer Wall 41
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 13. April 1953
Donald Zaner Erle, Van Nuys, Calif. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden
tretende Strömungsmittel eine geringe axiale Komponente in Öffnungsrichtung des Kolbens und das die Kolbenausnehmung verlassende Strömungsmittel eine wesentliche axiale Komponente in Schließrichtung des Kolbens erhält, wobei die in Schließrichtung liegende Wandung der Kolbenausnehmung mit der in Öffnungsrichtung liegenden Wandung der Zylinderausnehmung, welch« gegenüber der Kolbenwandung einen kleinen Winkel bildet, einen engen Kanal begrenzt, um den Kolben durch die Strömung in der Kolbenausnehmung mit einer Kraftkomponente zu beaufschlagen, die mit der Strömungsgeschwindigkeit zunimmt und der durch den Auslaßdrnck hervorgerufenen Kraftkomponente entgegenwirkt.
Auf diese Weise wird der Antrieb der Kraft des Strömungsmittels in der Richtung umgekehrt, so daß diese Kraft den anderen Kräften entgegenwirkt und bestrebt ist, diese auszugleichen. Weiterhin können in Übereinstimmung mit der Erfindung einige andere Faktoren, die ein Absinken des Ausgangsdrucks bei großen sekundlichen Durchflußmengen bewirken, in der nachstehend beschriebenen Weise vermindert werden. Es wird auf diese Art mit Hilfe des Erfindungsgegenstandes ein einfaches und gut anwendbares Druckminderventil geschaffen, das entweder einen im wesentlichen gleichen Ausgangsdruck bei allen Durchflußgeschwindigkeiten oder einen Ausgangsdruck aufweist, der mit der Steigung der Durchflußgeschwindigkeit sogar anwächst. Weitere Verbesserungen und zweckmäßige Ausgestal-
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3 4
tungen des Erfindungsgegenstandes sind an Hand der Ausnehmung 35 im linken Ende des Gehäuses 10 erstreckt. Zeichnung erläutert, in der eine Ausführungsform ver- Der Federteller 34 stützt sich nach links gegen eine einfacht dargestellt ist. Hierbei ist auch vorgesehen, dem Stellschraube 37 ab, die aus dem Gehäuse herausragt. Gehäuseauslaßkanal in Abflußrichtung einen stetig zu- Die Schraube kann in einer gewünschten Einstellung nehmenden Durchmesser zu verleihen. Diese Maßnahme 5 durch eine Sicherungsmutter 38 festgelegt werden. Der ist an sich bekannt, weist aber im vorliegenden Fall den den Zapfen 35 führende Teil ist als Endkappe 39 auszusätzlichen Vorteil auf, daß der Druckabfall in dem gebildet und auf das Gehäuse 10 aufgeschraubt. O-Ringe Gehäuseauslaß in Abhängigkeit von der Strömungs- 40 und 41 dienen der üblichen Abdichtung. Die die geschwindigkeit steigt und demgemäß bei höheren Feder 32 enthaltende Kammer steht in offener VerGeschwindigkeiten das Ventil weiter geöffnet wird. io bindung mit der Rückflußöffnung 13.
In der nachfolgenden Beschreibung des Erfindungs- Im stromabwärts liegenden Zylinderteü 16 ist in seinem
gegenstandes werden die Begriffe »in Öffnungsrichtung stromabwärts liegenden Ende ein Dämpfungskolben 45
liegend« und »in Schließrichtung liegend« benutzt. Hierbei gleitend angeordnet. Der Dämpfungskolben liegt am
kann statt »in Öffnungsrichtung liegend« auch »strom- stromabwärts liegenden Ende des Kolbens 26 an und hat
abwärts liegend« gesagt werden, und in entsprechender 15 eine mittlere Öffnung von im wesentlichen gleichem
Weise entspricht dem Ausdruck »in Schließrichtung Querschnitt wie die Öffnung des Kolbenlängskanals 29
liegend« der Ausdruck »stromaufwärts liegend«. In der und ist zu dieser ausgerichtet. Der Dämpfungskolben 45
Zeichnung zeigt wird normalerweise durch eine schraubenförmige Druck-
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäß feder 46 mit dem stromabwärts liegenden Ende des
ausgebildetes Druckminderventil, 20 Kolbens 26 in Berührung gehalten. Die Feder ist im
Fig. 2 einen Ausschnitt aus der Darstellung der Fig. 1 Vergleich zu der Feder 32 sehr schwach, so daß sie eine
in größerem Maßstab zur Verdeutlichung der in dem unbeachtliche ausgleichende Wirkung ausübt. Das strom-
Kolben vorgesehenen Ausnehmung und der mit ihr zu- abwärts liegende Ende des Gehäuses 10 besteht aus einem
sammenarbeitenden, in dem Zylinder vorgesehenen Aus- abnehmbaren Abschlußteil 48, der mittels Gewinde mit
nehmung. 25 dem Ende des Gehäuses verbunden ist und den Auslaß-
Das Ventil besteht aus einem Gehäuse 10 mit einem kanal 12 bildet. Das stromaufwärts liegende Ende des Einlaßkanal 11, einem Auslaßkanal 12 und einem Rück- Abschlußteiles 48 wirkt wie ein Anschlag für den Kolben flußkanal 13. Der innere Teil des Gehäuses 10 hat eine 26 und den davorliegenden Dämpfungskolben 45, indem Längsbohrung 14 in seinem mittleren Abschnitt, der mit es die Bewegung dieser beiden Kolben in Öffnungsdem Einlaßkanal 11 in Verbindung steht und einen 30 richtung begrenzt. Der Auslaßkanal 12 hat in Abfluß-Zylinder 15 enthält, welcher zweiteilig ausgebildet ist, richtung einen stetig zunehmenden Durchmesser,
indem er aus einem stromabwärts liegenden Teil 16 und Der Kolben 26 befindet sich in der in der Zeichnung einem stromaufwärts liegenden Teil 17 besteht. Der dargestellten Lage in der Öffnungsstellung, in welche er stromabwärts liegende Teil 16 ist mit einer mittleren normalerweise in Ermangelung der Einwirkung anderer Bohrung 18 und einer Bohrung mit wesentlich größerem 35 Kräfte durch die Feder 32 gedruckt wird. In der offenen Durchmesser versehen, welche sich von der — in der Stellung verbindet die Ausnehmung 27 des Kolbens den Zeichnung gesehen — linken Seite her in den Teil 16 des Zylinderdurchfluß 23 mit der Zylinderausnehmung 24, Zylinders hinein erstreckt, in die der Teil 17 eingepaßt welche, wie oben beschrieben ist, immer mit den Kolben- und beispielsweise durch Schweißen oder Hartlöten an durchflußkanälen 25 in Verbindung steht, so daß die der hinteren Seite befestigt ist, wie bei 20 dargestellt. 40 Flüssigkeit von dem Einlaßkanal 11 durch den Zylinder-Der Teil 17 weist eine Bohrung mit gleichem Durchmesser durchfluß 23, die Kolbenausnehmung 27, die Zylinderwie die Bohrung 18 des Teiles 16 auf und ist zu diesem aus- ausnehmung 24, den Kolbendurchflußkanal 25, den KoI-gerichtet. Der Zylinderteü 16 ist mit seitlichen Öffnungen benlängskanal 29 und durch den Auslaßkanal 12 fließt. 21 versehen, welche den Einlaßkanal 11 mit einem ring- Der Kolben bleibt in der offenen Stellung, bis Druckförmigen Zylinderdurchfluß 23 verbinden, der durch 45 kräfte, die von der Flüssigkeit herrühren, im wesentlichen einen Bund des Teiles 16 und durch das stromabwärts bei dem stromaufwärts liegenden Ende des Auslaßkanals liegende Ende des Zylinderteiles 17 abgegrenzt wird. 12 genügend groß werden, um die Kraft der Feder 32 zu
In dem Teil 17 ist in der Nähe seines freien, den überwiegen und den Kolben stromaufwärts zu bewegen. Durchfluß 23 begrenzenden Endes eine ringförmige Aus- Eine derartige Bewegung verkleinert den Durchflußnehmung 24 ausgebildet, die immer mit Kolbendurch- go kanal, der durch die Kolbenausnehmung 27 zwischen flußkanälen 25 in einem Kolben 26 in Verbindung steht, dem Zylinderdurchfluß 23 und der Zylinderausnehmung der in dem Zylinder hin- und herbewegbar ist und an 24 gegeben ist, und unterbricht den Fluß, wenn die beiden Enden über diesen hinaussteht. Der Kolben 26 ist Kolbenausnehmung 27 vollständig in den Bereich der ebenfalls mit einer ringnutförmigen Ausnehmung 27 ver- Zylinderausnehmung 24 bewegt ist. Wenn der Druck in sehen, die etwas stromabwärts von den Durchflußkanälen 55 dem Auslaßkanal noch weiter anwächst, wird der Kolben 25 entfernt ist. 26 weiter stromaufwärts verschoben, bis die Öffnungen 30
Der Kolben 26 ist weiterhin mit einem mittleren aus dem Bereich des Zylinders gelangen und die Flüssig-
Längskanal 29 versehen, der sich von dem stromabwärts keit in den Rückflußkanal 13 abströmen kann,
liegenden Ende, dem rechten Ende des Kolbens, durch Die unmittelbaren Druckkräfte, die den Kolben 26
dessen größeren Teil erstreckt und mit den Durchfluß- 60 stromaufwärts treiben, wirken gegen seine ringförmige,
kanälen 25 sowie mit Öffnungen 30 in Verbindung steht, stromabwärts liegende Stirnseite 26« und gegen das
die stromaufwärts von den Durchflußkanälen angeordnet stromaufwärts liegende Ende 29 a des Längskanals 29. In
sind. diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß der Zweck des
Der Kolben 26 wird fortwährend durch die Kraft Dämpfungskolbens 45 allein darin liegt, eine plötzliche
federnder Mittel, die aus einer schraubenförmigen Druck- 65 Bewegung des Kolbens 26 stromabwärts sowie eine sich
feder 32 bestehen, nach rechts getrieben. Diese Feder ist ergebende starke Steigerung des Druckes in dem Auslaßzwischen einem Federteller 33, der sich gegen das linke kanal zu verhindern. Eine solche Bewegung ist bestrebt,
Ende des Kolbens 26 abstützt, und einem verstellbaren, ein Vakuum an der stromaufwärts liegenden Seite des das Widerlager bildenden Federteller 34 eingespannt, der Dämpfungskolbens zu erzeugen, welches den letzteren
mit einem Zapfen 35 versehen ist, welcher sich in eine 70 von dieser Bewegung abhält, wenn die Flüssigkeit, die
am Umfang des vornUegenden Dämpfungskolbens sowie durch eine Nut 26 δ in der Kolbenstirnseite 26 a durchfließt, nicht berücksichtigt wird.
Eine stromaufwärts verlaufende Bewegung des Kolbens
26 wird nicht durch den vorderen Dämpfungskolben 45 gesteuert, da ein plötzlicher Anstieg des Druckes in dem Auslaßkanal 12, der gegen die Kolbenflächen 26 a und 29« wirkt, den Kolben 26 von dem vornliegenden Dämpfungskolben 45 fortbewegen kann.
Zu diesen Druckkräften, die gegen die Stirnseite 25 « des Kolbens 26 und das Ende 29 β des Kolbendurchflußkanals 29 wirken, treten Kräfte, die von der Änderung der Richtung des Flüssigkeitsflusses herrühren, welche in Abhängigkeit von der Bewegungsgröße der Flüssigkeit stehen und als »Antriebskräfte« bezeichnet werden. Diese Kräfte werden in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung ausgenutzt, um auf den Kolben einwirkende Kräfte zu erzeugen, die die Kraft der Feder 32 unterstützen. Es ist zu beachten, daß in dem Ventil dieser Art eine Kraft, die der Feder 32 entgegensteht, bestrebt ist, das Ventil zu schließen und den Auslaßdruck zu vermindern, während eine Kraft, die die Feder 32 unterstützt, versucht, das Ventil zu öffnen und den Auslaßdruck zu steigern.
Bei Betrachtung der Antriebskräfte muß beachtet werden, daß die stromaufwärts liegende Wand 23« des Zylinderdurchflusses 23 nach innen stromabwärts geneigt ist, bezogen auf die Strömungsrichtung in den Kanälen 29 und 12, und daß die stromabwärts liegende Wand 27 δ der Ausnehmung 27 unter einem großen Winkel zu der Achse des Kolbens verläuft, während die Wand27«, die stromaufwärts liegt, in einem viel kleineren Winkel zu der Kolbenachse verläuft. Andererseits liegt die Wand 24 δ der Zylinderausnehmung 24, die stromabwärts liegt, in einem kleinen Winkel zu der Kolbenachse, während die stromaufwärts liegende Wand 24« unter einem großen Winkel zu der Kolbenachse verläuft, und zwar annähernd parallel zu der stromabwärts liegenden Wand 27δ.
Infolge dieser Formgebung des Durchflusses 23 und der Ausnehmungen 27 und 24 tritt die Flüssigkeit in die Ausnehmung 27 des Kolbens vom Durchfluß 23 her in einer Richtung mit einer großen radialen Komponente und einer kleinen, stromabwärts gerichteten Komponente ein. Andererseits hat die Flüssigkeit, die die Ausnehmung
27 verläßt, eine kleinere radiale Komponente und eine hauptsächlich stromaufwärts gerichtete axiale Komponente. Infolgedessen wird eine stromabwärts wirkende axiale Kraft an den Kolben 26 angelegt, die durch die Bewegungsgröße der durch die Öffnung fließenden Flüssigkeit bestimmt wird und von der Durchflußgeschwindigkeit abhängt.
Die in die Zylinderausnehmung 24 eintretende Flüssigkeit weist anfänglich eine kleine radiale Komponente und eine große, stromaufwärts gerichtete axiale Komponente auf. Diese Richtung wird jedoch völlig geändert, so daß die Flüssigkeit die Ausnehmung 24 mit einer hauptsächlich radialen Komponente und einer beträchtlich stromabwärts gerichteten axialen Komponente verläßt. Infolgedessen fließt die Flüssigkeit durch die Kolbendurchflußkanäle 25, ohne eine große axiale Kraft auf den Kolben in einer Richtung auszuüben. Wenn jedoch die Flüssigkeit in den Längsflußkanal 29 von den Durchflußkanälen 25 her eintritt, ist ihre axiale Komponente angewachsen und wird mit einer sich ergebenden stromaufwärts gerichteten Antriebskraft an den Kolben gelegt. Diese Kraft ist jedoch viel kleiner, als wenn die Flüssigkeit nicht mit einer hauptsächlich stromabwärts liegenden axialen Komponente in die Durchflußkanäle 25 eintreten würde.
Die auf den Kolben 26 wirkenden Kräfte, welche sich mit der Durchflußgeschwindigkeit durch das Ventil ändern, sind kurz folgende:
1. die Kraft infolge der Federspannung der Feder 32,
2. Antriebskräfte,
3. der Druckabfall in dem Kolbenlängskanal 29,
4. der Druckunterschied zwischen dem Ausgang des Kolbenlängskanals 29 und dem äußeren Ende des Auslaßkanals 12.
Zu 1: Es ist ersichtlich, daß die Feder 32 bei einer großen Öffnung des Ventils weniger stark angespannt ist, wenn der Kolben 26 sich in seiner äußersten, stromabwärts liegenden Stellung befindet, als es bei einer kleineren Ventilöffnung der Fall ist. Daher wird ein geringerer Ausgangsdruck die Feder eher bei weiter Öffnung als bei kleiner Öffnung des Ventils ausgleichen. Zu 2: Die dynamischen Kräfte werden in der vorliegenden Erfindung ausgenutzt, wie bereits ausgeführt ist, um Antriebskräfte an den Kolben zu legen, die ihn in Strömungsrichtung beaufschlagen oder in die Feder 32 unterstützender Weise.
Zu 3: Der Druckabfall in dem Kolbenlängskanal 29 bewirkt bei großer Durchflußmenge einen größeren Druckunterschied zwischen dem linken Ende des Kanals 29 und der rechten Stirnseite des Kolbens 26 als bei kleiner Durchflußmenge. Daher ist der mittlere Druck, der auf den Kolben entgegen der Kraft der Feder 32 wirkt, größer als der Ausgangsdruck an dem stromabwärts liegenden Ende des Kanals 29 um einen Faktor, der mit der Geschwindigkeit des Durchflusses wächst.
Zu 4: Der Druck am Ende des verhältnismäßig kleinen Querschnittes des Längskanals 29 wird infolge des Venturieffektes kleiner sein als am großen Querschnitt des äußeren Endes des Auslaßkanals 12. Der Druckunterschied zwischen den Enden des Auslaßkanals 12 wächst mit der Durchflußgeschwindigkeit und ist bestrebt, das Ventil bei großen Durchflußmengen weiter zu öffnen.
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung gegenüber ähnlichen früheren Ventilen dieser Art können dem folgenden Vergleich der von der Durchflußmenge abhängigen Kräfte in diesem Ventil entnommen werden. In diesem Zusammenhang wird vorausgesetzt, daß die alte Ventilausführung die gleichen Abmessungen wie das vorliegende Ventil hat und sich nur in folgendem von diesem unterscheidet:
a) Die Ausnehmung 27 in dem Kolben und die Ausnehmung 24 in dem Zylinder sind fortgelassen.
b) Die Kolbendurchflußkanäle 25 laufen in radialer Richtung und sind so angeordnet, daß sie den stromaufwärts liegenden Rand der Einlaßöffnung überlappen.
c) Der Auslaßkanal 12 hat den gleichen Durchmesser über seine ganze Länge wie der Querschnitt am äußeren Ende des vorliegenden Ventils.
Altes Ventil Neues Ventil
60 Ausgangsdruck bei einer
Durchflußmenge von
327,74 cm3/min
84 kg/cm2 84 kg/cm2
Ausgangsdruck bei
einer Durchflußmenge
55 von 30,3 dm3/min ..
67 kg/cm2 90,5 kg/cm2
Änderung des
Ausgangsdruckes ...
—17 kg/cm2 + 6,5 kg/cm2
Die vorstehenden Eigenschaften gehören zu Ventilen mit gleichen Abmessungen, wenn sie mit einer Flüssigkeit
mit einem Eingangsdruck von 211 kg/cm2 gespeist werden. In jedem Ventil beträgt der Durchmesser des Auslaßkanals 9,9 mm, des Längskanals 29 3,17 mm, und die anderen Öffnungen und Kanäle stehen dazu im Verhältnis, wie in der Zeichnung gezeigt.
Es muß beachtet werden, daß in dem besonderen Ausführungsbeispiel, das von dem neuen Ventil gegeben worden ist, dieses einen ansteigenden Druck mit wachsender Durchflußmenge aufweist im Vergleich zu einem fallenden Druck bei dem früheren Ventil. Dieses ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß in dem früheren Ventil die Summe der Kräfte, die bestrebt waren, den Kolben 26 in die das Ventil schließende Stellung zu bewegen, mit der Durchflußmenge anwuchsen, während sie in dem neuen Ventil kleiner werden. Die Abweichungen bei den die Schließung des Ventils bewirkenden Kräften, die durch verschiedene Faktoren bei der großen Durchflußmenge von 30,3 dm3/min im Vergleich zu denen bei der geringen Durchflußmenge von 327,74 cm3/min erzeugt werden, sind folgende:
Altes
Ventil
Neues
Ventil
Federstärke
Antriebskraft der Flüssigkeit
Druckabfall im Kolbenkanal
Druckabfall im Ausgangskanal
+2,9
+5
+2,5
-3,6
+2,9
-1,9
+2
-5,6
Insgesamt ... +6,8 -2,6
25
30
Es muß beachtet werden, daß das neue Ventil die Antriebskräfte um 6,9 kg in die Richtung, um den Ausgangsdruck bei der hohen Durchflußgeschwindigkeit zu steigern, ändert und auch die Druckabfälle in den Kolben- und den Ausgangskanälen in der gewünschten Richtung verändert, aber um ein geringeres Ausmaß.
Der Ausgangsdruck bei der hohen Durchflußmenge kann durch die steilere Ausführung der Flächen 27a und/oder 24 δ der Ausnehmungen und durch die weniger steile Ausführung der Wandungen 276 und/oder 24 a vermindert werden, bzw. umgekehrt.

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Druckminderventil, in dessen mit Einlaß- und Auslaßkanälen versehenes Gehäuse ein Zylinder fest eingesetzt ist, welcher mit seiner Zylindereintrittsöffnung mit dem Gehäuseeinlaßkanal und mit seiner Zylinderaustrittsöffnung mit dem Gehäuseauslaßkanal fluchtet und einen hin- und herverschieblichen Kolben aufnimmt, der durch den im Auslaßkanal herrschenden Druck in die Verschlußstellung und durch eine Feder in die Öffnungsstellung gedrückt wird und eine Ausnehmung aufweist, welche die Zylinderein- und -austrittsöffnungen in der Offenstellung des Ventils miteinander verbindet und in der geschlossenen Stellung voneinander trennt, dadurch gekennzeichnet, daß die in Öffnungsrichtung befindliche Wandung (27 δ) der ringnutförmigen Kolbenausnehmung (27) die Kolbenwandung unter einem großen Winkel und die in Schließrichtung befindliche Wandung (27«) der Kolbenausnehmung (27) die Kolbenwand unter einem relativ kleinen Winkel schneidet, während der Zylinder eine ringförmige Ausnehmung (24) mit einem auf die Kolbenausnehmung (27) hin gerichteten und zu dem in Öffnungsrichtung befindlichen Kolbenende hin geneigten Wandteil hat, so daß das in die Kolbenausnehmung (27) eintretende Strömungsmittel eine geringe Axialkomponente in Öffnungsrichtung des Kolbens und das die Ausnehmung (27) verlassende Strömungsmittel eine wesentliche Axialkomponente in Schließrichtung des Kolbens erhält, wobei die in Schließrichtung liegende Wandung (27 a) der Kolbenausnehmung (27) mit der in Öffnungsrichtung liegenden Wandung (27δ) der Zylinderausnehmung (24), welche gegenüber der Kolbenwandung einen kleinen Winkel bildet, einen engen Kanal begrenzt, um den Kolben (26) durch die Strömung in der Kolbenausnehmung (27) mit einer Kraftkomponente zu beaufschlagen, die mit der Strömungsgeschwindigkeit zunimmt und der durch den Auslaßdruck hervorgerufenen Kraftkomponente entgegenwirkt.
2. Druckminderventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (26) mit schrägverlaufenden Durchflußkanälen (25) versehen ist, die an ihrem einen Ende unabhängig von der Lage des Kolbens mit der Zylinderausnehmung (24) in Verbindung stehen und an ihrem anderen Ende in einen Kolbenlängskanal (29) einmünden, der in den Gehäuseauslaßkanal (12) mündet, und daß die in Schließrichtung liegende Wandung (24 a) der Zylinderausnehmung (24) gegenüber der Kolbenoberfläche eine Neigung hat, die im wesentlichen der Neigung der Durchflußkanäle (25) entspricht.
3. Druckminderventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuseauslaßkanal (12) in an sich bekannter Weise in Abflußrichtung einen stetig zunehmenden Durchmesser hat, um den Druckabfall in dem Kanal (12) in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit zu steigern und bei höheren Geschwindigkeiten das \rentil weiter zu öffnen.
4. Druckminderventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dämpfungsvorrichtung (45, 46), welche aus einem Dämpfungskolben (45) besteht, der mit einer Feder (46) gegen den Ventilkolben (26) gedrückt wird, angeordnet ist.
5. Druckminderventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (26) in der Nähe seines in Schließrichtung liegenden Endes Öffnungen (30) aufweist, die den Kolbenlängskanal (29) mit einem Raum geringen Druckes verbinden, wenn der am Gehäuseauslaß auftretende, auf eine Reaktionsfläche (29 a) des Kolbens (26) einwirkende Druck einen vorbestimmten Wert überschreitet.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 108 082;
österreichische Patentschrift Nr. 27 663;
französische Patentschriften Nr. 846 773, 683 291; USA.-Patentschriften Nr. 2 563 192, 2 493 111.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
1 009 680/305 12.60
DEB30482A 1953-04-13 1954-04-05 Kolbengesteuertes Druckminderventil Pending DE1096141B (de)

Applications Claiming Priority (1)

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US1096141XA 1953-04-13 1953-04-13

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DE (1) DE1096141B (de)

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