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Gebiet der Technik
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Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen Entlüftungsventile und insbesondere ein Entlüftungsventil für ein hydraulisches System.
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Stand der Technik
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Das Vorhandensein von Luft in den Arbeitsfluiden einer Arbeitsmaschine kann erhebliche Leistungs- und Haltbarkeitsprobleme verursachen, die sogar zu Fehlfunktionen oder einem frühzeitigen Ausfall von Komponenten einer Maschine führen können. So werden beispielsweise abnormale Geräusche in einem Hydrauliksystem häufig durch eingeschlossene Luft verursacht. Manchmal kann eine bestimmte Anordnung der einzelnen Komponenten des Hydrauliksystems diese Probleme beheben. Die Konstruktion der Saugleitungen von Hydraulikpumpen und die Anforderungen an die Konstruktion von Hydrauliktanks machen es jedoch nicht immer möglich, die gesamte zwischen dem Hydrauliktank und einem Einlass zur Hydraulikpumpe eingeschlossene Luft zu entfernen. Wenn Luft zwischen dem Hydrauliktank und der Hydraulikpumpe eingeschlossen ist, kann sie während des Betriebs unter hohem Druck irgendwann durch die Pumpe gepresst werden. Dies kann zu einer starken Erosion der Hydraulikpumpenkomponenten, übermäßigen Geräuschen und kritischen Systemausfällen führen. Selbst wenn zunächst die gesamte Luft aus den Saugleitungen der Hydraulikpumpe entfernt wird, entweicht während des Betriebs häufig Luft aus dem Hydraulikfluid und kann sich in den Leitungen ansammeln.
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Frühere Versuche, Luft aus Hydrauliksystemen zu entfernen, zielten auf Lösungen ab, die versuchen, in dem Hydraulikfluid eingeschlossene Luftblasen abzuscheiden. Das
US-Patent Nr. 7,105,044 offenbart beispielsweise eine Zyklonkammer, die in den Fluidtank gehängt wird. Nach dem Passieren eines Filters sammeln sich die in dem Hydraulikfluid verbliebenen Luftblasen oben in der Mitte des Hydraulikfluids in der Zyklonkammer, wo eine Wirbelströmung erzeugt wird. Die Blasen werden unter dem Innendruck der Zyklonkammer durch einen Auslassdurchflussweg ausgestoßen.
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Die oben beschriebenen Systeme und Verfahren stellen keine universelle Lösung für das Problem des Ausstoßens von in Fluidsystemen eingeschlossener Luft bereit, da verschiedene Arbeitsmaschinen- und Fahrzeugmodelle Komponenten unterschiedlicher Größe und Form verwenden, um spezifischen Anforderungen gerecht zu werden. Es besteht daher Bedarf für das vorliegende Kugelschwimmer-Entlüftungsventil.
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Kurzdarstellung
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Kugelschwimmer-Entlüftungsventil offenbart. Das Kugelschwimmer-Entlüftungsventil kann einen Ventilkörper mit einer Einlassöffnung, einer Auslassöffnung und einem dazwischen liegenden axialen Durchgang umfassen. Der Durchgang kann durch eine zylindrische Einlasskammer, eine zylindrische Auslasskammer und einen sich verjüngenden Sitz, der die Einlasskammer und die Auslasskammer verbindet, definiert sein. Die Auslasskammer kann in der Nähe der Auslassöffnung eine ringförmige Haltenut umfassen. In der Auslasskammer kann ein kugelförmiger Schwimmkörper positioniert sein, der so dimensioniert sein kann, dass er den Durchgang abdichtet, wenn er auf dem sich verjüngenden Sitz sitzt. Das Kugelschwimmer-Entlüftungsventil kann auch eine Haltevorrichtung umfassen, die in der Haltenut positioniert ist. Die Haltevorrichtung kann einen äußeren halbmondförmigen Bereich mit einer Vielzahl von Öffnungen, einen mittleren Bereich, der so dimensioniert ist, dass er den Schwimmkörper in der Auslasskammer hält, und einen Verbindungsbereich, der den äußeren Bereich mit dem mittleren Bereich verbindet, umfassen.
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In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Hydrauliksystem einer Arbeitsmaschine offenbart. Das Hydrauliksystem kann einen Tank mit einer Vielzahl von Wänden umfassen, der konfiguriert ist, um einen Vorrat an Hydraulikfluid aufzunehmen. Eine Pumpe kann mit dem Tank fluidisch verbunden sein. Das Hydrauliksystem kann auch ein Saugrohr umfassen, das mit einer der Vielzahl von Wänden des Tanks gekoppelt ist. Das Saugrohr kann mit einer Saugleitung fluidisch verbunden sein, die sich zwischen der Pumpe und dem Tank erstreckt. Schließlich kann das Hydrauliksystem ein Kugelschwimmer-Entlüftungsventil umfassen, das mit dem Saugrohr fluidgekoppelt ist. Das Kugelschwimmer-Entlüftungsventil kann einen Ventilkörper mit einem axialen Durchgang umfassen, der durch eine Einlasskammer, eine Auslasskammer und einen dazwischen liegenden sich verjüngenden Sitz definiert ist. Ein kugelförmiger Schwimmkörper, der in der Auslasskammer positioniert ist, kann so dimensioniert sein, dass er den Durchgang abdichtet, wenn er auf dem sich verjüngenden Sitz sitzt. Das Kugelschwimmer-Entlüftungsventil kann auch eine Haltevorrichtung umfassen, die sich in der Auslasskammer befindet und so dimensioniert ist, dass sie den Schwimmkörper in der Auslasskammer hält.
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In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Hydrauliksystem für eine Arbeitsmaschine offenbart. Das Hydrauliksystem kann Folgendes umfassen: einen Tank, der konfiguriert ist, um einen Vorrat an Hydraulikfluid aufzunehmen, eine mit dem Tank fluidisch verbundene Pumpe, eine mit der Pumpe und dem Tank gekoppelte Saugleitung und ein an der Saugleitung befestigtes Kugelschwimmer-Entlüftungsventil. Das Kugelschwimmer-Entlüftungsventil kann einen Ventilkörper mit einem axialen Durchgang umfassen, der durch eine Einlasskammer, eine Auslasskammer und einen dazwischen liegenden sich verjüngenden Sitz definiert ist. In der Auslasskammer kann ein Schwimmkörper positioniert sein. Das Kugelschwimmer-Entlüftungsventil kann auch eine Haltevorrichtung umfassen, die sich in der Auslasskammer befindet und so dimensioniert ist, dass sie den Schwimmkörper in der Auslasskammer hält.
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Diese und andere Aspekte und Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden nach dem Lesen der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser verstanden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Seitenansicht einer Arbeitsmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 2 ist eine perspektivische Seitenansicht eines Abschnitts eines Hydrauliksystems einer Arbeitsmaschine, der gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert wurde.
- 3 ist eine seitliche perspektivische Schnittansicht eines Kugelschwimmer-Entlüftungsventils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 4 ist eine perspektivische Draufsicht auf ein Kugelschwimmer-Entlüftungsventil gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 5 ist eine perspektivische Draufsicht auf einen Schnappring eines Kugelschwimmer-Entlüftungsventils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 6 ist eine seitliche perspektivische Schnittdarstellung eines Kugelschwimmer-Entlüftungsventils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 7 ist eine perspektivische Seitenansicht eines Abschnitts eines Hydrauliktanks und eines Kugelschwimmer-Entlüftungsventils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 8 ist eine perspektivische Seitenansicht eines Abschnitts eines Hydrauliktanks und eines Kugelschwimmer-Entlüftungsventils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 9 ist eine schematische Darstellung eines Abschnitts eines Hydrauliksystems mit einem Kugelschwimmer-Entlüftungsventil gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 10 ist eine seitliche perspektivische Schnittansicht eines Kugelschwimmer-Entlüftungsventils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 11 ist eine seitliche perspektivische Schnittansicht eines Kugelschwimmer-Entlüftungsventils, das gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert wurde.
- 12 ist eine perspektivische Unteransicht eines Kugelschwimmer-Entlüftungsventils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 13 ist eine perspektivische Seitenansicht eines Abschnitts eines Hydrauliksystems einer Arbeitsmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Ausführliche Beschreibung
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Es wird sich nun ausführlich auf spezifische Ausführungsformen oder Merkmale bezogen, wovon Beispiele in den begleitenden Zeichnungen veranschaulicht sind. Wo es möglich ist, werden entsprechende oder ähnliche Referenzzahlen in allen Zeichnungen verwendet, um sich auf die gleichen oder entsprechenden Teile zu beziehen.
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1 zeigt eine Seitenansicht einer Arbeitsmaschine 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Bei der beispielhaften Arbeitsmaschine 1 kann es sich um ein Fahrzeug, wie z. B. einen LHD-Lader (Load Haul Dump Loader), handeln, das für den Einsatz im Untertagebau geeignet ist, auch wenn die hierin offenbarten Merkmale auch bei anderen Maschinentypen verwendet werden können, unabhängig von der Art der von der Maschine ausgeführten Arbeiten. Die abgebildete Arbeitsmaschine 1 umfasst im Allgemeinen einen Rahmen 2, der eine oder mehrere Zugvorrichtungen 3 trägt, die so konfiguriert sind, dass sie mit der Bodenoberfläche 4 einer Baustelle in Kontakt kommen, eine Fahrerkabine 5 und eine Antriebsmaschine 8, die in einem Gehäuse 6 untergebracht sein kann. Die Antriebsmaschine 8 kann eine mechanische und/oder elektrische Leistung erzeugen, die über ein Hydrauliksystem 10 (2) in hydraulische Leistung in Form von Druckfluid umgewandelt werden kann. Das Druckfluid kann anschließend in eine mechanische Bewegung umgewandelt werden, um verschiedene Komponenten der Arbeitsmaschine 1 zu betreiben. Die Arbeitsmaschine 1 kann ferner ein Arbeitswerkzeug 7 (z. B. eine Schaufel) oder eine andere Hilfskonstruktion umfassen und kann sich relativ zur Arbeitsmaschine heben und neigen. Alternativ oder zusätzlich dazu kann das Arbeitswerkzeug 7 schwenken, rotieren, gleiten, schwingen oder sich auf eine beliebige andere in der Technik bekannte Weise bewegen.
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2 zeigt eine seitliche perspektivische Ansicht eines Abschnitts des Hydrauliksystems 10 der Arbeitsmaschine 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Das beispielhafte Hydrauliksystem 10 kann repräsentativ für das Hydrauliksystem der in 1 dargestellten Arbeitsmaschine 1 sein, kann aber auch repräsentativ für das Hydrauliksystem, wie z. B. ein Lader, eine Schaufel, ein Grader oder ein Muldenkipper, sein, auch wenn die hierin offenbarten Merkmale auch bei anderen Maschinentypen verwendet werden können, unabhängig von der Art der von der Maschine ausgeführten Arbeiten. Das Hydrauliksystem 10 kann einen Tank 12 mit einem Fluidvorrat und mindestens eine Pumpe 14 umfassen, die konfiguriert ist, um einen variablen Strom von Druckfluid zu erzeugen. Bei der Pumpe 14 kann es sich um eine Pumpe mit variabler Verdrängung oder eine andere Art von Pumpe handeln, die konfiguriert ist, um einen variablen Strom von Druckfluid zu erzeugen. Die Pumpe 14 kann auch über eine Vorgelegewelle, einen Riemen, eine elektrische Schaltung oder in einer beliebigen anderen geeigneten Weise mit der Antriebsmaschine 8 der Arbeitsmaschine 1 antriebsmäßig verbunden sein.
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Das im Tank 12 enthaltene Fluid kann z. B. Hydrauliköl, Motorschmieröl, Getriebeschmieröl oder ein beliebiges anderes in der Technik bekanntes Fluid sein. Jede Pumpe 14 kann über eine Saugleitung 16 Fluid aus dem Tank 12 ansaugen. Ein oder mehrere Hydrauliksysteme innerhalb der Arbeitsmaschine 1 können Fluid aus dem Tank 12 entnehmen und in diesen zurückführen. Es ist auch denkbar, dass das Hydrauliksystem 10 je nach Bedarf mehrere separate Fluidtanks umfasst. Der Tank 12 kann eine Vielzahl von Wänden 18 und eine Vielzahl von Saugrohren 20 umfassen, die über einen oder mehrere Befestigungsblöcke 22 mit den Saugleitungen 16 und anderen Auslassleitungen (nicht dargestellt) gekoppelt sein können. Das Hydraulikfluid kann über eine Rücklaufleitung 24, die einen Filter 26 und einen Auslass 28 umfassen kann, zum Tank 12 zurückgeführt werden.
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Bei normalem Betrieb kann es vorkommen, dass die Durchflussmengen der Pumpe 14 nicht ausreichen, um Luft aus den Saugleitungen 16 oder anderen Hydraulikleitungen (nicht abgebildet) zu entfernen. In ähnlicher Weise kann die Maschinendynamik, z. B. der Betrieb an Steigungen oder die Beschleunigung der Maschine, in Verbindung mit einem Strömungsstoß große Luftblasen im Hydraulikfluid zur Pumpe 14 ziehen. Selbst wenn nach dem Befüllen des Tanks 12 die gesamte Luft aus den Hydraulikleitungen entfernt wird, kann die im Hydraulikfluid mitgeführte Luft mit der Zeit aus der Lösung austreten und eine Luftblase bilden, die groß genug ist, um in die Pumpe 14 gezogen zu werden. Große Luftblasen können im Laufe der Zeit Schäden an den Komponenten des Hydrauliksystems 10 verursachen. Es ist daher unbedingt erforderlich, dass die Luftblasen aus den Saugleitungen 16 und Saugrohren 20 des Hydrauliksystems 10 entweichen können, um Schäden am Hydrauliksystem und seinen einzelnen Komponenten zu vermeiden.
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Die 3-6 zeigen ein Kugelschwimmer-Entlüftungsventil 30 zur Verwendung im Hydrauliksystem 10, das gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung konstruiert wurde. Das Ventil 30 kann Luft aus dem Saugrohr 20 oder der Saugleitung 16 ablassen und gleichzeitig verhindern, dass Luft erneut in das Saugrohr oder die Leitung eintritt. Das Ventil 30 kann einen Körper 32 mit einer Einlassöffnung 34 und einer Auslassöffnung 36 umfassen, die gegenüberliegende Enden eines axialen Durchgangs 38 definieren, der sich durch eine Mitte des Gehäuses erstreckt. Insbesondere kann der Durchgang 38 eine Einlasskammer 40 und eine Auslasskammer 42 umfassen. Die Einlasskammer 40 und die Auslasskammer 42 können im Allgemeinen zylindrisch sein, obwohl auch andere Formen in Betracht kommen, und sind durch einen sich verjüngenden Sitz 44 verbunden. Die Auslasskammer kann einen Kugelschwimmer 46 umfassen, der, wenn er im sich verjüngenden Sitz 44 sitzt, die Einlasskammer 40 abdichtet. Schließlich kann die Auslasskammer 42 eine ringförmige Haltenut 48 umfassen, die so dimensioniert sein kann, dass sie eine Haltevorrichtung 50 aufnimmt, wie weiter unten näher beschrieben wird.
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Wie dargestellt, kann der vorliegende Kugelschwimmer 46 kugelförmig und hohl sein, um den Auftrieb des Kugelschwimmers in Hydraulikfluid zu gewährleisten. In einer Ausführungsform kann der Kugelschwimmer 46 aus Polypropylen-Kunststoff bestehen, aber andere Beispiele für ölbeständige Materialien, die zur Verwendung geeignet sind, umfassen Polyamide, z. B. Nylon 6/6. Der Kugelschwimmer 46 kann so dimensioniert sein, dass Öl und Luft ihn in der Auslasskammer 42 umströmen können. Der Kugelschwimmer 46 kann zum Beispiel einen Durchmesser von 10 mm aufweisen. Wie bereits erwähnt, kann der Kugelschwimmer 46 auch so dimensioniert sein, dass er, wenn er auf dem sich verjüngenden Sitz 44 sitzt, die Einlasskammer 40 gegen den Eintritt von Fluid oder Luft abdichtet, die von der Auslassöffnung 36 in Richtung der Einlassöffnung 34 zurückströmen könnte. Um dies zu erreichen, wird der Winkel α (3) oder β (6) des sich verjüngenden Sitzes 44 berücksichtigt. Insbesondere Arbeitsmaschinen mit dem Hydrauliksystem 10 können an Hängen oder Steigungen von bis zu 60° oder mehr betrieben werden. Diese Neigungsbetriebe können das Hydraulikfluidniveau auf einer Seite des Tanks 12 absenken und das Hydraulikfluidniveau unter das Ventil 30 sinken lassen, wodurch der Kugelschwimmer 46 zum Sitzen kommt. Um dies auszugleichen und einen ordnungsgemäßen Sitz des Kugelschwimmers 46 auf dem sich verjüngenden Sitz 44 zu gewährleisten, kann der Winkel des sich verjüngenden Sitzes einen Winkel α (2) von 90° oder einen Winkel β (5) von 60° aufweisen.
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Die Haltevorrichtung 50 kann gewährleisten, dass sowohl Luft als auch Fluid ungehindert durch den Durchgang 38 strömen können, und sie kann gleichzeitig gewährleisten, dass der Kugelschwimmer 46 in der Auslasskammer 42 gehalten wird. Die Haltevorrichtung 50 kann aus Metall bestehen und beispielsweise gestanzt oder lasergeschnitten sein, obwohl auch andere Herstellungsverfahren möglich sind. Die Haltevorrichtung 50 kann mindestens zwei Öffnungen 52, die in einem Außenring 54 der Haltevorrichtung positioniert sind, und einen mittleren Bereich 56 umfassen, der über einen Verbindungsbereich 58 mit dem Außenring verbunden ist. Während des Einbaus der Haltevorrichtung 50 in das Ventil 30 können die Öffnungen 52 zusammengezogen werden, wodurch sich die Haltevorrichtung 50 zusammenzieht und dadurch ihren Durchmesser verringert. Die Haltevorrichtung 50 kann dann durch die Auslassöffnung 36 eingeführt und mit der ringförmigen Nut 48 ausgerichtet werden. Nach dem Ausrichten können die Öffnungen 52 freigegeben werden und die Haltevorrichtung 50 kann sich für einen sicheren Einbau in das Ventil 30 in die Nut 48 ausdehnen. Der Außenring 54 kann dementsprechend halbmondförmig sein, um Stabilität zu gewährleisten, aber auch Flexibilität während des Einbaus zu ermöglichen. Der mittlere Bereich 56 der Haltevorrichtung 50 kann glatt und flach sein, um sicherzustellen, dass ein Kontakt mit dem Kugelschwimmer 46 die strukturelle Integrität des Kugelschwimmers nicht beeinträchtigt. In einer Ausführungsform kann der Durchmesser des mittleren Bereichs 56 der Haltevorrichtung 50 7 mm betragen, aber auch andere Größen und Konfigurationen sind denkbar.
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Bezugnehmend auf die 7 und 8 kann es bei bestimmten Modellen von Arbeitsmaschinen, die das Hydrauliksystem 10 verwenden, vorteilhaft sein, das Ventil 30 am Saugrohr 20 im Inneren des Tanks 12 zu installieren. Wie dargestellt, sind die Saugrohre 20 über einen Befestigungsblock 22 mit den Saugleitungen 16 (2) gekoppelt. Der Befestigungsblock 22 kann an einer Innenfläche 62 einer Wand 18 des Tanks 12 durch Schweißen oder durch andere in der Technik bekannte Mittel befestigt werden. In ähnlicher Weise können die Saugrohre 20 an dem Befestigungsblock 22 durch Schweißen, z. B. unter Verwendung einer Kehlnaht von 3 mm, oder mit anderen in der Technik bekannten Mitteln befestigt werden. Der Befestigungsblock 22 kann eine Vielzahl von Bohrlöchern 60 umfassen, die so dimensioniert sind, dass sie eine Vielzahl von Befestigungselementen (nicht dargestellt), wie z. B. Schrauben, zur Befestigung der Saugleitungen 16 an einer Außenfläche 64 des Tanks 12 gegenüber dem Befestigungsblock 22 aufnehmen können. Jedes Saugrohr 20 kann über einen im Befestigungsblock 22 ausgebildeten Durchgang 66 mit einem Ventil 30 gekoppelt werden.
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Der Körper 32 des Ventils 30 umfasst einen unteren Bereich 70 mit einer mit Gewinde versehenen Außenfläche und einen oberen Bereich 72. Wie dargestellt, kann der obere Bereich 72 eine sechseckige Außenfläche aufweisen, um den Einbau des Ventils zu erleichtern, z. B. mit einem Schraubenschlüssel, obwohl auch andere Konfigurationen in Frage kommen. Beim Einbau in den Befestigungsblock 22 kann der mit Gewinde versehene untere Bereich 70 des Ventils 30 in ein mit Gewinde versehenes Bohrloch 74 gewindemäßig eingreifen. Das Bohrloch 74 kann sich in der Nähe eines Endes eines Durchgangs 66 befinden, der eine Fluidverbindung zwischen dem Saugrohr 20 und dem Ventil 30 ermöglicht. Wie in den 7 und 8 dargestellt ist, kann im Befestigungsblock 22 auch eine Auslassöffnung 76 ausgebildet sein. Für den Fall, dass das Niveau des Hydraulikfluids im Tank oberhalb der Auslassöffnung 76 liegt, kann die Auslassöffnung beispielsweise dazu beitragen, einen zusätzlichen Ausgang für die aus dem Hydraulikfluid freigesetzten Luftblasen zu schaffen.
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Bezugnehmend auf die 9-12 kann es in einer alternativen Ausführungsform vorteilhaft sein, das Ventil 30 an der Saugleitung 16 außerhalb des Tanks 12 zu installieren. Bei dieser Anordnung kann das Ventil 30 direkt an der höchsten Stelle der Saugleitung 16 angebracht werden. Ein Lüftungsleitungsschlauch 78 kann mit der Auslassöffnung 36 des Ventils 30 gekoppelt werden, um das Ventil mit dem Tank 12 zu verbinden. Vorzugsweise sollte der Lüftungsleitungsschlauch 78 einen konstanten Anstieg zurück zum Tank 12 aufweisen, um die Möglichkeit auszuschließen, dass eine Luftblase durch Öl zwischen dem Ventil 30 und dem Tank eingeschlossen wird.
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Das Ventil 30 kann einen unteren Dichtungsring 80 und einen oberen Dichtungsring 82 umfassen. Der obere Bereich 72 des Ventils 30 und der obere Dichtungsring 82 können eine O-Ring-Gleitringdichtung (ORFS) bilden, die gemäß SAE J1926-2 konstruiert ist. Der Lüftungsleitungsschlauch 78 kann dann mit der Auslassöffnung 36 des Ventils gekoppelt werden und der obere Dichtungsring 82 sorgt für eine leckfreie Abdichtung. In ähnlicher Weise sorgt der untere Dichtungsring 80 für eine leckfreie Abdichtung, wenn er in die Saugleitung 16 eingeschraubt wird. In einer Ausführungsform kann der mit Gewinde versehene untere Bereich 70 des Ventils eine O-Ring mit geradem Gewinde (STOR) -Verbindung sein.
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Unter besonderer Bezugnahme auf die 11 und 12 kann in einer anderen Ausführungsform für die Kopplung des Lüftungsleitungsschlauchs 78 mit dem Ventil 30 ein Schlauchanschluss 84 verwendet werden. Der Schlauchanschluss 84 kann eine Außengewindefläche 86 aufweisen, die gemäß SAE J1453 mit einer O-Ring mit geradem Gewinde (STOR) -Verbindung konstruiert und für den Gewindeeingriff mit einem Auslassbereich 88 mit Gewinde des Ventils 30 angepasst ist. In anderen Ausführungsformen können der Schlauchanschluss 84 und das Ventil 30 so angepasst werden, dass sie mit anderen Arten von Adaptern und Anschlüssen und anderen Gewindekomponenten mit entweder Außengewindeflächen oder Innengewindeflächen in Gewindeeingriff kommen, wie es für eine Fachperson ersichtlich sein wird. Zur Abdichtung des Gewindeeingriffs zwischen der Gewindefläche 86 des Schlauchanschlusses 84 und dem Auslassbereich 88 mit Gewinde kann ein Dichtungsring 90 verwendet werden.
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Bei der in den 11 und 12 dargestellten Ausführungsform kann der Schlauchanschluss 84 einen sich verjüngenden oberen Sitz 92 für den Kugelschwimmer 46 umfassen. Der sich verjüngende obere Sitz 92 kann eine Vielzahl von Kerben 94 umfassen, die sich axial entlang der Länge des Sitzes erstrecken. Auf diese Weise kann der Kugelschwimmer 46 durch einen Strom von Hydraulikfluid gegen den oberen Sitz 92 gedrückt werden, aber das Fluid und/oder Luft kann dennoch um die Kugel herum durch die Kerben im Sitz entweichen.
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In einer alternativen Ausführungsform, wie sie in 13 dargestellt ist, kann es vorteilhaft sein, das Ventil 30 direkt an dem Saugrohr 20 zu installieren. Das Ventil 30 kann unter Verwendung einer Schweißnabe 96 am Saugrohr 20 angebracht werden. Die Schweißnabe 96 kann mit einer Öffnung (nicht dargestellt) im Saugrohr 20 ausgerichtet und durch Bolzenschweißen oder eine beliebige andere bekannte Schweißtechnik, die in dem Fachgebiet bekannt ist, am Saugrohr befestigt werden. Eine Innenfläche (nicht dargestellt) kann mit einem Gewinde versehen sein, um in die mit Gewinde versehene Außenfläche des unteren Bereichs 70 des Ventils 30 passend einzugreifen, so dass das Ventil in der Schweißnabe 96 installiert werden kann, indem die Gewinde des Ventils und der Schweißnabe aufeinander ausgerichtet werden und das Ventil gedreht wird, bis es befestigt ist.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Im Betrieb kann die vorliegende Offenbarung in verschiedenen gewerblichen Anwendungen eingesetzt werden, wie z. B. (ohne darauf beschränkt zu sein) in Transport-, Bergbau-, Bau-, Industrie-, Erdbewegungs-, Land- und Forstwirtschaftsmaschinen und -geräten. Beispielsweise kann die vorliegende Offenbarung für Arbeitsmaschinen von Vorteil sein, die hydraulische Systeme verwenden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Lader, Schaufeln, Grader und Muldenkipper. Die vorliegende Offenbarung stellt ein Kugelschwimmer-Entlüftungsventil bereit, mit dem Luft aus einem Saugrohr oder einer Saugleitung entweichen kann, während gleichzeitig verhindert wird, dass Luft erneut in das Saugrohr oder die Leitung eintritt. Das vorliegende Kugelschwimmer-Entlüftungsventil verbessert die Zuverlässigkeit der Pumpe erheblich und reduziert die Maschinengarantiezeit.
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Gemäß den in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen kann das vorliegende Kugelschwimmer-Entlüftungsventil 30 mit einer Hydraulikfluidleitung gekoppelt werden, die sich zwischen einem Hydraulikfluidtank 12 und einer Pumpe 14 erstreckt. Die Leitung kann eine Saugleitung 16 umfassen, die sich von einer Außenfläche 64 einer Wand 18 des Tanks 12 zur Pumpe erstreckt, die mit einem Saugrohr 20 gekoppelt sein kann, das sich von einer Innenfläche 62 der Wand 18 des Tanks in das im Tank gelagerte Hydraulikfluid erstreckt. Das Ventil 30 kann in Fluidverbindung mit dem Saugrohr 20 stehen, indem das Ventil an einem Befestigungsblock 22 des Saugrohrs 20 angebracht wird; alternativ kann das Ventil 30 in Fluidverbindung mit der Saugleitung 16 stehen, indem das Ventil direkt an der Saugleitung angebracht wird.
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Unabhängig von der Anordnung des Ventils 30 umfasst das vorliegende Kugelschwimmer-Entlüftungsventil 30 einen Kugelschwimmer 46. Im Ruhezustand kann der Kugelschwimmer 46 in einem sich verjüngenden Sitz 44 sitzen. In diesem Zustand befindet sich das Ventil 30 in einer geschlossenen Position, in der der Durchgang 38 gegen Fluid und Luft abgedichtet ist, die von einer Auslassöffnung 36 zu einer Einlassöffnung 34 strömen. Unterschiedliche Luftdrücke und der Auftrieb im Hydraulikfluid können dazu führen, dass der Kugelschwimmer 46 aus seiner Sitzposition nach oben schwimmt, wodurch das Ventil 30 geöffnet wird und Fluid und Luft aus der Saugleitung 16 oder dem Rohr 20 strömen können. Auf diese Weise können Fluid und Luft in einer Richtung von der Einlassöffnung 34 zur Auslassöffnung 36 strömen. Während Fluid und Luft durch das Ventil 30 strömen, kann der Kugelschwimmer 46 über eine Haltevorrichtung 50 oder einen oberen Sitz 92 im Ventil gehalten werden. Die Haltevorrichtung 50 umfasst einen mittleren Bereich 56, um den Kugelschwimmer 46 im Ventil 30 zu halten, während Luft und Fluid weiterhin um den Kugelschwimmer herum und zur Auslassöffnung 36 strömen können. In ähnlicher Weise funktioniert ein oberer Sitz 92, um den Kugelschwimmer 46 im Ventil 30 zu halten, während Luft und Fluid weiterhin durch eine Vielzahl von Kerben 94 zur Auslassöffnung 36 strömen können.
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Üblicherweise kann sich das Ventil 30 öffnen, bevor die Arbeitsmaschine 1 gestartet wird. Wenn sich im Laufe der Zeit während des Betriebs Luftblasen in der Saugleitung 16 oder dem Schlauch 20 ansammeln, kann das Ventil 30 es der Luft ermöglichen, die Saugleitung 16 oder den Schlauch 20 während ruhiger Phasen des Durchflussbedarfs der Pumpe 14 zu verlassen, wodurch verhindert wird, dass die Luftblasen eine kritische Größe erreichen, die zur Folge hätte, dass sie in die Pumpe gezogen würden. Das Niveau des Hydraulikfluids im Tank 12 kann sich während des normalen Maschinenbetriebs stark verändern. Wenn das Ventil 30 im Inneren des Tanks 12 installiert ist, kann der Kugelschwimmer 46 in den sich verjüngenden Sitz 44 zurückgesetzt werden, wenn das Niveau des Hydraulikfluids im Tank 12 unter das Ventil 30 fällt, wodurch das Ventil 30 geschlossen und verhindert wird, dass erneut Luft in das Saugrohr 20 eindringt, wodurch verhindert wird, dass die Pumpe 14 ihre Förderleistung verliert. Das Ventil 30 hält dadurch auch eine Pumpenpriorität aufrecht, falls ein unerwarteter Verlust von Hydraulikfluid das Niveau des Hydraulikfluids im Tank 12 unter die Einlässe der Saugleitung mit geringerer Priorität fallen lässt. Wie oben dargelegt, wird der Kugelschwimmer 46 aufgrund der Verjüngung des sich verjüngenden Sitzes 44 das Ventil 30 auch dann ordnungsgemäß zum Sitzen bringen und schließen, wenn die Maschine auf einem Gefälle oder einer geneigten Fläche betrieben wird.
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Während Aspekte der vorliegenden Offenbarung insbesondere unter Bezugnahme auf die vorstehenden Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurden, verstehen Fachleute, dass verschiedene zusätzliche Ausführungsformen durch die Modifikation der offenbarten Maschinen, Systeme und Anordnungen in Betracht gezogen werden können, ohne von dem Umfang dessen, was offenbart wird, abzuweichen. Solche Ausführungsformen sollten derart verstanden werden, dass sie in den Umfang der vorliegenden Offenbarung fallen, wie er basierend auf den Ansprüchen und jeglicher Äquivalente davon bestimmt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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