DE29520069U1 - Hydraulic flow controller - Google Patents
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Description
Hydraulischer DurchsatzreglerHydraulic flow controller
Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Durchsatzregler, der insbesondere, aber nicht ausschließlich am Eingang eines Magnetventils für den Wasserzulauf bei elektrischen Haushaltsgeräten verwendbar ist.The invention relates to a hydraulic flow regulator which can be used in particular, but not exclusively, at the inlet of a solenoid valve for the water supply to electrical household appliances.
Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines einfach und wirtschaftlich herzustellenden hydraulischen Durchsatzreglers, der insbesondere eine geringe Geräuschentwicklung während des Betriebs aufweist.The aim of the invention is to create a hydraulic flow regulator that is simple and economical to manufacture and, in particular, has a low noise level during operation.
Diese und weitere Ziele werden erfindungsgemäß mit einem hydraulischen Durchsatzregler erreicht, dessen Hauptmerkmale in den beigefügten Ansprüchen festgelegt sind.These and other objects are achieved according to the invention with a hydraulic flow regulator, the main features of which are defined in the appended claims.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung hervor, in der anhand der beigefügten Zeichnung ein Ausfuhrungsbeispiel erläutert wird. Es zeigen:Further features and advantages of the invention will become apparent from the following detailed description, in which an exemplary embodiment is explained using the attached drawing. They show:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen hydraulischen Durchsatzreglers,Figure 1 is a perspective view of a hydraulic flow regulator according to the invention,
Figur 2 eine Ansicht eines längs der Linie II-II der Figur 1 geführten Schnitts,Figure 2 is a view of a section taken along the line II-II of Figure 1,
Figur 3 ein Diagramm, das qualitativ die Regelkennlinie des erfindungsgemäßen hydraulischen Durchsatzreglers wiedergibt undFigure 3 is a diagram that qualitatively shows the control characteristic of the hydraulic flow controller according to the invention and
die Figuren 4 bis 6 Querschnittansichten von abweichenden Ausführungsformen .Figures 4 to 6 show cross-sectional views of different embodiments.
Nach den Figuren 1 und 2 enthält ein erfindungsgemäßer hydraulischer Durchsatzregler 1 einen außenliegenden Ring 2, der bestimmungsgemäß in Querrichtung in eine (mit 3 bezeichnete und in Figur 2 gestrichelt dargestellte) Hydraulikleitung zwischen einer Quelle eines unter Druck stehenden Hydraulikfluids und einer (nicht dargestellten) Verbrauchereinrichtung eingebaut ist. Der Ring 2 ist mit einem axialen Rohrelement 4 über eine Reihe von Speichen 5 verbunden, zwischen denen eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 6 für das Fluid ausgebildet sind.According to Figures 1 and 2, a hydraulic flow regulator 1 according to the invention contains an external ring 2 which is intended to be installed transversely in a hydraulic line (designated 3 and shown in dashed lines in Figure 2) between a source of a hydraulic fluid under pressure and a consumer device (not shown). The ring 2 is connected to an axial tubular element 4 via a series of spokes 5, between which a plurality of through-openings 6 for the fluid are formed.
Das mittige Rohrelement 4 hat eine größere axiale Ausdehnung als die Dicke des Rings 2. Auf der Seite, die im Gebrauch der Druckfluidquelle zugewandt ist, weist das Rohrelement 4 eine außenliegende radiale Schulter 7 auf, an die sich eine koaxiale rohrförmige Verlängerung 4a anschließt.The central tubular element 4 has a greater axial extension than the thickness of the ring 2. On the side facing the pressure fluid source in use, the tubular element 4 has an external radial shoulder 7, to which a coaxial tubular extension 4a is connected.
Das Ende des Rohrelements 4, das im Gebrauch der der Druckfluidquelle entgegengesetzten Seite zugewandt ist, ist durch eine Querwand 8 abgeschlossen, in der eine Vielzahl von kalibrierten Durchgangsöffnungen 9 (Figur 2) angeordnet sind.The end of the tubular element 4, which in use faces the side opposite the pressure fluid source, is closed by a transverse wall 8 in which a plurality of calibrated through-openings 9 (Figure 2) are arranged.
Auf der Oberfläche des Rings 2, die im Gebrauch der Fluidquelle zugewandt ist, ist eine Vielzahl von (im wesentlichen zylindrischen) Vorsprüngen 10 mit jeweils vorgegebenen, im allgemeinen untereinander verschiedenen Höhen vorgesehen.On the surface of the ring 2 which, in use, faces the fluid source, there are provided a plurality of (substantially cylindrical) projections 10, each having predetermined, generally mutually different heights.
Um den vorspringenden Teil 4a des innenliegenden Rohrelements 4 ist ein ringförmiges. Regelorgan 11 aus elastisch verformbarem Werkstoff, beispielsweise einem Elastomer, angebracht. Dieses Regelorgan ist auf den Teil 4a des Rohrelements 4 aufgepreßt und so angeordnet, daß es gegen die radiale Schulter 7 anschlägt (Figur 2).An annular control element 11 made of elastically deformable material, for example an elastomer, is mounted around the projecting part 4a of the inner tubular element 4. This control element is pressed onto the part 4a of the tubular element 4 and is arranged so that it strikes the radial shoulder 7 (Figure 2).
Die radiale Ausdehnung des Regelorgans 11 ist derart, daß sein ümfangsbereich mindestens teilweise den Endoberflächen der Vorsprünge 10 gegenüberliegt. Ist das Regelorgan 11 in Ruhelage, so hat es einen Abstand von den Deckflächen der Vorsprünge 10. Im Gebrauch vermag es sich überdies infolge eines Druckunterschieds zwischen dem vor ihm und dem hinter ihm gelegenen Bereich und in Abhängigkeit von diesem Druckunterschied elastisch in Richtung auf diese Vorsprünge 10 durchzubiegen.The radial extension of the control element 11 is such that its peripheral area is at least partially opposite the end surfaces of the projections 10. When the control element 11 is in the rest position, it is at a distance from the cover surfaces of the projections 10. In use, it is also able to bend elastically in the direction of these projections 10 as a result of a pressure difference between the area in front of it and the area behind it and depending on this pressure difference.
Zweckmäßigerweise sind der Ring 2, die Speichen 5 und das innenliegende Rohrelement 4 einstückig aus geformtem Kunststoff hergestellt.Conveniently, the ring 2, the spokes 5 and the inner tube element 4 are made in one piece from molded plastic.
Der vorbeschriebene Durchsatzregler arbeitet wie folgt.The flow controller described above works as follows.
Unter Einsatzbedingungen, die in Figur 2 gezeigt sind, wird der Durchsatzregler 1 von einem Druckfluidstrom beaufschlagt, der von einer Quelle aus der in dieser Figur mit den Pfeilen F bezeichneten Richtung kommt. Ein Teil dieses Fluidstroms tritt in das Rohrelement 4 ein und fließt durch die kalibrierten Bohrungen 9 in den hinter dem Durchsatzregler ge-Under operating conditions shown in Figure 2, the flow regulator 1 is acted upon by a pressurized fluid flow coming from a source in the direction indicated in this figure by the arrows F. Part of this fluid flow enters the tubular element 4 and flows through the calibrated holes 9 into the
legenen Bereich. Ein weiterer Teil des Fluidstroms bestreicht das Regelorgan 11, das sich in Richtung auf die Vorsprünge 10 des Rings 2 durchbiegt. Die Durchbiegung ist um so ausgeprägter, je größer der Druckunterschied zwischen dem Bereich vor und dem Bereich nach diesem Regelorgan ist. Die Durchbiegung dieses Regelorgans bewirkt eine Verengung des Durchflussquerschnitts für das zu den Durchgangsöffnungen 6 im Ring 2 strömende Fluid. Daraus ergibt sich eine Regelwirkung auf den Durchsatz des Fluids, das in den Bereich hinter dem Regler 1 gelangt.area. Another part of the fluid flow passes the control element 11, which bends in the direction of the projections 10 of the ring 2. The bending is more pronounced the greater the pressure difference between the area before and after this control element. The bending of this control element causes a narrowing of the flow cross-section for the fluid flowing to the through-openings 6 in the ring 2. This results in a control effect on the throughput of the fluid that reaches the area behind the regulator 1.
Mittels der Kalibrierung der Höhen der Vorsprünge 10 des Rings 2 ist es möglich, dem Regler 1 Insgesamt eine Betriebskennlinie der in Figur 3 gezeigten Art zu geben.By calibrating the heights of the projections 10 of the ring 2, it is possible to give the regulator 1 an overall operating characteristic of the type shown in Figure 3.
In dieser Figur ist der Verlauf des Durchsatzes Q (auf der Ordinate) in Abhängigkeit vom Druck P des Fluids (auf der Abszisse) gezeigt. Die Kennlinie enthält einen Anfangsbereich (A), in dem der Durchsatz Q mit wachsendem Druck P ansteigt, und einen Zwischen- und Endbereich (B), in dem sich der Durchsatz Q bei einem Wert Q0 stabilisiert, der bei Änderungen des Drucks P im· wesentlichen konstant bleibt.This figure shows the course of the flow rate Q (on the ordinate) as a function of the pressure P of the fluid (on the abscissa). The characteristic curve contains an initial region (A) in which the flow rate Q increases with increasing pressure P, and an intermediate and final region (B) in which the flow rate Q stabilizes at a value Q 0 which remains essentially constant with changes in the pressure P.
Die kalibrierten Bohrungen 9 .in der Abschlußwand des rohrförmigen Teilbereichs 4 des Reglers ermöglichen es, den Fluidstrom, der durch dieses Rohrelement fließt, in eine Vielzahl von Strömungsfäden aufzuteilen, was eine Erniedrigung der Reynoldsschen Zahl und eine sehr geringe Geräuschentwicklung während des Betriebs zur Folge hat.The calibrated holes 9 in the end wall of the tubular section 4 of the regulator make it possible to divide the fluid flow that flows through this tubular element into a large number of flow threads, which results in a reduction in the Reynolds number and very low noise during operation.
In Figur 4 ist eine erste abweichende Ausführungsform gezeigt. In dieser Figur sind bereits im Zusammenhang mit Figur 2 beschriebenen Teilen und Bestandteilen wiederum die gleichen alphanumerischen Bezugszahlen zugeordnet worden.Figure 4 shows a first different embodiment. In this figure, the same alphanumeric reference numbers have been assigned to the parts and components already described in connection with Figure 2.
: s: s
Bei der abweichenden Ausführungsform der Figur 4 weisen die zwischen den Speichen 5 befindlichen Durchgangsöffnungen 6 jeweils Querwände 81 auf, in denen kalibrierte Durchgangsbohrungen 61 angeordnet sind. Diese Bohrungen 6' teilen die Fluidströme, die die Durchgangsöffnung 6 durchströmen, in eine Vielzahl von Strömungsfäden auf, was eine weitere Verringerung der Geräuschentwicklung während des Betriebs zur Folge hat.In the different embodiment of Figure 4, the through-openings 6 located between the spokes 5 each have transverse walls 8 1 in which calibrated through-holes 6 1 are arranged. These holes 6' divide the fluid flows that flow through the through-opening 6 into a plurality of flow threads, which results in a further reduction in the noise generated during operation.
Bei der in Figur 5 gezeigten abweichenden Ausführungsform ist das axiale Teil 4 massiv und weist eine Vielzahl von in Längsrichtung verlaufenden Durchgangsbohrungen 9 mit kalibriertem Querschnitt auf. Auch bei der Ausführungsform nach Figur 5 können die zwischen den Speichen 5 vorhandenen Durchgangsöffnungen 6 mit Loch-Querwänden versehen sein, siehe Figur 4.In the different embodiment shown in Figure 5, the axial part 4 is solid and has a large number of through holes 9 with a calibrated cross section running in the longitudinal direction. In the embodiment according to Figure 5, the through holes 6 between the spokes 5 can also be provided with perforated transverse walls, see Figure 4.
Figur 6 zeigt eine weitere abweichende Ausführungsform, bei der das axiale Teil 4 massiv ist und lediglich als Träger für das biegsame Regelorgan 11 dient. Der Ring 2 hat eine größere radiale Ausdehnung und weist in seinem ümfangsbereich, der außerhalb des Bereichs gelegen ist, dem das biegsame Regelorgan 11 gegenüberliegt, eine Reihe von Durchgangsöffnungen 9 auf. Vorzugsweise.bestehen diese Durchgangsöffnungen aus kalibrierten Bohrungen, um die Geräuschentwicklung während des Betriebs zu verringern.Figure 6 shows a further alternative embodiment in which the axial part 4 is solid and serves only as a support for the flexible control element 11. The ring 2 has a larger radial extension and has a series of through holes 9 in its peripheral area, which is located outside the area opposite the flexible control element 11. Preferably, these through holes consist of calibrated holes in order to reduce the noise generated during operation.
Es sei überdies angemerkt, daß Bohrungen oder Durchgangsöffnungen in dem äußeren Teil des Ringelements 2 auch in den abweichenden Ausführungsformen nach den Figuren 2, 4 und 5 vorhanden sein können.It should also be noted that bores or through-openings in the outer part of the ring element 2 can also be present in the different embodiments according to Figures 2, 4 and 5.
Natürlich erstreckt sich die Erfindung auf alle Ausführungsformen, die dank der gleichen Erfindungsgedanken den gleichen Nutzeffekt erzielen.Of course, the invention extends to all embodiments that achieve the same useful effect thanks to the same inventive ideas.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen strömt das Fluid teils durch die Durchgangsöffnungen 9, bei denen der Durchsatz nicht durch die Einwirkung des Regelorgans beeinflußt wird, teils durch die Durchgangsöffnungen 6, 6', bei denen diese Einwirkung gegeben ist.In the embodiments described above, the fluid flows partly through the through-openings 9, where the flow rate is not influenced by the action of the control element, and partly through the through-openings 6, 6', where this effect is present.
Die Erfindung umfaßt übrigens auch Ausführungen, bei denen das Fluid nur durch die Durchgangsöffnungen strömt, bei denen der Durchsatz vom Regelorgan beeinflußt wird. Eine solche Ausführung entspricht beispielsweise der in Figur 4 gezeigten, wenn die Nabe 4 massiv und ohne Durchgangsbohrungen 9 für die Flüssigkeit ausgebildet ist.The invention also includes designs in which the fluid only flows through the through holes, in which the flow rate is influenced by the control element. Such a design corresponds, for example, to that shown in Figure 4, if the hub 4 is solid and has no through holes 9 for the fluid.
Die Erfindung umfaßt schließlich Durchsatzregler mit einem nicht aus Elastomer hergestellten oder allgemein nicht ringförmigen oder kreisrunden Regelorgan, das allgemein mit Oberflächen zusammenwirkt, die nicht notwendigerweise mit den Vorsprüngen 10 gemäß obiger Beschreibung versehen sind.Finally, the invention includes flow regulators with a control element not made of elastomer or generally not annular or circular, which generally interacts with surfaces which are not necessarily provided with the projections 10 as described above.
Wichtige Punkte der Erfindung sind die folgenden:Important points of the invention are the following:
Der Regler (1) ist bestimmungsgemäß zwischen einer Quelle eines unter Druck stehenden Hydraulikfluids und einer Verbrauchereinrichtung in eine Rohrleitung (3) eingebaut und enthält einen Aufbau (2, 4, 5), in dem mindestens eine Durchgangsöffnung (6, 9; 61) für das Fluid vorgesehen ist. In diesen Aufbau ist ein Regelorgan (11) eingebaut, das sich unter der Einwirkung des Fluids so elastisch zu verformen vermag, daß es in vorbestimmter Weise den Durchsatz des Fluids in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen den Bereichen· vor und nach diesem Regelorgan (11) verändert. Diese Durchgangsöffnung (6, 9; 6') enthält eine Vielzahl von engen kalibrierten Bohrungen (9, 6'), die so in dem Aufbau (2, 4, 5) angebracht sind, daß sie strömungsmäßig parallel verlaufen. Diese kalibrierten Bohrungen ermöglichen eine Senkung der Reynoldsschen Zahl und eine geringe Geräuschentwicklung während des Betriebs.The regulator (1) is intended to be installed in a pipeline (3) between a source of a pressurized hydraulic fluid and a consumer device and contains a structure (2, 4, 5) in which at least one through-opening (6, 9; 6 ' ) is provided for the fluid. A control element (11) is installed in this structure which is able to deform elastically under the influence of the fluid so that it changes the flow rate of the fluid in a predetermined manner depending on the pressure difference between the areas upstream and downstream of this control element (11). This through-opening (6, 9; 6') contains a plurality of narrow calibrated bores (9, 6') which are arranged in the structure (2, 4, 5) in such a way that they run parallel in terms of flow. These calibrated bores enable the Reynolds number to be reduced and noise to be reduced during operation.
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