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Steuerventil Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerventil mit zwei
einander gegenüberliegenden Düsen und einem dazwischen beweglichen Verschlußteil,
das sich innerhalb eines Rohres befindet, das an seinem einen Ende im Ventilgehäuse
dicht befestigt ist und an seinem freien Ende einen Anker trägt, welcher, durch
Magnetkraft hin- und herbewegt, das Verschlußteil verstellt.
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Zum Stand der Technik gehört ein Steuerventil, bei dem zwei Elektromagneten
mit ihrem Gehäuse über ein steifes Rohr bis zum Anschlag eines an dem Rohr befindlichen
Flansches geschoben sind. Dieses Rohr ist mit seinem freien Ende in dem Steuerventilgehäuse
dichtend eingesetzt. In dem Rohr ist ein Anker mit einem unteren und einem oberen
halsartigen Ansatz angeordnet. Der obere halsartige Ansatz ist koaxial und starr
mit einem zylindrischen Körper verbunden. Dieser zylindrische Körper wird in die
Bohrung eines Flansches eingepreßt, wodurch der Anker in dem Rohr zentriert ist.
Durch die Betätigung eines Elektromagneten wird der Anker quer bewegt. Die Querbewegung
ist eine Drehung um die Verbindungsstelle des zylindrischen Körpers mit dem oberen
halsartigen Ansatz des Ankers. Da diese Verbindung starr ausgeführt ist, ist diese
Verbindungsstelle bei der Anlage des unteren Ankerteils an einer Düsenöffnung ganz
erheblichen Biegekräften ausgesetzt, so daß eine derartige Aufhängung sehr schnell
zum Bruch des Ankers an der Biegestelle führt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Aufhängung des Ankers zu verbessern
und eine Querschnittsverminderung des Ankers an seiner Aufhängungsstelle zu vermeiden.
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Erfindungsgemäß wird die Lösung der obigen Aufgaben dadurch erreicht,
daß das Rohr elastisch ist, daß der Anker aus einer Ankermuffe und einem Ankerschaft
besteht und daß das freie Ende des Rohres, zwischen dem nicht verjüngten Ende des
Ankerschaftes und der Bohrung der Ankermuffe eine steife Verbindung bildend, eingeklemmt
ist.
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Der Anker kann also aus zwei getrennten Teilen, nämlich der Ankermuffe
und dem Ankerschaft bestehen, die unter Zwischenlage des einen Rohrendes zusammengepreßt
werden, so daß die Verbindung gasdicht und starr ist. Bei den durch die Magneten
hervorgerufenen Schwingungen des Ankers wird, im Gegensatz zum Stand der Technik,
nicht eine bestimmte, in ihrem Querschnitt von vornherein geschwächte Stelle beansprucht,
sondern die Biegebeanspruchung über die gesamte Länge des elastischen Rohres gleichmäßig
verteilt. Das elastische Rohr verbiegt sich durch die Anlage an einer der Düsen
S-förmig derart, daß die Achsen der beiden Einspannstellen des Rohres parallel,
aber nicht fluchtend zueinander ausgerichtet sind. Dies beruht auf der Zusammenwirkung
der beiden Anschlagflächen oberhalb und unterhalb jedes Magneten und der entsprechenden
Flächen an der Ankermuffe. Dadurch ist gewährleistet, daß der Anker nur eine Translationsbewegung
ausführt, was einen wesentlich besseren Wirkungsgrad der elektromagnetischen Kopplung
infolge des gleichmäßigeren magnetischen Flusses gegenüber der Verschwenkbewegung
des Ankers gemäß dem Stand der Technik zur Folge hat.
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Durch die Wahl des Werkstoffes des den Anker in seiner Ruhelage zentrierenden
Rohres und der Stärke dieses Rohres sind zwei Variable gegeben, mittels deren die
Elastizität und damit die Trägheit der Aufhängung an den gewünschten Schwingungszahlbereich
auf einfachste Weise angeglichen werden kann.
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Die Unterteilung des Ankers in Ankermuffe und Ankerschaft ermöglicht
eine einfache Herstellung, insbesondere eine Anpassung an verschieden große Ventilmodelle,
da nur die Muffe in verschiedenen Längen, wegen unterschiedlicher Größe der Magneten,
hergestellt werden muß, während der Schaft für alle Modelle gleich ausgeführt werden
kann. Gegenüber dem Stand der Technik ergeben sich als zwei weitere Vorteile die
einfachere Montage und die zuverlässige Abdichtung zwischen dem Rohrinneren und
dem Magnetraum.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Darin zeigt Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung
und Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II von Fig. 1.
Wie in der
Zeichnung dargestellt ist, kann eine Ausführungsform der Erfindung in Verbindung
mit einem hydraulischen Steuerschieber verwendet werden, der ein Gehäuse 15 aufweist,
in dem ein Schieberkolben 25 und (nicht gezeigte) Ölkanäle angebracht sind. Die
von dem Gehäuse 15 nach außen führenden Druckmittelkanäle sind bei 16, 18, 20, 22,
30, 32 und 34 angedeutet. Ein Druckmittehnotor mit einem Zylinder 24, einem Kolben
26 und einer Kolbenstange 28 oder eine ähnliche Einrichtung kann mit den
Druckmittelkanälen 20, 22 so verbunden sein, daß diese an entgegengesetzten Seiten
des Kolbens 26 in den Zylinder 24 führen. Der Kanal 16 bildet den Druckmitteleinlaß,
während der Kanal 18 die Rückführleitung darstellt. Bei einer Verschiebung
des Schieberkolbens 25 im Gehäuse 15 wird also der Druckmittelmotor 24 bis 28 verstellt.
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Die Kanäle 30, 32 leiten normalerweise Öl unter gleichen Drücken von
Kammern an entgegengesetzten Enden des Schieberkolbens 25 zu einander gegenüberliegenden
Düsen 40 bzw: 42, die in einem Gehäuseblock 44 so angeordnet sind, daß sie Öl gegen
entgegengesetzte Seiten eines abgeflachten Endabschnitts 46 des Ankers des elektromagnetischen
Bestandteils der Vorrichtung spritzen. Der Endabschnitt 46 liegt in einer Ölkammer
52, die in dem Gehäuseblock 44 gebildet ist und mit dem Kanal 34 in Verbindung steht,
der zu der Rückführleitung 18 führt. Der Endabschnitt 46 ist normalerweise zwischen
den Düsen 40, 42 zentriert und liegt in geringen, gleichen Abständen von diesen,
so daß konstante Ölströme von den Kammern an den entgegengesetzten Enden des Scliieberkolbens
durch die Düsen 40, 42 gegen den Ankerabschnitt 46 und von dort durch die
Rückführleitung 18 gehen können. Durch jede Verstellung der Ankermuffe 50 und damit
des Endabschnitts 46 in bezug auf die Düsen 40, 42 werden jedoch diese differentiell
gedrosselt, wodurch das zuvor bestehende Druckgleichgewicht an den entgegengesetzten
Enden des Schieberkolbens 25 gestört wird. Dadurch wird der Schieberkolben 25 verschoben,
was eine Veränderung der Ölströmung vom Einlaß 16 durch die Kanäle 20, 22
zur Folge hat. Der Motor 24 bis 28 wird daher in Übereinstimmung mit
dem Grad der Auslenkung des Ankerteils 46 aus seiner normalen Stellung verschoben.
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Zur Erzielung dieser Wirkung des Ankers ist dieser im Gehäuseblock
44 federnd gelagert. Wie in Fig. 1 gezeigt, kann diese federnde Lagerung dadurch
erhalten werden, daß der Gehäuseblock 44 mit einer Innenbohrung versehen
wird, in die im Gleitsitz eine Buchse 100 eingesetzt ist. In dieser Buchse ist strömungsmitteldicht
ein Federmetallrohr 102 befestigt, das nach oben ragt und teleskopartig in
einem ausgebohrten Abschnitt der Ankermuffe 50 strömungsmitteldicht befestigt
ist. Ein Ankerschaft 104 ist an seinem oberen Ende im Preßsitz in der aus
dem Rohr 102 und der Ankermuffe 50 bestehenden Anordnung befestigt.
Der Ankerschaft 104 verjüngt sich nach unten bis zu dem zur Steuerung der Düsen
40; 42 dienenden flachen Endabschnitt 46. Zum Abdichten der Buchse
100
gegenüber dem Gehäuseblock 44 kann ein O-Ring 106
verwendet werden,
und eine Gewindemutter 108 hält die Buchse 100 nach dem Einbau fest.
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Die Schwenkbewegungen des Ankers auf dem Rohr 102, das als Drehpunkt
wirkt, werden durch Elektromagnetwicklungen 68, 70 hervorgerufen, die in einem Gehäuse
72 auf gegenüberliegenden Seiten des Ankers angebracht sind und so ausgeführt sind,
daß sie durch Steuersignale, Fehlersignale oder andere Eingangssignale differentiell
erregt werden, wie in der Technik bekannt ist. Es können auch Permanentmagneten
74, 76 verwendet werden, die auf entgegengesetzten Seiten des Ankers angeordnet
sind, um diesen in die zentrierte Stellung vorzuspannen. Das Verschwenken des Ankers
zum differentiellen Drosseln der Düsen 40, 42
wird also in Abhängigkeit von
einem Signal erfolgen und in dem Maße mit der Stärke des den Spulen 68, 70 zugeführten
Signals übereinstimmen, wie diese die einander aufhebenden Kräfte der Permanentmagneten
74, 76 überwinden können, und wie dies durch die Federkonstante des 102 bestimmt
wird. Das Rohr 102 dient also gleichzeitig dazu, den Anker federnd in die zentrierte
Stellung zwischen den Düsen zu drücken; seine Schwingungen zu kontrollieren und
ihn nach dem Aufhören der Signale in die Mittelstellung zurückzuführen, während
es gleichzeitig die Spulen 68, 70 gegen eine Berührung mit dem Öl in der
Düsenkammer dicht abschließt.