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Die Erfindung betrifft ein Zweidruckventil mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Anschluss, der in Abhängigkeit von einer Schaltstellung eines Schiebers mit dem ersten oder dem zweiten Anschluss verbindbar ist, während der zweite oder der erste Anschluss von dem Schieber gesperrt wird. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Fluidanordnung mit mindestens einer elektromotorisch angetriebenen Reversierpumpe, zu der ein derartiges Zweidruckventil parallel geschaltet ist.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 42 22 566 A1 ist ein fluidtechnische UND-Ventil oder Zweidruckventil mit zwei Eingängen und mindestens einem Ausgang bekannt, das in einer Querebene in zwei Ventilbaugruppen auftrennbar und wieder fügbar ausgebildet ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Zweidruckventil mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Anschluss, der in Abhängigkeit von einer Schaltstellung eines Schiebers mit dem ersten oder dem zweiten Anschluss verbindbar ist, während der zweite oder der erste Anschluss von dem Schieber gesperrt wird, zu schaffen, das einfach und kostengünstig herstellbar ist.
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Die Aufgabe ist bei einem Zweidruckventil mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Anschluss, der in Abhängigkeit von einer Schaltstellung eines Schiebers mit dem ersten oder dem zweiten Anschluss verbindbar ist, während der zweite oder der erste Anschluss von dem Schieber gesperrt wird, dadurch gelöst, dass der Schieber zwei unabhängig voneinander bewegbare Schließelemente umfasst, von denen ein erstes Schließelement dem ersten Anschluss und ein zweites Schließelement dem zweiten Anschluss zugeordnet ist. Der erste und der zweite Anschluss stellen vorzugsweise zwei Eingänge des Zweidruckventils oder UND-Ventils dar. Der dritte Anschluss stellt vorzugsweise einen Ausgang des Zweidruckventils dar. Bei den voneinander unabhängig bewegbaren Schließelementen handelt es sich um zwei lose Schließelemente, die weder formschlüssig noch kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Die beiden Schließelemente bewegen sich im Betrieb des Zweidruckventils voneinander weg und aufeinander zu. Je nach Ausführung kommen die Schließelemente mit ihren einander zugewandten Enden aneinander zur Anlage, wenn sie sich aufeinander zubewegen. Die beiden Schließelemente sind, zumindest teilweise, in einem Durchgangsloch angeordnet, das den ersten Anschluss mit dem zweiten Anschluss verbindet. Durch die Unterteilung des Schiebers in die beiden Schließelemente werden sowohl die Herstellung als auch die Montage des Zweidruckventils erheblich vereinfacht.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Zweidruckventils ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden in einer axialen Richtung hin und her bewegbaren Schließelemente so ausgeführt und angeordnet sind, dass nicht gleichzeitig der erste und der zweite Anschluss gesperrt werden können. Zu diesem Zweck sind die geometrischen Abmessungen, insbesondere die Längen, der Schließelemente in der axialen Richtung größer als der Abstand zweier Dichtstellen des Zweidruckventils, die zur Darstellung von Dichtsitzen beziehungsweise Ventilsitzen zum Sperren des ersten Anschlusses oder des zweiten Anschlusses dienen. Als Länge wird die Ausdehnung der Schließelemente in der axialen Richtung bezeichnet. Der Begriff axial bezieht sich auf eine Bewegungsachse der Schließelemente im Betrieb des Zweidruckventils. Die Schließelemente sind entlang der Bewegungsachse im Betrieb des Zweidruckventils hin und her bewegbar.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Zweidruckventils ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schließelemente in der axialen Richtung so lang sind, dass eines der Schließelemente den zugeordneten Anschluss freigibt, wenn das jeweils andere Schließelement den zugeordneten Anschluss sperrt. Dabei können die beiden Schließelemente an ihren einander zugewandten Enden aneinander in Anlage kommen. So wird zum Beispiel der zweite Anschluss durch das zweite Schließelement automatisch aufgedrückt beziehungsweise freigegeben, wenn das erste Schließelement den ersten Anschluss sperrt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Zweidruckventils ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Schließelementen ein separater Distanzkörper angeordnet ist, durch den in der axialen Richtung ein Mindestabstand zwischen den Schließelementen aufrechterhalten wird. Separat bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Distanzkörper nicht mit den Schließelementen verbunden ist. Der zwischen den beiden Schließelementen angeordnete Distanzkörper liefert unter anderem den Vorteil, dass die Schließelemente in der axialen Richtung kürzer ausgeführt werden können.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Zweidruckventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der separate Distanzkörper im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylinders aufweist. Dadurch können die Herstellkosten weiter reduziert werden. Der Distanzkörper ist mit seinen freien Enden vorteilhaft in entsprechenden Sacklöchern der Schließelemente angeordnet beziehungsweise geführt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Zweidruckventils ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schließelemente gleich ausgeführt sind. Besonders bevorzugt sind die beiden Schließelemente genau gleich ausgeführt. Durch die Verwendung von Gleichteilen kann die Herstellung, insbesondere die Fertigung und/oder Montage, des Zweidruckventils weiter vereinfacht werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Zweidruckventils ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schließelemente als Kugeln ausgeführt sind. Das liefert den Vorteil, dass bei der Herstellung des Zweidruckventils vorgefertigte Standardteile verwendet werden können.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Zweidruckventils ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schließelemente mit jeweils mindestens einem Dichtelement kombiniert sind. Als Dichtelement kann zum Beispiel ein O-Ring verwendet werden. Mit den Dichtelementen kann auf einfache Art und Weise eine ausreichende Dichtigkeit an den Dichtstellen sichergestellt werden.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Schließelement und/oder einen Distanzkörper für ein vorab beschriebenes Zweidruckventil. Die Schließelemente und die Distanzkörper sind separat handelbar.
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Die oben angegebene Aufgabe ist alternativ oder zusätzlich durch eine Fluidanordnung mit mindestens einer elektromotorisch angetriebenen Reversierpumpe gelöst, zu der ein vorab beschriebenes Zweidruckventil parallel geschaltet ist. Die Reversierpumpe dient in der Fluidanordnung vorzugsweise zur Darstellung eines elektrischen Pumpenaktors. Bei der Fluidanordnung handelt es sich vorzugsweise um eine Hydraulikanordnung. Mögliche Anwendungen des Zweidruckventils in Fluidanordnungen beziehungsweise Hydraulikanordnungen, insbesondere Kupplungsbetätigungssystemen oder hydraulischen Schaltelementanordnungen, sind in der deutschen Patentschrift
DE 10 2015 200 852 B 4 und den deutschen Offenlegungsschriften
DE 10 2015 202 581 A1 ,
DE 10 2015 214 998 A1 ,
DE 10 2015 205 858 A1 und
DE 10 2016 206 017 A1 offenbart. Bei der Anwendung in einem hydraulischen Kupplungsbetätigungssystem bleibt durch die Zweiteilung oder Mehrteilung des Schiebers des Zweidruckventils die für eine Kupplungsentlastung erforderliche Funktion des Öffnens vom jeweils unbelasteten oder weniger stark belasteten Anschluss ausreichend stabil gegeben. Ebenso bleibt die Funktion der Verbindung eines Arbeitsanschlusses zum Tank gegeben, wenn der Druck unter den Atmosphärendruck fällt. Die Zweiteilung des Schiebers führt im Vergleich zu einem einteiligen Schieber zu Kosteneinsparungen bei der Fertigung, da beide Schließelemente gleichartig und geometrisch einfach gehalten sind. Es entstehen also mehr gleichartige Teile und die Herstellung einer Verbindung, zum Beispiel eines Gewindes, entfällt. Die Montage wird ebenfalls einfacher und sicherer, da nicht die Haltbarkeit der Verbindung geprüft werden muss oder zum Beispiel Beschädigungen einer Schraubverbindung bei zu hohem Anzugsmoment entstehen können. Der gegebenenfalls verwendete Distanzkörper zur Bewegung beziehungsweise zum definierten Beabstanden der Schließelemente kann sehr einfach, zum Beispiel in Form eines Stabes, ausgeführt sein und muss nicht mit den Schließelementen verbunden sein.
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Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Verfahren zum Herstellen eines vorab beschriebenen Zweidruckventils.
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Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Verfahren zum Betreiben eines vorab beschriebenen Zweidruckventils, insbesondere in einer vorab beschriebenen Fluidanordnung.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Fluidanordnung in Form eines Fluidschaltplans mit einem Zweidruckventil, das einen geteilten Schieber umfasst;
- 2 eine Schnittdarstellung durch ein erstes Ausführungsbeispiel des Zweidruckventils aus 1;
- 3 eine ähnliche Schnittdarstellung wie in 2 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel mit einem alternativen Dichtsitz;
- 4 ein ähnliches Zweidruckventil im Schnitt wie in 2 mit Schließelementen, die mit jeweils einem Dichtelement kombiniert sind;
- 5 ein ähnliches Zweidruckventil im Schnitt wie in 3 mit einem Distanzkörper zwischen den Schließelementen;
- 6 ein Ausführungsbeispiel eines Zweidruckventils im Schnitt mit Schließelementen, die als Kugeln ausgeführt sind, mit einem zwischen den Schließelementen angeordneten Distanzkörper; und
- 7 eine Ausführung des Zweidruckventils im Schnitt aus 6 als Cartridge-Ventil.
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In 1 ist eine Fluidanordnung 1 mit einer Reversierpumpe 2 dargestellt. Durch einen Doppelpfeil 3 ist angedeutet, dass die Reversierpumpe 2 in verschiedenen Richtungen betrieben werden kann, um entweder ein Fluid in 1 von links nach rechts, also von einer Verzweigung 4 zu einer Verzweigung 5, oder in umgekehrter Richtung, also in 1 von rechts nach links, von der Verzweigung 5 zu einer Verzweigung 4 zu fördern. Die Reversierpumpe 2 ist durch einen Elektromotor in den entgegengesetzten Richtungen antreibbar.
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Ein Zweidruckventil 6 ist über die Verzweigungen 4, 5 parallel zu der Reversierpumpe 2 geschaltet. Das Zweidruckventil 6 umfasst einen geteilten Schieber 7. Der geteilte Schieber 7 umfasst zwei Schließelemente 8, 9, die in einem Gehäuse 10 des Zweidruckventils 6 unabhängig voneinander bewegbar sind.
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Das Zweidruckventil 6 weist einen ersten Anschluss 11 auf, der einen ersten Eingang darstellt, der über eine nicht näher bezeichnete Fluidleitung mit der Verzweigung 4 verbunden ist. Ein zweiter Anschluss 12 stellt einen zweiten Eingang des Zweidruckventils 6 dar. Der zweite Anschluss oder Eingang 12 steht über eine nicht näher bezeichnete Fluidleitung mit der Verzweigung 5 in Verbindung. Ein dritter Anschluss 13 des Zweidruckventils 6 stellt einen Ausgang dar. Der dritte Anschluss oder Ausgang 13 steht mit einem Fluidreservoir 15 in Verbindung, das auch als Tank bezeichnet wird.
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Von den Verzweigungen
4,
5 der Fluidanordnung
1 gehen jeweils zwei nicht näher bezeichnete und abgeschnitten dargestellte Fluidleitungen aus, über welche die Fluidanordnung
1 in ein fluidisches, insbesondere hydraulisches, Kupplungsbetätigungssystem mit einer Kolben-Zylindereinheit eingebunden ist, mit der eine Kupplung zu betätigen ist. Das Kupplungsbetätigungssystem ist zum Beispiel so ausgeführt, wie es in
1 in der deutschen Patentschrift
DE 10 2015 200 852 B4 und der zugehörigen Figurenbeschreibung dieser Patentschrift offenbart ist.
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Der Schieber 7 des in 1 dargestellten Zweidruckventils 6 besteht aus zwei gleichartigen Schließelementen 8, 9, die nicht form- oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind und die durch ihre geometrischen Abmessungen, insbesondere ihre Länge, ein gleichzeitiges Verschließen der beiden außen angeordneten zweitweise druckführenden Fluidleitungen an den Anschlüssen 11 und 12 verhindern. Die beiden gleichartigen Schließelemente 8, 9 können auch durch ein weiteres Bauteil bewegt werden, welches sich zwischen den beiden gleichartigen Schließelementen 8, 9 befindet und nicht mit ihnen verbunden ist.
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In den 2 bis 7 sind sechs verschiedene Ausführungsbeispiele des Zweidruckventils 7 aus 1 mit einem geteilten Schieber 20; 30; 40; 50; 60 jeweils im Schnitt dargestellt. Zur Bezeichnung des Gehäuses 10 und der Anschlüsse 11 bis 13 werden in den 2 bis 7 die gleichen Bezugszeichen wie in 1 verwendet.
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Die in den 2 bis 7 dargestellten Schieber 20; 30; 40; 50; 60 umfassen jeweils zwei Schließelemente 21, 22; 31, 32; 41; 42; 51, 52; 61, 62, die entlang einer Bewegungsachse 23; 33, also in den 2 bis 7 in horizontaler Richtung, unabhängig voneinander hin und her bewegbar sind.
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Das Gehäuse 10 des Zweidruckventils 6 umfasst ein Durchgangsloch 24; 34, das sich in Richtung der Bewegungsachse 23; 33 zwischen den Anschlüssen 11 und 12 erstreckt. Das Durchgangsloch 24; 34 ist als gestufte Bohrung mit in axialer Richtung unterschiedlichen Durchmessern ausgeführt. Von dem Durchgangsloch 24; 34 erstreckt sich ein Querbohrung 25; 35 zu dem dritten Anschluss 13 des Zweidruckventils 6.
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Das Schließelement 21; 31 ist dem ersten Anschluss 11 des Zweidruckventils 6 zugeordnet und kann diesen an einer Dichtstelle 26; 36 sperren oder freigeben. Das Schließelement 22; 32 ist dem zweiten Anschluss 12 des Zweidruckventils 6 zugeordnet und kann diesen an einer Dichtstelle 27; 37 sperren oder freigeben.
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Von den Schließelementen 21, 22; 31, 32 gehen Kolben 28, 29; 38, 39 aus. Die Kolben 28, 29; 38, 39 der Schließelemente 21; 22; 31, 32 liegen mit ihren einander zugewandten Stirnseiten aneinander an.
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In 2 sperrt das Schließelement 21 den ersten Anschluss 11 an der Dichtstelle 26. Das Schließelement 22 gibt den zweiten Anschluss 12 an der Dichtstelle 27 frei. Ein Dichtdurchmesser an den Schließelementen 21, 22 ist rechtwinklig ausgeführt. Das Durchgangsloch 24 ist im Bereich der Dichtstellen 26, 27 kegelig ausgeführt.
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Die Kolben 28, 29 der Schließelemente 21, 22 haben in dem Durchgangsloch 24 ein merkliches Spiel. Durch das Spiel können sich die Schließelemente 21, 22, wenn sie durch Druck beaufschlagt werden, optimal an dem schrägen beziehungsweise kegeligen Dichtsitz anlegen. Gepaart mit der scharfkantigen, insbesondere rechtwinkligen, Ausführung des Dichtsitzes wird eine sehr gute Dichtheit des Zweidruckventils 6 erreicht. Darüber hinaus ist das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel günstig herstellbar und einfach zu montieren.
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3 zeigt eine Variante des Dichtsitzes aus 2. In 3 ist die kegelige Seite des Dichtsitzes an den Schließelementen 31, 32 vorgesehen, wodurch sich die Herstellung des Zweidruckventils 6 noch einmal vereinfacht. Die scharfkantigen Dichtsitze in dem Durchgangsloch 34 an den Dichtstellen 36, 37 können ebenfalls kostengünstig über ein Stufenwerkzeug realisiert werden. In 3 sperrt das Schließelement 32 an der Dichtstelle 37 den Anschluss 12 während das Schließelement 31 an der Dichtstelle 36 den Anschluss 11 freigibt.
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Das in 4 dargestellte Ausführungsbeispiel ähnelt dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel des Zweidruckventils 6. Allerdings sind die Schließelemente 41, 42 des zweigeteilten Schiebers 40 in 4 mit Dichtelementen 43, 44 kombiniert. Die Dichtelemente 43, 44 sind vorteilhaft als O-Ringe ausgeführt.
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Zur Aufnahme der Dichtelemente 43, 44 ist an den Schließelementen 41, 42 eine entsprechende Geometrie vorgesehen, zum Beispiel eine runde Nut, die das Dichtelement 43, 44, insbesondere den O-Ring, stets an der korrekten Position hält und gegen Verlieren sichert. Die Härte der vorzugsweise aus einem elastomeren Material gebildeten Dichtelemente 43, 44, insbesondere der O-Ringe, ist so auf den abzudichtenden Druck abgestimmt, dass eine optimale Dichtwirkung erzielt wird.
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Das in 5 dargestellte Zweidruckventil 6 ähnelt dem in 3 dargestellten Zweidruckventil 6. Allerdings ist bei dem in 5 dargestellten Zweidruckventil 6 ein Distanzkörper 55 zwischen den beiden Schließelementen 51, 52 angeordnet, die den geteilten Schieber 50 darstellen. Der Distanzkörper 55 hat im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylinders und kann auch als Stift bezeichnet werden. Der Stift ist mit seinen einander abgewandten Enden in einander zugewandten Sacklöchern 53, 54 der Schließelemente 51, 52 angeordnet. Der Distanzkörper 55 sorgt dafür, dass, wenn eine Seite des Zweidruckventils 6 geschlossen wird, die andere Seite sich in Richtung Tank öffnet.
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In 6 ist dargestellt, dass der zweigeteilte Schieber 60 auch zwei als Kugeln ausgeführte Schließelemente 61, 62 umfassen kann. Die Schließelemente 61, 62 sind entlang einer Bewegungsachse 63 in einem Durchgangsloch 64 hin und her bewegbar. Im Durchgangsloch 64 erstreckt sich eine Querbohrung 65 zu dem dritten Anschluss 13.
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Das Schließelement 61 sperrt an einer Dichtstelle 66 den ersten Anschluss 11 des Zweidruckventils 6. Das Schließelement 62 gibt an einer Dichtstelle 67 den zweiten Anschluss 12 des Zweidruckventils 6 frei, so dass dieser mit dem dritten Anschluss 13 verbunden wird. Zwischen den Schließelementen 61, 62 ist ein als Stift ausgeführter Distanzkörper 68 angeordnet. Der Stift oder die Stange, die den Distanzkörper 68 darstellt, hat die Gestalt eines geraden Kreiszylinders.
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Die als Kugeln ausgeführten Schließelemente 61, 62 werden in Führungen vor dem jeweiligen Dichtsitz positioniert. Die Kugeln können zum Beispiel aus Stahl oder aus Kunststoff günstig als Massenware bezogen werden. Zudem wird die Montage noch einmal vereinfacht, da die Passungen recht großzügig gewählt werden können.
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Die in den 2 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiele können, anders als dargestellt, aus Montagegründen auch als sogenannte Cartridge-Ventile ausgeführt sein. Das bedeutet, dass die Schließelemente 61, 62 und gegebenenfalls der Distanzkörper 68 in einer Ventilhülse 70 vormontiert werden, wie man in 7 sieht.
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Die in 7 dargestellte Ventilhülse 70 kann als Drehteil aus Metall ausgeführt sein. Die Ventilhülse 70 kann aber auch als Kunststoffspritzgussteil ausgeführt sein. Bei der Ausführung als Kunststoffspritzgussteil wird die Ventilhülse 70 vorteilhaft im Bereich der Dichtstellen 66, 67, welche die Ventilsitze darstellen, mittels zusätzlich verbauter Blechteile 71, 72 verstärkt. Dadurch kann eine längere Lebensdauer der Ventilsitze erreicht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fluidanordnung
- 2
- Reversierpumpe
- 3
- Doppelpfeil
- 4
- Verzweigung
- 5
- Verzweigung
- 6
- Zweidruckventil
- 7
- Schieber
- 8
- Schließelement
- 9
- Schließelement
- 10
- Gehäuse
- 11
- erster Anschluss
- 12
- zweiter Anschluss
- 13
- dritter Anschluss
- 15
- Fluidreservoir
- 20
- Schieber
- 21
- Schließelement
- 22
- Schließelement
- 23
- Bewegungsachse
- 24
- Durchgangsloch
- 25
- Querbohrung
- 26
- Dichtstelle
- 27
- Dichtstelle
- 28
- Kolben
- 29
- Kolben
- 30
- Schieber
- 31
- Schließelement
- 32
- Schließelement
- 33
- Bewegungsachse
- 34
- Durchgangsloch
- 35
- Querbohrung
- 36
- Dichtstelle
- 37
- Dichtstelle
- 38
- Kolben
- 39
- Kolben
- 40
- Schieber
- 41
- Schließelement
- 42
- Schließelement
- 43
- Dichtelement
- 44
- Dichtelement
- 50
- Schieber
- 51
- Schließelement
- 52
- Schließelement
- 53
- Sackloch
- 54
- Sackloch
- 55
- Distanzkörper
- 60
- Schieber
- 61
- Schließelement
- 62
- Schließelement
- 63
- Bewegungsachse
- 64
- Durchgangsloch
- 65
- Querbohrung
- 66
- Dichtstelle
- 67
- Dichtstelle
- 68
- Distanzkörper
- 70
- Ventilhülse
- 71
- Blechteil
- 72
- Blechteil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4222566 A1 [0002]
- DE 102015200852 B [0013]
- DE 102015202581 A1 [0013]
- DE 102015214998 A1 [0013]
- DE 102015205858 A1 [0013]
- DE 102016206017 A1 [0013]
- DE 102015200852 B4 [0020]