DE20005682U1

DE20005682U1 - Feindrossel und hydraulische Dämpfvorrichtung

Info

Publication number: DE20005682U1
Application number: DE20005682U
Authority: DE
Original assignee: Heilmeier and Weinlein Fabrik fuer Oel Hydraulik GmbH and Co KG
Current assignee: Hawe Hydraulik GmbH and Co KG
Priority date: 2000-03-27
Filing date: 2000-03-27
Publication date: 2000-06-29
Anticipated expiration: 2010-03-28

Description

GRÜNECKER, KINKELt)EV, STO.GKM^fRS&SiCßlWANHÄUSSER

ANWALTSSOZIETÄT

ANWALTSSOZIETÄT MAXIMIUANSTRASSE 58 D-80538 MÜNCHEN GERMANY

Anmelder:

HEILMEIER & WEINLEIN FABRIK F. OEL-HYDRAULIK GMBH & CO. KG STREITFELDSTRASSE 25 81673 MUENCHEN

RECHTSANWÄLTE

MÜNCHEN

DR. HELMUT EICHMANN

GERHARD BARTH

DR. ULRICH BLUMENRÖDER. LL.M.

CHRISTA NIKLAS-FALTER

DR. MAXIMILIAN KINKELDEY. LLM.

SONJA SCHÄFFLER

DR. KARSTEN BRANDT

OF COUNSEL

PATENTANWÄLTE

AUGUST GRÜNECKER
OR. GUNTER BEZOLD
DR. WALTER LANGHOFF

DR. WILFRIED STOCKMAIR (-1996)

PATENTANWÄLTE EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

MÜNCHEN

DR. HERMANN KINKELDEY

DR. KLAUS SCHUMANN

PETER H. JAKOB

WOLFHARD MEISTER

HANS HILGERS

DR. HENNING MEYER-PLATH

ANNELIE EHNOLD

THOMAS SCHUSTER

DR. KLARA GOLDBACH

MARTIN AUFENANGER

GOTTFRIED KLITZSCH

DR. HEIKE VOGELSANG-WENKE

REINHARD KNAUER

DIETMAR KUHL

DR. FRANZ-JOSEF ZIMMER

8ETTINA K. REICHELT

DR. ANTON K. PFAU

DR. UDO WEIGELT

RAINER BERTRAM

JENS KOCH, M.S. (U of PA) M.S. (ENSPM)

KÖLN

OR. MARTIN DROPMANN

CHEMNITZ MANFRED SCHNEIDER

IHR ZEICHEN/YOUR REF.

UNSER ZEICHEN / OUR REF.

G4281-25/SÜ

DATUM / DATE

27.03.00

Feindrossel und hydraulische Dämpfvorrichtung

MAXIMILIANSTRASSE 58 D-80538
TEL 089/21 23 50 FAX (Gr.3) 089/22 02 87, ((Jn^Og? Ht 86 Si 92 http://www.grunecker.de - e-mail: postmaster@grunecker.de '. '. JcAl{ER-lviLBElW-eiNC»*i5«r>50*72 K<?LN ·
*..jtl*832*1 /9*4.17"2&Idigr;&Lgr;*&Rgr;&Agr;&KHgr;*(Gr*3)"932*1 >4k«7 22 5·
e-maii: dropmann@grunecker.de

· DEUTSCHE BANK MÜNCHEN NO. 17 51734 * «€tZ700 70010 SWIFT: DEUT DE MM

Feindrossel und hydraulische Dämpfvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Feindrossel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine hydraulische Dämpfvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6.

In der Hochdruckhydraulik werden insbesondere in Steuerkreisen, in denen das Druckmittel zwar mit hohem Druck aber in kleinen Mengen bewegt wird, für verschiedene Einsatzzwecke Feindrosseln verwendet. Typische Einsatzfälle sind beispielsweise die Aufsteuerseite eines Lasthalteventils, die Steuerseite einer Druckwaage, oder der Steuerkreis einer Regelpumpe. Ist der Drosselquerschnitt größer als in etwa eine O,4mm-Bohrung, so lässt er sich durch Bohren oder Schlitzfräsen bequem formen. Kleinere Drosselquerschnitte sind jedoch mit diesem Bearbeitungsverfahren nicht mit zufriedenstellender Güte herstellbar oder nur mit teurem Mehraufwand. Deshalb werden Feindrosseln oft als Gewinde- oder Kaskadendrosseln ausgebildet, die in der Fertigung teuer sind und oftmals erheblichen Einbauraum beanspruchen.

In EP-A-582 859 ist eine Feindrossel offenbart, die als Gewindedrossel ausgebildet und in eine hydraulische Dämpfungsvorrichtung eingegliedert ist. Die Dämpfungsvorrichtung wird beispielsweise an der Steuerseite eines Regelventils eingesetzt, um Druckschwankungen abzudämpfen. In Abströmrichtung wird die Feindrossel von einem Rückschlagventil umgangen, während in Zuströmrichtung ein die Feindrossel umgehendes, mechanisch vorgespanntes Rückschlagventil vorgesehen ist. Das mechanisch vorgespannte Rückschlagventil zwingt die Feindrossel zur Dämpffunktion in Zuströmrichtung. Die Rückschlagventile und die Feindrossel können als getrennte Komponenten eingebaut oder - wie gezeigt - in einer Ventileinheit zusammengefasst sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Feindrossel sowie eine hydraulische Dämpfvorrichtung mit einer Feindrossel anzugeben, wobei die Feindrossel kostengünstig herstellbar sein soll und wenig Einbauraum beansprucht.

Die gestellte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst.

Die Feindrossel ist sowohl für sich als auch bei Eingliederung in die hydraulische Dämpfvorrichtung kostengünstig herstellbar, weil die den Drosselquerschnitt begrenzende Einbuchtung in der rotationssymmetrischen Oberfläche des Drosselelements einfach und trotzdem sehr genau zu fertigen ist, zweckmäßigerweise direkt in Verbindung mit der Herstellung oder Bearbeitung der rotationssymmetrischen Oberfläche. Da an der Oberfläche ohnedies gute Oberflächenqualität und hohe Maßgenauigkeit erforderlich sind, lässt sich die Einbuchtung bei der Bearbeitung formen und ist der Mehraufwand vernachlässigbar. Es lassen sich problemlos Drosselquerschnitte realisieren, die kleiner sind als eine Bohrung mit 0,4 mm Durchmesser. Zweckmäßigerweise besteht das Drosselelement aus Stahl, gegebenenfalls sogar gehärtetem Stahl. In der Dämpfvorrichtung ist die Oberfläche des Drosselelementes geschliffen. Bei dem Schleifvorgang lässt sich auch die Einbuchtung abtragen. Der Einbauraum für die Feindrossel ist klein.

Die Einbuchtung kann eine ebene, konvexe oder konkave Fläche in der rotationssymmetrischen Oberfläche sein, wobei einer ebenen Oberfläche aus Herstellungsgründen der Vorzug zu geben ist.

Bei einem Drosselelement mit kegeliger oder kegelstumpfförmiger Oberfläche kann die Einbuchtung durch eine zur Kegelerzeugenden parallele Abtragung gebildet sein, d.h. eine Abflachung, die längs der Kegelerzeugenden verläuft, und zwar entweder über die gesamte Länge der Erzeugenden oder nur über den Teilbereich, in dem das Drosselelement mit dem Strömungsdurchgang zusammenarbeiten soll. Die Oberfläche wird bei rotierendem Drosselelement geschliffen, um die erforderlichen Oberflächengüte zu erhalten. Zum Formen der Einbuchtung braucht nur die Drehbewegung des Drosselelementes angehalten zu werden, damit das Schleifelement die Einbuchtung abträgt. Wird das Schleifelement beim Schleifen längs der Kegelerzeugenden hin- und herbewegt, dann bietet es sich an, bei unterbrochener Drehbewegung des Drosselelements das Schleifelement einige Male längs der Kegelerzeugenden auf- und abzufahren und zuzustellen, um die Einbuchtung, z.B. als längsverlaufende Abflachung, zu formen, die eine dreieckige Fläche wird. Es genügt, ca. 0,05 mm abzutragen.

· · · ft

Bei einem Drosselelement mit kugeliger Oberfläche wird entweder nur eine kreisförmige Abflachung am Umfang gebildet, an dem die Oberfläche mit dem Strömungsdurchgang zusammenarbeiten muss, oder wird eine der Kugelkrümmung folgende Abflachung in die Oberfläche geformt, z.B. eingeschliffen.

Zweckmäßigerweise werden die Oberfläche und die Abtragung bzw. Abflachung durch Schleifen hergestellt, vorzugsweise in einem Arbeitsablauf. Dabei kann die Abflachung vor, beim oder nach dem Schleifen der Oberfläche abgetragen werden.

Besonders zweckmäßig bildet die Feindrossel in der hydraulischen Dämpfungsvorrichtung mit dem mechanisch vorgespannten ersten Rückschlagventil gleich das Ventilelement und den Ventilsitz des Rückschlagventils. Dies spart Bauraum und Strömungswege und führt zu dem Vorteil einer Selbstreinigung der Feindrossel, weil eventuell festgesetzte oder anhaftende Verunreinigungen beim Öffnen des Rückschlagventils weggespült oder weggerissen werden. Dies erhöht die Funktionssicherheit der Feindrossel.

Baulich einfach wird das Drosselelement in ein Federwiderlager einer Vorspannfeder des ersten Rückschlagventils eingesetzt.

Für die Kompaktheit der Dämpfvorrichtung ist es günstig, auch das zweite Rückschlagventil in das Federwiderlager einzugliedern und die Strömungsverbindung vom zweiten Rückschlagventil zum Strömungsweg über einen Innenkanal des hohl ausgebildeten Drosselelements zu führen.

Im Hinblick auf Verschleißfestigkeit und hohe Maßgenauigkeit ist es zweckmäßig, das Drosselelement und den Strömungsdurchgang aus gehärtetem, angelassenem Stahl herzustellen, und die kooperierenden Oberflächen zu schleifen.

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes erläutert. Es zeigen:

• &diams;

Fig. 1 eine hydraulische Dämpfungsvorrichtung in Form eines Blockschaltbildes,

Fig. 2 einen Teillängsschnitt der Dämpfungsvorrichtung von Fig. 1 in konstruktiver Ausbildung,

Fig. 3 ein Detail, nämlich ein Drosselelement, in Seitenansicht,

Fig. 4 das Drosselelement von Fig. 3 in einer Draufsicht, und

Fig. 5 eine andere Ausführungsform eines Drosselelements.

Eine hydraulische Dämpfvorrichtung in Fig. 1 ist in einen Strömungsweg 5, 6 eingegliedert, der beispielsweise eine Steuerleitung eines hydraulischen Steuersystems (nicht gezeigt) ist. Diese Dämpfvorrichtung enthält wenigstens eine Feindrossel F₁ die ein Druckgefälle erzeugt und Druckschwankungen dämpft. In einer Steuerleitung hat das hydraulische Druckmittel zwar ggfs. hohen Druck, es werden jedoch nur kleine Volumina.

Die Feindrossel F wird in einer ersten Strömungsrichtung 2 von einem ersten, mechanisch vorgespannten Rückschlagventil R1 umgangen. In der zweiten Strömungsrichtung 1 wird die Feindrossel F hingegen von einem im Wesentlichen unvorgespannten zweiten Rückschlagventil R2 umgangen. Diese Verschaltung bewirkt, dass in der ersten Strömungsrichtung 2 das Druckmittel zunächst durch die Feindrossel F gezwungen wird, bis das erste Rückschlagventil R1 anspricht und öffnet, während eine Strömung in der zweiten Strömungsrichtung 1 sofort das zweite Rückschlagventil R2 öffnet und die Feindrossel umgeht. Ein in der ersten Strömungsrichtung 2 wirkender Druckimpuls wird bis zum Ansprechen des ersten Rückschlagventils R1 in der Feindrossel F abgeschwächt oder abgedämpft. Ein in der zweiten Strömungsrichtung auftretender Druckimpuls passiert hingegen relativ ungedämpft sofort das zweite Rückschlagventil R2.

Ähnliche Dämpfvorrichtungen D könnten mit nur einem der beiden Rückschlagventile oder mit gar keinem Rückschlagventil bestückt sein. Ferner könnten beide Rückschlagventile mechanisch vorgespannt sein.

Die in Fig. 1 schematisch angedeutete Dämpfvorrichtung D ist in Fig. 2 im Detailaufbau als Einheit in einem Einschraubventil V gezeigt. Das Einschraubventil V wird mit einem Schraubteil 8 in einer Gewindebohrung 3 festgelegt. Die Gewindebohrung 3 gehört zu einer Kammer 4, die zwischen den beiden Teilen 5, 6 des Strömungsweges liegt. Mittels einer Dichtmutter 7 erfolgt die Abdichtung nach außen.

Das erste Rückschlagventil R1 wird von einem in das Schließelement des Rückschlagventils bildenden Drosselelement 11 und einem Strömungsdurchgang 17 gebildet und weist ein das Drosselelement 11 halterndes Federwiderlager 10 auf, das durch eine Vorspannfeder 9 beaufschlagt wird. Die Vorspannfeder 9 lässt sich durch die Einschraubtiefe des Schraubteils 8 in ihrer Vorspannung verstellen. Gleichzeitig bildet das Drosselelement 11 zusammen mit dem Strömungsdurchgang 17 die Feindrossel F, wobei der Strömungsdurchgang 17 in einem Ventilsitz-Einsatz 13 am Grund der Kammer 4 gebildet ist. Das zweite Rückschlagventil R2 ist im Federwiderlager 10 untergebracht und weist ein Schließelement 14, einen Ventilsitz 14' und ggfs. eine schwache Schließfeder 15 auf. Das zweite Rückschlagventil R2 ist in einer Kammer des Federwiderlagers 10 untergebracht und steht über einen Innenkanal 12 im Drosselelement 11 mit dem Strömungsdurchgang 17 in Verbindung. Der Drosselquerschnitt der Feindrossel F wird zwischen dem Drosselelement 11 und dem Strömungsdurchgang 17 begrenzt. Sollten sich in diesem Bereich Verunreinigungen festsetzen, so werden diese weggerissen oder weggespült, sobald das erste Rückschlagventil R1 gegen die Kraft der Vorspannfeder 9 öffnet.

In Fig. 3 ist am Drosselelement 11 eine kegelige (oder kegelstumpfförmige, nicht gezeigt) rotationssymmetrischen Oberfläche 16 gebildet, die durch eine Schleifbearbeitung eine bestimmte Oberflächengüte hat. Das Drosselelement 11 besteht zweckmäßigerweise aus gehärtetem und angelassenem Stahl. Die rotationssymmetrische O-berfläche 16 wird durch wenigstens eine lokale Einbuchtung E unterbrochen, die bei der gezeigten Ausführungsform als der Kegelerzeugenden folgende Abflachung 19

mit einer Abtragestärke &khgr; geformt ist und sich längs der Erzeugenden erstreckt. In der Draufsicht in Fig. 4 ist zu sehen, dass die Abflachung 19, die die Einbuchtung E definiert, die Form eines Dreiecks hat. Gestrichelt ist in Fig. 3 angedeutet, dass der Strömungsdurchgang 17 eine Sitzkante 18 besitzt, die mit der Oberfläche 16 nach Art eines Sitzventils leckagefrei zusammenarbeitet. Mit der Einbuchtung E definiert die kreisförmige Sitzkante 18 jedoch den gewünschten Drosselquerschnitt, der beispielsweise kleiner ist als der Querschnitt einer Bohrung mit 0,4 mm Durchmesser. Die Einbuchtung könnte sich in Richtung der Erzeugenden in etwa über den Bereich der O-berfläche 16 erstrecken, der mit der Sitzkante 18 zusammenarbeitet.

Die Einbuchtung E in Form der ebenen Abflachung 19 des Drosselelementes 11 in den Fig. 3 und 4 wird z.B. beim Schleifen der Oberfläche 16 geformt. Dabei wird das Drosselelement 11 um die Kegelachse rotiert, während gegebenenfalls das Schleifwerkzeug entlang der Kegelerzeugenden auf- und abverstellt wird. Durch Unterbrechen der Drehbewegung und Verfahren des Schleifwerkzeugs entlang der Erzeugenden, gegebenenfalls bei gleichzeitigem Zustellen des Schleifwerkzeugs, wird die Abflachung 19 gebildet. Beispielsweise wird bei einem Drosselelement 11 mit einem Basisdurchmesser von 2,5 mm und einer Kegelhöhe von ca. 3,75 mm die Abflachung mit einer Tiefe von 0,05 mm geschliffen.

Es liegt auf der Hand, dass gegebenenfalls in Umfangsrichtung mehrere solcher Abflachungen 19 verteilt sein können.

In Fig. 5 ist ein Drosselelement 11' mit kugeliger Umfangsfläche 16" gezeigt. Die Einbuchtung E wird durch eine kreisförmige Abflachung oder Abtragung 19' definiert, die in dem Bereich der Oberfläche 16' geformt, zweckmäßigerweise geschliffen, wird, der mit der Sitzkante 18' zusammenarbeitet. Analog zu Fig. 1 könnte die Abflachung 19' (gestrichelt angedeutet) in Längsrichtung des Drosselelements 11' und parallel zur Kugelkrümmung eingeschliffen werden.

Claims

1. Feindrossel (F); insbesondere für die Hochdruck-Hydraulik, mit einem Drosselelement (11, 11'), das mit einer rotationssymmetrischen Umfangsfläche (16, 16') einen Drosselquerschnitt in einem kreisförmigen Strömungsdurchgang (17, 18, 18') begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass die rotationssymmetrische Oberfläche (16, 16') durch wenigstens eine lokale Einbuchtung (E) unterbrochen ist, die mit dem kreisförmigen Strömungsdurchgang den Drosselquerschnitt begrenzt.

2. Feindrossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbuchtung (E) eine - im Querschnitt des Drosselelements (11, 11') - ebene, konvexe oder konkave Fläche in der rotationssymmetrischen Oberfläche (16, 16') ist.

3. Feindrossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (16) kegelig oder kegelstumpfförmig und die Einbuchtung (E) eine zur Kegelerzeugenden zumindest in etwa parallele Ablfachung (19) zufolge einer Abtragung des Materials des Drosselelements ist.

4. Feindrossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (16') kugelig und die Einbuchtung (E) eine zur Kugelfläche zumindest in etwa parallele Abtragung oder eine kreisförmige Abflachung (19') ist.

5. Feindrossel nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (16, 16') und die Abtragung bzw. Abflachung (19, 19') geschliffen sind.

6. Hydraulische Dämpfvorrichtung (D) mit einer in einem Strömungsweg (5, 6) angeordneten Feindrossel (F), insbesondere für eine Steuerleitung, dadurch gekennzeichnet, dass die Feindrossel (F) einen kreisrunden Strömungsdurchgang (17, 18, 18') und ein Drosselelement (11, 11') mit rotationssymmetrisch geschliffener Oberfläche (16, 16') aufweist, und dass die Oberfläche am Strömungsdurchgang anliegt und zumindest im Anlagebereich wenigstens eine lokal eingeschliffene Einbuchtung (E) aufweist, die mit dem Strömungsdurchgang den Drosselquerschnitt begrenzt.

7. Hydraulische Dämpfvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (16, 16') kegelig oder kugelig und die Einbuchtung (E) eine parallel zur Oberflächenerzeugenden oder einer Tangente an die Oberfläche eingeschliffene Abflachung (19, 19') ist.

8. Hydraulische Dämpfvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Feindrossel (F) in einer ersten Strömungsrichtung (2) durch ein mechanisch vorgespanntes erstes Rückschlagventil (R1) mit einem Ventilelement und einem Ventilsitz umgehbar ist, und dass das Drosselelement (11, 11') und der Strömungsdurchgang (17, 18, 18') das Ventilelement und den Ventilsitz des ersten Rückschlagventils (R1) bilden.

9. Hydraulische Dämpfvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselelement (11, 11') in einem Federwiderlager (10) einer Vorspannfeder (9) des ersten Rückschlagventils (R1) angeordnet ist.

10. Hydraulische Dämpfvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Feindrossel (F) in einer zweiten Strömungsrichtung (1) durch ein zweites Rückschlagventil (R2) umgehbar ist, dass das zweite Rückschlagventil (R) im Federwiderlager (10) des ersten Rückschlagventils (R1) angeordnet ist, und dass eine Strömungsverbindung vom Strömungsweg (5) zum zweiten Rückschlagventil (R2) durch einen in den Strömungsdurchgang (17, 18, 18') mündenden Innenkanal (12) im Drosselelement (11, 11') vorgesehen ist.

11. Hydraulische Dämpfvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselelement (11, 11') und der Strömungsdurchgang (17, 18, 18') aus gehärtetem, angelassenem Stahl bestehen und geschliffen sind.