DE102013214613A1 - Hydraulische Komponente und hydraulische Steuerung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Komponente – insbesondere Ventil, Steuerblock, Ventilscheibe, Filter, Zylinder oder Hydromaschine (1‘) – zur Anordnung in einem hydraulischen Kreis und geeignet für Anwendungen unter Wasser. Elektrische Subkomponenten (3) sind in einem gegenüber der Umgebung abgedichteten Gehäuse (2) angeordnet, dessen Innenraum (12) mit Fluid gefüllt ist. Das Gehäuse (2) weist einen flexiblen Wandbereich (9) auf, über den der Umgebungsdruck des Gehäuses (2) auf das Fluid übertragbar ist.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Komponente wie z.B. eine Hydromaschine oder ein Ventil bzw. eine Ventilscheibe eines Ventilblocks. Solche hydraulischen Komponenten sind oft mit elektrischen oder elektronischen Subkomponenten versehen. So können an einer Ventilscheibe magnetbetätigte Vorsteuerventile angeordnet sein. Es kann eine Steuer- oder Regelelektronik auf dem Ventil angebaut sein. Ventile und Hydromaschinen können mit Wegsensoren oder Winkelsensoren ausgestattet sein. Filter oder Zylinder können ebenfalls mit Sensoren bestückt sein.
- Der Einsatz solcher Komponenten unter Wasser, insbesondere in grossen Tiefen ist problematisch, da die elektrischen oder elektronischen Subkomponenten durch Wasser insbesondere durch Seewasser geschädigt werden.
- Die
DE 10 2010 049 990 A1 schlägt vor, einen Betätigungsmagnet einer Ventilscheibe eines Steuerblocks fluid-dicht in einem Gehäuseinnenraum zu kapseln. Der Gehäuseinnenraum wird mit einer druckkompensierten Tankleitung verbunden und steht somit unter Öl – unter einem Druck, welcher dem Druckniveau der Umgebung entspricht. Dies verhindert zuverlässig das Eindringen von Seewasser. Allerdings ist der Anschluss an die druckkompensierte Tankleitung oft nur aufwändig herzustellen. - Die Aufgabe der Erfindung ist es daher eine hydraulische Komponente der eingangs genannten Art zu schaffen, die die o.g. Nachteile vermeidet, die für eine Anwendung unter Wasser, insbesondere in der Tiefseehydraulik geeignet ist.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine hydraulische Komponente gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
- Dadurch, dass eine elektrische Subkomponente in einem gegenüber der Umgebung abgedichteten Gehäuse
2 angeordnet sind, dessen Innenraum12 mit Fluid gefüllt ist, und dass das Gehäuse2 einen flexiblen Wandbereich aufweist, über den der Umgebungsdruck des Gehäuses2 auf das Fluid übertragbar ist, lässt sich mit geringem vorrichtungstechnischen Aufwand eine Tiefseegeeignete elektrohydraulische Komponente schaffen. Der aufwändige Anschluss des Innenraums an eine zentrale Druckkompensation entfällt. Es kann mit verringertem Aufwand und mit hoher Flexibilität eine hydraulische Steuerung mit solchen Komponenten aufgebaut werden. - Durch diese Ausbildung können als elektrische und/oder hydraulische Komponenten kostengünstig handelübliche Standartkomponenten angewandt werden, die mit nur geringem Aufwand für die Tiefseeanwendung anpaßbar sind.
- Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Die elektrischen und/oder hydraulischen Komponenten können Ventile mit oder ohne Magneten und/oder Sensoren sein, wobei vorzugsweise die Ventile von einem Elektromagneten betätigbare Vorsteuerventile für die Steuerkolben sind.
- Die Sensoren sind vorzugsweise Schwenkwinkelsensoren und/oder Wegmesssensoren und/oder Temperatursensoren.
- Zur einfachen separaten Herstellbarkeit kann der flexible Wandbereich ein Druckkompensationselement sein, das in einer zur Umgebung führenden Öffnung des Gehäuses z. B. durch eine Schraubverbindung dicht angeordnet ist.
- Dabei kann das Druckkompensationselement einen mit dem Fluid gefüllten Innenraum aufweisen, der mittels einer flexiblen Wand von der Umgebung des Gehäuses getrennt ist.
- Eine einfache Ausführungsmöglichkeit des Druckkompensationselements besteht darin, dass das Druckkompensationselement einen Zylinder aufweist, in dem ein Kolben verschiebbar angeordnet ist, dessen eines Ende aus dem Zylinder herausragt und dessen Zylinderraum mit dem Fluid gefüllt und mit dem Innenraum des Gehäuses verbunden ist.
- In einer anderen, ebenfalls einfachen wenige Bauteile aufweisenden Ausbildung kann das Druckkompensationselement als insbesondere metallischer Faltenbalg ausgebildet sein, dessen Innenraum mit dem Fluid gefüllt und mit dem Innenraum des Gehäuses verbunden ist.
- Zur Befüllung sowohl des Druckkompensationselements als auch des Gehäuses kann das Druckkompensationselement eine verschließbare Befüllungs- und/oder Belüftungsöffnung aufweisen.
- Kostengünstig ist das Fluid ein Hydrauliköl, wie es auch in dem Hydrauliksystem verwandt wird oder ein Trafoöl mit günstigen elektrischen Isolationseigenschaften.
- Zur Energieversorgung und Ansteuerung der elektrischen und/oder hydraulischen Komponenten weisen vorzugsweise ein oder mehrere Gehäuse einen elektrischen Unterwassersteckverbinder auf, der eine abgedichtete elektrische Verbindung vom Äußeren des Gehäuses zum Inneren des Gehäuses herstellt und von dem eine elektrische Leitung zu der oder den elektrischen und/oder hydraulischen Subkomponenten führt.
- Bevorzugter Weise ist der Innenraum des Gehäuses auch gegenüber einen hydraulischen Kreis abgedichtet, in den die Komponente eingebunden ist. Ein Ausfall oder eine Beeinträchtigung einer zentralen Druckkompensation wirkt sich so nicht auf die Druckkompensation des Innenraums
12 aus. Zudem braucht keine fluidische Verbindung zwischen dem Innenraum12 und dem hydraulischen Kreis aufwändig hergestellt werden. - Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
-
1 eine erfindungsgemäße hydraulische Komponente am Beispiel eines hydraulischen Pumpe mit einem Gehäuse für den Schwenkwinkelsensor in Schnittansicht, -
2 einen Teilbereich eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen hydraulischen Komponente am Beispiel einer Ventilscheibe eines hydraulischen Steuerblocks in Schnittansicht, -
3 einen Längsschnitt eines Druckkompensationselements der hydraulischen Steuerblöcke der1 und2 , -
4 einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Druckkompensationselements, und -
5 einen Längsschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels eines Druckkompensationselements. - In
1 ist eine hydraulische Verstellpumpe1‘ zu sehen mit darauf angeordneten Ventilen zur Verstellung des Verstellmechanismus (nicht dargestellt) der Verstellpumpe. Dargestellt ist ein Schwenkwinkelsensor3 , der einen Verstellgrad der hydraulischen Verstellpumpe1‘ erfasst und in ein elektrisches Signal umsetzt. Der Schwenkwinkelsensor3 befindet sich in einem Gehäuse2 , welches auf der Verstellpumpe1‘ befestigt ist. Im Gehäuse2 ist ein Innenraum12 gebildet, der gegenüber der Umgebung, d.h. dem Äußerem des Gehäuses2 abgedichtet ist. Elektrische Leitungen7 sind über einen Unterwassersteckverbinder6 durch die Wand5 und8 des Gehäuses geführt. Der Unterwassersteckverbinder6 ist fluiddicht ausgeführt. Der Innenraum12 ist mit Trafoöl gefüllt. Das Trafoöl im Innenraum12 wird mittels des Druckkompensationselements9 dem gleichen Druck unterworfen, der in der äußeren Umgebung des Gehäuses2 herrscht. - Das Druckkompensationselement
9 wird weiter unten, u.a. unter Verweis auf3 näher beschrieben. - Gemäß
2 ist an eine Ventilscheibe1 eines mehrere aneinanderliegende Ventilscheiben aufweisenden hydraulischen Steuerblocks ein Gehäuse2 angeflanscht. - In dem Gehäuse
2 sind zwei von Elektromagneten betätigbare Vorsteuerventile4 angeordnet. Die Vorsteuerventile4 dienen der Verstellung eines nicht dargestellten Hauptventilkolbens der Ventilscheibe1 . - In einer Wand
5 des Gehäuses2 ist wieder ein elektrischer Unterwassersteckverbinder6 angeordnet, der eine abgedichtete Verbindung vom äußeren des Gehäuses2 zum Inneren des Gehäuses2 herstellt und von dem elektrische Leitungen7 zu den Vorsteuerventilen4 führen. - An der oberen Wand
8 des Gehäuses2 ist ein Druckkompensationselement9 angeordnet. - Wie man in
1 ,2 und detaillierter in3 sieht, besitzt das Druckkompensationselement9 einen Innenraum10 , der über eine Öffnung11 in der jeweiligen Wand8 mit dem Innenraum12 des jeweiligen Gehäuses2 verbunden ist. - Das Druckkompensationselement
9 weist einen Faltenbalg13 aus Metall auf, dessen beide Enden von Verschlussplatten14 und15 verschlossen sind. - Die untere Anschlussplatte
15 besitzt eine mit der Öffnung11 fluchtende Durchgangsbohrung16 zur Verbindung des Innenraums10 des Faltenbalgs13 mit dem Innenraum12 des Gehäuses2 . - Über eine Befüllungs- und Belüftungsöffnung
17 in der oberen Verschlussplatte14 sind die Innenräume10 und12 von Gehäuse2 und Faltenbalg13 mit Hydrauliköl oder Trafoöl befüllbar sowie belüftbar. - Nach vollständiger Befüllung ist die mit einem Gewinde versehene Füllungs- und Belüftungsöffnung
17 durch eine Verschlussschraube18 verschlossen. - Bei Einsatz des hydraulischen Steuerblocks unter Wasser, insbesondere in der Tiefsee, wird über das Druckkompensationselement
9 im Gehäuse2 der gleiche Druck wie der Umgebungsdruck hergestellt. - In den
4 und5 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele von Druckkompensationselementen9’ und9’’ dargestellt, die anstelle des Druckkompensationselements9 in1 oder2 an dem Gehäuse2 angeordnet werden können. - Beide Druckkompensationselemente
9’ und9’’ weisen einen Zylinder19 ,19’ auf, in dem ein Kolben20 ,20’ verschiebbar angeordnet ist. - In zwei parallel zueinander in radial umlaufend an der zylindrischen Mantelfläche der Kolben
20 ,20’ ausgebildeten Ringnuten21 sind Dichtringe22 eingesetzt, die mit federnder Vorspannung mit ihrem aus den Ringnuten21 ,21’ herausragenden Bereich an der Innenwand des zylindrischen Innenraums10’ ,10’’ des Zylinders19 ,19’ in Anlage sind. - Mit seinem dem Gehäuse
2 abgewandten Ende ragt der Kolben20 ,20’ aus dem Zylinder19 ,19’ heraus. - Die Ausschubbewegung des Kolbes
20 ,20’ ist durch einen Anschlag begrenzt. - In
4 besitzt dazu der Kolben20 an seinem aus dem Zylinder19 herausbewegbaren Bereich einen verringerten Durchmesser. Das dem Gehäuse2 entfernte Ende des Zylinders ist mit einem Außengewinde versehen, auf das eine Schraubkappe23 aufgeschraubt ist. - Der Boden
24 der Schraubkappe23 besitzt eine zentrische Durchgangsöffnung31 , deren Durchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Zylinders19 , aber größer als der verringerte Durchmesser des Kolbens20 ist. Damit bildet der Boden24 den Anschlag. - In
5 weist der Kolben20’ an seinem aus dem Zylinder19’ herausbewegbaren Bereich eine Längsnut25 an seiner zylindrischen Mantelfläche auf, in die eine Anschlagschraube26 hineinragt, die in eine Gewindebohrung27 im dem Gehäuse2 entfernten Endbereich des Zylinders19’ eingeschraubt ist und den Anschlag bildet. - Die Kolben
20 ,20’ weisen Füllungs- und Belüftungsöffnungen17 bildende koaxiale Durchgangskanäle28 auf, deren äußeres Ende mit einem Innengewinde29 versehen ist, in das eine Verschlussschraube18 einschraubbar ist. - An dem gehäuseseitigen Ende weist der Zylinder
19 ,19’ einen Gewindestutzen30 mit geringem Außendurchmesser als der Zylinder19 ,19’ auf, der in die mit einem Innengewinde versehene Öffnung11 des Gehäuses2 einschraubbar ist. - Über eine Durchgangsbohrung
16 im Gewindestutzen30 ist der Innenraum12 des Gehäuses2 mit dem Innenraum10’ ,10’’ des Zylinders19 ,19’ verbunden. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Ventilscheibe
- 1‘
- Hydraulische Verstellpumpe
- 2
- Gehäuse
- 3
- Schwenkwinkelsensor
- 4
- Vorsteuerventile
- 5
- Wand
- 6
- Unterwassersteckverbinder
- 7
- Leitungen
- 8
- Wand
- 9
- Druckkompensationselement
- 9’
- Druckkompensationselement
- 9’’
- Druckkompensationselement
- 10
- Innenraum
- 10’
- Innenraum
- 10’’
- Innenraum
- 11
- Öffnung
- 12
- Innenraum
- 13
- Faltenbalg
- 14
- Verschlussplatte
- 15
- Verschlussplatte
- 16
- Durchgangsbohrung
- 17
- Füllungs- und Belüftungsöffnung
- 18
- Verschlussschraube
- 19
- Zylinder
- 19’
- Zylinder
- 20
- Kolben
- 20’
- Kolben
- 21
- Ringnuten
- 22
- Dichtringe
- 23
- Schraubkappe
- 24
- Boden
- 25
- Längsnut
- 26
- Anschlagschraube
- 27
- Gewindebohrung
- 28
- Durchgangskanal
- 29
- Innengewinde
- 30
- Gewindestutzen
- 31
- Durchgangsöffnung
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102010049990 A1 [0003]
Claims (13)
- Hydraulische Komponente – insbesondere Ventil, Steuerblock, Ventilscheibe (
1 ), Filter, Zylinder oder Hydromaschine (1‘ ) – zur Anordnung in einem hydraulischen Kreis und geeignet für Anwendungen unter Wasser, wobei der hydraulischen Komponente (1 ,1‘ ) wenigstens eine elektrische Subkomponente (3 ,4 ) zugeordnet ist, welche in einem Gehäuse (2 ) oder Gehäuseteil der Komponente (1 ,1‘ ) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Subkomponente (3 ,4 ) in dem Gehäuse (2 ) bzw. Gehäuseteil in einem gegenüber der Umgebung abgedichteten Innenraum (12 ) angeordnet ist, der mit Fluid gefüllt ist, und dass das Gehäuse (2 ) bzw. das Gehäuseteil einen flexiblen Wandbereich aufweist, über den der Umgebungsdruck auf das Fluid übertragbar ist. - Hydraulische Komponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Subkomponente wenigstens eine der Folgenden umfasst: Aktuatoren wie ein Ventil mit Betätigungsmagnet (
4 ) oder einen Betätigungsmagnet; oder einen Sensor (3 ); oder Kombinationen aus einem Aktuator und einem Sensor, oder eine elektronische Baugruppe. - Hydraulische Komponente nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil ein von einem Elektromagneten betätigbares Vorsteuerventil (
4 ) ist. - Hydraulische Komponente nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Sensor mit elektrischen Ausgang ist, wie insbesondere ein Schwenkwinkelsensor (
3 ) und/oder ein Wegmesssensor und/oder ein Temperatursensor und/oder ein Drucksensor und/oder ein elektrischer Filterverschmutzungssensor und/oder ein elektrischer Wassermelder und/oder andere Wartungssensoren. - Hydraulische Komponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der flexible Wandbereich ein Druckkompensationselement (
9 ,9’ ,9’ ) ist, das in einer zur Umgebung führenden Öffnung des Gehäuses (2 ) bzw. Gehäuseteils dicht angeordnet ist. - Hydraulische Komponente nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckkompensationselement (
9 ,9’ ,9’ ) einen mit dem Fluid gefüllten Innenraum (10 ,10’ ,10’’ ) aufweist, der mittels einer flexiblen Wand von der Umgebung des Gehäuses (2 ) bzw. Gehäuseteils getrennt ist. - Hydraulische Komponente nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckkompensationselement (
10’ ,10’’ ) einen Zylinder aufweist (19 ,19’ ), in dem ein Kolben (20 ,20’ ) verschiebbar angeordnet ist, dessen eines Ende mit einem Umgebungsmedium und dem Umgebungsdruck beaufschlagt ist und dessen vom anderen Ende des Kolbens (20 ,20‘ ) begrenzter Zylinderraum mit dem Fluid gefüllt und mit dem Innenraum (12 ) des Gehäuses (2 ) verbunden ist. - Hydraulische Komponente nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckkompensationselement (
9 ) als Faltenbalg (13 ) ausgebildet ist, dessen Innenraum (10 ) mit dem Fluid gefüllt und mit dem Innenraum (12 ) des Gehäuses (2 ) bzw. des Gehäuseteils verbunden ist. - Hydraulische Komponente nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckkompensationselement (
9 ,9’ ,9’ ) eine verschließbare Befüllungs- und/oder Belüftungsöffnung aufweist. - Hydraulische Komponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid ein Öl, insbesondere ein Trafoöl ist.
- Hydraulische Komponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (
2 ) oder das Gehäuseteil einen elektrischen Unterwassersteckverbinder (6 ) aufweist, der eine abgedichtete elektrische Verbindung vom Äusseren zum Innenraum (12 ) des Gehäuses (2 ) bzw. Gehäuseteils herstellt und von dem eine elektrische Leitung (7 ) zu der Subkomponente (3 ,4 ) führt. - Hydraulische Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der abgedichtete Innenraum (
12 ) der hydraulischen Komponente (1 ,1‘ ) auch gegenüber dem hydraulischen Kreis abgedichtet ist. - Hydraulische Steuerung nach Anspruch 12, wobei mindestens zwei hydraulische Komponenten nach einem der Ansprüche 1 bis 11 vorgesehen sind.
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---|---|---|---|
DE102013214613.2A DE102013214613A1 (de) | 2013-07-26 | 2013-07-26 | Hydraulische Komponente und hydraulische Steuerung |
Publications (1)
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DE102013214613A1 true DE102013214613A1 (de) | 2015-01-29 |
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ID=52274039
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102013214613.2A Withdrawn DE102013214613A1 (de) | 2013-07-26 | 2013-07-26 | Hydraulische Komponente und hydraulische Steuerung |
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---|---|
DE (1) | DE102013214613A1 (de) |
Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
CN117703885A (zh) * | 2024-01-11 | 2024-03-15 | 南通盛恒机电制造有限公司 | 一种液压油缸检测装置 |
Citations (1)
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---|---|---|---|---|
DE102010049990A1 (de) | 2010-10-28 | 2012-05-03 | Robert Bosch Gmbh | Hydraulischer Steuerblock |
-
2013
- 2013-07-26 DE DE102013214613.2A patent/DE102013214613A1/de not_active Withdrawn
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