DE102015208930A1 - Pressure relief valve - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Druckbegrenzungsventil (22) mit einem Ventilkolben, der gegen eine Federkraft einer Ventilfeder in einem Ventilgehäuse bewegbar geführt ist, das einen Hochdruckzulauf und mindestens einen Niederdruckablauf aufweist, über den mit einem zu hohen Druck beaufschlagtes Hydraulikmedium aus einem Hochdruckbereich (16) in einen Niederdruckbereich (13) abgeführt wird. Um das Druckbegrenzungsventil im Hinblick auf seine Funktionalität zu verbessern, weist das Druckbegrenzungsventil (22) mindestens eine Strömungsleitgeometrie auf, durch welche das abgeführte Hydraulikmedium so in Bewegung versetzt wird, dass in dem Hydraulikmedium enthaltene Gasanteile beim Abführen des Hydraulikmediums an der Strömungsleitgeometrie vorbei von Hydraulikflüssigkeitsanteilen separiert werden.The invention relates to a pressure limiting valve (22) with a valve piston, which is movably guided against a spring force of a valve spring in a valve housing, which has a high pressure inlet and at least one low - pressure outlet, via which a pressurized hydraulic fluid from a high pressure area (16) in a low pressure region (13) is discharged. In order to improve the pressure limiting valve in terms of its functionality, the pressure relief valve (22) has at least one Strömungsleitgeometrie, by which the discharged hydraulic medium is set in motion that contained in the hydraulic medium gas components when discharging the hydraulic medium at the Strömungsleitgeometrie separated by hydraulic fluid become.
Description
Die Erfindung betrifft ein Druckbegrenzungsventil mit einem Ventilkolben, der gegen eine Federkraft einer Ventilfeder in einem Ventilgehäuse bewegbar geführt ist, das einen Hochdruckzulauf und mindestens einen Niederdruckablauf aufweist, über den mit einem zu hohen Druck beaufschlagtes Hydraulikmedium aus einem Hochdruckbereich in einen Niederdruckbereich abgeführt wird. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines geschlossenen Hydrauliksystems mit mindestens einer hydrostatischen Einheit, mindestens einem hydraulischen Energiespeicher und mit einem derartigen Druckbegrenzungsventil. The invention relates to a pressure limiting valve with a valve piston which is movably guided against a spring force of a valve spring in a valve housing having a high-pressure inlet and at least one low-pressure drain, is discharged via the pressurized with a high pressure hydraulic fluid from a high-pressure region into a low pressure region. The invention further relates to a method for operating a closed hydraulic system with at least one hydrostatic unit, at least one hydraulic energy store and with such a pressure relief valve.
Stand der TechnikState of the art
Ein Druckbegrenzungsventil dient in einem Hydrauliksystem zum Beispiel dazu, einen Systemdruck einzustellen und aufrecht zu erhalten. For example, a pressure relief valve in a hydraulic system is used to adjust and maintain a system pressure.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Druckbegrenzungsventil mit einem Ventilkolben, der gegen eine Federkraft einer Ventilfeder in einem Ventilgehäuse bewegbar geführt ist, das einen Hochdruckzulauf und mindestens einen Niederdruckablauf aufweist, über den mit einem zu hohen Druck beaufschlagtes Hydraulikmedium aus einem Hochdruckbereich in einen Niederdruckbereich abgeführt wird, im Hinblick auf seine Funktionalität zu verbessern. The object of the invention is a pressure relief valve with a valve piston which is movably guided against a spring force of a valve spring in a valve housing having a high-pressure inlet and at least one low-pressure drain, discharged via the pressurized with a high pressure hydraulic fluid from a high-pressure region into a low pressure region is going to improve in terms of its functionality.
Die Aufgabe ist bei einem Druckbegrenzungsventil mit einem Ventilkolben, der gegen eine Federkraft einer Ventilfeder in einem Ventilgehäuse bewegbar geführt ist, das einen Hochdruckzulauf und mindestens einen Niederdruckablauf aufweist, über den mit einem zu hohen Druck beaufschlagtes Hydraulikmedium aus einem Hochdruckbereich in einen Niederdruckbereich abgeführt wird, dadurch gelöst, dass das Druckbegrenzungsventil mindestens eine Strömungsleitgeometrie aufweist, durch welche das abgeführte Hydraulikmedium so in Bewegung versetzt wird, dass in dem Hydraulikmedium enthaltene Gasanteile beim Abführen des Hydraulikmediums an der Strömungsleitgeometrie vorbei von Hydraulikflüssigkeitsanteilen separiert werden. Bei der Hydraulikflüssigkeit handelt es sich zum Beispiel um Hydrauliköl, das verkürzt auch als Öl bezeichnet wird. Durch das Separieren der Gasanteile mit Hilfe der Strömungsleitgeometrie wird besonders vorteilhaft ein Druckbegrenzungsventil mit einer Ölentgasungsfunktion bereitgestellt. Zur Darstellung der Ölentgasungsfunktion wird das abgeführte Hydraulikmedium in dem Ventilgehäuse mit Hilfe der Strömungsleitgeometrie verwirbelt beziehungsweise in eine mit Drall behaftete Strömung versetzt. The object is in a pressure limiting valve with a valve piston which is movably guided against a spring force of a valve spring in a valve housing having a high-pressure inlet and at least one low-pressure drain, is discharged via the pressurized with a high pressure hydraulic fluid from a high-pressure region in a low pressure region, achieved in that the pressure limiting valve has at least one Strömungsleitgeometrie, by which the discharged hydraulic medium is set in motion that contained in the hydraulic medium gas components are separated when passing the hydraulic medium to the Strömungsleitgeometrie over by hydraulic fluid. The hydraulic fluid is, for example, hydraulic oil, which is also abbreviated to oil. By separating the gas fractions with the help of the Strömungsleitgeometrie a pressure relief valve is provided with a Ölentgasungsfunktion particularly advantageous. To represent the Ölentgasungsfunktion the discharged hydraulic fluid is swirled in the valve housing by means of Strömungsleitgeometrie or placed in a spin-afflicted flow.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Druckbegrenzungsventils ist dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsventil mit einer schaltbaren Entlüftungsventileinrichtung kombiniert ist, über welche die separierten Gasanteile abgeführt werden können. Bei der schaltbaren Entlüftungsventileinrichtung handelt es sich zum Beispiel um ein elektromagnetisch betätigbares 2/2-Wegeventil mit einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung. Die Entlüftungsventileinrichtung ist vorzugsweise in ihre Schließstellung vorgespannt. In der Öffnungsstellung der Entlüftungsventileinrichtung können die separierten Gasanteile, zum Beispiel in die Umgebung, abgeführt werden. A preferred embodiment of the pressure relief valve is characterized in that the pressure relief valve is combined with a switchable vent valve device, via which the separated gas fractions can be removed. The switchable vent valve device is, for example, an electromagnetically operable 2/2-way valve with an open position and a closed position. The vent valve device is preferably biased in its closed position. In the open position of the vent valve device, the separated gas components, for example in the environment, can be dissipated.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Druckbegrenzungsventils ist dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Entlüftungsventileinrichtung mit einer Filtereinrichtung kombiniert ist. Die Filtereinrichtung dient vorzugsweise dazu, irgendwelche in dem abzuführenden Gas enthaltenen Partikel oder Teilchen herauszufiltern, bevor die Gasanteile in die Umgebung abgeführt werden. Bei der Filtereinrichtung handelt es sich zum Beispiel um eine Aktivkohlefiltereinrichtung. Another preferred embodiment of the pressure relief valve is characterized in that the switchable vent valve device is combined with a filter device. The filter device is preferably used to filter out any particles or particles contained in the gas to be discharged, before the gas components are discharged into the environment. The filter device is, for example, an activated carbon filter device.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Druckbegrenzungsventils ist dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleitgeometrie in der Nähe eines Ventilsitzes angeordnet ist. Der durch die Ventilfeder vorgespannte Ventilkolben des Druckbegrenzungsventils weist eine Dichtgeometrie auf, die zur Darstellung des Ventilsitzes an einer Ventilsitzgeometrie des Ventilgehäuses zur Anlage kommt. Bei geschlossenem Ventilsitz ist eine Verbindung zwischen dem Hochdruckzulauf und dem Niederdruckablauf des Druckbegrenzungsventils durch den Ventilkolben unterbrochen. Bei geöffnetem Ventilsitz kann mit zu hohem Druck beaufschlagtes Hydraulikmedium aus dem Hochdruckbereich über den Hochdruckzulauf an dem Ventilkolben vorbei durch den Niederdruckablauf in den Niederdruckbereich abgeführt werden. A preferred embodiment of the pressure relief valve is characterized in that the Strömungsleitgeometrie is disposed in the vicinity of a valve seat. The biased by the valve spring valve piston of the pressure relief valve has a sealing geometry, which comes to represent the valve seat to a valve seat geometry of the valve housing to the plant. When the valve seat is closed, a connection between the high-pressure inlet and the low-pressure outlet of the pressure-limiting valve is interrupted by the valve piston. When the valve seat is open can be discharged from the high-pressure region via the high-pressure inlet to the valve piston over by the low-pressure drain in the low pressure region with pressurized hydraulic fluid to high.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Druckbegrenzungsventils ist dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleitgeometrie an dem Ventilkolben vorgesehen ist. Die Strömungsleitgeometrie kann zum Beispiel mit Hilfe von Strömungsleitblechen dargestellt werden. Die Strömungsleitgeometrie kann aber auch direkt an dem Ventilkolben vorgesehen werden. A preferred embodiment of the pressure relief valve is characterized in that the Strömungsleitgeometrie is provided on the valve piston. The Strömungsleitgeometrie can be represented for example with the aid of Strömungsleitblechen. The Strömungsleitgeometrie can also be provided directly on the valve piston.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Druckbegrenzungsventils ist dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleitgeometrie an dem Ventilgehäuse vorgesehen ist. Zur Darstellung der Strömungsleitgeometrie an dem Ventilgehäuse können zum Beispiel Strömungsleitbleche verwendet werden. Die Strömungsleitgeometrie kann aber auch direkt an dem Ventilgehäuse ausgebildet sein. A preferred embodiment of the pressure relief valve is characterized in that the Strömungsleitgeometrie is provided on the valve housing. To illustrate the Strömungsleitgeometrie on the valve housing, for example Strömungsleitbleche can be used. The Strömungsleitgeometrie can also be formed directly on the valve housing.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Druckbegrenzungsventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben in dem Hochdruckbereich des Ventilgehäuses geführt ist. Das liefert den Vorteil, dass das abgeführte Hydraulikmedium, vorzugsweise in dem Niederdruckbereich des Ventilgehäuses, effektiver in Bewegung versetzt werden kann, insbesondere effektiver mit Drall versehen beziehungsweise verwirbelt werden kann. A preferred embodiment of the pressure relief valve is characterized in that the valve piston is guided in the high pressure region of the valve housing. This provides the advantage that the discharged hydraulic medium, preferably in the low-pressure region of the valve housing, can be set in motion more effectively, in particular can be provided or swirled more effectively with swirl.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Druckbegrenzungsventils ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilfeder in dem Hochdruckbereich des Ventilgehäuses angeordnet ist. Dadurch wird die Ausbildung einer ungestörten Drallströmung zur Separierung der Gasanteile von den Hydraulikflüssigkeitsanteilen, insbesondere in dem Niederdruckbereich des Ventilgehäuses, weiter verbessert. A preferred embodiment of the pressure limiting valve is characterized in that the valve spring is arranged in the high pressure region of the valve housing. As a result, the formation of an undisturbed swirl flow for separating the gas fractions from the hydraulic fluid fractions, in particular in the low-pressure region of the valve housing, is further improved.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Druckbegrenzungsventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Niederdruckablauf tangential verlaufende Niederdruckablaufkanäle umfasst. Dadurch kann das abgeführte Hydraulikmedium auf einfache Art und Weise in dem Ventilgehäuse in eine mit Drall behaftete Strömung versetzt werden. Die tangential verlaufenden Niederdruckablaufkanäle sind zum Beispiel als tangentiale Bohrungen in dem Ventilgehäuse ausgeführt. A preferred embodiment of the pressure relief valve is characterized in that the low pressure drain comprises tangentially extending low pressure drainage channels. As a result, the discharged hydraulic medium can be displaced in a simple manner in the valve housing in a swirling flow. The tangential low pressure drainage channels are designed, for example, as tangential bores in the valve housing.
Bei einem Verfahren zum Betreiben eines geschlossenen Hydrauliksystems mit mindestens einer hydrostatischen Einheit, mindestens einem hydraulischen Energiespeicher und mit einem vorab beschriebenen Druckbegrenzungsventil ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass die hydrostatische Einheit bei vollem hydraulischen Energiespeicher in einem Pumpenmodus betrieben wird, um durch das Druckbegrenzungsventil separierte Gasanteile abzuführen. Ein erhöhter Gasanteil in dem Hydraulikmedium kann zum Beispiel durch Detektion und Auswertung einer Amplitude von Druckschwingungen im Hochdruck oder im Niederdruck erkannt werden. Wenn der hydraulische Energiespeicher voll ist, überschreitet der Systemdruck in dem Hydrauliksystem dem Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils, wenn die hydrostatische Einheit im Pumpenmodus betrieben wird. Ein überschüssiger Volumenstrom wird über das sich öffnende Druckbegrenzungsventil abgeführt. Dabei kann die Ausgasung oder Entgasung des Hydraulikmediums automatisch eingeleitet werden. Dabei wird vorteilhaft die Entlüftungsventileinrichtung betätigt, um die Gasanteile, vorzugsweise über die Filtereinrichtung, in die Umgebung abzuführen. In a method for operating a closed hydraulic system with at least one hydrostatic unit, at least one hydraulic energy accumulator and with a pressure relief valve described above, the above-mentioned object is alternatively or additionally achieved by operating the hydrostatic unit with a full hydraulic energy store in a pump mode remove separated by the pressure relief valve gas components. An increased proportion of gas in the hydraulic medium can be detected, for example, by detecting and evaluating an amplitude of pressure oscillations in high pressure or in low pressure. When the hydraulic energy accumulator is full, the system pressure in the hydraulic system exceeds the opening pressure of the relief valve when the hydrostatic unit is operated in pump mode. An excess volume flow is discharged via the opening pressure relief valve. In this case, the outgassing or degassing of the hydraulic medium can be initiated automatically. In this case, the venting valve device is advantageously actuated in order to discharge the gas fractions, preferably via the filter device, into the environment.
Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein geschlossenes Hydrauliksystem mit einem vorab beschriebenen Druckbegrenzungsventil. Bei der hydrostatischen Einheit in dem geschlossenen Hydrauliksystem handelt es sich zum Beispiel um eine Hydraulikmaschine, die als Hydraulikpumpe und/oder als Hydraulikmotor arbeiten kann. Die Hydraulikmaschine ist zum Beispiel als Axialkolbenmaschine ausgeführt. If appropriate, the invention also relates to a closed hydraulic system with a previously described pressure relief valve. The hydrostatic unit in the closed hydraulic system is, for example, a hydraulic machine that can operate as a hydraulic pump and / or as a hydraulic motor. The hydraulic machine is designed, for example, as an axial piston machine.
Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Ventilgehäuse, einen Ventilgehäusekörper und/oder einen Ventilkolben für ein vorab beschriebenes Druckbegrenzungsventil. Die genannten Teile sind separat handelbar. If appropriate, the invention also relates to a valve housing, a valve housing body and / or a valve piston for a previously described pressure relief valve. The parts mentioned are separately tradable.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description in which, with reference to the drawings, various embodiments are described in detail.
Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing
Es zeigen: Show it:
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
In
Bei dem hydrostatischen Antrieb
Ein Hydraulikhybridantriebsstrang umfasst neben dem hydrostatischen Antrieb noch einen weiteren Antrieb als primären oder sekundären Antrieb. Bei dem weiteren Antrieb handelt es sich zum Beispiel um eine Brennkraftmaschine, die auch als Verbrennungsmotor bezeichnet wird. In addition to the hydrostatic drive, a hydraulic hybrid drive train also comprises a further drive as a primary or secondary drive. The further drive is, for example, an internal combustion engine, which is also referred to as an internal combustion engine.
Der hydrostatische Antrieb
Die Niederdruckseite
Ausgangsseitig sind die Hydraulikmaschinen
Die Hochdruckseite
Die Ventileinrichtung
Bei der Ventileinrichtung
In den
In
Das Ventilgehäuse
Der Ventilsitz
Bei geschlossenem Ventilsitz ist eine Verbindung zwischen dem Durchgangsloch
Der Innenraum
Mit dem zentralen Durchgangsloch
Das Druckbegrenzungsventil
Das hat zur Folge, dass aus Gründen der Energieerhaltung der statische Druck abgesenkt wird. Wenn der statische Druck eine Dampfdruckgrenze des Hydrauliköls unterschreitet, entsteht ein Öldampf. Bevor dieses passiert, tritt aber noch ein anderer Effekt auf. This has the consequence that, for reasons of energy conservation, the static pressure is lowered. When the static pressure falls below a vapor pressure limit of the hydraulic oil, an oil vapor is generated. But before this happens, another effect occurs.
Gemäß allgemeiner Gasgleichung vergrößert sich ein Gasvolumen auf das Vierzigfache, wenn der Druck auf ein Vierzigstel abgesenkt wird. Beim Unterschreiten eines Ausgangsdrucks, der weit unterhalb des Öl-Dampfdrucks liegt, geht das Gas aus einer Lösung und wird unkontrolliert freigesetzt. According to the general gas equation, a gas volume increases fortyfold when the pressure is reduced to one-fortieth. When falling below an outlet pressure that is far below the oil vapor pressure, the gas goes out of solution and is released uncontrollably.
Eine Strömungsleitgeometrie
Bedingt durch die hohen Austrittsgeschwindigkeiten kann so viel Energie aufgebracht werden, das, so ähnlich wie bei einer Gaszentrifuge, eine Separierung der Ölbestandteile von den Gasbestandteilen erfolgt. Ganz außen befindet sich gegebenenfalls eine feste Fraktion von Partikeln. Durch eine geeignete Maßnahme kann hier also eine Abscheidung von Spänen oder ähnlichem erfolgen. Weiterhin wandnah befindet sich das ausgegaste Öl. In der Mitte eines Wirbels befindet sich das Gas, sofern Gas im System gelöst ist. Due to the high exit velocities, so much energy can be applied that, similar to a gas centrifuge, there is a separation of the oil components from the gas components. On the outside, if necessary, is a solid fraction of particles. By a suitable measure, therefore, a deposition of chips or the like can take place here. Close to the wall is the outgassed oil. In the middle of a vortex is the gas, if gas is dissolved in the system.
Die Ausbildung eines Zyklons oder Luftwirbels beziehungsweise Strömungswirbels erfolgt dabei umso besser, je weniger die Strömung durch Hindernisse gestört wird. The formation of a cyclone or air vortex or flow vortex takes place all the better the less the flow is disturbed by obstacles.
Die Strömungsleitgeometrie
Darüber hinaus umfasst das Ventilgehäuse
Durch eine symbolisch angedeutete Feder ist das Entlüftungsventil
Im Betrieb des Druckbegrenzungsventils
Um einen Entlüftungsvorgang einzuleiten, wird zum Beispiel der Hydrostat beziehungsweise einer der Hydrostaten bei vollem hydraulischen Energiespeicher in einem Pumpenmodus gefahren, das heißt als Hydraulikpumpe betrieben. Sobald der hydraulische Energiespeicher (
Bei dieser gewollten Aktivierung wird zusätzlich das Entlüftungsventil
In
Die Ventilfeder
Ein Entlüftungskanal
In
Das Ventilgehäuse
Durch die tangential verlaufenden Ausgangsbohrungen oder Abströmbohrungen
Über einen Entlüftungskanal
In
In Zwischenräumen
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102015208930.4A DE102015208930A1 (en) | 2015-05-13 | 2015-05-13 | Pressure relief valve |
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DE102015208930A1 true DE102015208930A1 (en) | 2016-11-17 |
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE102015208930.4A Withdrawn DE102015208930A1 (en) | 2015-05-13 | 2015-05-13 | Pressure relief valve |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE102015208930A1 (en) |
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2015
- 2015-05-13 DE DE102015208930.4A patent/DE102015208930A1/en not_active Withdrawn
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