DE60201552T2

DE60201552T2 - Ventil zum Ermöglichen der Kontrolle eines fluidbetätigten Aktuators

Info

Publication number: DE60201552T2
Application number: DE60201552T
Authority: DE
Inventors: Massimo Musiani; Claudio Bulgarelli
Original assignee: Hydrocontrol SpA
Current assignee: Walvoil SpA
Priority date: 2001-05-21
Filing date: 2002-05-14
Publication date: 2006-03-02
Anticipated expiration: 2022-05-15
Also published as: DK1260744T3; DE60201552D1; ITBO20010317A1; KR100894087B1; ITBO20010317A0; EP1260744A1; JP2003083305A; KR20020089190A; EP1260744B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ventil zum Ermöglichen der Steuerung eines fluidbetätigten Aktuators, der insbesondere für die Bewegung von Baggern verwendet wird.
Es ist bekannt, dass die Steuerung eines hydraulischen Betätigungssystems, das zum Beispiel von einem Baggerführer gesteuert wird, eine Verteilungseinheit verwendet, die aus mehreren Funktionsabschnitten besteht, von denen zwei der Betätigung der rechten und linken Laufkette dienen und die anderen entsprechend der Positionierung des Arbeitsarms des Baggers dienen. Es ist ebenfalls bekannt, dass eine entsprechende Anzahl an Abschnitten, die sich als hydraulische Schalter für die Aktivierung oder Deaktivierung der Steuerung zur Betätigung der Erdbewegungsmaschine eignen, mit den Funktionsabschnitten, die der Laufkettenbetätigung dienen, verbunden sind. Das Vorhandensein zusätzlicher Funktionsabschnitte erhöht nicht nur die Komplexität der Konstruktion der Verteilungseinheit, sondern verursacht zwangsläufig auch Größenprobleme wegen der übermäßigen Querabmessungen der Verteilungseinheit.
DE 15 50 452 offenbart ein Ventil mit den im Oberbegriff des anliegenden Anspruchs 1 dargelegten Merkmalen.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die oben genannten Nachteile zu vermeiden, indem die Abmessungen der Verteilungseinheit reduziert werden ohne dadurch auf die Schalter für die Aktivierung/Deaktivierung des für die Betätigung der Erdbewegungsmaschine geeigneten Hydraulikkreises zu verzichten.
Innerhalb dieses Ziels besteht ein Aspekt der vorliegenden Erfindung darin, eine Vorrichtung mit einer einfachen, in der Praxis relativ leicht herzustellenden Konstruktion zu schaffen, die sicher in ihrer Anwendung, effektiv in ihrem Betrieb und verhältnismäßig kostengünstig ist.
Ein weiterer Aspekt ist, dass das Ventil sowohl auf den Elementen, die die Erdbewegungsmaschine betätigen, als auch auf einer Öleinlassplatte installierbar sein soll.
Dieses Ziel sowie diese und weitere Aspekte, die im Folgenden klarer werden, werden durch das vorliegende Ventil zum Ermöglichen der Steuerung eines fluidbetätigten Aktuators, wie in den anliegenden Ansprüchen definiert, erreicht.
Weitere Merkmale und Vorteile werden durch die folgende detaillierte Beschreibung einer bevorzugten, jedoch nicht ausschließlichen Ausführungsform eines Ventils zum Ermöglichen der Steuerung eines fluidbetätigten Aktuators gemäß der vorliegenden Erfindung, die anhand einer nicht ausschließlichen Ausführungsform in den begleitenden Zeichnungen dargestellt wird, verdeutlicht, wobei:
1 ein Längsschnitt des Ventils gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Montageposition ist;
2 ein Längsschnitt ist, in dem der Einlass des Ventils mit dem Auslass verbunden und die Bewegungsteuerung deaktiviert ist;
3 eine Ansicht einer Zwischenarbeitsstellung ist;
4 eine Ansicht einer Stellung ist, in der der Einlass geschlossen und die Bewegungssteuerung des Aktuators ermöglicht ist;
5 ein Hydraulik-Diagramm ist;
6 eine Ansicht einer fluidbetätigten Verteilungseinheit ist, in die das Ventil eingesetzt ist.
Mit Bezug auf die 1 bis 6 bezeichnet die Bezugsziffer 1 allgemein ein Ventil gemäß der Erfindung.
Das Ventil 1 besteht aus einem ersten Körper 2 und einem zweiten Körper 3, die hermetisch miteinander verbunden sind, und ist mit dem ersten Körper 2 in eine in den Funktionsabschnitten 5 einer Verteilungseinheit 6 vorgesehene Öffnung 4 eingesetzt. Die Verteilungseinheit 6 besteht aus einer variablen Anzahl an Funktionsabschnitten 5, die jeweils der Betätigung eines entsprechenden Aktuators 7 dienen. In dem in den 5 und 6 dargestellten Fall ist das Ventil 1 in die äußeren Funktionsabschitte 5a, 5b, die der Betätigung des Aktuators 7 für die Bewegung der Laufketten eines Baggers dienen, eingesetzt. Die in 6 schematisch dargestellten Funktionsabschnitte 5a und 5b bestehen aus einer ersten Leitung 8, die zwischen der Öffnung 4 und der Speiseleitung 9 angeordnet ist, und einer zweiten Leitung 10, die zwischen der Öffnung 4 und der Anschlussleitung 11 angeordnet ist.
Der erste Körper 2 enthält einen länglichen Hohlraum 12, der an einem Ende 2a einen axialen Einlass 13 bildet, der mit der ersten Leitung 8 verbunden ist, und radiale Auslässe 14, die mit Bezug auf den länglichen Hohlraum 12 radial angeordnet und mit der zweiten Leitung 10 verbunden sind.; an dem anderen Ende enthält der erste Körper 2 eine zylindrische Öff nung 15, die innen mit einem Gewindeteil 16 versehen ist. Der erste Körper 2 bildet in dem äußeren mittleren Bereich 17 ein Gewinde 18a und einen ringförmigen Anlagebereich 19, zur Anlage gegen das flache äußere Teilstück der Öffnung 4 des Funktionsabschnitts 5a, 5b. Zwischen dem Anlagebereich 19 und dem Gewinde 18a ist eine ringförmige Ausnehmung 20 vorgesehen, die eine ringförmige Dichtung 21 enthält. Der längliche Hohlraum 12 enthält ein Durchflussregelungselement 22 mit einem kegelstumpfförmigen Kopf 23, an dessen flacher Vorderseite 24 ein axiales Loch 25 ausgebildet ist, welches mit einem axialen Hohlraum 26 verbunden ist, an dessen dem Loch 23 gegenüber liegenden Seite eine zylindrischen Öffnung 27 vorgesehen ist.
Der zweite Körper 3 bildet ein zylindrisches Teilstück 3a, das außen mit einem Gewinde versehen ist, welches in den Gewindeabschnitt 16 eingreift. Das Gewinde 28 wird durch eine ringförmige Ausnehmung 29, die eine Dichtung 30 enthält, unterbrochen. Eine zylindrische Erweiterung 31 ist als Fortsetzung der ringförmigen Ausnehmung 29 vorgesehen und stößt gegen die Kante 32 der zylindrischen Öffnung 15, wenn der zweite Körper 3 in den ersten Körper 2 geschraubt wird. Das Teilstück 3a besitzt eine Verlängerung 33, die komplementär und hermetisch in den axialen Hohlraum 26 eingesetzt ist. Die Verlängerung 33 enthält diametrale Löcher 34–36 und einen zylindrischen Sitz 37, der koaxial zu dem axialen Hohlraum 26 ist, und erreicht eine Öffnung 38, in die eine den Hub begrenzende Madenschraube 39 geschraubt ist, und bildet zusammen mit dem Endabschnitt des zylindrischen Sitzes 37 eine Kammer 40. Die Kammer 40 enthält eine Feder 41, die koaxial zwischen dem Boden 42 und dem Kopf 43 eines Schiebers 44 angeordnet ist, welcher in seinem mittleren Bereich eine ringförmige Ausnehmung 45 aufweist. Das Ende 46 der Verlängerung 31 bildet zusammen mit dem Boden 47 des Durchflussregelungselements 22 eine Druckkammer 48 mit veränderbarem Volumen und besitzt einen größeren Querschnitt, der eine größere Oberfläche 48a bildet, welche auf einer zu der durch den axialen Hohlraum gebildeten Längsachse rechtwinkligen Ebene Π liegt. Die Druckkammer enthält eine entsprechend kalibrierte Feder 49 und schiebt in der montierten Position das Durchflussregelungselement 22 in die Stellung zum Schließen des Einlasses 13 und isoliert ihn von den Auslässen 14. Der Bereich zwischen dem Ende 46 und dem diametralen Loch 36 bildet zusammen mit dem inneren Teil des Durchflussregelungselements 22 eine erste Übertragungskammer 50, die durch das Loch 36 mit einer durch eine ringförmige Ausnehmung gebildeten zweiten Übertragungskammer 51 verbunden ist. Die zweite Übertragungskammer 51 ist in der Hubstartposition des Schiebers 44 mit einer dritten Übertragungskammer 52 und einem in den Auslass 14 mündenden Durchgang 53 verbunden.
In der montierten Anordnung sieht das Ventil wie in 1 dargestellt aus, in welcher der Einlass 13 durch den Kopf 23 des Durchflussregelungselements 22, welches durch die Feder 49 in die Schließposition gedrückt wird, geschlossen ist. In dieser Position besitzt die Druckkammer 48 das maximale Volumen und ist durch die Übertragungskammern 50, 51 und 52 mit den diametralen Löchern 34-36 und dem Durchgang 53 verbunden. In der gleichen montierten Anordnung wird der Schieber 44 durch die Feder 41 in die inaktive Position bewegt und stößt dabei mit dem Kopf gegen die den Hub begrenzenden Madenschraube 39, die es erlaubt, den Hub des Schiebers 44 einzustellen.
Im praktischen Betrieb nimmt der Einlass 13 das Fluid bei einem Druck P1 auf, nachdem das Ventil 1 in die Öffnung 4 der Funktionsabschnitte 5a und 5b eingesetzt worden ist.
Bei einem Druck P1 übt das Fluid einen Druck auf die flache Vorderseite 24 aus bis das Durchflussregelungselement 22 die offene Position wie in 2 dargestellt erreicht. In dieser Situation ist der im Einlassbereich 13 aufgebaute Druck P_t nahezu so groß wie der Druck des Auslasses 14 und dementsprechend erreicht eine beträchtliche Menge des Fluids direkt den Auslass 14; zur gleichen Zeit tritt die andere Menge des Fluids durch das Loch 25 in die Druckkammer 48 ein, die wiederum allmählich ihr Volumen verringert und damit das Ausströmen des Öls in Richtung des Auslasses 14 durch die Übertragungskammern 50, 51 und 52 und den Durchgang 53 ermöglicht. An diesem Punkt wird der Öffnung 38 ein Fluid mit einem Druck P_P von zum Beispiel 40 bar zugeführt, wenn man den Einlass 13 schließen oder die Steuerung für die Betätigung der Aktuatoren ermöglichen möchte; auf diese Weise treibt das Fluid den Schieber 44 von der inaktiven Position in die Hubgrenzposition und löst eine leichte Bewegung des Durchflussregelungselements 22 in Richtung des Einlasses 13 aus, wie in 3 dargestellt ist. An diesem Punkt übersteigt die innere Druckkraft die äußere Druckkraft und schließt das Durchflussregelungselement dadurch den Einlass 13, da der Druck in der Druckkammer 48 P_t P_I ist, weil die erste Übertragungskammer 50 von der zweiten Übertragungskammer 51 getrennt worden ist, und da die Druckfläche der Druckkammer 48 größer ist als die flache Vorderseite 24.
Es ist somit gezeigt worden, dass die Erfindung das beabsichtigte Ziel und die beabsichtigten Aspekte erreicht.
Die so konzipierte Erfindung lässt sich leicht durch eine Anzahl von Änderungen und Variationen abwandeln, die alle innerhalb des Bereichs der anliegenden Ansprüche liegen.
Weiter können alle Details durch technisch gleichwertige ersetzt werden.
In der Praxis können die verwendeten Materialien sowie die Formen und Abmessungen entsprechend den Anforderungen frei gewählt werden, ohne dadurch den Schutzumfang der anliegenden Ansprüche zu verlassen.
Wo in einem der Ansprüche hinter technischen Merkmalen Bezugszeichen stehen, sind diese Bezugszeichen nur zu dem Zweck eingefügt worden, um die Verständlichkeit der Ansprüche zu erhöhen und dementsprechend schränken solche Bezugszeichen die Interpretation keines der beispielhaft durch solche Bezugszeichen gekennzeichneten Elemente ein.

Claims

Ventil zum Ermöglichen der Steuerung eines fluidbetätigten Aktuators, bestehend aus einem ersten Körper (2), in dem ein länglicher Hohlraum (12) ausgebildet ist, der an seinem einen Ende (2a) einen Einlass (13) für Hochdruckfluid und wenigstens einen Auslass (14) zum Ausströmen dieses Fluids, ein Durchflusssteuerungselement (22), das einen inneren axialen Hohlraum (26) bildet, und in dem länglichen Hohlraum (12) zwischen einer Position, in der der Einlass (13) geöffnet wird, und einer Position, in der der Einlass (13) geschlossen wird, hin- und herbewegt werden kann, aufweist, einem zweiten Körper (3), der hermetisch mit dem anderen Ende des ersten Körpers (2) verbunden ist und eine Verlängerung (33) aufweist, die in den axialen Hohlraum (26) eingesetzt ist und auf der der Verlängerung (33) gegenüberliegenden Seite mit einer Öffnung (38) zur Aufnahme eines mit Druck beaufschlagten Betätigungsfluids zur Betätigung eines Schiebers (44) versehen ist, der in einem zylindrischen Sitz (37) der Verlängerung (33) zwischen einer inaktiven Position und einer Hubgrenzposition bewegt werden kann, wobei dieses Durchflusssteuerelement (22) in Bezug auf die Verlängerung (33) eine Druckkammer (48) mit veränderbarem Volumen bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerung (33) hermetisch in den axialen Hohlraum (26) eingesetzt ist und das Durchflusssteuerungselement (22) ringförmige Fluidübertragungskammern (50, 51, 52) zur Übertragung des vom Einlass (13) zum Auslass (14) strömenden Fluids bildet, wobei die Druckkammer (48) und die Übertragungskammern (50, 51, 52) lösbar durch den Schieber (44) miteinander verbunden sind, um das Durchflusssteuerungselement (22) wahlweise in die geschlossene Position zu bewegen, wenn sich der Schieber (44) in der Hubgrenzposition befindet und die Druckkammer (48) ihr maximales Volumen erreicht hat, oder in die geöffnete Position, wenn sich der Schieber (44) in der Hubstartposition befindet und die Druckkammer (48) ihr minimales Volumen erreicht hat.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer (48) in dem Übergang von der geöffneten zu der geschlossenen Position einen größeren Querschnitt mit einer im Vergleich zu dem Boden (47) des Durchflussregelungselementes (22) größeren Oberfläche (48a) aufweist, wobei diese größere Oberfläche (48a) auf einer Ebene (π) senkrecht zu der durch den axialen Hohlraum (26) gebildeten Längsach se angeordnet ist.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil hermetisch in eine in einem Funktionsabschnitt (5) einer fluidbetätigten Verteilungseinheit (6) ausgebildeten Öffnung (4) eingesetzt ist, wobei sich dieser Abschnitt (5) für die Betätigung eines fluidbetätigten Aktuators (7) eignet.
Ventil nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Funktionsabschnitt (5) innen eine erste Leitung (8), die zwischen der Öffnung (4) und dem Versorgungskreis angeordnet ist, zur Betätigung des Aktuators (7) und eine zweite Leitung (10), die zwischen dieser Öffnung und dem Abflusskreis angeordnet ist, aufweist.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (13) axial angeordnet ist.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (14) radial angeordnet ist.
Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchflusssteuerungselement (22) eine zylindrische Öffnung (27) an dem der Verlängerung (33) gegenüberliegenden Seite und einen kegelstumpfförmigen Kopf (23) an seinem entgegengesetzten Ende aufweist.
Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der flachen Stirnfläche (24) dieses Kopfes eine axiale Bohrung (25) zur Verbindung des Einlasses (13) mit der Druckkammer (48) ausgebildet ist.
Ventil nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche dieser flachen Stirnfläche (24) kleiner ist als die gegenüberliegende Fläche der Druckkammer (48).
Ventil nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feder (49) in der Druckkammer (48) angeordnet ist.
Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerung (33) einen zylindrischen Sitz (37) aufweist, der axial bis zu der Öffnung (38) verläuft.
Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerung (33) diametrale Löcher (34, 35, 36), die den mittleren Bereich des zylindrischen Sitzes schneiden, aufweist.
Ventil nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerung (33) in Bezug auf das Durchflusssteuerelement (22) eine erste Übertragungskammer (50) bildet.
Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem mittleren Bereich des Schiebers (44) eine ringförmige Ausnehmung (45) ausgebildet ist, die zusammen mit dem Durchflusssteuerungselement (22) eine zweite Übertragungskammer (51) bildet, die mit einer dritten Übertragungskammer (52) über das mittlere diametrale Loch (36) verbindbar ist.
Ventil nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Übertragungskammer (52) mit dem Auslass (14) über einen Kanal (53) verbunden ist.
Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsfluid im Wesentlichen unter einem Druck von 40 bar steht.