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Ventilaggregat für hydraulische Anlagen - Die Erfindung bezieht
sich auf ein -Ventilaggregat mit drei Anschlüssen und mit zwei in einem gemeinsamen
Gehäuse gleichachsig und spiegelbildlich angeordneten Einzelventilen, deren Verschlußteile
zwecks Veränderung der beiden Durchlaßöffnungen durch einen gemeinsamen, von einer
Betätigungseinrichtung bewegbaren Stößel, kraftschlüssig verstellbar sind.
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Ventilaggregate- des -vorgenannten Typs werden häufig. für hydraulische
Anlagen benutzt z. B. als Pilotventile zur Steuerung von hydraulischen Servomotoren.
- Ihr einer Anschluß (der #sogenannte #»mittlere« Anschluß) ist mit einer
- zwischen den .beiden - Einzelventilen , befindlichen :mittleren
Gehäusekammer verbunden, die auch-den gemeinsamen Stößel enthält, während die beiden
-anderen - An-
schlüsse (die sogenannten »äußerei!«-Anschlüsse) in
zwei weiteren Gehäusekammern- münderi, die über die Durchlaßöffnungen der Ventile-,mit
dem mittleren Gehäuseraum in Verbindung gebracht werden können. Die Verschlußteile
der Ventile sind mit -einer von einer Feder oder auch vom Druckmittel selbst erzeugten
Schließkraft ständig in Schließrichtung beaufschlagt und..werden,' um ;die. Durchlaßöffnungen
mehr oder weniger stark freizugeben, durch entsprechende Bewegung des Stößels von
ihren Sitzen abgehoben, wobei sie dann gegen den tößel gedrückt bleiben. Die Bewegung
des Stößels .ist dabei in bezug auf die beiden Einzelventile gegensinnig,
d.- h., sie erfolgt bei dem einen Ventil -entgegen der Schließrichtung und
bei dem anderen Ventil in Schließrichtung. -
. Das erfindungsgemäße
Ventilaggregat, dessen wesentliche Teile in den F i g. 2 bis 4 dargestellt
sind, geht von der vorangehend umrissenen, Anordnung .aus, Dabei sind in den- F
i g.-2 bis 4 die Verschlußteile mit 11, die Ventilsitze mit
15 und der Stößel mit 51 bezeichnet.
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Für die Betriebsfunktion eines derartigen Ventilaggregates ist -die
Einstellung der Ventilsitze der beiden Einzelventile in bezug-auf den (in Ruhestellung
gedachten) Stößel wichtig. Die Ventilsitze können sich so# ' nahe.an dem
Stößel befinden, daß dieser schon- in seiner Ruhestellung in die Durchlaßöffnungen
beider Ventile hineinragt- und beide Ver--schlußteile von ihren Sitzen abgehoben
hält. In dieser Einstellung, die nachfolgend auch als »Underlap-Stellung« bezeichnet
-wird: und in F i g. 3 gezeigt ist, erfolgt somit bei der Betätigung des
Stößels progressiv mit dem Schließen des einen Ventils ein öffnen des -anderen Ventils,
wobei die,Summe der öffnungs-,querschnitte# beider Durchlaßbffnungen - konstant
bleibt. Andererseits können die Ventilsitze aber auch einen so großen Abstand von
dem (wiederum in der Ruhelage gedachten) Stößel besitzen, daß diöser frei zwischen
den beiden Ventilen steht und keines der beiden Verschlußteile berührt. In dieser
alternativen Einstellung, die nachfolgend auch als wOverlap-Stellung« bezeichnet
wird und in F i g. 4 gezeigt ist, sind somit in der Ruhestellung des Stößels
beide Ventile geschlossen. Bei Betätigung des Stößels erfolgt erst nach einem gewissen
Leerhub ein progressives öffnen des einen Ventils, während das and&e Ventil
-geschlossen bleibt. Ein dritter Typ für die, Einstellung der Ventilsitze
ist schließlich dann gegeben, wenn der (wiederum in der Rühelage gedachte) Stößel
die beiden Verschlußteile berührt, diese ihrerseits aber gerade noch auf ihren Sitzen
aufliegen. Diese Einstellung, die nachfolgend auch als »Zerolap-Stellung« bezeichnet
wird und -- in F-ig. 2 bezeichnet ist, unterscheidet sich »von der Overlap-Stellung
durch das Fehlen des Leerhubes bei der Betätigung des Stößels, entspricht ihr aber
im übrigen. . . # :
- Die Lage der Ventilsitze in bezug auf
den Stößel muß sehr genau sein, und zwar# nicht nur für die Zereilap-Stellung, die
schon bei geringen Lageabweichungen in die Underlap-Stellung bzw. die Overlap-Stellung
übergeht, sondern wegen der Empfindlichkeit der meisten Steuer- und Regelvorgänge
auch für-die beiden letztgenannten Einstellungen.'ln dieser Hinsicht besitzen die
bekannten Ventilaggregate den Nachteil, daß die Lage der Ventilsitze nach beendeter
Montage des Aggregates nicht mehr nachjustiert .werden kann, sondern in ihrer Genauigkeit
im wesentlichen
durch die Herstellungstoleranzen bestimmt ist.
Auch eine nachträgliche Änderung einer durch die Konstruktion vorgegebenen Einstellung
ist bei den bekannten Ventilaggregaten nicht ohne erheblichen Montaaeaufwand möglich.
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Demgegenüber soll mit der Erfindung -ein Ventilaggregat geschaffen
werden, bei dem nach beendeter Montage (und sogar auch während des Betriebs) die
Ventilsitze sehr genau einjustiert und auch nachträglich in jede gewünschte Einstellung
gegenüber dem Stößel (d. h. in die Zerolap-Stellung oder eine genau definierte
Underlap-Stellung bzw. Overlap-Stellung) gebracht werden können. Dieses Ziel wird
erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Sitze beider Einzelventile in dem Gehäuse
axial und einstellbar verschiebbar sind.
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In einer besonders zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
daß jedes Einzelventil .als Ganzes mit abgedichtetem Gleitsitz in einer zylindrischen
Gehäusebohrung gelagert ist und an seinem inneren, die Durchlaßöffnung
- aufweisenden Ende an einer Feder anliegt, die das Ventil nach außen gegen
ein sich am Gehäuse abstützendes Justiergewinde drückt. Mit dieser Maßnahme wird
nicht nur unter Ausnutzung der bekannten Tatsache, daß ein einseiiig federbelastetes
Gewinde keinen toten Gang besitzt, die Genauigkeit der Justierung erhöht, sondern
zugleich auch eine vollständig stabile Lage der Einzelventile erreicht, die weder
zu Vibrationen Anlaß gibt noch durch hohe Betriebsdrücke beeinträchtigt wird. Als
Itistiergewinde kann dabei 'eine gesonderte Justierschraube vorgesehen sein, die
axial in das Gehäuse eingeschraubt ist und an dem äußeren Ende des Ventils anliegt,
oder es kann ein am Ventil angeordnetes Außengewinde vorgesehen sein, das mit einem
in der Gehäusebohrung angeordneten Gegengewinde zusainmenwirkt.
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Da -die Einzelventile bei dem Vorschlag der Erfindung nach Art von
gesonderten Baugruppen in die Gehäusebohrung des Ventilaggregates eingesetzt sind,
besteht die Gefahr, daß die Verschlußteile nur in einer Richtung durch den Druck
des Druckmittels beaufschlagt werden und damit erheblichen Zusatzkräften ausgesetzt
sind, die sich den von den Ventilfedern -bzw. dem Stößel aufgebrachten Stellkräften
überlagern und die Betätigung des Ventils behindern. Um dies zu vermeiden, sind
zweckmäßig jedem Einzelventil Umgehungskanäle zugeordnet, die das Verschlußteil
in an sich bekannter Weise im wesentlichen vom Druck des Druckmittels entlasten.
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Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen an Hand der
Zeichnungen näher erläuterL Dabei stellt dar F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel
eines Ventilaggregates gemäß der Erfindung im Längsschnitt, F i g. 2 ein
Detail der F i g. 1 in Zerolap-Stellung des Ventilaggregates,
F i g. 3 das in F i g. 1 dargestellte Detail in Underlap-Stellung
des Ventilaggregates, F i g. 4 das in F i g. 2 dargestellte Detail
in Overlap-Stellung des Ventilaggregates, F i g. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel
eines Ventilaggregates gemäß der Erfindung im Längsschnitt, F i g. 6 bis
10 im Längsschnitt Beispiele für weitere Einzelheiten, die in den Ventilaggregaten
gemäß F i g. 1 und 5 Verwendung finden.
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Bei der in F i g. 1 (bzw. F i g. 2 bis 4) dargestellten
Ausführungsform des Ventilaggregates besteht das Gehäuse 1 aus
-zwei fest miteinander verbundenen Gehäusehälften und einem im Bereich der
Trennfuge der Gehäusehälften angeordneten rechteckigen Ansatz 3. Innerhalb
des Ansatzes 3 ist eine rechteckige Kammer 12 gebildet, deren eine Ecke in
eine axial durch das Gehäuse hindurch verlaufende Zylinderbohrung 6 mündet.
Die Kammer 12 schneidet dabei noch eine parallel zur Bohrung 6 in dem Gehäuse
angeordnete Sackbohrung 7, die an beiden Enden mit jeweils einer in die Wandung
der Zylinderbohrung 6 eingelassenen Ringnut 8 bzw. 8' in Verbindung
steht. Die eine dieser Nuten, z. B. die Nut 8 in der oberen Gehäusehälfte,
ist dabei an einen radial durch das Gehäuse hindurch nach außen geführten Kanal
9 angeschlossen, der den eingangs erwähnten mittleren Anschluß des Ventilaggregates
bildet.
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. In die Bohrung 6 sind mit abgedichtetem Gleitsitz
zwei Ventile eingesetzt, die einander genau gleich ,sind und die in bezug auf die
Mündung der Kammer 12 (und damit in bezug auf die Mündung des mittleren Anschlusses
9) spiegelbildlich zueinander liegen. Diese beiden Ventile bestehen aus drei
sich fest gegeneinander abstützenden, einen Kreisquerschnitt aufweisenden Körpern,
nämlich einem Sitzkörper 15i .einem Führungskörper-16 und einem Widerlager
18.
Dabei weisen die Sitzkörper 15 der beiden Ventile, die jeweils
mit konisch ausgenommener äußerer Begrenzungsfläche und ebener innerer Begrenzungsfläche
ausgebildet sind, zueinander hin. Sie sind durch eine teilringförmige Feder
10, deren Öffnung zur Mündung der Kammer 12 hin gerichtet ist und deren obere
und untere Kanten entsprechend der Neigung der äuäeren Begrenzungsflächen des Sitzkörpers
15 geneigt sind, im Abstand voneinander gehalten. Die Feder 10 befindet
sich im spannungslosen Zustand in enger Berührung mit der Wandung -der Bohrung
6.
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Bei jedem Ventil ist der Sitzkörper 15 mit einer Durchlaßbohrung
versehen, deren innerer Randbereich als Sitzfläche 38 fär einen Schließkegel
32
ausgebildet ist. Der Schließkegel 32 ist mit einer Vdntilspindel
17 verbunden, die in einer Führungsbohrung des Führungskörpers
18 mit Paßsitz gleitbar gelagert und an ihrem Ende durch eine Ventilfeder
19 beaufschlagt ist. Die Ventilfeder 19 stützt sich ihrerseits an
dem Widerlager 18 ab und befindet sich in einer axial im Widerlager angeordneten
zylindrischen Ausnehmung-35, die durch eine oder mehrere Radialnuten 37 mit
der Ringnut 8 (bzw. 8') verbunden ist. Durch diese Maßnahme wird in einfacher
Weise erreicht, daß der im mittleren Anschluß 9
herrschende Druck nicht einseitig
auf die Ventilverschlußteile (Spindel 17 und Kegel 32) einwirkt, sondem
die Verschlußteile beidendig gleichmäßig beaufschlagt.
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Im Führungskörper 16 ist im Bereich des Schließkegels
32 eine zylindrische Erweiterung 31 angeordnet, die über eine oder
mehrere Radialnuten 30 mit einer Umfangsnut 43 am Führungskörper verbunden
ist. Im Bereich der Umfangsnut 43 mündet ein radial durch das Gehäuse hindurchgeführter
Kanal, der bei dem oberen Ventil mit dem Bezugszeichen 44a und bei dem unteren Ventil-
mit dem Bezugszeichen 44 b
bezeichnet ist. Diese beiden Kanäle 44a
und 44b sind die eingangs erwähnten äußeren Anschlüsse des Ventilaggregates.
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Zum Zusammenbau des Ventilaggregates wird zuerst-bei beiden Ventilen.-die
Ventilspindel 17 in die
axiale Bohrung des Führungskörpers
16 eingeschoben. Darauf wird der Sitzkörper 15 durch Befestigungsschrauben
koaxial mit dem Führungskörper 16
verschraubt. Die sich so ergebende Baueinheit
wird sodann, mit dem Sitzkörper voran, in die Bohrung 6
eingeführt, bis sie
an der bereits zuvor eingeführten Feder 10 zur Anlage kommt. Danach wird
die Ventilfeder 19 an der Ventilspindel 17 befestigt. Dann wird das
Widerlager 18 in die Bohrung 6 eingeführt und bis zur Anlage am Führungskörper
16 durchgeschoben, wobei das freie Ende der Feder 19 in der Ausnehmung
35 Aufnahme findet. Schließlich wird eine Abschlußplatte 42, die die Bohrung
6 abdeckt, auf die Stirnseite des entsprechenden Gehäuseteils aufgeschraubt.
Im montierten Zustand des Ventilaggregates befinden sich die äußeren Stimflächen
der Widerlager 18 etwas unterhalb der äußeren Enden der Bohrung
6.
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In der viereckigen Kammer 12 innerhalb des Gehäuseansatzes
3 befindet sich eine piezoelektrische Ventilbetätigungseinrichtung 47, die
hier nicht im einzelnen erläutert werden soll. Sie enthält aus Rochellesalz-Kristallen
geschnittene rechteckige Scheiben 45, die an ihrer Trennfläche und an ihrer äußeren
Oberfläche mit je einer Silberfolie bedeckt und im übrigen gegen die Kammer
12 durch einen Kunststoffüberzug »isoliert sind. Diese Scheiben sind miteinander
verkittet und an drei ihrer Ecken zwischen Stollen 48 festgeklemmt. An ihrer vierten,
in die Zylinderbohrung 6 hineinragenden Ecke tragen sie einen zu den beiden
Ventilen koaxialen Stößel 51. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß sich
die beiden Kristallscheiben 45 gemeinsam verbiegen, wenn Steuersignale entgegengesetzter
Polarität über Anschlußklemmen 52 an die innere Folie und die äußeren Folien
angelegt werden.
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Solche Verbiegung der Kristallscheiben wirkt sich dahingehend aus,
daß der Stößel 51 axiale Bewegungen ausführt, und zwar je nach der
Polarität der angelegten Steuersignale in der einen oder anderen Richtung.
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Der für die Ventilkegel 32 und damit auch für den Stößel
51 erforderliche Hubbereich ist außerordentlich klein (z. B. nicht größer
als etwa 0,1 mm). Aus diesem Grunde muß die Lage der einander gegenüberliegenden
Ventilkegel 32 bzw. Ventilsitze 38
sehr genau gegenüber dem Stößel
51 einjustiert sein. Diese Justierung erfolgt durch entsprechendes Verschieben
der beiden Ventile längs der Zylinderböhrung 6. Dazu ist in den beiden die
Bohrung 6
verschließenden Platten 42 je eine Justierschraube
56
angeordnet, deren Ende an der äußeren Stimfläche der Widerlager
18 aufliegt und das zugeordnete Ventil insgesamt gegen die teilringförmige
Feder 10
drückt, die sich dabei ihrerseits an dem anderen Ventil abstützt.
Durch die beiden Justierschrauben 56 können mithin die beiden Ventile (oder
eines der beiden Ventile) in jeder gewünschten Weise innerhalb der Bohrung
6 verlagert werden, um die schon eingangs definierten drei verschiedenen
Justiereinstellungen, nämlich die »Zerolap-Stellung« oder eine genaue »Underlap-Stellung«
bzw. »Overlap-Stellung« zu erreichen. Die Einstellung ist dabei sehr feinfühlig,
weil die Feder 10 den toten Gang in den Gewinden der Justierschrauben eliminiert.
Eine Betätigung der Justierschrauben ist überdies auch während des Betriebs des
Ventilaggregates ohne weiteres möglich. Nach beendeter Justierung werden die Justierschrauben
zweckmäßig durch Kappen 57 nach außen hin abgedeckt.
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Die Wirkungsweise des Ventilaggregates soll nachfolgend am Beispiel
der Steuerung einer hydraulischen Einheit erläutert werden. Dazu sei angenommen,
daß eine Druckmittelquelle an den einen äußeren Anschluß 44a angeschlossen ist,
während der zweite äußere Anschluß 44b mit einer in ein Reservoir niedrigen Druckes
(z. B. Atmosphärendruckes) führenden Auslaßleitung und der mittlere Anschluß
9 mit dem Zylinderraum der hydraulischen Einheit verbunden ist. Die hydraulische
Einheit soll dabei so beschaffen sein, daß ihr Kolben durch das über den Anschluß
9 zugeführte Druckmittel gegen die Wirkung einer ständigen Rückführungskraft
verschoben werden kann.
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Für die Erläuterung der Wirkungsweise sei zunächst vorausgesetzt,
daß das Ventilaggregat in die in F i g. 1 (bzw. 1 a) dargestellte
Zerolap-Stellung einjustiert ist. Wenn sich in dieser Ventileinstellung auf ein
entsprechendes Steuersignal hin der Stößel 51
nach oben bewegt und den oberen
Ventükegel 32
von seiner Sitzfläche 38 abhebt, wird die Druckmittelquelle
über den Kanal 44a, die Bohrung des oberen Sitzkörpers 15, den zwischen den
beiden Ventilen befindlichen Bereich der Zylinderbohrung 6, die Kammer 12
und den Kanal 7 mit den beiden Ringnuten 8 und 8' verbunden.
Da die obere Ringnut 8
mit dem Kanal 9 in Verbindung steht, kann das
Druckmittel somit die an den Kanal 9 angeschlossene hydraulische Einheit
beaufschlagen. Die beiden Ventilkegel 32 stehen in diesem Betriebszustand
des Ventilaggregates (wie -übrigens auch in allen nachfolgend beschriebenen Betriebszuständen)
nur unter der Wirkung der Ventilfedem 19, weil sich der vom Druckmittel auf
die in die Ringnuten 8 bzw. 8'
hineinragenden Stimflächen der Ventilspindel
17
ausgeübte Druck mit dem auf die Ventilkegel ausgeübten Druck kompensiert.
Dadurch liegt der obere Ventilkegel 32 mit der von der oberen Ventilfeder
19
aufgebrachten Kraft am Stößel 51 an, während der untere Ventilkegel
32 mit der entsprechenden, von der unteren Ventilfeder 19 aufgebrachten
Kraft gegen seine Sitzfläche 38 gedrückt bleibt. Im Ergebnis ist also der
Kanal 44b gesperrt, so daß der über den Kanal 9 zur hydraulischen Einheit
abgegebene Druck gleich dem vollen Eingangsdruck im Kanal 44 a ist.
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Wenn in der zugrunde gelegten Zerolap-Stellung die Polarität des Steuersignals
umgekehrt wird, bewegt sich der Stößel 51 abwärts und hebt den unteren Ventilkegel
32 von seiner Sitzfläche 38 ab. Dadurch wird der zwischen den beiden
Ventilen befindliche Bereich der Zylinderbohrung 6 und damit auch der Kanal
9 mit dem Kanal 44b verbunden, d. h. die hydraulische Einheit an die
Auslaßleitung angeschlossen. Der obere Ventilkegel 32 bleibt hingegen durch
die obere Ventilfeder 19 gegen seine Sitzfläche 38 gehalten, sperrt
also den an die Druckmittelquelle angeschlossenen Kanal 44a. Mithin ist in diesem
Betriebszustand die hydraulische Einheit entlastet.
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Im übrigen läßt sich die Zerolap-Stellung des Ventilaggregates so
genau einjustieren, daß in der Ruhelage des Stößels 51, d. h. bei Abwesenheit
jeglicher Steuersignale an der piezoelektrischen Betätigungseinrichtung, praktisch
genau der halbe Druck des über den Kanal 44a zugeführten Druckmittels über
.jedem,4e;r,e
be ide -n-,-Venti-le,-zabfäHt,-Dies bedeutet also, daß in der Ruhelake des Stößels
51 im-Kanal-9 der halbe --Eingangsdruck, - herrscht- und daß
- schon bei ...einer VerschiebuÜg- des, Stößels # 51 - über
recht geringe Hubwege hinweg- de# Druck, im-. K an al, - ?#, wie, vo rangehend
beschrieben, auf -den vollen Wert des Ein-_gangsdruckes -.an.steigt bzw. auf den
Wert Null- ab-,sinkt.- . . ". I Z-> - - . - . .
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Nuninehr - sei-- die Wirkungsweise bei der. Einjusti,erüng,--des-_Ve-ütilaggregates
in die -Unäerlap-Stellung gemäß,-F-Ig. 3 betrachtet. In dieser-Ventil--einstellung-
-sind -die Ventilkegel 32 ständig von ihr-en Sitzflächen 38:abgehoben, und.
zwar auc . h in -der kuhelage des' Stößels-- fi. Bei einer' Wrschiebu- ng
des Stöffels. 5-1 entfernt-.sich dabei der eine Ventilkegel 32
weiter
von seiner Sitzfläche, während sich zugleich der andere Ventilkegel -32 im
gleichen Ausmaß -auf seine Sitzfläche ' zu -bewegt. Dies hat zur F6ige, -.daß
sich je nach der'Bewegungsrichtung des Stößels der -Arbeitsdruck, mit dem
die hydraulische Einheit beaufschlagt wird, entsprechend dem Stößelhub erhöht oder
erniedrigt. Mithim' wirkt in der Underlap-Stellung- das Ventilaggregat als Reggleinrichtung.
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- -Die Wirkungsweise- des Ventilaggregates in der Overlap-Stellung
gemäß F i g. 4 schließlich entspricht -der schon für -die Zerolap-Stellung
erläuterten Wir-.kungsweise mit- dem Unterschied, daß -der Stößel 51
:einen
(durch die eingestellte Lage der -beiden Ventile definierten) Leerhub. ausführen
muß, ehe einer der Ventilkegel 32 von seiner Sitzfläche 38 abgehoben
wird. Dies ergibt eine vorbestimmte Verzögerung in der zeitlichen Aufeinanderfolge
der einzelnen Be-Ariebszustände des Ventilaggregates. So öffnet sich in der Overlap-Stellung,
wenn der Stößel einen Hub von seiner -unteren Endlage in seine jobere Endlage ausfährt,
das obere Ventil erst eine Zeit nach dem Schließen des unteren Ventils, während
demgegen-..über in der-Zerolap-Stellung mit dem Schließen des £untgren.-Ve,nWs sofort
das öffnen des oberen Ventils beginnt.
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.. -Die Anschlußkanäle 9, 44 a und 44 b
des Ventilaggregates brauchen, wie schon eingangs kurz erwähnt wurde, nicht unbedingt
in der vorangehend angenommenen Weise mit einer hydraulischen Einheit bzw. einer
Druckmittelquelle und einer Auslaßleitung verbunden zu sein. Vielmehr kann z. B.
an den Kanal 9 --eine Druckmittelquelle und an die Kanäle 44a und 44b
je eine hydraulische Einheit angeschlossen sein. In einem solchen Fall teilt
das 'Ventilaggregat, wenn es in die -Underlap-Stellung einjustiert ist, den Eingangsdruck
regelbar auf die beiden hydraulischen Einheiten auf, während es in der Zerolap-Stellung
bzw. in der Overlap-Stellung -das Druckmittel wahlweise einer der beiden hydrau-Jischen
Einheiten zuführt. In einem weiteren Beispiel ' kann aber auch-eine hydraulische
Einheit mit dem -Kanal 9-und je eine Druckmittelquelle von unter--pchiedlicher
Druckhöhe-mit-den Kanälen 44a und 44 b verbunden sein, so daß die
-hydraulische Einheit in der Underlap-Stellung des Ventilaggregates mit ,einem
regelbaren Mischdruck und in der Zerolap-Stellung bzw. Overlap-SteHung wahlweise
mit einem derbeidenEingangsdrückebeaufschlagtwird. , -
- ;Im übrigen
-braucht -die hydraulische Einheit nicht, --wie bishang vorausgesetzt wurde, eine
hohe Strömungsimpedanz zu-besitzen, sondern kann auch eine -niedrige-Strömungsünpedanz
aufweisen. Dies hat entsprechend den;#allgemeinen Grundsätzen. der Regeltechnik
zur- Folgei daß das Ventilaggregat dann Durchflußmengen-und-zkeihe Drücke mehr steuert,
d; h. je nach der Verbindung der Anschlußkanäle als Ströniungsregler, Ström-ungsf#iler
oder Mischventil wirkt.
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In Fig.5 ist ein zweites mit emier elektrömainetischen Betätigungseinrichlung
arbeitendes Ausführungsbeispiel eines Ventilaggregates gemäß der Erfindung dargestellt.
Bei diesem. Ventilaggregat besteht das Gehäuse aus zwei Stirnteilen 118 und
119 und einem dazwischen angeordneten eisernen Topfkern 120 von E-förmigem
Querschnitt, in dem eine Spule 138 angeordnet ist. -Vor der Spule
befindet sich ein scheibenförmiger"Ähker 121, d -er von - einer Blattfeder
123- getragen wird und sich axial in dem Ventilgehäuse bewegen kann. An dem
Anker 122 bzw. der Blattfeder 123 ist ein Stößel 124. befestigt, der sich
durch em*e Zentralbohrung im Kein 120 hindurcherstreckt und auf der anderen Seite
des Kernes mit einer weiteren Blattfeder 126 verbunden ist. Durch Anlegen
eines Steuersignals an die Spule 138 wird der Anker - 122 von dem
Kein 120 angezogen, so daß sich eine entsprechende-axiale Bewegung des Stößels .124
ergibt. Die beiden Blattfedern wirken dieser Bewegung des Ankers 122 entgegen.
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- - Die beiden Gehäusetefle 118 und 119 weisen
eine -axiale Zylinderbohrung auf, in die je ein Ventil mit Gleitsitz eingesetzt
ist. Jedes dieser Ventile besteht, analog dem ersten Ausführungsbeispiel, aus einem
Sitzkörper 130, einem Führungskörper 131, einer Ventilspindel
132 (mit Schließkegel), einem Widerlager 133 und einer Ventilfeder
134. Die Ventilfeder 134 ist in diesem Fall von Spinnen- oder Kreuzform und liegt
mit ihren Armen in den Radialnuten 135
des Widerlagers 133.
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In das äußere Ende jeder Zylinderbohrungen ist eine Justierschraube
136 eingeschraubt, die gegen das Widerlager 133 anliegt und das betreffende
Ventil insgesamt gegen eine Feder 137 drückt. Diese Feder ist eine ringförmige
Flachfeder, die innen an den Gehäuseteilen 118 bzw. 119 befestigt
ist und, von ihrem Innenrand -ausgehend, eine Mehrzahl von.--radialen Schlitzen
besitzt. Sie erfaßt mit dem Bereich ihres Innenrandes die innere Endfläche des Sitzkörpers
130. Bei Drehung der Justierschraube 136- verschieben sich mithin
die Ventile längs ihrer Zylinderbohrung gegen die-Wirkung ihrer zugeordneten Feder
137, so daß sich in der- gleichen Weise, wie dies schon für das erste Ausführungsbeispiel
beschrieben wurde, das Ventilaggregat- sehr genau auf die gewünschte Einstellung
-(Zerolap, Underlap oder Overlap) einjustieren- läßt, und-zwar-auch während des
Betriebes. Zweckmäßig belmdet sich während der Justierung der Stößel IL-24 in seiner
Nullage. -
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Feig. 5 wird der Anker
122,mit dem daran- befestigten Stößel 124 dadurch -in, seiner Nullage gehalten,
- daß ein entgegen den Blattfedern 123 und 126 wirkender Ruhestrom
bestimmter Größe durch die Spule 138 geleitet wird. Zur Betätigung des Ventilaggregates
wird diesem Ruhestrom - ein- Signal in Form -eines elektrischen Stromes
überlagert, das je nach seiner Polarität- die Wirkung des Ruhestromes- auf
den Anker 122 erhöht oder verringert.- Dadurch. ergibt sich eine axiale Verschiebung
des Stößels 124 in die eine oder die andere- Richtung, wobei- die an Hand des ersten
Ausführungsbeispiels bereits erläuterten Funktionen ausge#Öst Falls es dabei erwünscht
sein
sollte, daß die Verschiebung des Stößels eine lineare Funktion des der Spule
138 zugeführten Signals ist, können die Blattfedern 123 und
126 in entsprechender Weise ausgebildet sein, oder es können andere geeignete
Auffiängungsmittel für den Stößel verwendet werden.
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Wie beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 bis 4 sind auch
beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 5 die Kräfte, die durch das Druckmittel
auf die beweglichen Ventilteile ausgeübt werden, auf einen sehr niedrigen Betrag
reduziert und praktisch voll ausgeglichen, so daß von der Betätigungsvorrichtung
nur die Kräfte der jeweiligen Ventilfedem 134 überwunden werden müssen.
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In F i g. 6 ist ein Ventil dargestellt, das an Stelle der in
den F i g. 1 und 5 gezeigten Ventile für das Ventilaggregat verwendet
werden kann. Dabei sind diejenigen Teile, die den schon mit Bezug auf F i
g. 1
beschriebenen Teilen gleich oder ähnlich sind, mit den gleichen Bezugszeichen
ausgestattet. Im Fall der F i g. 6 ist der Führungskörper 16 gegenüber
der Ventilspindel 17 verlängert ausgebildet und an seinem äußeren Ende mit
einem Gewinde in das äußere Ende der Zylinderbohrung 6 eingeschraubt. Das
Widerlager 18 a ist ein Gewindestopfen, der in eine im Führungskörper
16 angebrachte Gewindebohrung 16a eingeschraubt ist. Die axiale Lage des
Ventils innerhalb der Zylinderbohrung 6 läßt sich dabei leicht dadurch justieren,
daß das gesamte Ventil entsprechend in die Bohrung hinein oder aus ihr herausgeschraubt
wird. Auch die Spannung der Ventilfeder 19 kann durch Justierung des Widerlagers
18a in der Bohrung 16a reguliert werden. Im übrigen ist im Fall der Fig.
6 die teilringfönnige Feder 10, die mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben
worden ist, nicht unbedingt erforderlich.
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Das in F i g. 7 dargestellte Beispiel eines Ventils ist in
mancher Hinsicht ähnlich dem an Hand von F i g 6
beschriebenen Beispiel. Jedoch
ist in diesem Fall die Ventilspindel 17 kolbenförmig ausgebildet und an ihrem
Ende mit einem zylindrischen Schließteil 32
versehen, das mit einer ringförmigen
Sitzfläche 38
zusammenarbeitet. Wegen der Kolbenform der Ventilspindel kann
der Sitzkörper 15 mit dem Führungskörper 16 aus einem Stück bestehen.
Das Ventil gemäß F i g. 7 ist daher sehr einfach herstellbar.
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Das in F i g. 8 gezeigte Ventil entspricht im wesentlichen
dem Ventil gemäß F i g. 7. Es ist jedoch, um den Druck des Druckmittels auf
die Ventilspindel 17 auszugleichen, die Ventilspindel mit einem koaxialen
Kanal 17a versehen. Dadurch können der Kanal 7 in den Gehäuseteilen
1 und 2 (F i g. 1) und die von diesem Kanal ausgehenden Verbindungen
zur äußeren Stimfläche der Ventilspindel zum Wegfall kommen.
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F i g. 9 zeigt ein Ventil mit einer dockenförmigen Ventilspindel
17. Der Schließteil 32 der Spindel ist aus einer Stahlkugel gebildet
und mit einer axialen Verlängerung 32 b versehen sowie mit einem hutrandförmigen
Ansatz 32c, um die beim Vorbeiströmen des Druckmittels an dem Sitz 38 entstehenden
Kräfte zu steuern. Der Führungskörper 16 ist zusammen mit dem Sitzkörper
15 als ein im wesentlichen zylindrisches Stück ausgebildet, das ein Außengewinde
zur Justierung des Ventils in der Zylinderbohrung besitzt. Die die Ventilspindel
aufnehmende Bohrung im Führungskörper mündet an ihrem äußeren Ende in eine Kammer
143, die von einem Stopfen 144 aus elektrischem Isoliermaterial abgeschlossen ist
und die über einen Kanal 148 mit dem Raum vor der inneren Stirnfläche des Ventils,
d. h. dem Bereich der Zylinderbohrung des Ventilaggregates zwischen den beiden
Ventilen, verbunden ist. In den Stopfen 144 ist eine Metallhülse 145 eingesetzt,
in die eine den Hub der Ventilspindel begrenzende Stellschraube 146 eingeschraubt
ist. Auch an dem inneren Ende der Bohrung für die Ventilspindel befindet sich eine
Kammer 147, die mit einem der Anschlußkanäle des Ventilaggregates in Verbindung
steht und an ihrer inneren Stirnfläche den Ventilsitz 38 aufweist. Eine Ventilfeder
ist nicht vorgesehen. Deshalb ist der Durchmesser des Ventilsitzes, je nachdem,
ob das Ventil als Auslaß- oder Einlaßventil verwendet werden soll, etwas geringer
oder etwas größer als der Durchmesser der Bohrung für die Ventilspindel, so daß
sich eine für die Vorbelastung der Ventilspindel in Schließrichtung erforderliche
hydrostatische Unbalance, die im allgemeinen nur klein zu sein braucht, ergibt.
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Bei dem Ventil gemäß F ig. 10 ist wiederum der Führungskörper
16 zusammen mit dem Sitzkörper 15
als ein im wesentlichen zylindrisches
Stück ausgebildet und zum Zweck der Justierung innerhalb der Zylinderbohrung mit
einem Außengewinde versehen. Die Ventilspindel 17 besitzt zylindrische Form
und weist einen koaxialen Ausgleichskanal 17 a auf. Sie - ist in einer
Bohrung gelagert, die an ihrem äußeren Ende in eine Kammer 149 und an ihrem inneren
Ende in eine weitere Kammer 150 mündet. Die Kammer 150
ist über einen
Kanal 151 mit einem der Anschlußkanäle des Ventilaggregates verbunden. Die
Kammer 149 ist durch eine Stellschraube 152 abgeschlossen, die eine zum Ausgleichskanal
17a koaxiale Bohrung 153 enthält. Durch die Bohrung 153 erstreckt
sich mit gutem Paßsitz ein Stab 154, der mit Spiel durch den Ausgleichskanal 17a
weitergeführt ist und in analoger Weise auch durch das zweite, nicht mehr dargestellte
Ventil hindurch verläuft. Dieser Stab 154 ist in seiner Mitte mit einer blattförmigen
Verstärkung 155 versehen, die den Stößel bildet und bei axialer Verschiebung
des Stabes das innere Ende der Ventilspindel 17 von ihrem Sitz abhebt.
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In den z. B. in F i g. 8 und 10 gezeigten Fällen, in
denen ein Ausgleichskanal durch die Ventilspindel 17
hindurch verläuft, ist
das mit der Ventilspindel zusammenwirkende Ende des Stößels so geformt, daß der
Ausgleichskanal nicht abgedeckt werden kann.
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Die beiden Teile des Gehäuses 1 (F i g. 1) oder die
beiden Gehäusestimteile 118 und 119 (F i g. 5)
können,
falls gewünscht, elektrisch gegeneinander isoliert sein, so daß sich eine Berührung
zwischen dem Stößel und den beweglichen Ventilteilen dadurch feststellen läßt, daß
die Gehäuseteile parallel zueinander mit dem einen Pol und der Stößel mit dem anderen
Pol einer Gleichstromquelle verbunden werden. Damit wird, wenn der Stößel das betreffende
Ventilteil berührt, dieser Zustand durch einen Stromfluß angezeigt. Dies kann insbesondere
bei der Justierung der Zerolap-Stellung nützlich sein.
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Abschließend sei noch erwähnt, daß die Justierung der Ventileinstellung,
wie dies in den beschriebenen Ausführungsbeispielen dargestellt ist, nicht unbedingt
durch Verschieben der gesamten Ventile längs der Zylinderbohrung erfolgen muß. Das
mit der Erfindung verfolgte Ziel kann vielmehr auch durch eine Anordnung erreicht
werden, bei der nur
die Sitzköiper der Ventile gegen die Kraft der-
Stellfedef- verschoben werden, während die übrigen Ventilteile (mit Ausnahme natürlich
der beweglichen Schließteile) ihre Lage bei der Justierung nicht ändern. Die Verschiebung
der gesamten Ventile ist jedoch technisch einfacher durchführbar -und wird
daherbevorzugt.