WO1997005415A1 - Automatisches entlüftungsventil für hydraulikanlagen - Google Patents

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WO1997005415A1
WO1997005415A1 PCT/EP1996/003186 EP9603186W WO9705415A1 WO 1997005415 A1 WO1997005415 A1 WO 1997005415A1 EP 9603186 W EP9603186 W EP 9603186W WO 9705415 A1 WO9705415 A1 WO 9705415A1
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Joachim Stein
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Aeg Sensorsysteme Gmbh
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    • F16K24/00—Devices, e.g. valves, for venting or aerating enclosures
    • F16K24/04—Devices, e.g. valves, for venting or aerating enclosures for venting only
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
    • G01N21/43—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length by measuring critical angle
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    • Y10T137/2931—Diverse fluid containing pressure systems
    • Y10T137/3003—Fluid separating traps or vents
    • Y10T137/3084—Discriminating outlet for gas
    • Y10T137/309—Fluid sensing valve

Definitions

  • the invention relates to a vent valve for hydraulic systems.
  • a vent valve for venting gases from a hydraulic system is already known.
  • the vent valve has a valve body with two valve chambers connected to one another by a bore, one of which has a narrowed inlet connected to the cavity of the hydraulic system and a valve seat associated with the bore with a first ball as the valve body.
  • In the first valve chamber there is a valve body that is pushed away from the valve seat under its own weight and has a larger own weight than the hydraulic fluid.
  • the second valve chamber contains a valve seat associated with the Bohmng with a spring ball the second ball as the valve body and has an opening to the atmosphere. When the pressure of the system exceeds a predetermined value, the second ball is released so that the air escapes. (DE 29 12 977 AI)
  • venting valves can be attached which, in the case of a gas volume which has assumed a certain size, open a channel to a space into which the gas can escape. Most of the time, the vent valves open to the atmosphere. With the vent valve open, the hydraulic fluid displaces the gas. It must be prevented that the pressurized hydraulic fluid escapes through the open vent valve.
  • the invention is based on the problem of developing a vent valve for hydraulic systems which reacts to gas by opening an outlet channel and to liquid by closing the outlet channel and only responds to gas by opening the outlet channel in a functional state.
  • a vent valve for hydraulic systems in that a light guide made of an optically denser material gas is arranged between a light transmitter and a photoelectric receiver and is arranged in such a way with at least one outer surface in the cavity which can be acted upon by gas or liquid that in the case of gas on the outer surface, light reaches the receiver and in the case of liquid on the outer surface, no light reaches the receiver, and that when light is received, the receiver generates an output signal which enters an outlet channel between the cavity in which the light guide is located and controls an external space arranged solenoid valve in the open position.
  • the vent valve according to the invention opens the outlet channel when all components are working properly. If a component is faulty or has failed, the vent valve will not open. Therefore, liquid cannot escape from the hydraulic system or the hydraulic device due to a malfunction or a fault in the vent valve.
  • the light guide is a prism, in the base of which the light is fed by the light transmitter and on the base of which the photoelectric receiver is adjacent, while the roof surface of the prism faces the cavity with the liquid or the gas.
  • gas surrounds the roof surface of the prism light from the light transmitter reaches the receiver through total reflection in the prism, which then controls the solenoid valve into the open position. If there is liquid on the roof surfaces, the light exits the prism into the liquid so that no light reaches the receiver. In the latter case, the solenoid valve is closed. If the light transmitter or light receiver or one of the components downstream of the light receiver or one of the components downstream of the light receiver fills, then the solenoid valve does not receive a control signal to open even if gas is present on the prism.
  • An automatic vent valve of the type described above is preferably attached to the top of a hydraulic fluid reservoir which contains fluid supply for a hydraulic system.
  • Figure 1 shows an automatic vent valve schematically, partly in section.
  • Fig. 2 is a circuit diagram with details of a like in the vent valve Fig. 1 arranged
  • Circuit and Fig. 3 shows a container for a hydraulic system with an automatic vent valve in side view.
  • a vent valve 1 contains a cylindrical housing 2, which is provided with an external thread 3 at one end.
  • a prism 4 made of translucent material, e.g. Glass or plastic, i.e. a material that is optically denser than gas.
  • the prism 4 is attached to the end of a cuboidal cavity 5 and its tip 6 faces the opening 7 of the cuboidal cavity 5.
  • the base 8 of the prism 4 is exposed on one side by the light of a light transmitter 9, which can be a light-emitting diode, e.g. Via an optical system, light is fed into the base 8 into an area outside the center of the prism 4, so that the light entering the prism 4 occurs on a roof surface 10 of the prism 4.
  • the optics not shown e.g. a lens arranged in front of the light-emitting diode bundles the emitted light.
  • a photoelectric receiver 11 is arranged symmetrically to the center of the base 8, which can be a light-sensitive diode.
  • the light transmitter 9 and receiver 11 are part of a circuit 13 arranged in a cavity 12 in the housing 2.
  • a solenoid valve 14 which is only shown schematically, is also arranged.
  • An outlet channel 15 in the wall of the housing 2 leads from the cavity 5 to the solenoid valve 14.
  • an outlet channel 16 extends radially outward from the magnetic valve 14. The outlet channel 16 is open to the outside.
  • the circuit 13 is shown in more detail in FIG. 2. It contains a power supply unit 17, which optionally supplies the light transmitter 9 with a regulated voltage.
  • a modulation device can be connected downstream of the power supply unit 17, which modulates the supply voltage for the light receiver.
  • An amplifier 18 is connected downstream of the receiver 11, which can be connected to a filter for the reception of pulse-modulated light. The operating voltage for the amplifier 18 is generated by the power supply 17.
  • the output of the amplifier 18 is connected to the coil 19 of the magnetic valve 14, the power supply 17 is supplied with voltage via a cable 21 inserted into one end face 20 of the housing 2.
  • the vent valve 1 is arranged at a location of a hydraulic system L O.
  • the vent valve 1 is arranged on the top of a container 22, which forms a reservoir for a hydraulic liquid speed.
  • the roof surfaces 10, 23 of the prism 4 are in the hydraulic fluid. That on the roof. z surface 10 striking light bundle is therefore only slightly broken and leaves the prism 4 at least on the roof surface 23, d. H. the receiver 11 is not affected by the light !. This means that the amplifier 18 does not emit a control signal to the coil 19, so that the magnetic valve 14 remains closed. you
  • the solenoid valve 14 opens, so that the air in the cavity 5 flows out through the duct 15 via the open solenoid valve 4 and the duct 16.
  • the liquid flowing into the space 5 displaces the air when the solenoid valve is open and reaches the roof surfaces 10, 23 which enclose a 90 'angle. Therefore, the light beam on the roof surfaces 10, 23 is broken so that it no longer reaches the receiver. Therefore the solenoid valve '- is closed again.
  • the solenoid valve 1 opens only when the components in the chain power supply 17, light transmitter 9, receiver 1 1, amplifier 8 and coil 19 are working properly. If a component fails, the coil 19 no longer receives any voltage. This also applies if one of the lines for the power supply of the electrical components is interrupted. A disturbance in the optical beam path, e.g. B. by cracks in the prism or impairment of the condition of the ootic components prevent the triggering of the solenoid valve 14. In this way it is ensured that a vent valve 1 liquid to the outside, for. B. in the atmosphere.
  • a nozzle (not shown) is arranged in the channel 16, which influences the air flow. If the solenoid valve is very unlikely to get stuck in the open position after the control signal on the coil 19 has been switched off, the loss of liquid is reduced to a minimum by the nozzle. There can also be the channel 16 z. B. be monitored photoelectrically whether there is air or liquid speed in it. If liquid is detected, an alarm can be generated so that the source of the fault can be eliminated.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Entlüftungsventil für Hydraulikanlagen. Sie besteht darin, daß zwischen einem Lichtsender (9) und einem lichtelektrischen Empfänger (11) ein Lichtleiter aus einem optisch dichteren Material als Gas angeordnet und mit mindestens einer äußeren Fläche in dem von Gas oder Flüssigkeit beaufschlagbaren Hohlraum derart angeordnet ist, daß bei Gas an der äußeren Fläche Licht zum Empfänger (11) und bei Flüssigkeit an der äußeren Fläche kein Licht zum Empfänger gelangt, und daß der Empfänger beim Empfang von Licht ein Ausgangssignal erzeugt, das ein in einem Auslaßkanal (15, 16) zwischen dem Hohlraum (5), in dem sich der Lichtleiter befindet, und einem äußeren Raum angeordnetes Magnetventil (14) in die Öffnungsstellung steuert.

Description

Automatisches Entlüftungsventil für Hydraulikanlagen
Beschreibungsteil
Die Erfindung bezieht sich auf ein Entlüftungsventil für Hydraulikanlagen.
Ein Entlüftungsventil zum Ablassen von Gasen aus einem hydraulischen System ist bereits bekannt. Das Entlüftungsventil weist einen Ventilkörper mit zwei durch eine Bohrung unter¬ einander verbundenen Ventilkammern auf, von denen eine einen mit dem Hohlraum des hy¬ draulischen Systems verbundenen verengten Einlaß und einen der Bohrung zugeordneten Ventilsitz mit einer ersten Kugel als Ventilkörper aufweist. In der ersten Ventilkammer befϊn- det sich ein Ventilkörper, der unter seinem Eigengewicht vom Ventilsitz weggedrückt wird und ein größeres Eigengewicht als die hydraulische Flüssigkeit hat. Die zweite Ventilkammer enthält einen der Bohmng zugeordneten Ventilsitz mit einer unter Federvorspannung stehen¬ den zweiten Kugel als Ventilkorper und weist eine Öffnung zur Atmophäre hin auf. Wenn der Druck des Systems einen vorbestimmten Wert überschreitet, wird die zweite Kugel gelüftet, so daß die Luft entweicht. (DE 29 12 977 AI )
Es ist weiterhin bekannt, Verschmutzungen in Hydraulikflüssigkeiten mittels eines optischen Sensors zu erfassen. (DE-Z.: fluid, November 1991, S. 24-26)
Schließlich ist es bekannt, zur Detektion von Gas eine Lichtquelle und einen Lichtempfänger zu verwenden. (DE 29 05 079 AI)
In hydraulischen Anlagen kann es durch Ausscheidung von in der Flüssigkeit gelösten Gasen oder durch Undichtigkeiten an manchen Stellen zur Ansammlung von Gasen kommen, die unter Umständen störend für die Betätigung oder Arbeitsweise der zu der Anlage gehörenden Geräte sind. Aus diesem Grund wird dafüt gesorgt, daß sich nicht größere Luft- oder Gasvo¬ lumina an bestimmten Stellen bilden bzw. zu einer für den Betrieb der Anlage störenden Größe anwachsen können. An den Stellen, an denen sich solche Gase in der Anlage ansam¬ meln, können Entlüftungsventile angebracht werden, die bei einem Gasvolumen, das eine gewisse Größe angenommen hat, einen Kanal zu einem Raum öffnen, in den das Gas entwei¬ chen kann. Zumeist öffnen die Entlüftungsventile zur Atmosphäre hin. Bei einem offenen Entlüftungsventil verdrängt die hydraulische Flüssigkeit das Gas. Dabei muß verhindert wer- den, daß die unter Druck stehende hydraulische Flüssigkeit durch das offene Entlüftungs¬ ventil entweicht.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Entlüftungsventil für Hydraulikanlagen zu entwickeln, das auf Gas unter Öfϊhen eines Auslaßkanals und auf Flüssigkeit unter Schließen des Auslaßkanals reagiert und nur in funktionsfähigem Zustand auf Gas durch Öfϊhen des Auslaßkanals anspricht.
Das Problem wird bei einem Entlüftungsventil für Hydraulikanlagen erfindungsgemäß da- durch gelöst, daß zwischen einem Lichtsender und einem lichtelektrischen Empfänger ein Lichtleiter aus einem optisch dichteren Material Gas angeordnet und mit mindestens einer äußeren Fläche in dem von Gas oder Flüssigkeit beaufschlagbaren Hohlraum derart angeord¬ net ist, daß bei Gas an der äußeren Fläche Licht zum Empfänger und bei Flüssigkeit an der äußeren Fläche kein Licht zum Empfänger gelangt und daß der Empfänger bei Empfang von Licht ein Ausgangssignal erzeugt, das ein in einen Auslaßkanal zwischen dem Hohlraum, in dem sich der Lichtleiter befindet und einem äußeren Raum angeordnetes Magnetventil in die Öffiiungsstellung steuert. Das erfindungsgemäße Entlüftungsventil öffnet den Auslaßkanel, wenn alle Komponenten einwandfrei arbeiten. Ist ein Bauelement gestört oder ausgefallen, dann öffnet das Entlüftungsventil nicht. Es kann deshalb nicht aufgrund einer Störung oder eines Fehlers im Entlüftungsventil Flüssigkeit aus der hydraulischen Anlage oder dem hy¬ draulischen Gerät nach außen dringen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Lichtleiter ein Prisma, in dessen Basis das Licht vom Lichtsender eingespeist wird und an dessen Basis der lichtelektrische Empfänger angrenzt, während die Dachfläche des Prismas dem Hohlraum mit der Flüssigkeit bzw. dem Gas zugewandt sind. Wenn Gas die Dachfläche des Prismas umgibt, gelangt Licht des Licht¬ senders durch Totalreflexion im Prisma zum Empfänger, der daraufhin das Magnetventil in die Öffiiungsstellung steuert. Befindet sich an den Dachflächen Flüssigkeit, dann tritt das Licht vom Prisma in die Flüssigkeit aus, so daß kein Licht zum Empfänger gelangt. Das Ma- gnetventil ist im letzten Fall geschlossen. Füllt der Lichtsender oder Lichtempfänger oder eines der dem Lichtempfanger oder eines der dem Lichtempfanger nachgeschlteten Bauteile aus, dann erhält das Magnetventil auch dann kein Steuersignal zum Öffnen, wenn am Prisma Gas vorhanden ist.
Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Ein automatisches Entlüftungsventil der vorstehend beschrieben Art wird vorzugsweise an der Oberseite eines Hydraulik-Flüssigkeitsreservoirs angebracht, das Flüssigkeitsvorrat für eine hydraulische Anlage enthält.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungs¬ beispiels näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 ein automatisch arbeitendes Entlüftungsventil schematisch, teilweise im Schnitt; Fig. 2 ein Schaltbild mit Einzelheiten einer im Entlüftungsventil gern Fig. 1 angeordneten
Schaltung und Fig. 3 ein Behälter für eine hydraulische Anlage mit einem automatischen Entlüftungsventil in Seitenansicht.
Ein Entlüftungsventil 1 enthält ein zylindrisches Gehäuse 2, das an einem Ende mit einem Außengewinde 3 versehen ist. Im Inneren des Gehäuses 2 befindet sich als Lichtleiter ein Prisma 4 aus lichtdurchlässigem Material, z.B. Glas oder Kunststoff, d.h. einem Material, das optisch dichter als Gas ist. Das Prisma 4 ist am Ende eines quaderförmigen Hohlraums 5 an¬ gebracht und mit seiner Spitze 6 der Öffnung 7 des quaderförmigen Hohlraums 5 zugewandt. Die Basis 8 des Prismas 4 wird auf einer Seite vom Licht eines Lichtsenders 9 beaufschlagt, bei dem es sich um eine lichtemittierende Diode handeln kann, z.B. über eine Optik Licht in die Basis 8 in einen Bereich außerhalb der Mitte des Prismas 4 eingespeist, so daß das in das Prisma 4 eintretende Licht auf eine Dachfläche 10 des Prismas 4 auftritt. Die nicht näher dar¬ gestellte Optik, z.:B. eine vor der lichtemittierenden Diode angeordnete Linse bündelt das ausgesandte Licht.
In Bezug auf den Lichtsender 9 ist symmetrisch zur Mitte der Basis 8 ein lichtelektrischer Empfänger 11 angeordnet, bei dem es sich um eine lichtempfindliche Diode handeln kann. Lichtsender 9 und Empfänger 1 1 sind Teil einer in einem Hohlraum 12 im Gehäuse 2 ange- ordneten Schaltung 13. Im Hohlraum 12 neben der Schaltung 13 ist auch ein nur schematisch dargestelltes Magnetventil 14 angeordnet. Vom Hohlraum 5 führt ein Auslaßkanal 15 in der Wand des Gehäuses 2 zum Magnetventil 14. Weiterhin geht ein Auslaßkanal 16 vom Ma¬ gnetventil 14 radial nach außen. Der Auslaßkanal 16 ist nach außen offen.
Die Schaltung 13 ist in Fig. 2 näher dargestellt. Sie enthält ein Netzteil 17, das den Lichtsen¬ der 9 gegebenenfalls mit einer geregelten Spannung versorgt. Dem Netzteil 17 kann eine Modulationseinrichtung nachgeschaltet sein, die die Speisespannung für den Lichtempfänger impulsmoduliert. Dem Empfänger 11 ist ein Verstärker 18 nach geschaltet, der für den Empfang von impulsmoduliertem Licht mit einem Filter verbunden sein kann. Die Betriebsspannung für den Verstärker 18 wird vom Netzteil 17 erzeugt. Der Ausgang des Verstärkers 18 ist an die Spule 19 des Ma- 5 gnetventisl 14 angeschlossen, über ein in die eine Stirnseite 20 des Ge¬ häuses 2 eingeführtes Kabel 21 wird das Netzteil 17 mit Spannung ver¬ sorgt.
Das Entlüftungsventil 1 wird an einer Stelle einer hydraulischen Anlage L O angeordnet. Insbesondere wird das Entlüftungsventil 1 auf der Oberseite eines Behälters 22 angeordnet, der ein Reservoir für eine hydraulische Flüssig keit bildet. Wenn der Flüssigkeitskreislauf vollständig mit hydraulischer Flüssigkeit gefüllt ist, befinden sich die Dachflächen 10, 23 des Prismas 4 in der hydraulischen Flüssigkeit. Das auf die Dach- . z fläche 10 auftreffende Lichbündel wird daher nur wenig gebrochen und verläßt das Prisma 4 zumindest an der Dachfläche 23, d. h. der Empfän¬ ger 11 wird nicht vom Licht beaufschlag!. Dies bedeutet, daß der Ver¬ stärker 18 kein Steuersignal an die Spule 19 abgibt, so daß das Ma¬ gnetventil 14 geschlossen bleibt. du
Sammelt sich Luft im Hohlraum 5 an, d ie die Flüssigkeit an den Dachflä¬ chen 10, 23 verdrängt, dann wird das vom Lichtsender 9 ausgesandte Lichtbü ndel ann den Dachflächen 10, 23 total reflektiert und gelangt zum Lichtempfänger 11 , dessen Ausgangssignal über den Verstärker 16 die Spu le 19 beaufschlagt. Hierdurch öffnet das Magnetventil 14, so daß die Luft im Hohlraum 5 durch den Kanal 15 über das geöffnete Magnet¬ ventil 4 und den Kanal 16 nach außen strömt. Die in den Raum 5 strö¬ mende Flüssigkeit verdrängt die Luft bei offenem Magnetventil und ge¬ langt bis zu den Dachflächen 10, 23, die einen 90'-Winkel einschließen. Daher wird das Lichtbündel an den Dachflächen 10, 23 so gebrochen, ca es nicht mehr zum Empfänger gelangt. Deshalb wird das Magnetventil ' - wieder geschlossen.
Das Magnetventil 1 öffnet nur, wenn die Bauteile in der Kette Netzteil 17, Lichtsender 9, Empfänger 1 1 , Verstärker 8 und Spule 19 einwandfrei arbeiten. Fällt ein Bauelement aus, dann erhält die Spule 19 keine Span¬ nung mehr. Dies gilt auch, wenn eine der Leitungen für die Stromver¬ sorgung der elektrischen Bauteile unterbrochen wird. Auch eine Störung im optischen Strahlengang, z. B. durch Sprünge im Prisma oder Beeinträchtigungen der Zustage der ootischen Bauelemente verhindern das Auslösen des Magnetventils 14. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß nicht durch Schäden oder Störungen ein Entlüftungsventil 1 Flüssigkeit nach außen, z. B. in die Atmosphäre, gelangt.
Im Kanal 16 ist insbesondere eine nicht dargestellte Düse angeordnet, die den Luftstrom beeinflußt. Bei sehr unwahrscheinlichem Hängenblei- ben des Magnetventils in der Öffnungsstellung nach dem Abschalten des Ansteuersignais an der Spule 19 wird durch die Düse der Flüssigkeits¬ verlust auf ein Minimum reduziert. Es kann auch der Kanal 16 daraufhin z. B. lichtelektrisch überwacht werden, ob in ihm Luft oder Flüssig keit vorhanden ist. Wird Flüssigkeit detektiert, kann ein Alarm erzeugt wer- den, so daß die Störungsquelle beseitigt werden kann.

Claims

Patentansprüche
Entluftungsventil für Hydraulikanlagen. dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Lichtsender (9) und einem lichtelektrischen Empfanger (11) ein Lichtleiter aus einem optisch dichteren Material als Gas angeordnet und mit minde¬ stens einer äußeren Flache in dem von Gas oder Flüssigkeit beaufschlagbaren Hohi- räum derart angeordnet ist, daß bei Gas an der äußeren Flache Licht zum Empfanger
(11) und bei Flüssigkeit an der äußeren Flache kein Licht zum Empfanger gelangt, und daß der Empfanger beim Empfang von Licht ein Ausgangssignal erzeugt, das em in einem Auslaßkanal (15, 16) zwischen dem Hohlraum (5), in dem sich der Lichtlei¬ ter befindet, und einem äußerem Raum angeordnetes Magnetventil (14) in die OfF- nungsst eilung steuert
Entlüftungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter ein Prisma (4) ist, in dessen Basis (8) das Licht vom Lichtsender (9) eingespeist wird und an dessen Basis (8) der Empfanger (1 1) angrenzt, wahrend
Dachflachen (10, 23) des Prismas (4) dem Hohlraum (5) mit der Flüssigkeit bzw dem Gas zugewandt sind
Entluftungsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dachflache (10, 23) einen 90°- Winkel einschließen
Entluftungsventil nach einem er vorhergehenden .Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem ausgangsseitigen Ende des Auslaßkanals ( 16) eine Düse angeordnet ist
Entluftungsventil nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es auf der Oberseite eines Reservoirs für eine hydraulische Flüssigkeit angeordnet ist
PCT/EP1996/003186 1995-07-28 1996-07-19 Automatisches entlüftungsventil für hydraulikanlagen WO1997005415A1 (de)

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