DE3432466C2

DE3432466C2 - Drosselventil

Info

Publication number: DE3432466C2
Application number: DE3432466A
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl.-Ing. Moser (FH), 5249 Hamm
Original assignee: Boge GmbH
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1984-09-04
Filing date: 1984-09-04
Publication date: 1986-10-30
Also published as: DE3432466A1; ES8608639A1; JPH033117B2; GB2164129A; ES545581A0; IT1185173B; IT8521407A0; FR2569880A1; BR8503985A; US4719941A; GB2164129B; GB8521549D0; JPS6165990A; FR2569880B1

Abstract

Es sollte ein Drosselventil so ausgebildet werden, daß ein Fluid richtungsunabhängig gesteuert werden kann, der Strömungswiderstand elektronisch beeinflußbar ist, eine reaktionsschnelle Steuerung des Durchflusses möglich ist und die Ansteuerung einfach und weitestgehend störsicher ausgeführt wird. Dabei sollte die Ausführungsform sehr kostengünstig zu fertigen sein. Zur Lösung dieses Problems wird das Drosselventil mit einem Ventilverschlußteil versehen, welches aus mindestens einem Elektromagnet besteht, wobei jeder einzelne Elektromagnet digital ansteuerbar ist und einem in den Durchflußkanal eintauchbaren Anker aufweist. nterschiedlicher Länge im Zentralbereich und in der Randzone des zu messenden M

Description

Darüber hinaus sieht eine Ausführungsform vor, daß die Kanäle quer zur Strömungsrichtung radial angeordnet verlaufen. Bei einer derartigen Ausführungsform ist das Drosselventil flanschartig mit dem Einlaß und Auslaß verbunden, wobei die Elektromagneten in Strömungsrichtung angeordnet sind. Die einzelnen Kanäle verlaufen sternförmig radial nach außen und werden durch Umlenkung in weiteren Kanälen von außen radial nach innen geführt. Dabei können Elektromagneten mit Ankern sowohl in den Vorlaufkanal wie auch in den Rücklaufkanal eingebracht werden je nach Variabilität und gewünschter Schaltschnelligkeit.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele nach der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt Es zeigt

F i g. 1 ein Drosselventil mit einem Ringraum, wobei die Elektromagneten in Achsrichtung angeordnet sind,

F i g. 2 einen Schnitt durch das in F i g. 1 dargestellte Drosselventil mit einer größeren Anzahl von Ankern,

F i g. 3 ein Drosselventil, bei dem der Durchflußkanal in Richtung des Ein- und Auslasses verläuft mit einer größeren Anzahl von Elektromagneten,

F i g. 4 einen Schnitt durch das in F i g. 3 gezeigte Ausführungsbeispiel,

F i g. 5 einen Ringkanal mit Elektromagneten und Ankern im Schnitt,

Fig.6 eine Schnittdarstellung im Prinzip wie in F i g. 5 bereits gezeigt, jedoch mit dem Unterschied, daß im Durchmesser unterschiedlich große Anker verwendet wurden,

F i g. 7 eine Anordnung mit vier radial verlaufenden Kanälen im Schnitt,

F i g. 8 eine Anordnung mit acht sternförmig verlaufenden Kanälen,

F i g. 9 eine Ausführung, bei der in jedem einzelnen Kanal eine größere Anzahl von Elektromagneten vorgesehen ist

Das in F i g. 1 dargestellte Drosselventil besteht aus dem Ventilverschlußteil 1, einer Anzahl von Elektromagneten 2, welrhe aus Spulenkörper 3 und Ankern 4 bestehen. Der Durchflußkanal 5 ist aus zwei einzelnen Ringräumen 6 zusammengesetzt, so daß jeder einzelne Ringraum entweder mit dem Einlaß 7 oder dem Auslaß 8 in Verbindung steht. Aufgrund der Richtungsunabhängigkeit der Durchflußströmung ist es unerheblich, ob der Einlaß 7 und der Auslaß 8 vertauscht werden. Das Ventilverschlußteil 1 besteht aus den beiden Einzelteilen la und \b, die über Schrauben 12 zusammengeflanscht und abgedichtet wurden. Bei Durchströmung des Drosselventiles durchbin Fluid wird über jeden einzelnen Elektromagneten ein Anker 4 in den Ringraum 6 nach entsprechender Ansteuerung eingebracht, so daß der Strömungswiderstand je nach Anzahl von eintauchenden Ankern beeinflußt werden kann. Die Durchflußumlenkungskanäie 15 bewirken eine gleichmäßige Verteilung des Fluids in den Ringräumen 6.

In F i g. 2 ist die Ansicht dargestellt, daß die Anker 4 bei gleichzeitiger Ansteuerung aller Anker den Ringraum 6 nahezu vollständig verschließen. Da die einzelnen Elektromagneten parallel und einzeln ansteuerbar sind, ist eine große Variabilität der Durehflußregelung gewährleistet.

F i g. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Einlaß 7 und der Auslaß 8 mit der Achsrichtung des Durchflußkanales 5 übereinstimmen. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine größere Anzahl von Elektromagneten 2 vorgesehen, dere? Anker 4 bei Ansteuerung in den Durchflußkanal 5 eintauchen und somit die Strömung variabel regeln bzw. unterbrechen. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel besteht der Elektromagnet 2 aus einem Spulenkörper 3 mit einer entsprechenden Anzahl von Wicklungen und einem Anker, der direkt in den Durchflußkanal 5 eintaucht Der Durchflußkanal 5 kann ebenfalls wie in F i g. 2 dargestellt als kreisförmiger Kanal ausgebildet sein.

F i g. 4 zeigt die Draufsicht des in F i g. 3 dargestellten Drosselventiles, bei dem wiederum der Durchflußkanal

ίο 5 mit einer entsprechenden Anzahl von Ankern 4 versehen ist, die bei gleichzeitiger Ansteuerung den Durchflußkanal 5 verschließen.

F i g. 5 stellt einen Ausschnitt dar, bei dem der Durchflußkanal 5 aus den Ringräumen 6 gebildet ist, wobei die axiale Durchströmung vom Einlaß 7 zum Auslaß 8 durch das Mittelteil 13 verhindert wird. Das Fluid muß radial nach außen in die Ringräume 6 strömen und durch den Durchflußkanal 5 in den weiteren Ringraum 6 zurück. Die Elektromagneten 2 dieser Ausführungsform zeigen den Spulenkörper 3 mit einer Wicklung sowie einem entsprechenden Anker 4, der in deu iiingraum 6 eintaucht und auf dem Mittelteil 13 anschlägt Bei dieser Ausführungsform besitzen alle Anker 4 einen gleichen Durchmesser.

Fig.6 dagegen zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem zur weiteren Variabilität der Strömungswiderstandsbeeinflussung die Elektromagneten 2 Anker 4 besitzen, die im Durchmesser unterschiedlich groß sind. Dadurch läßt sich eine andere Durchflußcharakteristik entsprechend einstellen und erzielen. Auch bei diesem in F i g. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel kann im Prinzip wie bei allen Ausführungsformen durch eine parallele Ansteuerung sine beliebige Anzahl von Ankern zur Erzielung eines gewünschten Strömungswiderstandes angesteuert werden.

In Fig.7 ist eine Darstellung gezeigt, bei der der Durchfiußkanai 5 in radial nach außen verlaufende Kanäle 9 aufgeteilt ist. In jeden Kanal 9 wird ein Anker 4 über ein Elektromagnet 2 eingebracht Bei einer derartigen Ausführungsform werden die verschiedenen Strömunpswiderstände durch das Eintauchen der Anker 4 in die einzelnen Strömungskanäle 9 eingestellt. Die Ankerquerschnitte sind dabei entweder gleich oder unterschiedlich groß.

F i g. 8 zeigt wiederum einen Durchf tußkanal 5, von dem ausgehend mehrere sternförmig verlaufende Einzelkanäle 9 angeordnet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist wiederum jeweils ein Elektromagnet 2 und ein Anker 4 in einem Kanal angeordnet. Die Ankerquerschnitte können unterschiedlich sein. Durch eine derartige variable Gestaltung kann eine nichtlineare Durchflußcharakteristik erzielt werden.

In F ig. 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem vom Durchflußkanal 5 ausgehend wiederum Einzelkanäle 9 vorgesehen sind, in denen jedoch jeweils mehrere Elektromagneten 2 hintereinander angeordnet sind, wobei deren Anker 4 entweder gleiche Durchmesser besitzen oder im Durchmesser verschiedene Anker vorsehen. Die entsprechenden Projektionsflächen 10 der Anker 4 besitzen dabei entweder eine gleich große Fläche wie die Querschnittsfläche des Kanales 9 öder eine kleinere, so daß wiederum eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten erzielt werden kann.

In den Figuren ist das Rückführsystem 14 der Anker 4 beispielsweise als Rückholfeder ausgebildet. Je nach Anwendungsfall kann das Rückführsystem 14 elektromagnetisch oder durch den Systemdruck beaufschlagt werden.

Bezugszeichenliste

1 — Ventilverschlußteil

2 — Elektromagnet

3 — Spulenkörper 5

4 — Anker

5 — Durchflußkanal

6 — Ringraum

7 - Einlaß

8 — Auslaß io

9 - Kanäle

10 — Projektionsfläche des Ankers

11 — Querschnittsfläche

12 — Schrauben

13 — Mittelteil is

14 — Ankerrückführsystem

15 — Durchflußumlenkungskanäle

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen 20

25

30

35

40

55

Claims

1 2 hängig steuerbar ist und bei dem die Durchflußmenge Patentansprüche: wählbar und stufenförmig veränderbar ist, wobei gleich zeitig eine reaktionsschnelle Steuerung des Durchflus-

1. Drosselventil mit einem Gehäuse, das einen Ein- ses erzielt werden kann.

laß und einen Auslaß aufweist und ein im Gehäuse 5 Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorangeordnetes Ventilverschlußteil zur Regelung der gesehen, daß das Ventilverschlußteil aus mindestens Durchflußmenge eines zwischen dem Einlaß und zwei Elektromagneten besteht, wobei alle Elektromadem Auslaß befindlichen Durchflußkanales vorgese- gnete parallel und unabhängig voneinander ansteuerbar hen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das sind und jeweils einen Spulenkörper mit einer Wicklung Ventilverschlußteil (1) aus mindestens zwei Elektro- io und einen Anker aufweisen, der den Querschnitt des magneten (2) besteht, wobei alle Elektroinagnete (2) Durchflußkanales direkt oder indirekt beeinflußt
parallel und unabhängig voneinander ansteuerbar Bei einer derartigen Ausführungsform ist von Vorteil, sind und jeweils einen Spulenkörper (3) mit einer daß eine einfache, störsichere Ansteuerung möglich ist. Wicklung und einen Anker (4) aufweisen, der den indem der Anker des Elektromagneten direkt die Querschnitt des Durchflußkanales (5) direkt oder in- is Durchflußmenge durch Eintauchen in den Durchflußkadirekt beeinflußt nal regelt Dabei kann der Anker den Durchflußkanal

2. Drosselventil nach Anspruch 1, dadurch ge- direkt sperren oder nur teilweise, so daß ein ständig kennzeichnet, daß die Anker (4) quer zur Mittelach- fließender Reststrom möglich ist Der gesamte Querse des Durchflußkanales (5) angeordnet sind schnitt der Strömungsverbindung ist in Einzelquer-

3. Drosselventil nach Anspruch i, dadurch ge- 20 schnitte aufgeteilt, wobei jedem einzelnen Elektromakennzeichnet, daß als Durchflußkanal (5) mindestens gneten ein entsprechender Einzelquerschnitt zugeordein quer zur Strömungsrichtung angeordneter Ring- net ist Eine beliebige Ansteuerung von Einzelquerraum (6) vorgesehen ist schnitten gestattet eine digitale Variabilität der Quer-

4. Drosselventil nach Anspruch 1, dadurch ge- schnitte der Strömungsverbindung,
kennzeichnet, daß als Durchflußkanal (5) mehrere 25 Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vormit dem Einlaß (7) und dem Auslaß (8) verbundene gesehen, daß die Anker quer zur Mittelachse des DurchKanäle (9) vorgesehen sind, wobei in jeden Kanal (9) flußkanales angeordnet sind. Hierbei ergibt sich mit mindestens ein Anker (4) eines Elektromagneten (2) Vorteil, daß ein derartiges Drosselventil unabhängig eintaucht von der Durchflußrichtung betrieben werden kann.

5. Drosselventil nach Anspruch 4, dadurch ge- 30 Durch die Einbringung des Ankers in den Durchflußkakennzeichnr.t, daß die Kanäle (9) quer zur Strö- nal wird der Strömungswiderstand entsprechend beeinmungsrichtung radial angeordnet verlaufen. flußt.

6. Drosselventil nach Anspruch 1, dadurch ge- Eine besonders günstige Ausführungsform sieht vor, kennzeichnet daß bei Anordnung von mehreren daß als Durchflußkanal mindestens ein quer zur Strö-Elektromagneten (2) die Projek Jonsfläche (10) aller 35 mungsrichtung angeordneter Ringraum vorgesehen ist Anker (4) der Querschnittsfläche (11) des Durchfluß- Hierbei wird das Fluid bei der Durchströmung des kanales (5) entspricht Drosselventil radial nach außen in den Ringkana! geleitet, so daß über den gesamten Umfang verteilt ange-

ordnete Anker den Strömungswiderstand beeinflussen.

40 Bei einer derartigen Konstruktion sind mehrere Elektromagneten angeordnet, so daß durch eine parallele

Die Erfindung bezieht sich auf ein Drosselventil mit Ansteuerung und einer großen Anzahl von Ankern einem Gehäuse, das einen Einlaß und einen Auslaß auf- nicht nur ein weiter Bereich geregelt werden kann sonweist und ein im Gehäuse angeordnetes Ventilver- dem noch eine reaktionsschnelle, einfache und störsischlußteil zur Regelung der Durchflußmenge eines zwi- 45 chere Ansteuerung möglich ist. Durch die parallele Ansehen dem Einlaß und dem Auslaß befindlichen Durch- steuerung eines jeden Elektromagneten ist eine schnelle flußkanales vorgesehen ist. Schaltfrequenz erzielbar.

Es sind Drosselventile bekannt (z. B. DE-PS Um eine weitere Variabilität der Durchflußmenge zu 02 328), bei denen eine Durchflußmenge geregelt erzielen, ist nach einem bevorzugten Ausführungsbeiwerden kann und bei denen beim Verlagern des Ventil- jo spiel vorgesehen, daß als Durchflußkanal mehrere mit verschlußteiles aus der neutralen Stellung sichergestellt dem Einlaß und dem Auslaß verbundene Kanäle vorgeist, daß kleine Durchsatzraten an Druckmitteln präzise sehen sind, wobei in jeden Kanal mindestens ein Anker eingestellt werden können, jedoch besitzen derartige eines Elektromagneten eintaucht
Drosselventile den Nachteil, daß weder eine schnelle Vorteilhaft ist bei dieser Ausführungsform, daß der Schaltfrequenz möglich ist noch ist ein weiter Bereich 55 Durchflußkanal in eine gewünschte Anzahl von Einzelüber eine variable Durchflußmenge regelbar. kanälen aufgeteilt werden kann, die jeweils unabhängig

Des weiteren sind elektrohydraulisch^ Ventile be- voneinander geregelt werden können. Dabei ist jeder kannt (z. B. DE-OS 29 40 182), bei denen ein normal ge- einzelne Kanal durch einen mit einem Anker versehesperrter Fluidstrom in Abhängigkeit von elektrischen nen Elektromagneten beaufschlagt. Durch das Eintau-Steuersignalen geregelt wird. Dabei wird die durch ein 60 chen des Ankers in den Kanal wird eine Durchflußrege-Ventilteil gesperrte Drosseistelle durch einen Anker ei- lung erzielt. Durch die parallele Ansteuerung ist jeder nes mit den elastischen Steuersignalen gespeisten Elek- Kanal einzeln wie auch alle Kanäle zusammen im Strötromagneten beaufschlagt. Hierbei handelt es sich um mungswiderstand beeinflußbar. Dabei ist es unerhebeine Verstellvorrichtung, die über einen Elektromagne- lieh, ob die einzelnen Strömungskanäle einen gleichen ten einen einzigen Strömungsquerschnitt verstellen 65 Querschnitt aufweisen oder ob jeder einzelne Kanal eikann. nen unterschiedlich großen Querschnitt besitzt. Je nach

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Drosselventil zu Ausführungsform wird der Anker mit seiner Projek-

schaffen. bei dem eine Durchflußmenge richtungsunab- tionsfläche entsprechend angepaßt.