CN210531272U - 阀和阀设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种阀,其具有阀壳体,该阀壳体具有至少一个使用接口(A、B)、压力供应接口(P)和回流接口(T),并且为了操控各个接口,控制芯(STS)在该阀壳体中能纵向移动地引导,其特征在于,存在于压力供应接口(P)上的用于操控连接到相应使用接口(A、B)上的消耗器(10、12)的供应压力经由一个节流装置(54)和控制通道(50)引导到控制芯(STS)的至少一个操控侧(56)上,该操控侧(56)在阀壳体中的操控空间(58)中能移动地设置,该操控空间经由另一节流装置(59)连接到回流接口(T)上。本实用新型还涉及一种具有这类阀的阀设备。技术效果在于,能实现精确调节例如以回转机构形式的液压消耗器的速度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种阀,其具有阀壳体,该阀壳体具有至少一个使用接口、压力供应接口和回流接口,并且为了操控各个接口,控制芯在该阀壳体中能纵向移动地引导。本实用新型还涉及一种具有如此设计的阀的阀设备。
背景技术
通过DE102013021317A1已知一种尤其以负载传感换向阀形式的液压阀装置,其具有设置在壳体布置结构上的流体接口(如至少一个压力供应接口、至少一个使用接口和优选一个负载报告接口)并且具有控制芯,该控制芯为了至少部分操控壳体布置结构的流体接口而能沿一个或另一运动方向移动,其中,设有可调的止挡装置,其界定控制芯沿一个或另一方向移动运动的行程长度。
该已知解决方案的主要特点在于,已知的止挡装置在控制芯的相同轴向端部区域上具有朝向一个运动方向的止挡面和朝向另一运动方向的第二止挡面,对于每个止挡面都设有对应止挡,所述两个对应止挡都位置可调地设置在所涉及的壳体布置结构相同端部区域上。由此,不仅两个对应止挡能从壳体侧出发够到,而且各对应止挡也直接作用于(即在无机械中间件的情况下)控制芯上。对应止挡因此仅在受拉或者受压时受载,从而既不会出现明显的变形也不会出现强度问题。止挡装置因此不仅能够简单且舒服地调节,而且也确保高的调节精确性。
这样的负载传感换向阀也用于移动式工作机器中的振动敏感的应用中,例如以起重机或挖掘机上的回转机构的形式。在此,回转机构例如以常见液压马达的形式构成,常见液压马达作为液压消耗器可连接到阀的相应使用接口上。总体上,在阀的消耗器侧上的负载在控制技术方面看是PT-2-元件,包括在流入侧和流出侧上的容量,其主要由在至消耗器和惰性旋转质块的流入和流出线路中的油体积形成,惰性旋转质块通常由回转机构的待运动质块形成。线性质块的(例如经由常见液压工作缸引起的)运动与此相比可被等价视为PT-2-元件。
如果普通负载传感阀(如负载传感换向阀)的控制芯在这样的振动敏感应用中突然地打开,那么借助于液压连接在阀上游的压力补偿器在较短时间之后激发提到的具有恒定体积流量的PT-2-元件,这导致在液压流体***中的振动。尤其是马达(Q马达)的体积流量为此代表回转机构的速度并且整个***的振动得以大幅缓冲,这也在阀的回流节流器处的体积流量中可察觉到。根据***中的现有缓冲度,可产生显著的很难控制的转动振动。因为(如已经提到)回流节流器处的回流体积流量类似于提到的振动而流动,所以此外还对于振动敏感的应用的这种液压操控领域的普通技术人员而言显而易见的是,在阀的回流中安装所谓的埋头制动阀,以便在回流中调节到恒定的体积流量。在此不利的是,PT-2-元件的缓冲度本身不改变并且因此仅导致***中的略微改善。此外产生应安装附加阀的成本并且导致不希望的高的***压力损失。
克服液压消耗器***的振动敏感性的另一选项是具有所谓的负载反馈的阀。在该解决方案中,控制芯中的连接一方面是负载传感报告 (这在很多其它负载传感阀中也是常见的),并且另一方面是在未被加载控制压力的控制芯端面上的负载压力的响应。所述连接于是是分压器线路,其将负载压力减小为负载传感信号,进一步将其减小并且将其供应至对置的端侧上并且最后经由阀中的回流接口朝向贮存箱引导。由此导致,控制芯与负载压力成比例地关闭。只要在(由于马达的供应体积流量导致的)振动的范围内的第一负载压力峰值正在产生,那么体积流量就减小并且防止回转机构在阀的负载侧上的过调,这本身就会引起振动。因此,通过该已知解决方案实现了与负载压力相关的期望缓冲。
然而在该解决方案中不利的是,体积流量由负载传感报告撤销,这结合压力补偿器附加地减小体积流量,通常由于控制Δρ的减小。在此没有意义的是,经由压力补偿器的控制器增强(即控制Δρ)来实现缓冲,因为在此根据自身动态而可能发生不稳定。对于控制芯的渐进式特征曲线(节流器在打开行程的下部区域中少量改变),在下部区域中的缓冲仅经由控制Δρ的减小而实现。用于实现缓冲效果的体积流量由负载撤销,这不能实现速度的精确调节,甚至当控制芯位置经由传感器精确获取时也不能。
实用新型内容
由现有技术出发,本实用新型的目的在于,提供一种用于阀、尤其用于振动敏感的应用(如这些应用可能在移动式工作机器中出现) 的缓冲***,该缓冲***帮助避免上述缺点。
这样的目的由如下的阀来实现,其具有阀壳体,该阀壳体具有至少一个使用接口、压力供应接口和回流接口,并且为了操控各个使用接口、压力供应接口和回流接口,控制芯在该阀壳体中能纵向移动地引导,其中,存在于压力供应接口上的用于操控连接到相应使用接口上的消耗器的供应压力经由第一节流装置和控制通道引导到控制芯的至少一个操控侧上,该操控侧在阀壳体中的操控空间中能移动地设置,该操控空间经由第三节流装置连接到回流接口上,该阀的特征在于,所述第一节流装置经由控制通道连接到第二节流装置上,在控制芯的、使得使用接口、压力供应接口和回流接口彼此分隔开的中性位置中,压力供应接口在所述第一节流装置和所述第二节流装置之间容纳在阀壳体中,该阀壳体在该中性位置中以密封方式遮盖所述第一节流装置和所述第二节流装置。
这样的目的还由如下的阀设备实现,其具有按照本实用新型的阀,在阀上游连接有压力补偿器,该压力补偿器从能借助于负载传感压力操控的枢转角泵获得其供应压力,并且在阀下游存在振动敏感的液压消耗器。
按照本实用新型的阀解决方案的主要特点在于,存在于压力供应接口上的用于操控连接到阀的相应使用接口上的消耗器的供应压力经由一个节流装置和控制通道引导到控制芯的至少一个操控侧上,该操控侧在阀壳体中的操控空间中能移动地设置,该操控空间经由另一节流装置连接到阀的回流接口上。由此实现按照本实用新型的阀解决方案的主要思想,即,不是如常见那样使用负载传感压力来缓冲,而是使用存在于阀的压力供应接口上的供应压力来缓冲,以便使得液压连接在阀上游的以压力补偿器形式的调节机构不被缓冲不利地影响。
按照本实用新型的阀设备在此规定,连接在按照本实用新型的阀上游的压力补偿器从能借助于负载传感压力操控的枢转角泵获得其供应压力,并且就此在阀下游存在振动敏感的液压消耗器、例如能马达驱动的回转机构。
在按照本实用新型的阀的一种特别优选的实施方式中规定:至少一个另一使用接口存在于阀壳体中,并且所述一个第一节流装置经由控制通道连接到另一其它并且因此第三节流装置上,所述另一其它节流装置在为其中一个使用接口供应压力时通入相应另一使用接口中以用于流体回流,并且在朝向回流接口的方向上在回流控制边缘上游引起在阀的两种使用接口的相应另一使用接口上的压力升高。正是在小体积流量时并且为了获得精细控制特征曲线,在相应涉及的使用接口上存在从存在于压力供应接口上的供应压力朝向负载的旁路连通,以便将阀的回流节流器上游的压力更快地提升并且如此抵抗负载的过调。
在按照本实用新型的解决方案中,实现如下技术效果:用于缓冲的体积流量不是由连接在阀上的负载撤销,这能实现精确调节例如以回转机构形式的液压消耗器的速度。如果使用位置传感器来确定控制芯的位置,那么由此也可以推导出函数的精确速度。
上述思想不限于负载传感阀,而是也可以同样用于相应设计的节流阀。
有利地,在控制芯的、所有使用接口、压力供应接口和回流接口彼此分隔开的中性位置中,压力供应接口在所述第一节流装置和所述第二节流装置之间容纳在阀壳体中,该阀壳体在该中性位置中以密封方式遮盖所述第一节流装置和所述第二节流装置。
有利地,所述第一节流装置和所述第二节流装置按照阀芯的移动位置用于为一个使用接口供应压力并且用于从相应的另一使用接口中回流流体。
有利地,控制通道穿过控制芯并且在端侧相应具有横向通道段,该横向通道段根据控制芯朝向其端部位置的相应移动位置而利用所述第三节流装置与操控空间建立流体连通或者沿相反的方向与另一操控空间建立流体连通,在该另一操纵空间中设有用于控制芯的能量存储器。
有利地,所述第一节流装置和所述第二节流装置分别由旋入件形成,该旋入件旋入控制芯中。
有利地,相应的旋入件与控制芯的壁件在旋入件中的至少两个节流的横孔之间界定流体路径,所述横孔相应与旋入件中的纵孔连通,所述纵孔以其彼此背离的端部一方面通入控制芯中的控制通道中并且另一方面根据控制芯的相应移动位置通入压力供应接口中或者通入各使用接口之一中。
有利地,阀此外具有两个先导阀、两个限压阀、一个手动操纵装置以及两个回流接口,这两个回流接口中的每一个回流接口配设给一个使用接口。
有利地,阀设计为负载保持阀或节流阀。
附图说明
接下来结合附图详细阐述根据本实用新型的解决方案。在此,在原理上的并且未按比例的视图中示出:
图1以液压线路图的方式示出阀设备的基础构造;
图2和图3示出图1阀设备的阀的主要构件在两个不同阀位置中的纵剖视图;
图4以局部放大图示出节流器视图,如该局部在图3中被以X标示的圆包围;
图5示出在现有技术中已知的称为负载反馈的分压器线路;
图6示出在使用按照图2至图4的阀的情况下的按照本实用新型的分压器线路;
图7示出对于按照图5视图的已知阀解决方案而言的在回流节流器上的体积流量Q;
图8以类似视图示出关于按照图6视图的本实用新型阀解决方案的在回流节流器上的体积流量Q;并且
图9涉及与图7线条图相应的视图地示出连接的液压消耗器的角速度(虚线)连同所属的流入体积流量(实线),其中,图9涉及按照现有技术的解决方案;
图10涉及与图8线条图相应的视图地示出连接的液压消耗器的角速度(虚线)连同所属的流入体积流量(实线),其中,图10涉及在按照本实用新型的阀解决方案中的情况。
具体实施方式
图1以液压线路图的方式示出阀设备,该阀设备用于操控回转机构10(如其使用在移动工作机器中例如在起重器或挖掘机上)。回转机构10包括能沿两个转动方向操控的液压马达12,该液压马达能够使负载14沿相反方向运动,负载14例如能由未进一步示出的起重机臂或挖掘机臂构成。液压马达12经由流入和流出线路16经由使用接口A、B连接到阀出口侧,如在图2至图4中详细示出那样。总之,在示出的阀的消耗器侧上的负载可以在控制技术上视为PT-2-元件, PT-2-元件包括在符号上在图1中用18表示的在液压马达12流入侧和流出侧上的容量,主要由在流入和流出线路16中的油体积形成,并且 PT-2-元件还包括惰性旋转质量,其通常由回转机构的待运动质块(考虑了所连接的负载14)形成。在具有控制芯STS的阀的上游液压连接有单独的压力补偿器IDW,该压力补偿器在阀的压力供应接口P上提供控制压力P'。压力补偿器IDW本身由枢转角泵20提供,该枢转角泵能由负载传感压力LS操控,其提供泵供应压力P。具有控制芯STS 的阀经由回流线路22连接到贮存箱T上,枢转角泵20从该贮存箱取出用于液压马达12的供应流体。
图1示出的具有控制芯STS的阀现在借助图2至图4详细阐述。图2仅示出壳体布置结构24的与液压阀控制装置在功能方面配合作用的壳体主要部件,即控制壳体26(在该控制壳体中,控制芯STS能沿着轴线28移动)以及壳体端部区域30和32,它们将控制壳体26在两个轴向端部上密封;所有提到的壳体部件共同形成阀壳体。在控制壳体26上还有(如在这样的阀装置中通常的那样)各个壳体接口,如一个压力供应接口P、两个使用接口A和B以及两个贮存箱接口或回流接口T,它们经由所述至少一个回流线路22朝向贮存箱T引导并且据此相同地表示。只要(还按照图1视图)压力补偿器IDW的输出侧提供供应压力P',则该供应压力作为压力供应而存在于按照图2、图3的阀的压力供应接口P上。
按照图2的控制装置或阀的控制芯STS能够以已知且因此不再应进一步描述的方式被常见的可电磁操控的先导阀34、36操控。此外向控制壳体26中相应配设给使用接口A和使用接口B地旋入有弹性加载的止回阀38,该止回阀用作限压阀或安全阀。在壳体端部区域30 中的弹簧装置40以在这样的换向阀中常见的方式为控制芯STS预设中性或中间位置,如其在图2中示出。在该图2中示出的中性或中间位置中,压力供应接口P与使用接口A、B被分隔开并且压力供应接口又与贮存箱接口或回流接口T分隔开。看向图2可见,在位于右侧的轴向端部区域32中设有可调的用于界定控制芯STS行程长度的止挡装置42。此外,控制芯STS可以经由未进一步示出的枢转杆手动操纵,该枢转杆从外侧嵌接在倒圆的带动头44上,该带动头又经由突出的杆部件46嵌入控制芯STS中,以便在需要时手动使该控制芯运动。
按照图3的视图基本上相应于按照图2的阀解决方案,但具有以下措施:控制芯STS在其完全靠右的止挡位置中位于止挡装置42上。在按照图3的该控制芯位置中,在压力供应接口P和使用接口A之间建立引导流体的连通,并且使用接口B看向图3可见与右侧的回流接口T处于引导流体的连通。相反,左侧的回流接口T借助于控制芯 STS相对于使用接口A阻塞。在控制芯STS中沿着其外环周设置的各个控制槽48用于提到的引导介质或流体的连通,所述控制槽与控制壳体26内部中的控制或调节边缘在这些区域中配合作用。同轴于纵轴线28,在控制芯STS之内还有控制或纵向通道50,其在端侧相应具有横向通道段52。
如由图3还得出,存在于压力供应接口P上的供应压力P'(其来源于压力补偿器IDW、即单独压力补偿器)为了操控使用接口A而经由第一节流装置54(如其在图4中放大示出那样)和控制通道50以及横向通道段52引导到控制芯STS的右侧的操控侧56上,其中,这样的操控侧56在右侧的壳体端部区域32中作为阀壳体的一部分而可移动地设置,并且操控空间58又经由另一节流装置59(其后续也以第三节流装置59表示)连接到回流接口T上。这样的另外的第三节流装置59尤其是也在图6中示出,并且第三节流装置按照图3视图通过直径相对于配设的阀壳体壁略微减小的区段区域60在右侧的横向通道段52和减小了一个台阶的控制芯STS直径62之间形成。在操控空间58和贮存箱T之间的连通经由相应的贮存箱回流线路64(如其在图6中原理上示出那样)进行。在操控使用接口A并且卸载使用接口B时,液压马达12使回转机构10例如沿顺时针U转动。
如已经介绍,在阀壳体中还设有另一使用接口B,其在控制芯STS 相反地移动运动时被供应以可预定的压力并且在沿相反方向再次操控液压马达12时促使回转机构10连同连接的负载沿相反转动方向(如上所述)即逆着顺时针U方向枢转。如就此还从图3中得出,节流装置54经由控制通道50连接到另一其它节流装置66上,其在接下来称为第二节流装置66。第一节流装置54与第二节流装置66相同地构成,从而后者同样相应于图4视图。在为使用接口A供应压力时所述第二节流装置66(如图3所示)通入相应另一使用接口B中以用于流体回流并且在阀壳体中在朝向右侧回流接口T方向上在回流控制边缘68 上游引起在提到的使用接口B区域中的压力提高。
如果(与图3视图相反)控制芯STS朝向该图的方向更向左移动,那么示出的节流器54承担用于待卸载的使用接口A的节流器66功能,并且节流器66承担用于从压力供应接口P出发朝向使用接口B供应压力的节流器54功能。此前的节流器54因此承担节流器66的功能并且经由另一回流控制边缘70控制从使用接口A朝向左侧回流接口T 的回流。尤其在小体积流量的范围内,存在经由节流器54和66从压力供应接口P至以回转机构10形式的负载的如此的旁路,结果导致,压力在相应的以控制边缘68或70形式的回流节流器上游更快地提升并且因此可以抵消上述负载的过调。这在现有技术中没有等同方案。
对于一种显然的功能,在控制芯STS的所述中性位置中(在该位置中所有接口互相分开),压力供应接口P在第一节流装置54和其它第二节流装置66之间容纳在阀壳体中间,这由按照图2视图的、所述节流器54、66相对于阀压力供应接口P的对称布置结构获得。只要在申请文件中提到节流器,那么这包括节流阀作为功能元件。此外,控制通道50在图2视图中设置在控制芯STS之外,这原则上也是可行的。
不言自明的是,在控制芯STS的在其左端部位置之一中的一个移动位置中形成另一操控空间72,只要左侧横向通道段52通入所述另一操控空间72中,所述另一操控空间就经由另一第四节流装置74获得流体。此外在此类似于图6视图,经由使用接口A和节流器54朝向第四节流装置74方向发生流体流出。此外在此示出了类似于已经对于右侧阀芯位置STS的情况。此外在此,控制芯STS在其左侧上具有另一设置在端侧的操控侧75。
如此外由图4视图得出,节流装置54和其它节流装置66分别由旋入件形成,该旋入件从外部旋入控制芯STS中。因此,根据控制芯 STS向左或向右的移动方向,经由相应节流装置54、66始终在控制通道50和可相应配设的接口A、B之间在阀壳体中建立流体连通。相应的旋入件与控制芯STS的壁76在旋入件中的至少两个上下布置的节流的横孔80、82中构成流体路径78。在旋入件中的相应的横孔80、 82因此分别与旋入件中的纵孔84、86连通,纵孔以其互相背离的端部一方面通入控制芯STS中的控制通道50中并且另一方面根据该控制芯STS的相应行驶位置通入压力供应接口P中或者通入使用接口 A、B之一中。
图3示出的情况例如在图6的液压线路图中示出。与之形成对比的是按照图5的已知的分压器线路,其在输入侧将负载压力LD经由节流器B1减小到负载传感信号LS,该负载传感信号又经由一种节流器B2引导到已知阀芯的对置端侧上并且最后减压地经由节流器B3到达贮存箱T中。上述节流器BT、B2和B3也可以由阀结构获得并且不必强制作为独立的节流装置存在。由此可见,控制芯STS与负载压力成比例地关闭,并且一旦第一负载压力峰值正在构建,体积流量就会减少并且防止回转机构的过调,这首先引起振荡,从而实现与负载压力相关的缓冲,但是带来已经描述的缺点:体积流量由负载传感消息以及负载撤销。
图7中示出了用于所述回流节流器的根据现有技术的负载传感阀的这样的阶跃响应,并示出了已知的阀设备解决方案能多么振动敏感。而图8视图示出使用了按照本实用新型的阀的阶跃响应,又涉及已经介绍的在阀结构内的回流节流器68、70。此外,图9和图10以实线示出在已知的或按照本实用新型的阀的使用接口A、B之一上的流入流,振动敏感的液压消耗器在其供应侧上连接到所述使用接口之一上。按照图9的现有技术的解决方案示出,一旦流入体积流量在已知阀的所属的使用接口A、B上提升,在消耗器角速度相对于100%时如何导致过调。与此相对,在按照图10视图的按照本实用新型的阀中,首先出现在流入体积流量中的初始过调(>100%),在此之后是在没有进一步大的过调的情况下的瞬时振动,并且随后是消耗器的角速度。这样,尤其振动敏感的消耗器在借助于按照本实用新型的阀进行液压操控时被保护以防过调并且就此也得以改善并且能更精确地操控。
因为为了缓冲按照本实用新型的振动行为而不使用负载传感压力,而是使用存在于阀供应压力接口P上的压力P',所以调节机构(即压力补偿器IDW)很少由此受到不利影响并且基于双节流装置54、 66实现:尤其是对于少量体积流量,存在从阀的压力供应侧P至连接到使用接口A、B上的负载14的旁路,从而压力在相应的回流节流器 68、70上游更快提升并且阻碍负载14的过调。据此,一种可非常低成本实现的功能安全的缓冲装置被提供用于振动敏感的液压应用。
Claims (10)
1.阀,具有阀壳体,该阀壳体具有至少一个使用接口(A、B)、压力供应接口(P)和回流接口(T),并且为了操控使用接口、压力供应接口和回流接口,控制芯(STS)在该阀壳体中能纵向移动地引导,其中,存在于压力供应接口(P)上的用于操控连接到相应使用接口上的消耗器(10、12)的供应压力经由第一节流装置(54)和控制通道(50)引导到控制芯(STS)的至少一个操控侧(56)上,该操控侧在阀壳体中的操控空间(58)中能移动地设置,该操控空间经由第三节流装置(59)连接到回流接口(T)上,其特征在于,所述第一节流装置(54)经由控制通道(50)连接到第二节流装置(66)上,在控制芯(STS)的、使得使用接口、压力供应接口和回流接口彼此分隔开的中性位置中,压力供应接口(P)在所述第一节流装置(54)和所述第二节流装置(66)之间容纳在阀壳体中,该阀壳体在该中性位置中以密封方式遮盖所述第一节流装置(54)和所述第二节流装置(66)。
2.按照权利要求1所述的阀,其特征在于,至少另一使用接口存在于阀壳体中,在为其中一个使用接口供应压力时,所述第二节流装置(66)通入相应的另一使用接口中以用于流体回流,并且在朝向回流接口(T)的方向上在回流控制边缘(68)上游引起在相应的另一使用接口上的压力升高。
3.按照权利要求1或2所述的阀,其特征在于,所述第一节流装置(54)和所述第二节流装置(66)按照阀芯(STS)的移动位置用于为一个使用接口供应压力并且用于从相应的另一使用接口中回流流体。
4.按照权利要求1或2所述的阀,其特征在于,控制通道(50)穿过控制芯(STS)并且在端侧相应具有横向通道段(52),该横向通道段根据控制芯(STS)朝向其端部位置的相应移动位置而利用所述第三节流装置(59)与操控空间(58)建立流体连通或者沿相反的方向与另一操控空间(72)建立流体连通,在该另一操纵空间中设有用于控制芯(STS)的能量存储器(40)。
5.按照权利要求1或2所述的阀,其特征在于,所述第一节流装置(54)和所述第二节流装置(66)分别由旋入件形成,该旋入件旋入控制芯(STS)中。
6.按照权利要求5所述的阀,其特征在于,相应的旋入件与控制芯(STS)的壁件(76)在旋入件中的至少两个节流的横孔(80、82)之间界定流体路径(78),所述横孔相应与旋入件中的纵孔(84、86)连通,所述纵孔以其彼此背离的端部一方面通入控制芯(STS)中的控制通道(50)中并且另一方面根据控制芯(STS)的相应移动位置通入压力供应接口(P)中或者通入各使用接口之一中。
7.按照权利要求1或2所述的阀,其特征在于,阀具有两个先导阀(34、36)、两个限压阀(38)、一个手动操纵装置(44、46)以及两个回流接口(T),这两个回流接口中的每一个回流接口配设给一个使用接口。
8.按照权利要求1或2所述的阀,其特征在于,阀设计为负载保持阀或节流阀。
9.阀设备,其特征在于,该阀设备具有按照权利要求1至8之一所述的阀,在阀上游连接有压力补偿器(IDW),该压力补偿器从能借助于负载传感压力(LS)操控的枢转角泵(20)获得其供应压力,并且在阀下游存在振动敏感的液压消耗器。
10.按照权利要求9所述的阀设备,其特征在于,所述液压消耗器是回转机构。
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