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    • 专利摘要:
    DieErfindung betrifft eine Ventilvorrichtung, die mit mindestens einemBetätigungsmagneten(10) verbindbar ist, mit einem Ventilgehäuse (12) mit darin angebrachtenFluidanschlußstellenin Form mindestens eines Pumpenanschlusses (P), mindestens zweier Nutzanschlüsse (A,B) und mindestens zweier Tankanschlüsse (T1,T2) und mit einem Ventilkolben (14), derradiale Vorsprünge(16, 18) aufweist, die jeweils einer Fluidanschlußstelle(A, B; T1, T2) imVentilgehäuse(12) zuordenbar sind, und fluidführendenWegen (20, 22, 24) zwischen den Vorsprüngen (16, 18), wobei die Vorsprünge (16,18) in einer Neutralstellung den Weg zu dem jeweiligen zuordenbarenNutzanschluß (A,B) teilweise oder vollständigversperren oder wobei bei freigehaltenen Nutzanschlüssen (A,B) der jeweilige Pumpenanschluß (P)durch den zuordenbaren Vorsprung (18) vollständig gesperrt ist.
    公开号:DE102004017088A1
    申请号:DE200410017088
    申请日:2004-04-07
    公开日:2005-10-27
    发明作者:Michael Casimir；Frank Kattler
    申请人:Hydac Electronic GmbH；
    IPC主号:F15B13-04
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft eine Ventilvorrichtung, die mit mindestens einemSchaltmagneten verbindbar ist, mit einem Ventilgehäuse mitdarin angebrachten Fluidanschlußstellen,wie Pumpen-, Nutz- und Tankanschlüssen gemäß den Merkmalen des Oberbegriffsdes Patentanspruchs 1.
    [0002] DahingehendeVentilvorrichtungen sind in einer Vielzahl von Ausführungsformenauf dem Markt frei erhältlich.In Verbindung mit Schaltmagneten sind sie wichtiger Bestandteilder sog. Proportionalventil – Technik.Die dahingehende Technik ist dadurch charakterisiert, dass ein elektrischesEingangssignal als Spannung in einem elektronischen Verstärker entsprechendder Spannungshöhein einen elektrischen Strom umgesetzt ist. Proportional zu diesemelektrischen Strom als Eingangsgröße erzeugt dann ein Proportionalmagnetals Schaltmagnet die Ausgangsgröße Kraftoder Weg. Diese Größen Kraftoder Weg werden als Eingangssignal für das Hydraulikventil eingesetztund bedeuten proportional dazu einen bestimmten Volumenstrom odereinen Druck. Fürden Verbraucher und damit fürdas Arbeitselement an der Maschine bedeutet das neben der Beeinflussungder Richtung die stufenlose Beeinflussung der Geschwindigkeit undder Kraft. Gleichzeitig kann noch entsprechend dem zeitlichen Verlauf,z.B. Änderung desVolumenstromes in der Zeit, die Beschleunigung oder Verzögerung stufenlosbeeinflußtwerden (vgl. Arno Schmitt, Einstieg in die Propor tionalventil – Technikin „DerHydrauliktrainer",Band 2, Mannesmann-RexrothGmbH, 1989). Je nachdem, welche Funktion im Vordergrund steht, alsodie Wegefunktion, die Stromfunktion und/oder die Druckfunktion,findet die Proportionalhydraulik Anwendung bei Wegeventilen, Stromventilenoder sog. Druckventilen.
    [0003] Dietechnischen Vorteile der Proportionalventiltechnik liegen in denkontrollierten Schaltübergängen, derstufenlosen Steuerung der Sollwerte und der Reduzierung der hydraulischenEinrichtungen fürbestimmte Steuerungsaufgaben. Ferner sind mit Proportionalventilenschnelle und exakte Bewegungsabläufemöglichbei gleichzeitiger Verbesserung und Genauigkeit der Steuervorgänge. Eshat sich jedoch gezeigt, dass die bekannten Ventilvorrichtungslösungen auchauf dem Gebiet der Proportionalventiltechnik für manche Steuerungsaufgaben, wiebei doppelt wirkenden hydraulischen Arbeitszylindern, bei denenunter Vermeidung mechanischer Kopplungsglieder die Ansteuerung für Positionieraufgabenerfolgt, Wünscheoffen läßt, insbesondereim Hinblick auf die Funktionssicherheit des Gesamtsystems sowiedes raschen Reagierens.
    [0004] Demgemäß liegtder Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannten Ventilvorrichtungendahingehend weiter zu verbessern, dass sie in dem genannten Aufgabenbereichzu verbesserten Ergebnissen führt,insbesondere unter Einbezug von erhöhter Funktionssicherheit undreduzierten Kosten. Eine dahingehende Aufgabe löst eine Ventilvorrichtung mit denMerkmalen des Patentanspruches 1.
    [0005] Dadurch,dass gemäß dem kennzeichnendenTeil des Patentanspruches 1 die Vorsprünge der Ventilvorrichtung ineiner Neutralstellung den Weg zu dem jeweiligen zuordenbaren Nutzanschluß teilweiseoder vollständigver sperren oder dass bei freigehaltenen Nutzanschlüssen derjeweilige Pumpenanschluß durchden zuordenbaren Vorsprung vollständig gesperrt ist, wird beiinsbesondere geschlossenen hydraulischen Systemen, wie beispielsweisebei doppelt wirkenden Arbeitszylindern in der Neutralstellung derVentilvorrichtung bei teilweiser Überdeckung der Nutzanschlüsse desVentilkolbens durch die Vorsprüngeim Umlauf Fluid vom Pumpenanschluß P zu beiden Nutzanschlüssen A,B gebracht und überschüssiges Fluidkann dann in Richtung der Tankanschlüsse T1,T2 abströmen.
    [0006] Kommtes nun bei der erstgenannten Ausführungsform aus dieser Neutralstellungheraus, bedingt durch die Aktivierung des Betätigungsmagneten in einer Richtung,beispielsweise hervorgerufen durch einen entsprechenden Ausschlagbei einem Arbeitszylinder, zu einer Verschiebebewegung des Kolbensin korrespondierender Richtung, vergrößert sich auf der einen Seiteder Teil des freien Querschnittes des Nutzanschlusses A oder B,der dem Pumpenanschluß Pzugewandt ist, und der weitere Nutzanschluß B bzw. A wird entsprechendim Querschnitt durch den Vorsprung des Ventilkolbens reduziert,und zwar wiederum nur auf der Seite, die dem Pumpenanschluß P zugewandtist. Entsprechend verringert sich dann das Querschnittsvolumen des NutzanschlussesA oder B gegenüberdem zugeordneten Tankanschluß T1 bzw. T2 bis aufNull und der zuordenbare Tankanschluß T2 bzw.T1 wird verstärkt mit aus dem Nutzanschluß B bzw.A verdrängtem Fluidversorgt, sofern sich insoweit der Nutzanschlußquerschnitt von B bzw. A zumTankanschluß T2 bzw. T1 vergrößert. VomTank aus gelangt dann das Fluid wieder über eine Hydraulikpumpe zurück zum Pumpenanschluß P desGehäusesfür einenweiteren Umlauf im hydraulischen System.
    [0007] Wirdalso der Betätigungsmagnetoder ein weiterer Betätigungsmagnetdahingehend beaufschlagt, dass die Verschiebeposition aus der Neutralstel lungin der anderen Richtung erfolgt, erhöht sich der Nutzquerschnittdes Nutzanschlusses B zum Pumpenanschluß P und entsprechend verringertsich A, soweit der Pumpenanschluß P angesprochen ist. Die dahingehendeStellung entspricht dann dem umgekehrten Anschlag bei dem Arbeitszylinder.Da im Grunde das geschlossene System zwischen den Nutzanschlüssen A undB hydraulisch vorgespannt ist, wird bedingt durch den jeweiligenBetätigungsmagnetendie Auslenkung des Ventilkolbens aus der Neutralstellung unmittelbarvorgenommen und es kommt direkt und zeitverzögerungsfrei sowie ohne Schlupfzur Betätigungsauslenkung.In praktischen Versuchen hat sich gezeigt, dass die dahingehende Anordnungzu einem sehr steif ausgelegten Betätigungssystem führt, dassehr funktionssicher ist und kostengünstig realisiert werden kann.Ferner kann bei der Auslenkung des Ventilkolbens aus der Neutralstellungder Tankanschluß T1 oder T2 angedrosseltwerden, der dem Nutzanschluß A,B mit vergrößertem Nutzquerschnittzugewandt ist.
    [0008] Beieiner anders gearteten Ausführungsform dererfindungsgemäßen Ventilvorrichtungist bei einer ersten Variante vorgesehen, dass die Vorsprünge in derNeutralstellung den Weg zu dem jeweiligen zuordenbaren Nutzanschluß A, B vollständig versperrenoder dass bei frei gehaltenen Nutzanschlüssen A, B der jeweilige Pumpenanschluß P durchden zuordenbaren Vorsprung vollständig gesperrt ist. Die dahingehendenSperrlösungenin der Neutralstellung stellen sicher, dass im geschlossenen Hydraulikkreis dasSystem vorgespannt ist und aus dieser gesicherten Sperrstellungkann die Ansteuerung des hydraulischen Kreises veranlaßt werden,sobald der jeweilige Betätigungsmagnetdie Auslenkung des Ventilkolbens in gegenläufigen Richtungen veranlaßt. Insoweitkommt es bei der ersten Ausführungsformdieser erfindungsgemäßen Variantezu einer Variierung der Querschnitte an den beiden Nutzanschlüssen A,B bei konstantem Öffnungsquerschnittdes Pumpenanschlusses P sowie einer Veränderung der Querschnittssituationbei den beiden TankanschlüssenT1, T2. Bei derzweiten Variante bleiben die Querschnitte der Nutzanschlüsse A, Bunangetastet und Veränderungenergeben sich insoweit nur beim Querschnitt des PumpenanschlussesP sowie bei den zugehörigenTankanschlüssenT1, T2.
    [0009] Alsbesonders vorteilhaft hat es sich in hydraulischen Systemen mitDifferentialarbeitszylindern oder Schwenkmotoren erwiesen, die beiden Ausführungsformeneiner Ventilvorrichtung in den geschlossenen Hydraulikkreis zu integrieren,vorzugsweise parallel zueinander anzuordnen, um dergestalt die teilweisegeöffnetedurch die gesperrte Ausführungsformbei Ausfall und umgekehrt zu ersetzen. Da die beiden Ausführungsformender Ventilvorrichtung nach zwei verschiedenen Funktionsmustern arbeiten,die auf gegenteiligen Wirkprinzipien beruhen, ist insofern die Funktionssicherheitin hydraulisch geschlossenen Systemen deutlich erhöht.
    [0010] Beieiner weiteren bevorzugten Ausführungsformder erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung weistdas Ventilgehäuseauf seiner einen Seite den Betätigungsmagnetenauf und auf seiner gegenüberliegendenSeite einen Dämpfungsraum,dessen Volumen mittels des verschiebbaren Ventilkolbens veränderbarist. Ferner ist vorzugsweise der Ventilkolben bei unbestromtem Betätigungsmagnetenmittels zweier Kraftspeicher, insbesondere in Form von Druckfedern,in der Neutralstellung gehalten. Aufgrund des Dämpfungsraumes und der Kraftspeicher isteine sichere Mittenjustierung fürdas Gesamtsystem erreicht, auch im Falle von einwirkenden Störeinflüssen vonaußen.
    [0011] ZurKompensierung dahingehender Störeinflußgrößen istinsbesondere bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilvorrich tungvorgesehen, dass der Ventilkolben an seinen beiden Enden von jeweilseinem Druckmelderkolben durchgriffen ist, der sich mit seinem einen Endejeweils an feststehenden Teilen des Ventilgehäuses oder des Betätigungsmagnetenabstütztund mit seinem anderen Ende in einen Kanal des Ventilkolbens mündet, derzumindest fluidführendmit dem jeweils zuordenbaren Nutzanschluß verbindbar ist. Auf dieseArt und Weise lassen sich Störeinflußgrößen alsRückmeldung über dashydraulische System an den jeweiligen Druckmelderkolben weitergeben undderart kompensieren.
    [0012] Mitder erfindungsgemäßen Ventilvorrichtungist es also nicht nur möglich,unmittelbar Steuerbefehle hydraulisch, zeitnah und funktionssicherweiter zu geben, sondern vielmehr können auch von außen kommendeStöreinflußgrößen wirksamkompensiert werden, ohne dass der eigentliche Steuerbefehl hiervonbeeinträchtigtwäre. Aufgrundder wenigen Komponenten baut die erfindungsgemäße Ventilvorrichtung, die nureinen Betätigungsmagneten,vorzugsweise Proportionalmagneten, benötigt, funktionssicher auf undist kostengünstigin der Herstellung sowie im späterenBetrieb, auch bezogen auf die Wartung.
    [0013] Weiterevorteilhafte Ausführungsformender erfindungsgemäßen Ventilvorrichtungsind Gegenstand der sonstigen Unteransprüche.
    [0014] Imfolgenden wird die erfindungsgemäße Ventilvorrichtunganhand verschiedener Ausführungsformennach der Zeichnung nähererläutert. Dabeizeigen die
    [0015] 1 bis 3 imLängsschnittin drei verschiedenen Einstellpositionen eine erste Ausführungsformder erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung, wobeidie 3 insoweit geän dertist, als dort eine andere Realisierung des Druckmelderkolbens realisiertist;
    [0016] 4 und 5 ebenfallsim Längsschnitt einezweite Ausführungsformder erfindungsgemäßen Ventilvorrichtungin zwei verschiedenen Varianten und in eingenommener Neutralstellung,
    [0017] 6 inder Art eines hydraulischen Schaltplanes die Anwendung des erfindungsgemäßen Ventilsystemsbei einem doppelt wirkenden, hydraulischen Arbeitszylinder.
    [0018] Imfolgenden wird die erfindungsgemäße Ventilvorrichtunganhand der ersten Ausführungsformnach den 1 bis 3 näher erläutert.
    [0019] Diein 1 im Längsschnittdargestellte Ventilvorrichtung weist in Blickrichtung auf die Figur gesehenrechts einen als Ganzes mit 10 bezeichneten Magneten auf.Der dahingehende Betätigungsmagnet 10 inForm eines Proportionalmagneten ist in üblicher und daher nicht näher beschriebenerArt und Weise mit einem Ventilgehäuse 12 verbindbar,das im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist. In dem Ventilgehäuse 12 sindFluidanschlußstelleneingebracht in Form mindestens eines Pumpenanschlusses P, zweierNutzanschlüsseA, B sowie zweier TankanschlüsseT1, T2. Innerhalbdes Ventilgehäuses 12 istlängsverfahrbarein Ventilkolben 14 geführt,der außenumfangsseitigradiale Vorsprünge 16, 18 aufweist.Der radiale Außenumfangdes jeweiligen Vorsprunges 16, 18 ist derart gewählt, dasser an der Innenumfangsseite des Ventilgehäuses 12 abgleiten kann.Bei der Ausfüh rungsformnach der 1 sind die beiden mittlerenradialen Vorsprünge 16 den Nutzanschlüssen A,B zugeordnet und die beiden axial an den Enden des Ventilkolbens 14 angeordnetenVorsprünge 18 denbeiden TankanschlüssenT1, T2. Zwischenden Vorsprüngen 16, 18 sowiezwischen den beiden Vorsprüngen 16 selbstist der Ventilkolben 14 im Durchmesser reduziert, so dassinsoweit fluidführendeWege 20, 22, 24 zwischen dem Innenumfangdes Ventilgehäuses 12 unddem jeweils reduzierten Außendurchmesserdes Ventilkolbens 14 gebildet sind. Bei der Ausführungsformnach der 1 greifen die beiden radialenVorsprünge 16 in derNeutralstellung der Ventilvorrichtung in den freien Fluiddurchlaßquerschnittder NutzanschlüsseA, B ein. Die Vorsprünge 16, 18 sindjeweils kreiszylindrisch ausgebildet und der jeweilige Anschluß A, B,P, T1, T2 kann ausmehreren, vorzugsweise diametral einander gegenüberliegenden Bohrungen innerhalb desVentilgehäuses 12 bestehen,wobei zuordenbare Bohrungen eines Anschlusses in einer gemeinsamen Längsebenezu der Längsachse 26 derVentilvorrichtung verlaufen.
    [0020] Aufseinen beiden gegenüberliegendenSeiten weist das Ventilgehäuse 12 jeweilseinen Raum 28, 30 auf, dessen jeweiliges Volumenmittels des verschiebbaren Ventilkolbens 14 veränderbarist. Ist der Magnet 10 gemäß der Darstellung nach der 1 inseiner unbestromten Stellung, ist der Ventilkolben 14 mittelszweier Kraftspeicher in Form der beiden Druckfedern 32, 34 inder bereits angesprochenen Neutralstellung gehalten. Die erste Druckfeder 32 stützt sichdabei mit ihrem einen freien Ende an einem Abschlußdeckel 36 desVentilgehäusesab und mit ihrem anderen Ende an der freien Stirnseite des in Blickrichtungauf die 1 gesehen linken Endes des Ventilkolbens 14.Die andere Druckfeder 34 ist im Magneten 10 selbstintegriert, was im folgenden noch näher erläutert werden wird.
    [0021] Derjeweilige Pumpenanschluß Pist in Richtung der Längsachse 26 desVentilgehäuses 12 gesehenzwischen den jeweiligen Nutzanschlüssen A, B angeordnet und diesewiederum zwischen den jeweiligen Tankanschlüssen T1,T2. In Blickrichtung auf die 1 gesehenist also die Anordnung der Anschlüsse im Ventilgehäuse 12 vonlinks nach rechts gesehen wie folgt: Erster Tankanschluß T1, erster Nutzanschluß A, Pumpenanschluß P, zweiterNutzanschluß B,zweiter Tankanschluß T2. Des weiteren ist der erste Raum als Dämpfungsraum 28 über eine Drosselstelle 38 imVentilgehäuse 12 angeordnet undmit einem nicht näherdargestellten Tank verbindbar, in den die Tankanschlüsse T1, T2 münden. Wiesich des weiteren aus der 1 ergibt,ist der Ventilkolben 14 an seinen beiden Enden von jeweils einemDruckmelderkolben 40, 42 durchgriffen. Der jeweiligeDruckmelderkolben 40, 42 stützt sich mit seinem einen freienEnde jeweils an feststehenden Teilen des (Abschlußdeckels 36)des Ventilgehäuses 12 oderdes Magneten 10 ab, wobei hierfür sich der Druckmelderkolben 42 aneiner stangenartigen Verlängerung 44 abstützt, dieden Magneten 10 entlang der Längsachse 26 der Ventilvorrichtungdurchgreift und die mit ihrem einen freien Ende über eine hülsenartige Verbreiterung 46 amDruckmelderkolben 42 anstößt und mit ihrem anderen freienEnde an einem Abschlußboden 48 desMagneten 10.
    [0022] Zumanderen freien Ende mündetder jeweilige Druckmelderkolben 40, 42 in einenKanal 50 des Ventilkolbens 14, wobei der jeweiligeKanal 50 zumindest fluidführend mit dem jeweils zuordenbaren Nutzanschluß A, B verbindbarist, indem dieser in einen durchgehenden Querkanal 52 imjeweiligen Vorsprung 16 mündet. Der jeweilige Druckmelderkolben 40, 42 durchgreiftdarüberhinaus einen weiteren fluidführendenKanal 54 im Ventilkolben 14, der mit dem jeweilszuordenbaren Tankanschluß T1, T2 verbindbarist. Der sich jeweils an feststehenden Teilen abstützende Druck melderkolben 40, 42 greiftan seinem freien stirnseitigen Ende den jeweils anstehenden Druckin den NutzanschlüssenA, B auf und gibt dergestalt eine Rückmeldung auf das System. Während derDämpfungsraum 28 tatsächlich bedingt über dieDrosselstelle 38 eine Dämpfungscharakteristik aufweist,fehlt eine wirksame Dämpfungbei dem zweiten Raum 30 insoweit, als über einen Längskanal 56 ein Fluidaustauschzwischen dem Inneren des zweiten Dämpfungsraumes 30 unddem zweiten Tankanschluß T2 möglichist.
    [0023] Derbesseren Darstellung wegen wird der Aufbau des Magneten, insbesondereProportionalmagneten, sowie der Außenaufbau des Ventilgehäuses 12 anhandder 2 weiter erläutert.
    [0024] DerMagnet 10 weist zwei elektrische Spulenwicklungen 58, 60 auf,wobei die Spulenwicklungen derart aufgebaut, angesteuert und bestromtwerden, dass bei Erregung der Spulenwicklung 58 der Magnet 10 „drückend" wirkt und bei Betätigung der Spulenwicklung 60 „ziehend". „Drückend" bedeutet, dass beiErregung der Spulenwicklung 58 sich der Magnetanker 62 desMagneten 10 in Blickrichtung auf die 2 gesehenvon rechts nach links bewegt und „ziehend" bedeutet, dass bei Erregung der Spulenwicklung 60 derangesprochene Magnetanker 62 aus seiner Endlage nach der 2 sichin seine rechtsseitige Endlage bewegt gemäß der Darstellung nach der 3.Bei „drückender" Anordnung schiebt derMagnetanker 62 übereine Betätigungshülse 64 undentgegen der Kraftwirkung der ersten Druckfeder 32 denVentilkolben 14 von rechts nach links in die Endlage gemäß der Darstellungnach der 2.
    [0025] Diedahingehende Bewegung des Magnetankers 62 wird über diezweite Druckfeder 34 unterstützt. Bei „ziehender" Anordnung wird der Magnetanker 62 inBlickrichtung auf die 2 gesehen von links nach rechtsbewegt entgegen der Wirkung der zweiten Druckfeder 34,wobei die dahingehende „ziehende" Bewegung über dieerste Druckfeder 32 unterstützt wird. Kommt dabei der Magnetanker 62 anseine rechte Endlage, nimmt er eine Position ein gemäß der Darstellungnach der 3. Der Magnetanker 62 istin einem Polrohr 66 geführt,wobei für denErhalt einer sauberen und gerichteten Magnetlinienführung zweimagnetische Trennungen 68 vorhanden sind. Das Polrohr 66 istnach außenhin über denAbschlußboden 48 druckdichtabgeschlossen und im übrigenist der Magnet 10 vorzugsweise außenumfangsseitig mit einemKunststoffmaterial unter Bildung des Gehäuses 70 umspritzt.
    [0026] Aufder gegenüberliegendenSeite ist der Magnet 10 über ein Magnetgehäuse 72 verschlossen,das mit einer flanschartigen Verbreiterung versehen dem Festlegender Ventilvorrichtung an nicht näherdargestellten Gehäuseteileneines hydraulischen Bauteils dient, das mittels der Ventilvorrichtunganzusteuern ist. Der Magnetanker 62 ist wiederum von einemLängskanaldurchgriffen, um dergestalt bei der Hin- und Herbewegung einen Druckausgleichherbeiführenzu können,was dem Auftreten von Hemmungen entgegenwirkt. Mittig ist der Magnetanker 62 vonder bereits angesprochenen stangenartigen Verlängerung 44 durchgriffen,die auch eine Betätigungshülse 64 durchgreift,in der der Druckmelderkolben 42 teilweise geführt ist.Der Aufbau dahingehender „ziehender" und „drückender" Magnete 10 istim Stand der Technik bekannt, so dass an dieser Stelle hierauf nichtnäher eingegangenwird.
    [0027] Umdie Ventilvorrichtung in der Art eines Cartridge – Ventils,also in der Form einer Einschraubpatrone in einer hydraulischenAufnahmekomponente (nicht dargestellt) festlegen zu können, istvorgesehen, dass außenumfangsseitigin sich zum Magneten 10 erweiternden Stufen in radial angeord netenGehäusevorsprüngen 76 Dichteinrichtungen 78 üblicherArt aufgenommen sind, die insoweit die Abdichtung vornehmen. Fernerist am stirnseitig freien Ende des Magnetgehäuses 72 eine weitereDichteinrichtung 78 in Form eines O-Dichtringes vorgesehen,der sich wiederum an einem absatzartig sich verbreiternden Vorsprung 80 anordnenläßt, der insoweitdann die Abdichtung gegenübernicht näher dargestelltenGehäuseteilender hydraulischen Einrichtung vornimmt, an der die Ventilvorrichtungmit ihrem Schaltmagneten 10 über die flanschartige Verbreiterung 74 festlegbarist.
    [0028] Umdie Anzahl der Abbildungen zu reduzieren, wird gemäß der Darstellungnach der 3 bei einer geändertenVariante der ersten Ausführungsformdeutlich, dass es auch möglichist, den Druckmelderkolben 42 radial zur Längsachse 26 versetzt imVentilkolben 14 anzuordnen, so dass dieser sich dann gleichfallsan feststehenden Teilen des Magneten 10 abstützen kann,hier in Form der freien Stirnseite des Magnetgehäuses 72. Im Hinblickauf diese Abstützungist die Abstützung über diestangenartige Verlängerung 44 nichtmehr notwendig, so dass diese insoweit entfallen kann und der Magnetanker 62 kannunmittelbar übereine Betätigungsstange 82 auf diein Blickrichtung auf die 3 gesehen rechte Seite des Ventilkolbens 14 einwirken.Des weiteren kann die angesprochene Drosselstelle 38 imVentilgehäuse 12 nichtnur mit einem festen Drosselquerschnitt realisiert sein, wie dargestellt,sondern vielmehr auch mit einem variablen Querschnitt, bei dem derzugewandte radiale Vorsprung 18 mit seiner vorderen Steuerkante 84 einenfreien, nicht näherdargestellten Drosselquerschnitt im Ventilgehäuse beeinflußt.
    [0029] Imfolgenden wird die erfindungsgemäße Ventilvorrichtunganhand eines Arbeitsbeispiels nach den 1 bis 3 näher erläutert, wobeidie 1 die mittlere Neutralstellung betrifft, die 2 die äußerst linkeAnschlagstellung und die 3 die äußerst rechte Anschlagstellungbezogen auf die jeweils maximal mögliche Verfahrposition desMagnetankers 62. Zwischen der Neutralstellung und der maximalenAuslenkstellung in der einen bzw. in der anderen Richtung sind inAbhängigkeitdes Systemzustandes, an dem die Ventilvorrichtung in den vorzugsweisegeschlossenen hydraulischen Kreis eingebracht ist, Zwischenstellungenmöglich.
    [0030] Istdie Ventilvorrichtung in ihrer in der 1 gezeigtenNeutralstellung, sind die Spulenwicklungen 58, 60 desMagneten 10 nicht bestromt und der Ventilkolben 14 wirdausschließlich über diebeiden Druckfedern 32, 34 in der in der 1 gezeigtenMittellage gehalten. Insoweit wäreein hydraulisches Positioniersystem nicht betätigt, beispielsweise mit Differentialzylinderoder Schwenkmotor. Die dahingehende Ventilstellung würde dannbeispielsweise der nicht ausgefahrenen Mittelstellung eines hydraulischenArbeitszylinders 86 (vgl. 6) entsprechen. Derfortwährendbetriebene hydraulische Kreis 90 wird über den Pumpenanschluß P undeine Hydropumpe 92 versorgt, wobei dann gleichermaßen Druckin den NutzanschlüssenA und B ansteht sowie in den Tankanschlüssen T1 undT2. Insoweit wird der vom Pumpenanschluß P gelieferte,unter Druck stehende Fluidstrom zwischen Nutzanschlüssen A,B und TankanschlüssenT1, T2 in Abhängigkeitder Stellung des Ventilkolbens 14 sinnfällig aufgeteilt. Da in denentsprechenden Zuleitungen zu den Nutzanschlüssen A, B (nicht dargestellt)gleichermaßender Druck ansteht, ist eine Art vorgespannte Drucksäule im hydraulischenSystem realisiert und eine Ansteuerung findet nicht statt bzw. beieinem hydraulischen Zylinder bleibt dessen Kolben 88 inder jeweils eingenommenen Arbeitsposition.
    [0031] Willnun eine Bedienperson eine Betätigung für den Arbeitszylinder 86 herbeiführen, wirdder Magnet 10 betätigt,beispielsweise die Spulenwicklung 58 bestromt, und in „drückender" Wirkung wird der Ventilkolben 14 vonrechts nach links verschoben, also von seiner Ausgangs- oder Neutralstellungnach der 1 in die ausgelenkte Positionnach der 2, die der Maximalstellung entspricht.Es ist deutlich, dass in Abhängigkeitder Stärkeder Magnetkraft, hervorgerufen durch die Spulenwicklung 58, sichauch Zwischenstellungen einstellen können zwischen der Neutralstellungnach der 1 und der maximal möglichenlinken Auslenkstellung nach der 2. Bei derSchaltstellung nach der 2 wird nun verstärkt dasFluid vom Pumpenanschluß P kommendan den Anschluß Aabgegeben, wohingegen der Anschluß B gesperrt ist. Das über dashydraulische System aber dann verdrängte Fluid, bedingt durch denverstärktenZufluß über A, istdann überden verbreiterten Nutzungsquerschnitt von B in Richtung zu T2 als Tankanschluß gedrosselt abführbar, wohingegendie Zufuhr zum Tankanschluß T1, betreffend den Nutzanschluß A, imwesentlichen auf Null zurückgefahrenist.
    [0032] Willman nun in gegenläufigerRichtung den Zylinder 86 ansteuern, bestromt man die Spulenwicklung 60 undes kommt zu einer „ziehenden" Anordnung des Magneten 10 mitder Folge, dass nach Durchfahren der Neutralstellung nach der 1 der Ventilkolben 14 seinein Blickrichtung auf die 3 gesehen äußerst rechte Stellung einnimmt.Nun ist der Tankanschluß T2 entsprechend abgesperrt und es gelangtvermehrt Fluid vom Pumpenanschluß P zum Nutzanschluß B, wobeidas dahingehend verdrängteFluid aus dem hydraulischen Kreis dann verstärkt über den Nutzanschluß A zumTankanschluß T1 hin abgeführt werden kann, wobei in Abhängigkeit, wiedie Radialvorsprünge 18 zuden TankanschlüssenT1, T2 liegen, derdahingehende Abfluß zumTank gedrosselt vonstatten geht. In der dahingehenden Schaltdarstellungwäre danneine gegenläufigeSituation zu der Schaltdarstellung nach der 2 eingenommen.
    [0033] Kommtes im Betrieb der hydraulischen Einrichtung zu Störungen,findet eine Verarbeitung dieser externen Störeinflußgrößen über die Druckmelderkolben 40, 42 statt,da insoweit der Störeinfluß über dieNutzanschlüsseA und B an den jeweils zuordenbaren Druckmelderkolben 40, 42 weitergegebenwird, der insoweit durch eine gegenläufige Druckansteuerung desVentilkolbens 14 versucht, der Störgröße zu begegnen. Versucht beispielsweise eineexterne Störeinflußgröße über dieZuleitung zum Nutzanschluß Bin Richtung auf den Ventilkolben 14 die Drucksituationzu verändern,verändern sichinsgesamt die Druckverhältnissean dem Druckmelderkolben 40, 42 derart, dass einegegenläufige Druckresultierendeentsteht, die versucht, den Ventilkolben 14 in seiner jeweiligenausgelenkten Stellung zu halten. Dergestalt ist es beispielsweisemöglich, denKolben 88 des Arbeitszylinders 86 in seiner jeweilseingenommenen Arbeitsstellung zu halten.
    [0034] Dienachfolgende Ausführungsformwird nur noch insoweit erläutert,als sie sich wesentlich von der vorangegangenen unterscheidet undfür dieselbenBauteile werden demgemäß dieselbenBezugszeichen verwendet. Dabei zeigt die 4 eine erste Varianteder zweiten Ausführungsformund die 5 eine zweite.
    [0035] Beider Variante nach der 4 decken die mittleren Vorsprünge 16 dieNutzanschlüsseA, B ab, wobei die dahingehend vollständig gesperrte Stellung derNeutralstellung nach der 1 der ersten Ausführungsformentspricht. Werden wieder in entsprechender Art und Weise die Spulenwicklungen 58, 60 desMagneten 10 bestromt, kommt es zu einem Schaltverhal tender Ventilvorrichtung in der Art eines Schieberventils und die Vorsprünge 16 geben dieentsprecheqnden NutzanschlüsseA, B in der jeweils einen Richtung frei, was wiederum dazu führt, dassin Abhängigkeitder Auslenkung des Ventilkolbens 14 einmal mehr Fluid vomPumpenanschluß P kommendnach A oder B verdrängtwird und mithin zu den zuordenbaren Tankanschlüssen B nach T2 bzw. Anach T1. Die dahingehend zweite Ausführungsform derVentilvorrichtung kann vorzugsweise in hydraulischen Gesamtkreisenparallel zu der Ventilvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsformangeordnet sein, um dergestalt beim Ausfall eine der beiden Ventilvorrichtungendie volle Funktionsfähigkeitim hydraulischen Kreislauf mit Differentialzylinder oder Schwenkmotoraufrechtzuerhalten, wobei die gegenläufige Wirkanordnung einmalvom geöffnetenin den geschlossenen Zustand und einmal vom geschlossenen in dengeöffnetenZustand zu erhöhterRedundanz und Sicherheit führt.
    [0036] Beider zweiten Variante der zweiten Ausführungsform nach der 5 istder mittlere Pumpenanschluß Pvon nur einem Radialvorsprung 16 des Ventilkolbens 14 abgedeckt.Insoweit ist dann bei einer Betätigungdes Magneten 10 in der einen oder anderen Richtung nureine Vergrößerung desZulaufs über denNutzanschluß Pmöglich,wobei in Abhängigkeit derVerschieberichtung fürden Ventilkolben 14 über diezuordenbaren Spulenwicklungen einmal der Nutzanschluß A, einmalder Nutzanschluß Bdie vom Pumpenanschluß Pkommende Fluidmenge erhält beigleichzeitiger Androsselung des zuordenbaren Tankanschlusses T1 bzw. T2 über dieRadialvorsprünge 18.Ansonsten verhältsich die zweite Ausführungsvariantevergleichbar den bereits vorstehend beschriebenen Ausführungsformen.
    [0037] Mitden genannten Ausführungsformender erfindungsgemäßen Ventilvorrichtungist in der Art eines Schieberventils eine verbesserte Lösung gege benim Rahmen der Proportional-Ventilsteuertechnik, was insbesonderederen Einsatz in sicherheitstechnisch relevanten Bereichen gebotenerscheinen läßt.
    [0038] Derprinzipielle Schaltplan der vorstehend genannten Ventilvorrichtungmit der in der Hydraulik üblichenSchaltdarstellung eines Ventils ist in der 6 wiedergegeben.Die dort eingesetzten Bezugszeichen wurden bereits im vorherigenAnmeldetext entsprechend erwähntund das Ventil der Ventilvorrichtung ist in ihrer unbetätigten Mittenstellunggezeigt; ebenso ist der hydraulische Arbeitszylinder 86 inseiner Mittelstellung dargestellt, bei der sich der Kolben 88 inder Mitte befindet und die beiden Fluidräume des Arbeitszylinders 86 sindmit denselben Volumina versehen und im übrigen fluidführend an denhydraulischen Kreis 90 angeschlossen.
    权利要求:
    Claims (9)
    [1] Ventilvorrichtung, die mit mindestens einem Betätigungsmagneten(10) verbindbar ist, mit einem Ventilgehäuse (12)mit darin angebrachten Fluid-anschlußstellen in Form mindestenseines Pumpenanschlusses (P), mindestens zweier Nutzanschlüsse (A,B) und mindestens zweier Tankanschlüsse (T1, T2) und mit einem Ventilkolben (14),der radiale Vorsprünge(16, 18) aufweist, die jeweils einer Fluidanschlußstelle(A, B; T1, T2) imVentilgehäuse(12) zuordenbar sind und fluidführenden Wegen (20, 22, 24) zwischenden Vorsprüngen(16, 18), dadurch gekennzeichnet, dassdie Vorsprünge(16, 18) in einer Neutralstellung den Weg zu demjeweiligen zuordenbaren Nutzanschluß (A, B) teilweise oder vollständig versperrenoder dass bei freigehaltenen Nutzanschlüssen (A, B) der jeweilige Pumpenanschluß (P) durchden zuordenbaren Vorsprung (18) vollständig gesperrt ist.
    [2] Ventilvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass das Ventilgehäuse(12) auf seiner einen Seite den Betätigungsmagneten (10) aufweistund auf seinen beiden gegenüberliegenden Seitenjeweils einen Raum (28, 30), dessen Volumen mittelsdes verschiebbaren Ventilkolbens (14) veränderbarist.
    [3] Ventilvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurchgekennzeichnet, dass der Ventilkolben (14) bei unbestromtemSchaltmagnet (10) mittels zweier Kraftspeicher, insbesonderein Form von Druckfedern (32, 34), in der Neutralstellunggehalten ist.
    [4] Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis3, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Pumpenanschluß (P) inRichtung der Längs achse (26)des Ventilgehäuses(12) zwischen den jeweiligen Nutzanschlüssen (A, B) angeordnet istund diese zwischen den jeweiligen Tankanschlüssen (T1,T2).
    [5] Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis4, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsmagnet (10)mit mindestens zwei in axialer Richtung nebeneinander angeordnetenSpuleneinrichtungen (58, 60) versehen ist, diedie Verfahrbarkeit des Ventilkolbens (14) in beiden gegenläufigen Richtungenaus seiner Neutralstellung heraus ermöglichen.
    [6] Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (14) anseinen beiden Enden von jeweils einem Druckmelderkolben (40, 42)durchgriffen ist, der sich mit seinem einen Ende jeweils an feststehendenTeilen (Abschlußdeckel 36)des Ventilgehäuses(12) oder des Betätigungsmagneten(10) abstützt.
    [7] Ventilvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,dass der Druckmelderkolben (40, 42) einen weiterenfluidführendenKanal (54) im Ventilkolben (14) durchgreift, dermit dem jeweils zuordenbaren Tankanschluß (T1,T2) verbindbar ist.
    [8] Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Dämpfungsraum (28) über eineDrosselstelle mit einem Tank verbindbar ist, in den die Tankanschlüsse (T1, T2) münden.
    [9] Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis8, dadurch gekennzeichnet, dass außenumfangsseitig in sich zumBetätigungsmagneten (10)erweiternden Stufen in radial angeordneten Gehäusevorsprüngen (76) Dichteinrichtungen(78) aufgenommen sind, die den patronenweisen Einbau desVentils ermöglichen.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004017088B4|2007-03-29|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-10-27| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2007-09-27| 8364| No opposition during term of opposition|
    2016-11-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE200410017088|DE102004017088B4|2004-04-07|2004-04-07|Ventilvorrichtung|DE200410017088| DE102004017088B4|2004-04-07|2004-04-07|Ventilvorrichtung|
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