CN116113787A - 液压插装阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于阀块(10)的液压插装阀(100)，其包括能够被引入到阀块中的套筒(110)和关闭元件(130)。套筒包括能够与控制盖相连接的第一端部区域(111)。套筒包括与第一端部区域相对的、能够被引入到控制盖中的第二端部区域(112)，其中第二端部区域在前端部中具有前开口(114)，并且套筒在第一端部区域与第二端部区域之间形成具有外侧和内侧的夹套(117)，并且套筒的夹套具有由夹套腹板(118)隔开的多个夹套穿通口(119)。关闭元件可移动地布置在套筒中，其中关闭元件能够在第一位置与第二位置之间移动，并且其中在第一位置，前开口与夹套穿通口之间的流体连接被释放，并且在第二位置，前开口与夹套穿通口之间的流体连接被阻断，其中夹套穿通口沿夹套从第一端部区域延伸到第二端部区域并形成穿通口高度，并且夹套穿通口的高宽比至少为3:1。

Description

液压插装阀

本发明涉及一种液压插装阀。尤其是，本发明涉及一种具有节流和阻断功能的双向液压插装阀，特别是伺服和控制插装阀。此外，本发明包括具有根据本发明的液压插装阀的阀装置以及具有阀装置的液压设备。

液压插装阀(尤其是座式设计的双向液压插装阀)也称为逻辑阀，其在现有技术中是已知的并且在液压控制技术中作为压力阀、方向阀或止回阀被大范围使用。

例如在文献EP 3 514 418 A1中描述了一种座式设计的液压插装阀。这种座式设计的经典双向液压插装阀(或逻辑阀)包括可被引入阀块的套筒和关闭元件。套筒的上端区域能够固定地与阀块连接。套筒具有与上端区域相对的下端区域，其中下端区域在前端部中具有前开口并形成插入环，其中插入环能够被引入阀块的接收孔中并且其外圆周具有插入环直径。套筒在上端区域与下端区域之间形成夹套，其中夹套具有由腹板隔开的多个径向开口，并且关闭元件布置在套筒中。关闭元件可在打开位置与阻断位置之间移动，其中在打开位置释放前开口与径向开口之间的流体连接，并且在阻断位置阻断前开口与径向开口之间的流体连接。通过形成在套筒的夹套壁中的、通常设计成横向孔或半圆形铣削切口的径向开口，当关闭元件位于打开位置时，流体被引导从A端口通过径向开口流到B端口或从B端口流到A端口。这种设计的缺点是，当将插装阀引入阀块时，套筒的径向开口可能会布置成：径向开口与B端口不处于对于流体流动最佳的定向，这会导致径向开口上出现湍流和/或摩擦，从而导致压力损失。为了减少这些干扰，需要额外的定向机构，这使得插装阀的设计和生产更加复杂，因此既费时又费钱。否则，用户在安装时就必须以实现最大流量的方式放置插装阀。这就使得安装和/或维护更加复杂。此外，径向开口具有贯通口或直径，该贯通口或直径不能在不降低压力的情况下引导经由B端口或A端口供应的具有特定压力的流体通过，从而还可能出现压力损失的增加，并因此可能发生高于预期的能量损失。

因此，本发明的技术任务是至少部分地克服现有技术中已知的缺点，以最大限度地减少液压插装阀的压力损失。

该任务通过独立专利权利要求的主题、尤其是通过一种液压插装阀和一种阀装置得以解决。本发明的有利实施方式在独立权利要求和以下说明书中进行了描述。

根据第一方面，本发明涉及一种用于阀块的液压插装阀。该液压插装阀包括能够被引入到阀块中的套筒和关闭元件。套筒包括第一端部区域。第一端部区域能够与阀块相连接。套筒包括与第一端部区域相对的第二端部区域。第二端部区域在前端部中具有前开口。套筒在第一端部区域与第二端部区域之间形成具有外侧和内侧的夹套。套筒的夹套具有由夹套腹板隔开的多个夹套穿通口。关闭元件可移动地布置在套筒中。此外，关闭元件能够在第一位置与第二位置之间移动。在关闭元件的第一位置，前开口与夹套穿通口之间的流体连接被释放，并且在第二位置，前开口与夹套穿通口之间的流体连接被阻断。该液压插装阀的特征在于，夹套穿通口(在方向上)沿夹套从第一端部区域延伸到第二端部区域并形成穿通口高度，夹套穿通口的高宽比至少为3:1。

本发明基于这样的认识，即需要一种液压插装阀，其特征在于在改进了流动条件和流体压力的同时简化了安装，不需要将插装阀定向到控制块中的B端口。

有利地，通过本发明，尤其是通过夹套穿通口的设计，在将插装阀的安装到阀块中时不需要进行有意的定向。通过夹套穿通口，实现了流经液压插装阀的流动的改善，由此，通过具有相同标称阀门尺寸的液压插装阀使压力损失与可比较的现有技术相比改善了40％至50％，并因此减少了压力损失。

有利的实施方式和改进方案由从属权利要求，以及参考附图的说明书得出。

在一个优选的实施方式中，夹套穿通口具有大于4:1的高宽比。有利地，通过增大的高宽比，尤其是4:1的高宽比，使得流量值更加独立于液压插装阀相对于控制块中的B端口的定向。然而，根据现有技术已知的实施方式已经表明，穿通口数量的增加会恶化流量值，因为这也增加了腹板的数量。已经确定的是，根据实施方案，使用高宽比在3:1与5:1之间、主要在4:1的范围内的夹套穿通口可以实现流量的最佳值。然而，实际适用性并不限制在优选实施方式中使用大于3:1至5:1的比率。

在本发明的一个实施方式中，夹套腹板的宽度在从夹套外侧开始到夹套内侧的延伸上是恒定的。有利地，流体的流动被引导，并且使得流动条件得到改善，由此减少了压力损失。

在进一步的实施方式中，夹套穿通口的宽度在从夹套外侧开始到夹套内侧的延伸上逐渐减小。有利地，夹套穿通口的宽度从夹套外侧向夹套内侧逐渐变细。因此，有利地实现了流体导流的改善，并因此实现了改进的流体流动。

在进一步的实施方式中，夹套穿通口在夹套内侧处的宽度至少是夹套穿通口在夹套外侧处的宽度的20％至90％、优选60％至80％、特别优选73％至80％。在现有技术中已知的液压插装阀具有在从夹套外侧到夹套内侧的延伸上宽度恒定的径向开口。通过根据本发明的设计，流体流在每种情况下都被更大程度地引导，由此实现了由压力损失的减小引起的流体流的改善。

在进一步的实施方式中，在夹套中，在夹套的圆周方向上彼此相邻地形成有至少8个、优选10个或更多个夹套穿通口。此外，将夹套穿通口分隔开的夹套腹板在圆周方向上的总宽度最多为夹套外圆周的25％、优选为夹套外圆周的20％。本发明的具有至少8个、优选10个或更多个夹套穿通口的设计方案在夹套穿通口相对于阀块中的相应端口的定向方面提供了更高的独立性。由此，在阀块中安装液压插装阀时就无需将夹套穿通口定向。因此，就不需要复杂的定向机构，这意味着能够高效且经济地安装液压插装阀。可以根据气缸的夹套内径和夹套外径、尤其是根据其构造来选择夹套穿通口的数量。尤其是，夹套穿通口的数量可以由夹套腹板的宽度以及因此由它们与气缸的夹套内径和夹套外径相关的强度来确定。

在进一步的实施方式中，夹套中的夹套穿通口的总宽度至少为夹套外圆周的75％、优选为夹套外圆周的80％。有利地，由此可以确保足够大的夹套穿通口面积与流体供应端口相对，并且流体以尽可能低的压力损失被引导到液压插装阀中。

在进一步的实施方式中，夹套穿通口被设计成在它们从夹套外侧到夹套内侧的延伸上以梯形方式逐渐变细。夹套穿通口的梯形设计例如与矩形设计相比在流体技术方面具有优势。从外向内变窄延伸的梯形设计有利于流体流动。此外，梯形形状是逐渐变窄的穿通口的可在技术上高效且经济地实现的变体。

在进一步的实施方式中，关闭元件具有密封面，用于接合到形成在套筒中的互补的密封面中，以通过交互密封的方式在第二位置阻断流体连接。在一些设计方案中，密封面被实施为与关闭元件的密封面形成互补密封的边缘。通过密封面实现了无泄漏的密封，以避免在关闭元件的第二位置(阻断位置)有流体通过。

在进一步的实施方式中，从具有第一直径的关闭元件的密封面开始，经由在关闭元件的延伸中段处的第二直径，再到第三直径，关闭元件具有收腰的延伸。关闭元件的第一和第三直径可以各自具有不同的直径。有利地，关闭元件的收腰的延伸使得在液压插装阀内部在关闭元件与阀套之间产生了另外的流动空间。因此，当流体流过液压插装阀时可以实现流体流动的改善。此外，通过关闭元件的收腰设计减少了湍流，从而将流体更好地引导向液压插装阀的相应开口。

在进一步的实施方式中，套筒具有紧固机构，该紧固机构设计成用于将套筒容纳在用于控制液压插装阀的控制块的控制盖中、尤其是用于固定套筒。套筒通过紧固机构固定地与控制盖例如在轴向和径向上连接。套筒还通过与控制盖的连接固定地与控制块或插装腔连接。在一个实施方式中，套筒可以与控制盖拧接。由此，所有作用力都在该盖中被吸收，并且腹板上的负载减少。夹套穿通口的宽度因此可以有利地最大化。

本发明的第二方面包括具有阀块和液压插装阀的阀装置，该液压插装阀具有能够被引入到阀块中的套筒以及根据前述权利要求中任一项所述的关闭元件。阀块具有阶梯式的接收口，液压插装阀布置在该接收口中。阀块具有对应于前开口的A端口和自由对应于夹套穿通口的B端口。由于夹套穿通口可以自由对应于B端口，无需进行夹套穿通口的复杂的定向。

在根据第二方面的一个实施方式中，阀块可以设置为具有另外的端口，例如C端口等。

在本发明第二方面的进一步的实施方式中，夹套穿通口的穿通口高度至少为B端口的标准钻孔范围的90％。B端口的钻孔范围根据ISO 7368标准具有特定的高度。夹套穿通口的穿通口高度至少为钻孔范围的90％。由此，与现有技术相比，减少了夹套穿通口的开口处的湍流，以及改善了流体进入液压插装阀的流量并减少了压力损失。根据设计方案，夹套穿通口的穿通口高度也可以取决于其他端口的标准钻孔范围。

在本发明第二方面的进一步实施方式中，前开口具有第一直径，该第一直径优选对应于能够被引入的套筒的第二直径的至少90％。能够被引入的套筒的第二直径形成在套筒的容纳在A端口中的区域中。因此，该第二直径描述了能够被引入的套筒的由A端口接收的区域的外径。通过旋入拧接(轴向固定)的阀套，阀块孔中不再需要肩部。因此，阀套上的前开口可以实施得比相关标准规定的(A端口的标准直径)大很多。

本发明的另一方面包括一种液压设备。该液压设备包括至少一个液压驱动部件和根据本发明的第二方面的权利要求中任一项的用于控制和/或切换和/或阻断液压驱动部件的阀装置。

上述实施方案和改进实施方式可任意相互组合，只要合理即可。本发明的其他可行实施方案、改进实施方式和实现也包括没有明确提及的上述或以下参考实施例所述发明特征的组合。特别地，专业人士在此也将添加各个方面作为对本发明相应的基本形式的改进或补充。

以下将依据图的示意性附图中给定的实施例，对本发明进行详细解释。

附图说明：

图1示出了根据本发明的液压插装阀的一个实施方式的示意图；

图2示出了根据本发明的液压插装阀的另一个实施方式的示意图，其中详细展示了套筒；

图3以俯视图示出了根据本发明的液压插装阀的套筒的实施方式的示意图。

附图旨在传达对发明实施方式的进一步理解。附图形象说明实施方式，并且用于结合说明部分解释发明的原理和方案。其他实施方式和很多所述的优点均基于附图得出。附图的元素并非一定要彼此按比例显示。

在附图中，如果没有其他说明，相同、功能相同和作用相同的元素、特征和组件各自被赋予相同的附图标记。

图1示出了根据本发明的液压插装阀的一个实施方式的示意图。附图标记100描述了所述的液压插装阀。液压插装阀100显示为插入到阀块10中(以虚线表示)。液压插装阀100具有能够被引入到阀块10中的套筒110。此外，液压插装阀100具有关闭元件130。关闭元件130可移动地布置在套筒110中。套筒110具有第一端部区域111。此外，套筒110具有与第一端部区域111相对的第二端部区域112。第二端部区域112在前端部113中具有前开口114。前端部113具有用于接收具有标准直径的A端口的直径。在一个实施方式中，前端部113具有相对于A端口处的直径优化了流量的几何形状。

套筒110在第一端部区域111与第二端部区域112之间形成夹套117。夹套117具有外侧和内侧。套筒110的夹套117具有由夹套腹板118隔开的多个夹套穿通口119。夹套穿通口119表示套筒110的夹套117的外侧与内侧之间的流体传导开口或连接。夹套腹板118在两个相邻的夹套穿通口119之间形成分隔。

可移动地布置在套筒110中的关闭元件130能够在第一位置与第二位置之间移动。在关闭元件130的第一位置，前开口114与夹套穿通口119之间的流体连接被释放。在关闭元件130的这个位置，流体从A端口流到B端口或从B端口流到A端口是可能的。在关闭元件130的第二位置，前开口114与夹套穿通口119之间的流体连接被阻断。在关闭元件130的这个位置，不可能有流体从A端口流到B端口或从B端口流到A端口。

在一个实施方式中，关闭元件130具有收腰的延伸。尤其是，关闭元件130包括第一直径，该第一直径被设计成与以互补的方式设计在套筒110中的密封面120一起形成流体密封。关闭元件在其延伸的中段包括第二直径，该第二直径被设计成使关闭元件130形成收腰形状。尤其是，第二直径小于用于流体密封的第一直径。从延伸的中段继续，关闭元件130包括大于第二直径的第三直径。在一种设计方案中，关闭元件130的第一直径和第三直径可以是不同的。通过关闭元件130的收腰设计，在套筒110中形成了更大的横截面积，由此实现了改善的流动并且最小化了压力损失。

夹套117中的夹套穿通口119被设计成在它们从夹套外侧到夹套内侧的延伸上以梯形方式逐渐变细。在一个实施方式中，夹套穿通口119的宽度尤其是在从夹套117的夹套外侧到夹套内侧的延伸中逐渐减小。

在一个实施例中，阀块10具有阶梯式的接收口11，液压插装阀100被接收和布置在该接收口中。阶梯式的接收口11容纳了套筒110的外径的直径跃变。通过阶梯式的接收口11和直径跃变可以将套筒流体密封地引入到阀块10中。

在另一实施例中，套筒110与控制盖132固定地连接。套筒110牢固地固定在控制盖132上，例如套筒被拧入控制盖132中。在套筒110与控制盖132之间建立轴向和径向连接。通过套筒110与控制盖132之间的固定的连接，套筒110与控制块(未示出)或插装腔固定地连接。通过将套筒110与控制盖132相连接，所有作用力都在控制盖132中被吸收。

图2示出了根据本发明的液压插装阀的另一个实施方式的示意图，其中详细展示了套筒。在图2中，夹套穿通口119和夹套腹板118的设计方案在液压插装阀110的半截面中可见。在夹套117中，夹套穿通口119被设计成在它们从夹套外侧到夹套内侧的延伸上以梯形方式逐渐变细。流体经由梯形的夹套穿通口119被引导至套筒110的内部。在一个优选的实施方式中，夹套穿通口119的梯形横截面从夹套外侧向夹套内侧逐渐变细。夹套腹板的宽度保持不变。夹套穿通口119的宽度相应地减小。因此，流体从B端口的大横截面被导入液压插装阀100。替代地，流体从A端口并从液压插装阀100中的小横截面被引导到B端口。

在液压插装阀100的一个实施方式中，夹套穿通口119沿着夹套117从第一端部区域111延伸至第二端部区域112，并且形成穿通口高度。在一个实施方式中，夹套穿通口119具有至少3:1、优选4:1的高宽比。由此，有利的是，为了在相应压力下实现最佳的流体流量，夹套穿通口119不必精确地相对于B端口的孔定向。夹套穿通口119的穿通口高度确保了：具有必要压力的流体经由夹套穿通口119被引入液压插装阀100的内部或者可以从液压插装阀100流出。不需要用户手动放置和/或使用放置机构。另外，现有技术中已知的插装阀通常只具有圆形的孔来实现夹套穿通口。然而，随着圆形孔数量的增加，会出现更高的压力损失。为了最小化压力损失，设置四个近似正方形的径向开口，其被设计成用于最小化压力损失。但是，由于径向开口的数量有限，这些径向开口不再独立于插装孔的B孔。用户必须将插装孔的B孔在圆周上如下放置，即，使得B孔与径向开口相对。通过本发明的有利设计方案，这不再是必需的，因为夹套穿通口的面积为B端口提供了最大可能的开口。通过该设计方案在引入B端口的同时最大限度地减少了压力损失，并且夹套穿通口与B端口最大可能地重叠。在进一步的设计方案中，夹套穿通口的纵向延伸可以被一个腹板分成相等或不相等的部分。在这种情况下，该腹板可以用于支撑夹套腹板。当夹套穿通口的宽度最大化并且夹套腹板的宽度因此最小化从而使这些夹套腹板不能吸收流体力时，这是有利的。因此，夹套穿通口沿着夹套从第一端部区域到第二端部区域的延伸也可以包括由腹板中断的夹套穿通口的中断部。

在一个实施方式中，夹套穿通口119的穿通口高度至少为B端口的标准钻孔范围(直径)的90％。在一些设计方案中，穿通口高度至少为B端口的标准钻孔范围的100％。有利地，可以由此减少在从B端口到液压插装阀100的过渡中的流体压力损失，反向亦然。

在图2中展示了阶梯式的接收口11。接收口11容纳了套筒110的外径121的直径跃变。此外，第二直径116在图2中被示为能够被引入的套筒110的外径。在当前情况下，外径116被实施为插入环。能够被引入的套筒110的外径116在套筒110的容纳在A端口中的区域上延伸。

图3以俯视图示出了根据本发明的液压插装阀的套筒的一个实施方式的示意图。套筒110具有由夹套腹板118隔开的多个夹套穿通口119。夹套117中的夹套穿通口119的总宽度至少为夹套外圆周的75％，优选为夹套外圆周的80％。夹套腹板118的宽度在从夹套117外侧到夹套117内侧的延伸上是恒定的。夹套穿通口119的宽度从夹套117外侧的第一宽度B向夹套117内侧的第二宽度A逐渐变细。由此形成了优选的梯形横截面。

最后，应该指出的是，本发明的描述和实施例原则上不应理解为对本发明的任何特定物理实现的限制。所有结合本发明各个实施方式所阐述和所示的特征可以在根据本发明的主题中以各种不同的组合提供，以便同时实现其有利的效果。

本发明的保护范围由权利要求书给出，不受说明书中阐述的或附图中所示的特征限制。

附图标记清单

10 阀块

11 阶梯式接收口

100 液压插装阀

110 套筒

111 第一端部区域

112 第二端部区域

113 前端部

114 前开口

115 前开口直径

116 套筒直径

117 夹套

118 夹套腹板

119 夹套穿通口

120 密封面

121 外径

130 关闭元件

131 控制面

132 控制盖

A夹套内侧处的夹套穿通口的宽度

B夹套外侧处的夹套穿通口的宽度

Claims (14)

1.一种用于阀块(10)的液压插装阀(100)，其包括能够被引入到所述阀块(10)中的套筒(110)和关闭元件(130)，其中，

-所述套筒(110)包括第一端部区域(111)，所述第一端部区域(111)能够与所述阀块(10)相连接，

-所述套筒(110)包括与所述第一端部区域(111)相对的第二端部区域(112)，其中所述第二端部区域(112)在前端部(113)中具有前开口(114)，并且，

-所述套筒(110)在所述第一端部区域(111)与所述第二端部区域(112)之间形成具有外侧和内侧的夹套(117)，并且所述套筒(110)的夹套(117)具有由夹套腹板(118)隔开的多个夹套穿通口(119)，并且，

-所述关闭元件(130)可移动地布置在所述套筒(110)中，其中所述关闭元件(130)能够在第一位置与第二位置之间移动，并且其中在所述第一位置，所述前开口(114)与所述夹套穿通口(119)之间的流体连接被释放，并且在所述第二位置，所述前开口(114)与所述夹套穿通口(119)之间的流体连接被阻断，

其特征在于，

所述夹套穿通口(119)沿所述夹套(117)从所述第一端部区域(111)延伸到所述第二端部区域(112)并形成穿通口高度，并且所述夹套穿通口(119)的高宽比至少为3:1。

2.根据权利要求1所述的液压插装阀(100)，其中所述夹套穿通口(119)的宽度在从所述夹套外侧开始到所述夹套内侧的延伸上逐渐减小。

3.根据前述权利要求中任一项所述的液压插装阀(100)，所述夹套(117)中的所述夹套穿通口(119)被设计成在它们从所述夹套外侧到所述夹套内侧的延伸上以梯形方式逐渐变细。

4.根据前述权利要求中任一项所述的液压插装阀(100)，其中所述夹套腹板(118)的宽度在从所述夹套外侧开始到所述夹套内侧的延伸上是恒定的。

5.根据前述权利要求中任一项所述的液压插装阀(100)，其中所述夹套穿通口(119)在所述夹套内侧处的宽度至少是所述夹套穿通口(119)在所述夹套外侧处的宽度的20％至90％、优选60％至80％、特别优选73％至80％。

6.根据前述权利要求中任一项所述的液压插装阀(100)，其中在所述夹套(117)中，在所述夹套(117)的圆周方向上彼此相邻地形成有至少8个、优选10个所述夹套穿通口(119)，并且其中将所述夹套穿通口(119)分隔开的所述夹套腹板(118)在圆周方向上的总宽度最多为所述夹套外圆周的25％、优选为所述夹套外圆周的20％。

7.根据前述权利要求中任一项所述的液压插装阀(100)，其中所述夹套(117)中的所述夹套穿通口(119)的总宽度至少为所述夹套外圆周的75％、优选为所述夹套外圆周的80％。

8.根据前述权利要求中任一项所述的液压插装阀(100)，其中所述关闭元件(130)具有密封面(120)，用于接合到形成在所述套筒(110)中的互补的密封面(120)中，以通过交互密封的方式在所述第二位置阻断流体连接。

9.根据前述权利要求中任一项所述的液压插装阀(100)，其中从具有第一直径的所述关闭元件(130)的密封面(120)开始，经由在所述关闭元件(130)的延伸中段处的第二直径，再到第三直径，所述关闭元件(130)具有收腰的延伸。

10.根据前述权利要求中任一项所述的液压插装阀(100)，其中所述套筒(110)具有紧固机构，所述紧固机构设计成用于将所述套筒容纳在用于控制所述液压插装阀(100)的控制块的控制盖中、尤其是用于固定所述套筒。

11.一种具有阀块(10)和液压插装阀(100)的阀装置(1)，所述液压插装阀具有能够被引入到所述阀块(10)中的套筒(110)以及根据前述权利要求中任一项所述的关闭元件(130)，其中所述阀块(10)具有阶梯式的接收口(11)，所述液压插装阀(100)布置在所述接收口中，并且所述阀块(10)具有对应于所述前开口(114)的A端口和自由对应于所述夹套穿通口(119)的B端口。

12.根据权利要求10所述的阀装置(1)，其中所述夹套穿通口(119)的穿通口高度至少为所述B端口的标准化钻孔范围的90％。

13.根据权利要求12所述的阀装置(1)，其中所述前开口(114)具有第一直径(115)，所述第一直径优选对应于能够被引入的所述套筒(110)的第二直径(116)的至少90％。

14.一种液压设备，其具有至少一个液压驱动部件和根据权利要求12至14中任一项所述的用于控制和/或切换和/或阻断所述液压驱动部件的阀装置(1)。

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