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Technisches Gebiet
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Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Drucksteuerventil.
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Die
Erfindung findet insbesondere jedoch nicht exklusiv Anwendung auf
ein Drucksteuerventil, welches einen relativ konstanten Druck am
Ventilauslass zur Verfügung
stellt, wenn der Druck an dem Ventileinlass den konstanten Auslassdruck
erreicht oder überschreitet.
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Hintergrund der Erfindung
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Drucksteuerventile
sind bekannt, sowie sogenannte Ventile mit konstantem Druck, welche
vorgeben, einen konstanten Ausgangsdruck für variierende Eingangsdrücke zur
Verfügung
zu stellen. Einige bekannte Ventile mit konstantem Druck stellen
jedoch einen konstanten Druck nur innerhalb eines bestimmten Bereiches
von variierenden Eingangsdrücken
zur Verfügung.
Solch ein Ventil mit konstantem Druck kann einen relativ konstanten
Auslassdruck von 300 KPA für
einen variierenden Eingangsdruck innerhalb eines Bereiches von 300–500 KPA
zur Verfügung
stellen, und kann einen Ausgangsdruck von erheblich über 300
KPA zur Verfügung
stellen, wenn der Eingangsdruck 1000 KPA übersteigen sollte.
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Ein
solches Ventil ist der Gegenstand des
australischen
Patents 602199 , bei welchem ein Ausgangsdruck durch den
Vorspannungseffekt einer gegen einen Kolben wirkenden Feder gesteuert
wird, an dessen Stirnfläche
der Druck des Ventilauslasses anliegt. Der Ausgangsdruck überwindet
die durch die Feder ausgeübte
Kraft, um den Kolben weg von dem Auslass zu drücken und in Eingriff mit einem
Ventilsitz in der Nähe
des Ventileinlasses, um eine sich durch den Kolben erstreckende
Bohrung zu verschließen,
um eine Fluidkommunikation zwischen dem Einlass und dem Auslass
zur Verfügung
zu stellen.
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Ähnliche
Ventile sind Gegenstand von
US
3 437 109 ,
CH 405 851 und
von
US 3 890 999 . Insbesondere
zeigen alle zuvor erwähnten
Dokumente des Standes der Technik Ventile, in denen der Fluidfluss durch
die Bohrung eines Stufenkolbens unterbrochen wird, wenn eine Druckdifferenz,
die auf den Stufenkolben wirkt, den Kolben derart bewegt, dass der kleinere
Kolbenkopf gegen einen Ventilsitz oder eine Dichtung anliegt.
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Ein
anderes Ventil des Standes der Technik ist in
US 4 083 380 offenbart. Dieses Ventil
zeigt eine Ventilanordnung zum Steuern des Flusses von Fluiden zwischen
dem Einlass und einem Auslass eines Fluidventils. Die Ventilanordnung
kann ein Barrierenelement aufweisen, welches innerhalb des Ventilkörpers angeordnet
ist, und welches einen Abschnitt aufweist, welcher porös ist, um
eine Fluidkommunikation zwischen dem Ventileinlass und dem Auslass zur
Verfügung
zu stellen. Die Ventilanordnung kann auch ein Dichtungselement aufweisen,
welches in dem Ventilkörper
angeordnet ist und relativ zu dem Barrierenelement zwischen einer
ersten Position, in welcher der Fluidfluss durch den porösen Abschnitt des
Barrierenelements abdichtend blockiert ist, somit eine Fluidkommunikation
zwischen dem Ventileinlass und dem Auslass verhindernd und einer
zweiten Position, in welcher der poröse Abschnitt nicht blockiert ist,
eine Fluidkommunikation zwischen dem Ventileinlass und dem Auslass
erlaubend, beweglich ist.
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Noch
ein weiteres Ventil ist in
US
4 027 923 offenbart. Dieses Dokument zeigt ein Druckreduzierelement,
insbesondere für
ein hydraulisches Bremssystem in Kraftfahrzeugen, aufweisend ein
Gehäuse mit
einer Kammer, einem innerhalb der Kammer beweglichen Stufenflächenkolben,
wobei die Kammer eine Passage aufweist, durch welche Druck von einer Hochdruckkammer
zu einer Niederdruckkammer übertragen
wird, und eine Hülse,
die an dem Gehäuse
befestigt und in der Hochdruckkammer angeordnet ist. Der Stufenflächenkolben
ist in der Hülse
beweglich, um die Passage zu öffnen
und zu schließen, um
eine Druckmodulationsoperation mit dem von der Hochdruckkammer zu
der Niederdruckkammer übertragenden
Fluid durchzuführen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung zielt darauf aus, eine Alternative zu bekannten
Drucksteuerventilen zur Verfügung
zu stellen, welche vorgeben, einen konstanten Auslassdruck zur Verfügung zu
stellen.
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Diese
Erfindung liegt in einem Aspekt im Wesentlichen in einem Drucksteuerventil,
aufweisend:
einen Einlass;
einen Auslass;
einen Ventil-Körper zwischen
dem Einlass und dem Auslass;
einen Kolben mit gegenüberliegenden
Enden, einem kleineren und einem größeren, jeweils eine sich umlaufend
erstreckende Kolbenwand aufweisend, wobei der Kolben verschiebbar
in dem Ventilkörper
aufgenommen ist und eine Bohrung durch ihn hindurch aufweist;
eine
Anschlussanordnung um einen schließbaren Fluiddurchgang zwischen
dem Einlass und der Bohrung zur Verfügung zu stellen, wobei die
Anschlussanordnung ein erstes Dichtmittel aufweist, und
ein
Vorspannmittel zum Vorspannen des Kolbens gegen den Druck an dem
Auslass in Richtung auf eine erste Position in der Nähe des Auslasses
von einer zweiten Position in der Nähe des Einlasses;
wobei
in der ersten Position zwischen dem Einlass und dem Auslass über die
Anschlussanordnung und die Bohrung Fluidkommunikation hergestellt
wird, und in der zweiten Position zwischen dem Einlass und dem Auslass
Fluidkommunikation durch die sich umfänglich erstreckende Kolbenwand
des kleineren Endes des Kolbens verhindert wird, welcher verschiebbar
mit dem ersten Dichtmittel in Eingriff gerät, um den Fluiddurchgang zwischen
dem Einlass und der Bohrung zu schließen.
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Gemäß einem
anderen Aspekt liegt diese Erfindung im Wesentlichen in einem Verfahren
zum Steuern des Auslassdruckes eines Ventils mit einem Einlass,
einem Auslass, einem Ventilkörper
zwischen dem Einlass und dem Auslass, einem Kolben mit gegenüberliegenden
Enden, einem kleineren und einem größeren, und innerhalb des Ventilkörpers verschiebbar
aufgenommen ist und eine Bohrung durch ihn hindurch aufweisend,
und mit einer Anschlussanordnung, um zwischen dem Einlass und der
Bohrung einen verschließbaren
Fluiddurchgang zur Verfügung zu
stellen, wobei die Anschlussanordnung ein erstes Dichtmittel aufweist,
wobei das Verfahren umfasst:
Vorspannen des Kolbens gegen den
Druck an dem Auslass in Richtung einer ersten Position in der Nähe des Auslasses
von einer zweiten Position in der Nähe des Einlasses, wobei in
der ersten Position zwischen dem Einlass und dem Auslass über die
Anschlussanordnung und die Bohrung Fluidkommunikation hergestellt
wird, und wobei in der zweiten Position Fluidkommunikation zwischen
dem Einlass und dem Auslass durch die sich umfänglich erstreckende Kolbenwand
des kleineren Endes des Kolbens, welcher mit dem ersten Dichtmittel
verschiebbar in Eingriff gelangt, verhindert wird, um den Fluiddurchgang
zwischen dem Einlass und der Bohrung zu schließen.
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Es
ist bevorzugt, dass das größere Ende
des Kolbens dem Druck an dem Ausgang ausgesetzt ist.
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Es
ist auch bevorzugt, dass das Drucksteuerventil eine Kammer in fluider
Kommunikation mit dem Einlass über
mindestens eine Öffnung
aufweist.
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Es
ist auch bevorzugt, dass der Einlass und der Auslass entsprechende
diskrete Teile aufweisen, die lösbar
mit dem Ventilkörper
verbunden sind, und wobei die Kammer einen Teil des Ventilkörpers bildet.
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Es
ist auch bevorzugt, dass das kleinere Ende des Kolbens innerhalb
der Kammer aufgenommen wird, wenn in der zweiten Position, und wobei die
Anschlussanordnung die mindestens eine Öffnung aufweist, und wobei
das erste Dichtmittel verschiebbar mit der sich umfänglich erstreckenden
Kolbenwand des kleineren Endes des Kolbens in Eingriff gerät, um zwischen
der Öffnung
und der Kammer Fluidkommunikation zu verhindern, wenn sich der Kolben
in der zweiten Position befindet.
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Es
ist auch bevorzugt, dass das Ventil ein zweites Dichtmittel zum
Verhindern einer Fluidkommunikation zwischen dem Einlass und dem
Auslass anders als über
die Bohrung aufweist.
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Es
ist auch bevorzugt, dass die Kammer zylindrisch ist, die Fluidkommunikation
zwischen dem Einlass und der Kammer über eine Vielzahl von Öffnungen
ge schieht, umfänglich
um die Kammer herum angeordnet und wobei das bzw. das zweite Dichtmittel
ein Paar von Dichtringen umfassen, angeordnet stromaufwärts und
stromabwärts
der Öffnungen.
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In
einer Ausführungsform
ist es bevorzugt, dass die Dichtringe durch einen die Öffnungen
nebeneinander liegenden Laternenring positioniert werden.
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Es
ist auch bevorzugt, dass die Kammer ein Plattenteil aufweist, welches
von dieser entfernbar ist, um eine Öffnung für die Positionierung der Dichtringe
in dieser zur Verfügung
zu stellen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist es bevorzugt, dass das erste Dichtmittel durch einen sich umfänglich in
die Kammer von dem Plattenteil erstreckenden Flansch gestützt wird.
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Es
ist auch bevorzugt, dass der vorbestimmte Druck eine Funktion der
durch das Vorspannmittel zur Verfügung gestellten Druckes ist.
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Es
ist auch bevorzugt, dass wobei das Vorspannmittel eine Spiralfederlagerung
auf einem Sitz auf dem Ventilkörper
ist, um den Kolben in Richtung auf die erste Position gegen die
Wirkung des Auslassdruckes vorzuspannen.
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Es
ist bevorzugt, dass die Feder zum Variieren der Vorspannung austauschbar
ist. Die Vorspannung kann auch durch Aufbauen des Sitzes variiert werden.
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Beschreibung der Zeichnungen
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Damit
diese Erfindung leichter verstanden und praktisch umgesetzt werden
kann, wird nun Bezug auf die begleitenden Zeichnungen genommen, welche
eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung darstellen, in der:
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1 ein
Querschnitt ist, welcher eine bevorzugte Ausführungsform des Drucksteuerventils
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung darstellt:
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2A, 2B und 2C das
sequentielle Schließen
der Dichtringe in der dem Eingang des in 1 dargestellten
Drucksteuerventils benachbarten Kammer darstellen;
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3 eine
repräsentative
Seitenansicht des Kolbens ist, zum Zwecke der Illustration eines
Unterschieds zwischen dem Drucksteuerventil in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung und einem bekannten Drucksteuerventil; und
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4 ein
Querschnitt ist, welcher eine andere bevorzugte Ausführungsform
des Drucksteuerventils in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen der
Erfindung
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Wie
am besten in 1 zu erkennen ist, weist ein
Drucksteuerventil 10 einen Einlass 11 und einen
Auslass 12 auf, von denen jeder mit einem Gewinde versehen
sein kann, um mit dem Ventilkörper 13 verbunden
zu werden, welcher zwischen dem Einlass 11 und dem Auslass 12 angeordnet
ist. Ein Kolben 14 weist gegenüberliegende kleinere und größere Enden 15, 16 auf,
von denen jedes eine umfängliche
Oberfläche
aufweist, wobei der Kolben innerhalb des Ventilkörpers 13 in entsprechend
abgestuften Bohrungen 17, 18 in den Ventilkörper geleitend
aufgenommen ist. Der Kolben 14 weist eine sich von einem
Ende 15 zu dem anderen Ende 16 erstreckende Bohrung 19 auf.
Wie im folgenden beschrieben werden wird, stellt eine Anschlussordnung
mit Öffnungen 20 einen
verschließbaren
Fluiddurchgang zwischen Einlass 15 und Bohrung 19 zur
Verfügung.
Vorspannmittel in der Form einer Kompressionsfeder 26 sitzen auf
einem Sitz 27 im Ventilkörper 13 und Spannen den
Kolben 14 gegen den Druck an einem Auslass 12 in
Richtung auf eine erste Position (wie in 1 dargestellt)
in der Nähe
des Auslasses 12 von einer zweiten Position (wie in 2C dargestellt)
in der Nähe
des Einlasses 11 eher vor. In der ersten Position (1)
wird eine Fluidkommunikation zwischen dem Einlass 11 und
dem Auslass 12 über
die Öffnungen 20 und
die Bohrung 19 etabliert. In der zweiten Position (2C)
wird eine Fluidkommunikation zwischen dem Einlass 11 und
dem Auslass 12 durch die sich umfänglich erstreckende Kolbenwand
des schmaleren Endes 15 des Kolbens 14 verhindert,
die mit der Anschlussanordnung kooperiert, um den Fluiddurchgang
zwischen den Einlass 11 und der Bohrung 19 zu
schließen.
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Der
Ventilkörper 13 ist
an einem Ende mit einer Kammer 21 in Fluidkommunikation
mit dem Einlass 11 über
eine Anzahl von umfänglich
angeordneten Öffnungen 20 ausgebildet,
und, wie in den 2A, 2B und 2C sequentiell
zu erkennen ist, wird das schmalere Ende 15 des Kolbens 14 innerhalb
der Kammer 21 aufgenommen, wenn in der zweiten Position.
Die Anschlussanordnung schließt auch
erste Dichtungsmittel in der Form eines Dichtungsringes 22 ein,
welcher, wenn er in Eingriff mit der sich umfänglich erstreckenden Kolbenwand
des schmaleren Endes 15 des Kolbens 14 steht,
eine Fluidkommunikation zwischen den Öffnungen 20 und der
Kammer 21 verhindert, wenn sich der Kolben 14 in
der zweiten Position befindet (2C). Zweite Dichtungsmittel
in der Form von einem Dichtungsring 23 verhindern eine
Fluidkommunikation zwischen dem Einlass 11 und dem Auslass 12 anders
als über die
Bohrung 19, d. h. sie verhindern ein Leck entlang der gestuften
Bohrung 17, 18 des Ventilkörpers 13. Dichtungsringe 22, 23 werden
innerhalb einer zylindrischen Kammer 21 durch einen Kolbenring 24 in
Position gehalten, welcher innerhalb der Kammer 21 positioniert
ist, in dem ein Plattenteil 25, aufgeschraubt auf das Ende
der Kammer und welches, wenn es zusammen gesetzt wird, die Dichtungsringe 22, 23 und den
Kolbenring 24 in Position innerhalb der Kammer 21 gegenüber den
umfänglich
angeordneten Öffnungen 20 und
mit den Dichtungsringen 22, 23 stromaufwärts bzw.
stromabwärts
der Öffnungen 20 hält, entfernt
wird. Öffnungen 28 im
Kolbenring 24 sind in den 2A und 2B dargestellt
und stellen eine verschließbare
Fluidpassage in die Kammer 21 von den Öffnungen 20 her zur
Verfügung.
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Es
wird somit klar, dass das Drucksteuerventil 10 in Übereinstimmung
mit dieser Erfindung aufweist, einen Einlass 11; einen
Auslass 12; einen Ventil-Körper 13 zwischen dem
Einlass 11 und dem Auslass 12; einen Kolben 14 mit
gegenüberliegenden Enden 15, 16,
einem kleineren und einem größeren, jeweils
eine sich umlaufend erstreckende Kolbenwand aufweisend, wobei der
Kolben 14 verschiebbar in dem Ventilkörper 13 aufgenommen
ist und eine Bohrung 19 durch ihn hindurch aufweist; eine
Anschlussanordnung 20, 22 um einen Fluiddurchgang zwischen
dem Einlass 11 und der Bohrung 19 zur Verfügung zu
stellen, und ein Vorspannmittel 26 zum Vorspannen des Kolbens 14 gegen
den Druck an dem Auslass 12 in Richtung auf eine erste
Position (1) in der Nähe des Auslasses 12 von
einer zweiten Position (2C) in
der Nähe
des Einlasses 11; wobei in der ersten Position (1)
zwischen dem Einlass 11 und dem Auslass 12 über die
Anschlussanordnung 20, 22 und die Bohrung 19 Fluidkommunikation
hergestellt wird, und in der zweiten Position (2C)
zwischen dem Einlass 11 und dem Auslass 12 Fluidkommunikation
durch die sich umfänglich
erstreckende Kolbenwand des kleineren Endes 15 des Kolbens 14 verhindert wird,
welcher mit der Anschlußordnung 20, 22 kooperiert,
um den Fluiddurchgang zwischen dem Einlass 11 und der Bohrung 19 zu
schließen.
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Während der
Operation, wie sie sequentiell in den 2A, 2B und 2C zu
sehen ist, kommt in der zweiten Position (2A, welche
mit der Position des Kolbens 14 gemäß 1 korrespondiert)
mit dem größeren Ende 16 des
Kolbens 14 benachbart zum Auslass 12 die sich
umfänglich
erstreckende Kolbenwand des kleineren Endes 16 des Kolbens 14 mit
dem Dichtungsring 23 stromabwärts der umfänglich angeordneten Öffnungen 20 in
Eingriff, um ein Fluidleck in die gesteppten Bohrungen 17, 18 des
Ventilkörpers 13 zu
verhindern, wobei in dieser Position eine Fluidkommunikation zwischen dem
Einlass 11 und dem Auslass 12 über die Öffnungen 20, die Kammer 21 und
die Bohrung 19 besteht. Der Druck an dem Auslass 12 wird
an die Stirnfläche an
dem größeren Ende 16 des
Kolbens 14 angelegt und hat den Effekt des Bewegens des
Kolbens 14 gegen die Kraft der Kompressionsfeder 26 in
Richtung des Einlasses 11. Die Interimsposition des Kolbens 14 in
seiner Bewegung zwischen den beiden oben beschriebenen Positionen
kann in der 2B erkannt werden.
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Wenn
sich der Kolben 14 in Richtung auf den Einlass bewegt,
kommt die umfänglich
sich erstreckende Kolbenwand des kleineren Endes 15 des
Kolbens 14 auch mit dem Dichtungsring 22 stromaufwarts
der umfänglich
angeordneten Öffnungen 20 in Eingriff
um eine Fluidkommunikation zwischen den Öffnungen 20 und der
Kammer 21 zu schließen,
wodurch die Fluidkommunikation zwischen dem Einlass 11 und
dem Auslass 12 geschlossen wird.
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In
Benutzung wird die vorliegende Erfindung daher dahingehend gewürdigt werden,
als sie zur Verfügung
stellt ein Verfahren zum Steuern des Auslassdruckes eines Ventils 10 mit
einem Einlass 11, einem Auslass 12, einem Ventilkörper 13 zwischen dem
Einlass 11 und dem Auslass 12, einem Kolben 14 mit
gegenüberliegenden
Enden 15, 16, einem kleineren und einem größeren, und
innerhalb des Ventilkörpers 13 verschiebbar
aufgenommen ist und eine Bohrung 19 durch ihn hindurch
aufweisend, und mit einer Anschlussanordnung 20, 22,
um zwischen dem Einlass 11 und der Bohrung 19 einen
verschließbaren
Fluiddurchgang zur Verfügung
zu stellen, wobei das Verfahren umfasst: Vorspannen des Kolbens 14 gegen
den Druck an dem Auslass 12 in Richtung einer ersten Position
(1) in der Nähe
des Auslasses 12 von einer zweiten Position (2C)
in der Nähe des
Einlasses 11, wobei in der ersten Position zwischen dem
Einlass 11 und dem Auslass 12 über die Anschlussanordnung 20, 22 und
die Bohrung 19 Fluidkommunikation hergestellt wird, und
wobei in der zweiten Position Fluidkommunikation zwischen dem Einlass 11 und
dem Auslass 12 durch die sich umfänglich erstreckende Kolbenwand
des kleineren Endes 15 des Kolbens 14, welcher
mit der Anschlußordnung
kooperiert, verhindert wird, um den Fluiddurchgang zwischen dem
Einlass 11 und der Bohrung 19 zu schließen.
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Die
obige Erklärung
des Betriebs des Ventils, welches den Druck an dem Auslass steuert,
hat nicht Bezug genommen auf den Effekt, der durch den Druck verursacht
wird, der auf dem Stirnflächenbereich
des Kolbens an dem Einlassende liegt. Eine Analyse dieses Effekts
und seiner Signifikanz in Relation zu der vorliegenden Erfindung
wird nun mit kurzem Bezug auf die 3 zur Verfügung gestellt,
welcher eine Seitenansicht des Kolbens 14 ist, die entsprechenden
Stirnflächen
der kleineren und größeren Enden 16, 15 zeigend,
und die Bohrung 19 in gestrichelten Linien zeigend, wobei
der Radius der Bohrung 19 (r) ist und der Radius des kleineren
Endes 15 (r + t) ist, wobei (t) die Dicke der Wand des
schmaleren Endes 15 des Kolbens 14 ist.
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Es
wird erkannt werden, dass der Kolben 14 tatsächlich ein
Stufenkolben ist, und dass, obwohl die entsprechenden Flächen der
Stirnseiten des größeren Endes
des Kolbens und des kleineren Endes des Kolbens erheblich unterschiedlich
sind, der Druck des auf die Stirnfläche des kleineren Endes 15 wirkenden
Fluides eine Kraft erzeugen wird, welche sich kombiniert mit der
durch die Feder 26 ausgeübten Kraft, um die durch den
Druck an dem Auslass, welcher auf die Stirnseite des größeren Endes 16 des Kolbens 14 wirkt,
in die entgegengesetzte Richtung erzeugte entgegenwirkende Kraft
zu überwinden.
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In
allgemeinen Begriffen mit Bezug auf ein Ventil dieses Typs wurden
die Kräfte,
welche bis zum Punkt durch die durch den Auslassdruck der auf die Stirnseite
des größeren Endes
wirkt, erzeugten Kraft überwunden
worden ist (d. h. die kombinierte Kraft, die durch die Feder und
durch den auf die Stirnseite des kleineren Endes wirkenden Eingangsdruckes
erzeugt wurde), werden plötzlich
auf die durch die Feder alleine erzeugte Kraft reduziert, wenn eine
Fluidkommunikation zwischen dem Einlass und dem Auslass durch Schließen des
Fluidweges auf grund einer Bewegung des Kolbens in Richtung auf den
Einlass weg von dem Auslass unterbrochen wird.
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Somit
ist, wie in 3 erkannt werden kann, diese
Differentialkraft (F) gleich dem Einlassdruck (P) multipliziert
mit der Fläche
des kleineren Endes 15 des Kolbens 14 [π(r + t)2 – πr2] in Übereinstimmung mit
der Gleichung F = P[π(r
+ t)2 – πr2] = Pπ(2rt
+ t2).
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Diese
Variation in der Kraft, welche der auf der Stirnseite des größeren Kolbenendes 16 erzeugten
entgegenwirkt, kann eine Wirkung auf die Stabilität des Ausgangsdruckes
haben, sowohl bezüglich dessen
Konstanz als auch bezüglich
Ventilklappern oder Stottern, wenn die obige Kraft F ausreichend groß ist. In
anderen Worten: Je größer die
Kraft F, je weniger stabil ist der Auslassdruck und um so größer ist
die Wahrscheinlichkeit von Ventilklappen. Anders gesagt: Für einen
gegebenen Einlassdruck und Kolbenbohrungsdurchmesser kann festgehalten
werden: Je kleiner die Wanddicke der das kleinere Ende des Kolbens
bildenden Röhre,
je konstanter ist der Ausgangsdruck und so weniger wahrscheinlich
ist es, dass das Ventil vibriert.
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Es
ist somit sofort klar, dass das Ventil der vorliegenden Erfindung
einige bestimmte Vorteile gegenüber
bekannten Ventilen aufweist, und insbesondere gegenüber dem
in dem
australischen Patent 602199 offenbarten
Ventil. Um ein effektives Schließen in einer Ventilanordnung
zur Verfügung
zu stellen, in der eine Dichtung durch eine an einem Ventilsitz
anliegende Röhre
zur Verfügung
gestellt wird, ist es wichtig, dass die Wand der Röhre eine
ausreichende Dicke aufweist, um ein Leck über die Breite zu verhindern,
wenn der Ventilsitz anliegt. Darüber
hinaus muß die
Wand relativ dick sein, um zu verhindern, dass der Ventilsitz nach
relativ kurzer Verwendung abnutzt. Auf der anderen Seite finden
die obigen auf die Dicke der Röhre
auferlegten Beschränkungen
in der vorliegenden Erfindung keine Anwendung, bei der das Schließen durch
die Gleitbewegung der Peripherie der Röhre zur Verfügung gestellt wird,
welche mit einem umlaufenden Dichtungsring in Eingriff kommt.
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Dies
ist von erheblicher Bedeutung, da die Kraft F, wie in der obigen
Gleichung berechnet, einer quadratischen Abhängigkeit unterliegt. In einer
Ventilanordnung, wie in 602199 dargestellt, muß für einen Druck von etwa 300
KPA und ein Ventil mit einem Kolben mit einer Bohrung von 10 mm
Durchmesser die Wanddicke typischerweise etwa 2–3 mm betragen, um eine effektive
Dichtung auf dem Sitz zur Verfügung
zu stellen und ein schnelles Abnutzen des Sitzes zu verhindern.
Im Gegensatz dazu ist die Wanddicke bei der vorliegenden Erfindung
nur durch die Notwendigkeit beschränkt, dass die Wand dem Einlassdruck
Wiederstehen muß;
und für ähnliche
Abmessungen, wie oben bezeichnet, muß die Wanddicke nicht größer als
0,5 mm sein. Ein Ventil mit einer 10 mm-Bohrung mit einer Wanddicke
von 0,5 mm an dem kleineren Ende des Kolbens wird ein Druckdifferential
F aufweisen, welches 4,57 kleiner ist als das des gleichen Ventils
mit einer Wanddicke von 2 mm. Dieser vergleichende Faktor wird auf
7,43 ansteigen, wenn die Wanddicke auf 3 mm ansteigt. Sollte die Wanddicke
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung bis zu 0,3 mm klein sein, steigen
die relativen Vergleichsfaktoren von 4,57 auf 7,77 für die vorliegende
Erfindung verglichen mit einer 2 mm-Wanddicke und von 7,43 auf 12,62,
wenn mit einer 3 mm-Wanddicke
verglichen.
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Darüber hinaus
ist die Abnutzung der Dichtringdichtung erheblich kleiner als die
Abnutzung auf dem Ventilsitz, was zu einer längeren Lebensdauer des Ventils
führt.
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Darüber hinaus
ist der Zusammenbau erheblich vereinfacht durch das einfache Verfahren
bei der vorliegenden Erfindung des Zugangs zur Kammer, in welcher
die Dichtringe lokalisiert sind, mittels der entfernbaren Entplatte,
was zu einer verstärkten
Vereinfachung der Herstellung und reduzierten Kosten führt.
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Die
in 4 dargestellte Ausführungsform entspricht im Wesentlichen
der mit Bezug auf die 1 bis 2 beschriebenen,
mit einer Anzahl von Modifikationen, wie folgt. O-Ringe 23 werden
mit V-Ringen 30 ersetzt, der stromaufwärts gelegene V-Ring wird durch
den Druck des Einlassfluides innerhalb des Schale des V-Ringes in
Position gehalten.
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Das
größere Ende 16 des
Kolbens 14 ist wie in 4 dargestellt
abgeschrägt,
was einem Auslassdruck erlaubt, auf einen größeren Abschnitt der Entstirnseite 16 zu
reagieren, wenn ein Kolbenanschlag 31 der gleichen Größe verwendet
wird, wie der in 1 dargestellte. Alternativ kann
ein Kolbenanschlag 32 mit kleinerer Breite verwendet werden, wie
in 4 dargestellt ist.
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Noch
bedeutsamer ist, wie in 1 erkannt werden kann, dass
in der vorliegenden Ausführungsform
der 4 kein Kolbenring 24 verwendet wird. Stattdessen
ist ein O-Ring 33 (funktional equivalent mit dem O-Ring 22 der 1)
in einer Versteifung 34 angebracht und in der inneren Wand
des mit einem Gewinde versehenen Abschnittes des Plattenelements 25 positioniert.
Dies ist eine einfachere und kosteneffektivere Anordnung als die
in 1 dargestellte.
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Es
wird natürlich
klar sein, dass, während das
obige mittels eines illustrativen Beispiels dieser Erfindung dargestellt
wurde, all diejenigen und andere Modifikationen und Variationen
dazu, die dem Durchschnittsfachmann klar sind, als innerhalb des breiten
Bereiches und Umfangs der vorliegenden Erfindung, wie sie hier ausgeführt worden
ist, liegend angesehen werden.