DE102022120325A1 - Bidirectional valve device for a pneumatic and/or hydraulic system and method for operating a bidirectional valve device - Google Patents
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Abstract
Eine Bidirektionale Ventilvorrichtung (100) für ein Pneumatik- und/oder ein Hydrauliksystem umfasst einen bidirektional beweglichen Stift (105) mit einem Kanal (110) zum Führen eines Fluids, wobei der Stift (105) einen Hülsenabschnitt (115) und einen angrenzenden Federabschnitt (120) aufweist, wobei der Stift (105) im Hülsenabschnitt (115) zumindest eine Queröffnung (125) aufweist, eine bewegliche Hülse (135), die ausgeformt ist, um in einer ersten Hülsenstellung (140) die Queröffnung (125) zu verschließen und um in einer zweiten Hülsenstellung die Queröffnung (125) zumindest teilweise freizugeben, ein im Federabschnitt (120) angeordnetes Federelement (145), das an der Hülse (135) anliegt, wobei das Federelement (145) zwischen der Hülse (135) und dem Stift (105) vorgespannt ist, sodass in einer Ruheposition die Hülse (135) die Queröffnung (125) verschließt, und ein Gehäuse (150) mit einer ersten Fluidkammer (155) und mit einer zweiten Fluidkammer (160), die über den Stift (105) und die Hülse (135) fluidisch verbindbar sind.A bidirectional valve device (100) for a pneumatic and/or a hydraulic system comprises a bidirectionally movable pin (105) with a channel (110) for guiding a fluid, the pin (105) having a sleeve section (115) and an adjacent spring section ( 120), wherein the pin (105) in the sleeve section (115) has at least one transverse opening (125), a movable sleeve (135) which is shaped to close the transverse opening (125) in a first sleeve position (140) and in order to at least partially release the transverse opening (125) in a second sleeve position, a spring element (145) arranged in the spring section (120) which rests on the sleeve (135), the spring element (145) being between the sleeve (135) and the pin (105) is biased so that in a rest position the sleeve (135) closes the transverse opening (125), and a housing (150) with a first fluid chamber (155) and with a second fluid chamber (160) which is connected via the pin (105 ) and the sleeve (135) can be fluidly connected.
Description
Der vorliegende Ansatz bezieht sich auf eine bidirektionale Ventilvorrichtung für ein Pneumatik- und/oder ein Hydrauliksystem und ein Verfahren zum Betreiben einer bidirektionalen Ventilvorrichtung.The present approach relates to a bidirectional valve device for a pneumatic and/or a hydraulic system and a method for operating a bidirectional valve device.
Hydraulik- und Pneumatiksysteme sind in einer Vielzahl von Bereichen einsetzbar und benötigen für einen zuverlässigen Betrieb entsprechende Komponenten, beispielsweise Ventile.Hydraulic and pneumatic systems can be used in a variety of areas and require appropriate components, such as valves, for reliable operation.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe des vorliegenden Ansatzes eine verbesserte eine bidirektionale Ventilvorrichtung für ein Pneumatik- und/oder ein Hydrauliksystem und ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer bidirektionalen Ventilvorrichtung. zu schaffen.Against this background, the object of the present approach is an improved bidirectional valve device for a pneumatic and/or a hydraulic system and an improved method for operating a bidirectional valve device. to accomplish.
Diese Aufgabe wird durch eine bidirektionale Ventilvorrichtung mit den Merkmalen des Vorrichtungsanspruchs 1 und durch ein Verfahren nach Anspruch 9 gelöst.This object is achieved by a bidirectional valve device with the features of device claim 1 and by a method according to
Der vorgestellte Ansatz kann sich auf ein bidirektionales Ventil beziehen, das vorteilhafterweise günstig in der Herstellung ist, da es aus wenigen Teilen besteht und somit deutlich einfacher herzustellen ist. Des Weiteren kann durch den vorgestellten Ansatz und die somit benötigten Bauteile auch eine Größe des Ventils modifiziert werden, sodass sich neue, effiziente Einbaumöglichkeiten ergeben können. Das Ventil kann zudem nicht nur radial, sondern auch axial verbaut werden, wodurch sich beispielsweise mehrere Montiermöglichkeiten, unter anderem in einer Leitung oder in einem Antriebszylinder, ergeben können.The approach presented can relate to a bidirectional valve, which is advantageously inexpensive to manufacture because it consists of few parts and is therefore significantly easier to manufacture. Furthermore, the approach presented and the components required can also be used to modify the size of the valve, so that new, efficient installation options can arise. The valve can also be installed not only radially, but also axially, which can result in several mounting options, including in a line or in a drive cylinder.
Es wird eine bidirektionale Ventilvorrichtung für ein Pneumatik- und/oder ein Hydrauliksystem vorgestellt, wobei die bidirektionale Ventilvorrichtung einen beweglichen Stift mit einem Kanal zum Führen eines Fluids durch den Stift, mit einem Hülsenabschnitt und mit einem an den Hülsenabschnitt angrenzenden Federabschnitt aufweist, wobei der Stift im Hülsenabschnitt zumindest ein Sackloch und eine Queröffnung oder einen geringeren Querschnitt als eine Bohrung der Hülse aufweist. Weiterhin weist die bidirektionale Ventilvorrichtung die im Hülsenabschnitt des Stifts angeordnete und entlang des Stifts bewegliche Hülse auf, die ausgeformt ist, um in einer ersten Hülsenstellung die Queröffnung zu verschließen oder den Stift gegen die Hülse abzudichten und um in einer zweiten Hülsenstellung die Queröffnung teilweise oder ganz freizugeben oder eine Fluiddurchflussöffnung zwischen dem Stift und der Hülse freizugeben, sowie ein im Federabschnitt angeordnetes Federelement, das mit der Hülse verbunden ist. Dabei ist das Federelement zwischen der Hülse und dem Stift vorgespannt, sodass in einer Ruheposition die Hülse die Queröffnung verschließt.A bidirectional valve device for a pneumatic and/or a hydraulic system is presented, wherein the bidirectional valve device has a movable pin with a channel for guiding a fluid through the pin, with a sleeve portion and with a spring portion adjacent to the sleeve portion, the pin in the sleeve section has at least one blind hole and a transverse opening or a smaller cross section than a bore in the sleeve. Furthermore, the bidirectional valve device has the sleeve arranged in the sleeve section of the pin and movable along the pin, which is shaped to close the transverse opening in a first sleeve position or to seal the pin against the sleeve and to partially or completely close the transverse opening in a second sleeve position to release or to release a fluid flow opening between the pin and the sleeve, as well as a spring element arranged in the spring section and connected to the sleeve. The spring element is prestressed between the sleeve and the pin, so that in a rest position the sleeve closes the transverse opening.
Optional weist die Ventilvorrichtung ein Gehäuse mit einer ersten Fluidkammer und mit einer zweiten Fluidkammer auf, wobei die erste Fluidkammer und die zweite Fluidkammer über den beispielsweise hohlgebohrten Stift und die Hülse fluidisch verbunden werden können-Optionally, the valve device has a housing with a first fluid chamber and with a second fluid chamber, wherein the first fluid chamber and the second fluid chamber can be fluidically connected via the, for example, hollow-drilled pin and the sleeve.
Die Ventilvorrichtung kann beispielsweise als ein bidirektionales Druckbegrenzungsventil ausgeformt sein, das für Pneumatik- und/oder Hydraulikanwendungen eingesetzt werden kann. Demnach kann das Fluid beispielsweise eine Flüssigkeit oder ein Gas sein, das die Ventilvorrichtung passieren kann und den Druck des Fluids regeln kann.. Die Ventilvorrichtung kann vorteilhafterweise variabel eingesetzt werden, beispielsweise in einem Ventilblock, mit einer Einschraubhülse oder als ein verschraubbares Sechskantventil. Der Stift kann hohlgebohrt sein. Es ist auch möglich einen Stift einzusetzen mit einem Durchmesser der kleiner ist als der Innendruchmesser der Hülse. Dadruch braucht der Stift nicht hohlgebort sein und das Fluid kann trotzdem über einen steuerbaren Dichtabschluss zwischen dem Stift und der Hülse von der einen in die andere Kammer fließen.. Die mindestens eine Queröffnung kann auch als Querbohrung bezeichnet werden und kann vorteilhafterweise rechtwinklig zu dem Kanal angeordnet und mit diesem verbunden sein. Vorteilhafterweise kann dadurch das Fluid dem Kanal zugeführt oder aus dem Kanal abgeführt werden, sofern die Hülse, die durch den Druck verschoben wird und die Queröffnung freigibt oder der Stift aus seiner Ruhestellung weggedrückt wird. Die Hülse kann beispielsweise auch als Verschlusselement bezeichnet werden und kann vorteilhafterweise an der Mantelfläche des Stifts im Hülsenabschnitt angeordnet sein. Die Hülse kann dabei beispielsweise ebenfalls zylinderartig ausgeformt sein und entlang einer Haupterstreckungsachse des Stifts unter beispielsweise einer Druckeinwirkung bewegt oder verschoben werden. Das Federelement kann beispielsweise als eine Druckfeder ausgeformt sein, die mit der Hülse verbunden und zwischen der Hülse und dem Stift vorgespannt sein kann, um vorteilhafterweise den Druck auf die Hülse wirken und die Queröffnung so verschließen zu können. Der Stift mit der Hülse und dem Federelement kann dabei von dem Gehäuse umgeben sein, wodurch vorteilhafterweise die erste und die zweite Fluidkammer ausgeformt werden können. Das bedeutet, dass die Fluidkammern beispielsweise als Hohlräume des Gehäuses ausgeformt sein können. Vorteilhafterweise kann die erste Fluidkammer im Bereich des Hülsenabschnitts und die zweite Fluidkammer im Bereich des Federabschnitts angeordnet sein. Vorteilhafterweise können durch die geringe Anzahl von Bauteilen der Ventilvorrichtung Fertigungskosten reduziert und ein Aufbau vereinfacht werden.The valve device can be formed, for example, as a bidirectional pressure relief valve that can be used for pneumatic and/or hydraulic applications. Accordingly, the fluid can be, for example, a liquid or a gas that can pass through the valve device and regulate the pressure of the fluid. The valve device can advantageously be used variably, for example in a valve block, with a screw-in sleeve or as a screwable hexagonal valve. The pin can be hollow drilled. It is also possible to use a pin with a diameter that is smaller than the inner diameter of the sleeve. This means that the pin does not need to be hollow-bored and the fluid can still flow from one chamber into the other via a controllable seal between the pin and the sleeve. The at least one transverse opening can also be referred to as a transverse bore and can advantageously be arranged at right angles to the channel and be connected to it. Advantageously, the fluid can be supplied to the channel or removed from the channel as long as the sleeve, which is displaced by the pressure and releases the transverse opening, or the pin is pushed away from its rest position. The sleeve can, for example, also be referred to as a closure element and can advantageously be arranged on the lateral surface of the pin in the sleeve section. The sleeve can, for example, also be shaped like a cylinder and can be moved or displaced along a main axis of extension of the pin under, for example, the action of pressure. The spring element can be formed, for example, as a compression spring, which can be connected to the sleeve and prestressed between the sleeve and the pin in order to advantageously be able to apply pressure to the sleeve and thus close the transverse opening. The pin with the sleeve and the spring element can be surrounded by the housing, whereby the first and second fluid chambers can advantageously be formed. This means that the fluid chambers can be formed, for example, as cavities in the housing. Advantageously, the first fluid chamber can be arranged in the area of the sleeve section and the second fluid chamber in the area of the spring section. Advantageously, due to the small number of components, the valve can Manufacturing costs can be reduced and construction simplified.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Stift im Federabschnitt ein Stützelement oder eine Einstellmutter aufweisen, der oder die ausgeformt sein kann, um das Federelement an dem Stift abzustützen, insbesondere wobei das Federelement zwischen dem Stützelement und der Hülse vorgespannt sein kann. Das Stützelement kann beispielsweise als Gewindemutter ausgeführt sein. Zusätzlich kann eine Scheibe zwischen das Stützelement/Einstellmutter und die Feder angebracht werden. Vorteilhafterweise kann durch das Anziehen der Einstellmutter das Federelement gespannt werden. Wodurch eine Druckkraft auf die Hülse und eine Zugkraft, die gleich groß ist, auf den Stift wirkt.According to one embodiment, the pin can have a support element or an adjusting nut in the spring section, which can be shaped to support the spring element on the pin, in particular wherein the spring element can be prestressed between the support element and the sleeve. The support element can be designed, for example, as a threaded nut. Additionally, a washer can be attached between the support element/adjusting nut and the spring. Advantageously, the spring element can be tensioned by tightening the adjusting nut. As a result of which a compressive force acts on the sleeve and a tensile force of the same magnitude acts on the pin.
Weiterhin kann gemäß einer anderen Ausführungsform ein Gehäuse mit einer ersten Fluidkammer und mit einer zweiten Fluidkammer vorgesehen sein, wobei die erste Fluidkammer und die zweite Fluidkammer über den Stift und die Hülse fluidisch verbindbar sind. Hierbei kann das Gehäuse ist nur bei der Blockbauweise der Ventilvorrichtung notwendigsein. Das vorgespannte Ventilpacket kann auch ohne ein Gehäuse in eine Bohrung/Leitung eingesetze werden, um die beiden Druckkammern zu trennen. Eine solches Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes bietet den Vorteil, dass eine sehr kompakte Ventilvorrichtung geshcaffen werden kann, die auch bei geringem zur Verfügung stehendem Bauraum verbaubar ist.Furthermore, according to another embodiment, a housing with a first fluid chamber and a second fluid chamber can be provided, wherein the first fluid chamber and the second fluid chamber can be fluidly connected via the pin and the sleeve. The housing may only be necessary if the valve device is of block construction. The preloaded valve pack can also be inserted into a bore/line without a housing to separate the two pressure chambers. Such an embodiment of the approach presented here offers the advantage that a very compact valve device can be created, which can be installed even with little available installation space.
Die Hülse kann einen Kragen aufweisen, der mit dem Federelement verbunden ist. Zusätzlich oder alternativ kann der Kragen ausgeformt sein, um einen Bewegungsweg der Hülse in Richtung der ersten Fluidkammer zu begrenzen und/oder um eine Feder zu verbauen, die im Durchmesser größer ist als die Hülse. Der Kragen kann beispielsweise als ein Haltevorsprung ausgeformt sein, sodass eine Seitenwand der Hülse vorteilhafterweise L-förmig realisiert werden kann. Der Kragen kann demnach die kurze L-Seite repräsentieren und der Rest der Hülse, der die Mantelfläche des Stifts kontaktieren kann, die lange L-Seite, wodurch die Hülse vorteilhafterweise in ihrer Position abgesichert werden kann.The sleeve can have a collar that is connected to the spring element. Additionally or alternatively, the collar can be shaped to limit a movement path of the sleeve in the direction of the first fluid chamber and/or to install a spring that is larger in diameter than the sleeve. The collar can, for example, be shaped as a holding projection, so that a side wall of the sleeve can advantageously be realized in an L-shape. The collar can therefore represent the short L side and the rest of the sleeve, which can contact the lateral surface of the pin, the long L side, whereby the sleeve can advantageously be secured in its position.
Ferner kann der Stift im Federabschnitt mindestens eine weitere Queröffnung aufweisen (was speziell bei einer Blockbauweise der Ventilvorrichtung hilfreich ist), um das Fluid in den Kanal einzulassen und zusätzlich oder alternativ aus dem Kanal auszulassen. Die weitere Queröffnung kann vorteilhafterweise parallel zu der Queröffnung im Hülsenabschnitt realisiert sein. Die Axialöffnung oder Hohlbohrung im Stift kann vorteilhafterweise an einer Stirnseite des Stifts angeordnet sein. Genauer gesagt kann die Axialöffnung direkt in den Kanal des Stifts übergehen, sodass das Fluid direkt in oder aus dem Kanal strömen kann. Die Axialöffnung kann weiterhin auf der Haupterstreckungsachse des Stifts angeordnet sein. Weiterhin kann die weitere Queröffnung beispielsweise auch als Radialöffnung bezüglich der Haupterstreckungsachse bezeichnet werden.Furthermore, the pin in the spring section can have at least one further transverse opening (which is particularly helpful in the case of a block design of the valve device) in order to admit the fluid into the channel and additionally or alternatively to let it out of the channel. The further transverse opening can advantageously be realized parallel to the transverse opening in the sleeve section. The axial opening or hollow bore in the pin can advantageously be arranged on an end face of the pin. More specifically, the axial opening can merge directly into the channel of the pin, so that the fluid can flow directly into or out of the channel. The axial opening can also be arranged on the main axis of extension of the pin. Furthermore, the further transverse opening can also be referred to, for example, as a radial opening with respect to the main axis of extension.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Hülse eine Dichtungsnut zum Aufnehmen eines Dichtelements zum Abdichten der ersten Fluidkammer von der zweiten Fluidkammer aufweisen. Dabei kann das Dichtelement insbesondere zwischen der Hülse und einer Gehäusewand des Gehäuses angeordnet sein. Um eine Dichteit des Ventils zu gewährleisten oder sicherstellen zu können, weist die Ventilvorrichtung das Dichtelement auf. Das Dichtelement kann beispielsweise als ein Dichtring/Kolbendichtung ausgeformt sein, der in der Dichtungsnut der Hülse angeordnet oder anordenbar sein kann. Die Dichtungsnut kann dabei als eine Vertiefung in der Hülse ausgeformt sein.According to one embodiment, the sleeve may have a sealing groove for receiving a sealing element for sealing the first fluid chamber from the second fluid chamber. The sealing element can be arranged in particular between the sleeve and a housing wall of the housing. In order to ensure or be able to ensure a tightness of the valve, the valve device has the sealing element. The sealing element can be formed, for example, as a sealing ring/piston seal, which can be arranged or can be arranged in the sealing groove of the sleeve. The sealing groove can be formed as a recess in the sleeve.
Es ist außerdem möglich das Ventil ohne Dichtelement/O-Ring auszuführen. Speziell kann heirbei zwischen einer Außenwand der Hülse und einer Innenwand des Gehäuses ein Drosselbereich vorgesehen sein, der einen geringeren Querschnitt aufweist, als ein anderer Bereich zwischen der Außenwand der Hülse und der Innenwand des Gehäuses. Eine solche Ausführungsform hat den Vorteil, dass das Ventil zusätzlich die Funktion einer Drossel aufweist, da dadurch eine definierte Fluidmenge das Ventil passieren kann, wenn die Hülse und die Bohrung für die Hülse als Passung ausgelegt werden.It is also possible to design the valve without a sealing element/O-ring. In particular, a throttle area can be provided between an outer wall of the sleeve and an inner wall of the housing, which has a smaller cross section than another area between the outer wall of the sleeve and the inner wall of the housing. Such an embodiment has the advantage that the valve also has the function of a throttle, since this allows a defined amount of fluid to pass through the valve if the sleeve and the bore for the sleeve are designed as a fit.
Weiterhin kann die erste Fluidkammer einen kleineren Durchmesser aufweisen als die zweite Fluidkammer, wodurch eine Feder verbaut werden kann, die im Durchmesser größer ist als die Hülse Zusätzlich oder alternativ kann der Stift auf einer dem Federabschnitt gegenüberliegenden Seite des Hülsenabschnitts einen größeren Durchmesser aufweisen als im Federabschnitt, insbesondere kann der Stift im Bereich des größeren Durchmessers kegelstumpfförmig ausgeformt sein.Furthermore, the first fluid chamber can have a smaller diameter than the second fluid chamber, whereby a spring can be installed which is larger in diameter than the sleeve. Additionally or alternatively, the pin on a side of the sleeve section opposite the spring section can have a larger diameter than in the spring section , in particular the pin can be shaped like a truncated cone in the area of the larger diameter.
Vorteilhafterweise kann der kegelstumpfförmige Bereich auch ausgeformt sein, um das Ventil über den Kegel abzudichten. Außerdem verläuft so beispielsweise der Kraftfluss über die Kegelspitze des Stiftes in die Hülse, wodurch die Ventilfeder über das Anziehen des Stützelementes/Einstellmutter vorgespannt werden kann. Die Kegelform hat die Funktion das Ventil abzudichten. Außerdem kann das Ventilpacket durch die Kegelform am Stift vorgespannt werden, da der Kegel sich an der Kante der Hülseninnenbohrung abstützt.Advantageously, the frustoconical region can also be shaped to seal the valve via the cone. In addition, for example, the flow of force runs via the cone tip of the pin into the sleeve, whereby the valve spring can be preloaded by tightening the support element/adjusting nut. The cone shape has the function of sealing the valve. In addition, the valve package can be preloaded on the pin due to the cone shape, as the cone is supported on the edge of the inner sleeve bore.
Gemäß einer Ausführungsform (Blockbauweise) kann der Stift ausgebildet sein, um an einer Wand der zweiten Fluidkammer anzuliegen, wenn die Hülse in Richtung der zweiten Fluidkammer beweglich ist, um die Queröffnung freizugeben. Vorteilhafterweise kann die Wand dabei als Halteelement fungieren, sodass der Kraftfluss in das Gehäuse/Ventilblock abgeleitet wird.,According to one embodiment (block construction), the pin may be configured to abut a wall of the second fluid chamber when the sleeve is movable toward the second fluid chamber to expose the transverse opening. Advantageously, the wall can function as a holding element so that the flow of force is diverted into the housing/valve block.
Der Stift kann eine Sicherungsnut zum Aufnehmen eines Sicherungselements aufweisen oder der Stift mit einem Gewinde versehen und das Sicherungselement/Einstellmutter verschraubt werden. Dadurch ist das Ventil einstellbar, da die Vorspannkraft der Feder durch das Anziehen einer Einzelmutter eingestellt werden kann. Die Sicherungsnut kann beispielsweise als eine Vertiefung ausgeformt sein, in der das Sicherungselement, beispielsweise ein Sicherungsring, angeordnet sein kann. Die Sicherungsnut kann dabei ringartig in die Mantelfläche des Stifts eingebracht sein.The pin can have a locking groove for receiving a locking element or the pin can be threaded and the locking element/adjusting nut can be screwed on. This makes the valve adjustable as the preload force of the spring can be adjusted by tightening a single nut. The securing groove can be formed, for example, as a recess in which the securing element, for example a securing ring, can be arranged. The securing groove can be made like a ring in the lateral surface of the pin.
Ferner kann auch gemäß einer Ausführungsform die Stirnfläche der Hülse gleich groß wie die Querschnittsfläche der Innenbohrung sein. Auf diese Weise kann vorteilhaft eine Auslenkung des Stiifts bzw. der Hülse bei einem gleichen Druckpegel erreicht werden, sodass das bidirektional schaltende Ventil in jede der Richtungen ab einer gleichen Druckbeaufschlagung durchschaltet. Wenn der Druck in der ersten Kammer ansteht, wirkt das Fluid, beziehungsweise der Druck des Fluids gegen die Druckprojektionsfläche, die der Stirnfläche der Hülse entspricht. Wenn der zulässige Druck und somit die Federvorspannkraft überschritten wird, wird die Hülse weggedrückt und das Ventil öffnet/schaltet, wodurch das Fluid in die zweite Kammer entweichen kann. Damit das Ventil in die andere Richtung öffnet/schaltet wirkt der Druck in der zweiten Kammer auf die Druckprojektionsfläche, die dem Querschnittsfläche der Bohrung in der Hülse entspicht. Wenn der zulässige Druck und somit die Federkraft überschritten wird, wird der Stift aus der Hülse rausgedrückt und das Ventil öffnet/schaltet, wodurch das Fluid in die erste Kammer entweichen kann. Da die beiden Druckprojektionsflächen gleich groß sind, öffnet/schaltet das Ventil in beide Richtungen beim Erreichen desselben Drucks.Furthermore, according to one embodiment, the end face of the sleeve can be the same size as the cross-sectional area of the inner bore. In this way, a deflection of the pin or the sleeve can advantageously be achieved at the same pressure level, so that the bidirectional switching valve switches through in each of the directions starting from the same pressurization. When the pressure is present in the first chamber, the fluid, or the pressure of the fluid, acts against the pressure projection surface, which corresponds to the end face of the sleeve. If the permissible pressure and thus the spring preload force is exceeded, the sleeve is pushed away and the valve opens/switches, allowing the fluid to escape into the second chamber. So that the valve opens/switches in the other direction, the pressure in the second chamber acts on the pressure projection area, which corresponds to the cross-sectional area of the hole in the sleeve. If the permissible pressure and thus the spring force is exceeded, the pin is pushed out of the sleeve and the valve opens/switches, allowing the fluid to escape into the first chamber. Since the two pressure projection surfaces are the same size, the valve opens/switches in both directions when the same pressure is reached.
Ferner wird ein Verfahren zum Betreiben einer bidirektionalen Ventilvorrichtung in einer zuvor genannten Variante vorgestellt, wobei das Verfahren einen Schritt des Einlassens des Fluids in die erste Fluidkammer oder in die zweite Fluidkammer und einen Schritt des Überführens der Hülse von der ersten Hülsenstellung in die zweite Hülsenstellung unter Verwendung des Fluids umfasst, um die mindestens eine Queröffnung zu öffnen. Furthermore, a method for operating a bidirectional valve device is presented in a variant mentioned above, the method comprising a step of admitting the fluid into the first fluid chamber or into the second fluid chamber and a step of transferring the sleeve from the first sleeve position to the second sleeve position Use of the fluid includes to open the at least one transverse opening.
Durch das Verfahren kann die Ventilvorrichtung vorteilhafterweise bidirektional betrieben werden. Das bedeutet, dass das Fluid vorteilhafterweise sowohl von der ersten Fluidkammer als auch von der zweiten Fluidkammer eingebracht werden kann.The method allows the valve device to advantageously be operated bidirectionally. This means that the fluid can advantageously be introduced from both the first fluid chamber and the second fluid chamber.
Vorteilhafterweise kann die Queröffnung freigegeben werden und das Fluid kann aus dem Kanal in die erste Fluidkammer ausströmen.Advantageously, the transverse opening can be opened and the fluid can flow out of the channel into the first fluid chamber.
Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes werden in der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug zu den Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Schnittdarstellung einer bidirektionalen Ventilvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Ventilverbunds einer bidirektionalen Ventilvorrichtung; -
3 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Ventilverbunds einer bidirektionalen Ventilvorrichtung; -
4 eine schematische Schnittdarstellung eines Stifts gemäß einem Ausführungsbeispiel für eine bidirektionale Ventilvorrichtung; -
5 eine schematische Schnittdarstellung einer Hülse gemäß einem Ausführungsbeispiel für eine bidirektionale Ventilvorrichtung; -
6 eine schematische Schnittdarstellung eines Stützelements gemäß einem Ausführungsbeispiel für eine bidirektionale Ventilvorrichtung; -
7 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer bidirektionalen Ventilvorrichtung; -
8 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer bidirektionalen Ventilvorrichtung; -
9 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer bidirektionalen Ventilvorrichtung; -
10 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer bidirektionalen Ventilvorrichtung; -
11 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer bidirektionalen Ventilvorrichtung; -
12 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer bidirektionalen Ventilvorrichtung; -
13 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer bidirektionalen Ventilvorrichtung; -
14 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer bidirektionalen Ventilvorrichtung; und -
15 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Betreiben einer bidirektionalen Ventilvorrichtung.
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1 a schematic sectional view of a bidirectional valve device according to an exemplary embodiment; -
2 a schematic representation of an exemplary embodiment of a valve assembly of a bidirectional valve device; -
3 a schematic sectional view of an exemplary embodiment of a valve assembly of a bidirectional valve device; -
4 a schematic sectional view of a pin according to an embodiment of a bidirectional valve device; -
5 a schematic sectional view of a sleeve according to an exemplary embodiment of a bidirectional valve device; -
6 a schematic sectional view of a support element according to an exemplary embodiment of a bidirectional valve device; -
7 a schematic sectional view of an exemplary embodiment of a bidirectional valve device; -
8th a schematic sectional view of an exemplary embodiment of a bidirectional valve device; -
9 a schematic sectional view of an exemplary embodiment of a bidirectional valve device; -
10 a schematic sectional view of an exemplary embodiment of a bidirectional valve device; -
11 a schematic sectional view of an exemplary embodiment of a bidirectional valve device; -
12 a schematic sectional view of an exemplary embodiment of a bidirectional valve device; -
13 a schematic sectional view of an exemplary embodiment of a bidirectional valve device; -
14 a schematic sectional view of an exemplary embodiment of a bidirectional valve device; and -
15 a flowchart of an exemplary embodiment of a method for operating a bidirectional valve device.
In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele des vorliegenden Ansatzes werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of favorable exemplary embodiments of the present approach, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and having a similar effect, with a repeated description of these elements being omitted.
Denkbar ist jedoch auch, dass in einem alternativen Ausführungsbeispiel der Stift 105 keine Hohlbohrung oder Axialöffnunge aufweist, sondern einen geringeren Querschnitt als der Innendurchmesser der Hülse 135 aufweist. Hierdurch ergibt sic hein freier Zwischenraum zwischen der Hülse 135 und dem Stift 105, der ebenfalls zur Führung eines Fluids von der ersten Fluidkammer 155 zu der zweiten Fluidkammer 160 verwendet werden kann. Ein Dichtbereich zwischen einem Kopf des Stifts 105 und der Hülse 135 kann dann die gleiche Funktion haben, wie die Queröffnung 125.However, it is also conceivable that in an alternative embodiment the
Gemäß den in der
Eine Seitenwand des Stützelements 170 ist beispielsweise L-förmig realisiert und ähnelt dabei gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Form der Hülse 135, die hier ebenfalls eine L-förmige Seitenwand aufweist. Dabei formt die kurze Seite des Ls einen Kragen 175 aus der mit dem Federelement 145 verbunden ist und/oder der ausgeformt ist, um einen Bewegungsweg der Hülse 135 in Richtung der ersten Fluidkammer 155 zu begrenzen. Dies ist dadurch möglich, dass das Gehäuse 150 bei einem Übergang von der ersten Fluidkammer 155 zur zweiten Fluidkammer 160 stufenartig ausgeformt ist und der Kragen 175 an dieser Stufe greift. Anders ausgedrückt formen die Fluidkammern 155, 160 gemeinsam einen flaschenförmigen Innenraum des Gehäuses 150 aus, wobei der « Flaschenhals » die erste Fluidkammer 155 und der « Flaschenbauch » die zweite Fluidkammer 160 repräsentiert. Anders ausgedrückt weist die erste Fluidkammer 155 einen kleineren Durchmesser auf als die zweite Fluidkammer 160. Zusätzlich oder alternativ weist der Stift 105 auf einer dem Federabschnitt 120 gegenüberliegenden Seite des Hülsenabschnitts 115 einen größeren Durchmesser auf als im Federabschnitt 120, insbesondere wobei der Stift 105 im Bereich des größeren Durchmessers einen kegelstumpfförmigen Kopf 177 aufweist und somit von der Hülse 135 weg breiter wird.A side wall of the
Lediglich optional weist der Stift 105 im Federabschnitt mindestens eine weitere Queröffnung 180 und/oder eine Axialöffnung 185 auf. Die Öffnungen 180, 185 sind dabei ausgeformt, um wie auch die Queröffnung 125 das Fluid in den Kanal 110 einzulassen und/oder aus dem Kanal 110 auszulassen. Des Weiteren weist die Hülse 135 gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Dichtungsnut 190 zum Aufnehmen eines Dichtelements 195 auf. Das Dichtelement 195 ist dabei ausgebildet, um die erste Fluidkammer 155 von der zweiten Fluidkammer 160 abzudichten. Das Dichtelement 195 ist weiterhin optional zwischen der Hülse 135 und einer Gehäusewand des Gehäuses 150 angeordnet. Die Dichtungsnut 190 ist um die Hülse 135 umlaufend angeordnet, sodass das Dichtelement 195 beispielsweise als ein Dichtring ausgeformt ist. Insgesamt weist die bidirektionale Ventilvorrichtung 100 zwei Anschlüsse 196 auf, über die das Fluid in eine der Fluidkammern 155, 160 eingelassen und von der anderen der Kammern 155, 160 abgelassen wird. Die Anschlüse 196 sind dabei gemäß diesem Ausführungsbeispiel an einer gemeinsamen Seite der Ventilvorrichtung 100 angeordnet. Alternativ sind die Anschlüsse 196 jedoch auch anders realisierbar, solange einer der Anschlüsse 196 mit der ersten Fluidkammer 155 gekoppelt ist und der andere der Anschlüsse 196 mit der zweiten Fluidkammer 160. Da die Ventilvorrichtung 100 bidirektional funktioniert, ist die Ventilvorrichtung 100 flexibel anordenbar. Weiterhin ist die Ventilvorrichtung 100 beispielsweise länglich ausgeformt, sodass sie auch in beispielsweise einen Kolben eines Antriebszylinders einbaubar ist, um den Druck aus einer Druckkammer direkt in die andere abzuleiten.Only optionally does the
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Stift 105 und die Hülse auch derart ausgeformt, dass die Stirnfläche AStirn der Hülse 135 gleich groß wie die Querschnittsfläche der Innenbohrung AInnen des Stifts 105. Hierdurch kann die Ventilvorrichtung 100 derart ausgelegt werden, dass sie bei einem gleichen Druck in jede der beiden bidirektionalen Richtungen schalten kann.According to a further exemplary embodiment, the
In anderen Worten ausgedrückt wird hier ein bidirektionales Druckbegrenzungsventil beschrieben, das sowohl in der Pneumatik als auch in der Hydraulik eingesetzt werden. Beispielsweise lässt sich die Ventilvorrichtung 100 axial in eine Fluidleitung verbauen, in einem Kolben eines Zylinders oder beispielsweise in eine Tieflochbohrung, die zwei Druckkammern verbindet.In other words, a bidirectional pressure relief valve is described here, which can be used in both pneumatics and hydraulics. For example, the
Das Federelement 145 ist beispielsweise als eine Druckfeder ausgeformt, die im zusammengebauten Zustand auf eine definierte Kraft vorgespannt ist. Da diejenigen Projektionsflächen, auf die der Druck wirkt, gleich sind, öffnet das Ventil beim Überschreiten des zulässigen Drucks in beide Richtungen. Das Fluid kann so direkt in die drucklose der Fluidkammern 155, 160 abfließen.The
Anders ausgedrückt ist der Stift 105 hohlgebohrt und hat an einem Ende eine hier als Queröffnung 125 beschriebene Querbohrung. Am selben Ende hat der Stift 105 auch eine Kegelfläche, die als kegelstumpfförmiger Kopf 177 beschrieben wurde oder als Ringauflage bezeichenbar ist. Über diese Kegelfläche 177 und die Hülse 135 wird die Ventilvorrichtung angedichtet. Bei einer alternativen Ausführung des Ventils entfällt die Kegelfläche 177. Am anderen Ende des Stiftes 105 weist dieser gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Sitz für die Scheibe, was hier als weitere Abstufung 405 beschrieben wurde, und die Sicherungsnut 300 für den Sicherungsring. Am großen Durchmesser, das bedeutet im Hülsenabschnitt 115 hat der Stift 105 eine Spielpassung zur Hülse.In other words, the
Anders ausgedrückt wird das vorgespannte Paket aus Stift 105, Hülse 135, Federelement 145 und optional Stützelement 170 als Scheibe wird in das Gehäuse 150 eingesetzt und mit einem Sicherungsring fixiert. Die Projektionsflächen 1000, 1005, auf die der Druck wirkt, sind gleich groß. In 0-Stellung ist das Ventil, genauer gesagt die Queröffnung 125 geschlossen. Durch den Stift 105 kann dann kein Fluid fließen. Wenn der Druck, bei dem das Ventil schaltet, erreicht ist, wird die Hülse 135, die von dem Federelement 145 gestützt wird, in das Gehäuse 150 gedrückt und die Queröffnung 145 wird freigegeben.In other words, the prestressed package consisting of
In anderen Worten ausgedrückt wird der Stift 105 nach außen gedrückt, wenn der Druck, bei dem das Ventil schalten soll, erreicht ist. Das Stützelement 170 staucht dabei beispielsweise das Federelement 145. Die Hülse 135 liegt beispielsweise an dem Sicherungsring in dem Gehäuse 150 an und das Ventil öffnet.In other words, the
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel liegt anders ausgedrückt der Druck auf der linken Seite, beziehungsweise von der ersten Fluidkammer ausgehend an, sodass die Hülse 135 weggedrückt wird und das Fluid durch die Queröffnung 125 im Stift 105 in die zweite Fluidkammer gelangt.According to this exemplary embodiment, in other words, the pressure is on the left side, or from the first fluid chamber, so that the
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel liegt anders ausgedrückt der Druck auf der rechten Seite, beziehungsweise von der zweiten Fluidkammer ausgehend an, sodass der Stift 105 nach außen gedrückt wird und das Fluid durch beispielsweise die Axialöffnung 185 in die erste Fluidkammer gelangt.According to this exemplary embodiment, in other words, the pressure is on the right side, or from the second fluid chamber, so that the
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird im Schritt 1505 des Einlassens das Fluid in die zweite Fluidkammer eingelassen und im Schritt 1510 des Überführens der Stift in Richtung der ersten Fluidkammer bewegt, um die Hülse von der ersten Hülsenstellung in die zweite Hülsenstellung zu überführen. Zusätzlich oder alternativ dazu wird beispielsweise im Schritt 1505 des Einlassens das Fluid in die erste Fluidkammer eingelassen und im Schritt 1510 des Überführens werden der Stift und die Hülse vor dem Überführen der Hülse von der ersten Hülsenstellung in die zweite Hülsenstellung in Richtung der zweiten Fluidkammer bewegt, sodass beispielsweise das Fluid auf den Stift und auf die Hülse wirkt, um die Queröffnung zu öffnen.According to this embodiment, in
Die hier vorgestellten Verfahrensschritte können wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.The process steps presented here can be carried out repeatedly and in an order other than that described.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an exemplary embodiment includes an “and/or” link between a first feature and a second feature, this should be read as meaning that the exemplary embodiment, according to one embodiment, has both the first feature and the second feature and, according to a further embodiment, either only that first feature or only the second feature.
BEZUGSZEICHENLISTEREFERENCE SYMBOL LIST
- 100100
- bidirektionale Ventilvorrichtungbidirectional valve device
- 105105
- StiftPen
- 110110
- Kanalchannel
- 115115
- Hülsenabschnittsleeve section
- 120120
- FederabschnittSpring section
- 125125
- QueröffnungCross opening
- 130130
- HaupterstreckungsachseMain axis of extension
- 135135
- Hülsesleeve
- 140140
- erste Hülsenstellungfirst sleeve position
- 142142
- MantelflächeLateral surface
- 145145
- FederelementSpring element
- 150150
- GehäuseHousing
- 155155
- erste Fluidkammerfirst fluid chamber
- 160160
- zweite Fluidkammersecond fluid chamber
- 165165
- VerschlusselementClosure element
- 170170
- StützelementSupport element
- 175175
- Kragencollar
- 177177
- kegelstumpfförmiger Kopffrustoconical head
- 180180
- weitere Queröffnungfurther transverse opening
- 185185
- AxialöffnungAxial opening
- 190190
- Dichtungsnutsealing groove
- 195195
- DichtelementSealing element
- 196196
- Anschluss Connection
- 200200
- Ventilverbund Valve assembly
- 300300
- Sicherungsnut locking groove
- 400400
- Abstufunggradation
- 405405
- weitere Abstufungfurther gradation
- 600600
- Fräskante milling edge
- 10001000
- erste Projektionsflächefirst projection surface
- 10051005
- zweite Projektionsfläche second projection surface
- 11001100
- zweite Hülsenstellung second sleeve position
- 15001500
- Verfahren zum Betreiben einer bidirektionalen VentilvorrichtungMethod for operating a bidirectional valve device
- 15051505
- Schritt des EinlassensStep of admission
- 15101510
- Schritt des Überführensstep of transferring
Claims (13)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022120325.5A DE102022120325A1 (en) | 2022-08-11 | 2022-08-11 | Bidirectional valve device for a pneumatic and/or hydraulic system and method for operating a bidirectional valve device |
PCT/EP2023/070931 WO2024033107A1 (en) | 2022-08-11 | 2023-07-27 | Bidirectional valve device for a pneumatic and/or a hydraulic system and method for operating a bidirectional valve device |
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DE102022120325.5A DE102022120325A1 (en) | 2022-08-11 | 2022-08-11 | Bidirectional valve device for a pneumatic and/or hydraulic system and method for operating a bidirectional valve device |
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Family Applications (1)
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DE102022120325.5A Pending DE102022120325A1 (en) | 2022-08-11 | 2022-08-11 | Bidirectional valve device for a pneumatic and/or hydraulic system and method for operating a bidirectional valve device |
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- 2022-08-11 DE DE102022120325.5A patent/DE102022120325A1/en active Pending
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2023
- 2023-07-27 WO PCT/EP2023/070931 patent/WO2024033107A1/en unknown
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WO2024033107A1 (en) | 2024-02-15 |
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