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Patent Searching and Data


Title:
ARRANGEMENT COMPRISING AT LEAST ONE VALVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/210640
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an arrangement which comprises a valve (1) and a sensor (10) that detects sound and/or vibration, said sensor being fastened to the exterior of a part of the housing (6) of the valve.

Inventors:
SCHMIDT, Stefan (Gloeserwiesenweg 6, Lohr, 97816, DE)
Application Number:
EP2018/061894
Publication Date:
November 22, 2018
Filing Date:
May 08, 2018
Export Citation:
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Assignee:
ROBERT BOSCH GMBH (Postfach 30 02 20, Stuttgart, 70442, DE)
International Classes:
F16K37/00; F15B13/04; F16K31/42
Foreign References:
DE19947129A12001-04-05
DE3743338A11989-06-29
US20150059886A12015-03-05
JP2011027615A2011-02-10
DE102008059449A12010-05-27
EP1298372A22003-04-02
US6220284B12001-04-24
EP0462632A11991-12-27
Attorney, Agent or Firm:
THUERER, Andreas (Zum Eisengießer 1, Lohr am Main, 97816, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Anordnung mit zumindest einem Ventil (1, 20) und mit zumindest einer Recheneinheit, und mit zumindest einem Sensor (10, 44 - 52), der mit der Recheneinheit verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (1, 20) ein Ventilgehäuse (26) hat und der Sensor (10, 44 - 52) am Ventilgehäuse (26) befestigt ist, und/oder dass das Ventil (1, 20) ein Anbauteil (6, 8, 24, 30, 36) aufweist und der Sensor (10, 44 - 52) oder ein weiterer Sensor (10, 44 - 52) am Anbauteil (6, 8, 24, 30, 36) befestigt ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei das Ventil (1, 20) ein Einbauventil ist und das Ventilgehäuse einen Steuerdeckel (6) hat, an dem der Sensor (10) befestigt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest ein Betätigungsmagnet (38, 40) vorgesehen ist, der zum Betätigen eines Ventilkörpers (28) des Ventils (20) vorgesehen ist, wobei der Sensor (44 - 52) oder ein weiterer Sensor (44 - 52) am

Betätigungsmagnet (38, 40) befestigt ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Sensor (10, 44 - 52) oder ein weiterer Sensor (10, 44 - 52) an der Elektronik des Ventils (1, 20) oder eines Vorsteuerventils (24) vorgesehen ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Wegsensor vorgesehen ist, mit dem ein Verschiebeweg eines oder des Ventilkörpers (20) des Ventils (10) erfassbar ist, wobei der Sensor (10, 44 - 52) oder der weitere Sensor (10, 44 - 52) am Wegsensor vorgesehen ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Vorsteuerventil (24) vorgesehen ist, wobei der Sensor (10, 44 - 52) oder der weitere Sensor (10, 44 - 52) an einem Gehäuse (34) des Vorsteuerventils (24) oder am Vorsteuerventil (24) vorgesehen ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Auswertung und/oder eine Speicherung der Daten in einer zusätzlichen Elektronik und/oder in der Recheneinheit des Ventils (1, 20) erfolgt.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei für das Ventil (1, 20) in Abhängigkeit der vom Sensor (10, 44 - 52) oder dem weiteren Sensor (10, 44 - 52) erfassten Daten Kavitation vermeidende Maßnahmen ausführbar sind.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Datenspeicher in der Recheneinheit des Ventils (1, 20) und/oder in der zusätzlichen Elektronik vorgesehen ist, um die vom Sensor (10, 44 - 52) erfassten Daten zu speichern.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei eine Übertragung der Daten zwischen den elektronischen Bauteilen mittels einem Bus vorgesehen ist.

Description:
ANORDNUNG MIT ZUMINDEST EINEM VENTIL

Beschreibung Die Erfindung geht aus von einer Anordnung gemäß dem Oberbegriff des

Patentanspruchs 1.

Sinkt ein Druck in der Flüssigkeit unterhalb eines Dampfdrucks der Flüssigkeit, so bilden sich Gasblasen in der Flüssigkeit aus, die in Bereichen höherer Drücke

implosionsartig kondensieren. Dieser Vorgang wird als Kavitation bezeichnet. Es handelt sich um eine lokale Verdampfung von Luft oder um eine Ausscheidung gelöster Luft innerhalb der Flüssigkeit. Kavitation kann zu mechanischen Schäden und zu hohen

Geräuschemissionen führen, da die implosionsartig zusammenfallenden Gasblasen große und stationäre Kräfte freisetzen können. Bei einer Implosion der Gasblasen wird ein

Flüssigkeitsstrahl erzeugt, der auf ein Bauteil einwirken kann. Dieses wird somit über längere Zeit durch eine Vielzahl auftretender Flüssigkeitsstrahle beschädigt. Dadurch kann die Oberfläche aufgeraut werden und sogar Lochbildung eintreten. Das führt zu einer

Materialschwächung, woraus ein Versagen des Bauteils, beispielsweise durch Brechen, resultiert. Kavitation ist beispielsweise abhängig von einem Druck und einer Temperatur des Fluids, von einer durchströmten Geometrie, von Strömungsverhältnissen in einem Tank und von einem Wasseranteil im Fluid.

Das Dokument EP 0 462 632 Bl offenbart einen Sensor zur Messung von Kavitation, der im Ventilinneren eines Ventilgehäuses in einem Strömungspfad benachbart zu einem beweglichen Ventilkörper angeordnet ist. Der Sensor ist beispielsweise als ein

Beschleunigungssensor oder als ein akustischer Schwingmesser ausgestaltet. Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde eine Anordnung zu schaffen, bei der vorrichtungstechnisch einfach und kostengünstig eine Kavitation erfassbar ist und/oder vermindert und/oder vermieden werden kann. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung gemäß den Merkmalen des

Anspruchs 1.

Besonders vorteilhafte Ausführungen sind Gegenstand der jeweiligen

Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist eine Anordnung mit einem Ventil vorgesehen, und mit zumindest einer Recheneinheit und mit zumindest einem Sensor, der mit der Recheneinheit verbunden ist und der insbesondere eine Kavitation und/oder eine unzulässige Vibration erfasst. Das Ventil kann dabei ein Gehäuse haben, an dem der Sensor, insbesondere außen, befestigt ist. Alternativ oder zusätzlich kann an dem Ventil ein Anbauteil vorgesehen sein und der Sensor oder ein weiterer Sensor, insbesondere außen, an dem Anbauteil befestigt sein. Der Sensor kann insbesondere ein Beschleunigungs- oder ein

Körperschallsensor sein. Diese Lösung hat den Vorteil, dass auf vorrichtungstechnisch einfache Weise eine am Ventil oder einer Einbaubohrung des Ventils auftretende Kavitation durch den Sensor erfasst werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann eine unzulässige Vibration,

insbesondere an der Ventilelektronik erkannt werden. In Folge können vorteilhafterweise Maßnahmen getroffen werden, um die auftretende Kavitation zu beenden. Durch die vorrichtungstechnisch einfache Montage des Sensors außen am Gehäuse können

Montagekosten gespart werden. Zudem ist der Sensor einfach in bestehende Anordnungen nachrüstbar. Durch eine Erkennung einer Überlastung des Ventils, beispielsweise durch den maximalen Durchfluss und/oder mechanische Vibration, und die Einleitung von daraus folgenden Gegenmaßnahmen kann eine Lebensdauer des Ventils erhöht werden.

Das Ventil kann dabei als ein hydraulisches Schalt- oder Stetigventil ausgestaltet sein. In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Ventil ein Wegeventil, insbesondere ein 2/2-Wegeventil oder ein 2/2-Wege- Einbauventil. Dieses kann mit Vorteil einen

Ventildeckel oder Steuerdeckel aufweisen, an dem der zumindest eine Sensor, insbesondere außen, befestigbar ist. Vorteilhafterweise ist der Sensor auf dem Ventildeckel oder

Steuerdeckel einfach zu montieren.

Das Anbauteil, das das Ventil aufweisen kann, kann beispielsweise ein

Betätigungsmagnet sein, der zum Betätigen des Ventilkörpers des Ventils oder eines Vorsteuerventils vorgesehen ist. Der Betätigungsmagnet kann hierbei ein Gehäuse aufweisen. Mit Vorteil können der Sensor und/oder der weitere Sensor am

Betätigungsmagneten und/oder am Gehäuse des Betätigungsmagneten befestigt sein.

Weiterhin kann eine Elektronik als Anbauteil vorgesehen sein. Diese kann vorzugsweise die Recheneinheit aufweisen. Mit Vorteil können der Sensor und/oder der weitere Sensor an der Elektronik und/oder an einem Gehäuse der Elektronik befestigt sein. Die Elektronik kann zum Steuern des Ventils und/oder des Betätigungsmagneten einsetzbar sein. Es ist denkbar, dass ein Wegsensor, beispielsweise bei einer Rückstellfeder, als Anbauteil vorgesehen ist, mit dem der Verschiebeweg eines Ventilkörpers, beispielsweise eines Ventilschiebers des Ventils, erfassbar ist. Mit Vorteil kann/können der Sensor und/oder der weitere Sensor außen am Wegsensor oder an einem Gehäuse des Wegsensors befestigt sein. Die Anordnung am Anbauteil hat den Vorteil, dass der Sensor und/oder der weitere Sensor

vorrichtungstechnisch einfach bei der Anordnung montierbar ist/sind und/oder leicht nachgerüstet werden kann/können. Es ist möglich, dass das Ventil mehrere Anbauteile aufweist. Es ist weiterhin möglich, dass mehrere Sensoren vorgesehen sind, die an verschiedenen Anbauteilen und/oder dem Gehäuse des Ventils vorgesehen sind.

Weiter vorzugsweises kann das Ventil ein Vorsteuerventil aufweisen. Das

Vorsteuerventil kann ein Steuersignal für das Ventil hydraulisch verstärken. Weiter vorteilhaft sind der Sensor und/oder der weitere Sensor am Vorsteuerventil oder an einem Gehäuse des Vorsteuerventils befestigt.

Bei dem Sensor und/oder dem weiteren Sensor kann es sich bevorzugt um einen Klopfsensor handeln. Klopfsensoren sind sehr kostengünstig. Es können aber auch andere Schall- oder Schwingungsaufnehmer als Sensoren vorgesehen sein, mit denen ein Schall und/oder eine Schwingung messbar sind, die auf Kavitation rückschließen lässt. Alternativ ist denkbar, dass der Sensor und/oder der weitere Sensor als Luftsensor, beispielsweise als Mikrofon, ausgestaltet sind.

Eine Auswertung der Daten, die der Sensor erfasst, kann vorteilhafterweise in der Recheneinheit des Ventils erfolgen. Es ist auch möglich, dass eine Auswertung durch eine externe Recheneinheit erfolgt. Zusätzlich kann vorteilhaft eine Speicherung der Daten erfolgen. Mit Vorteil hat die Recheneinheit dazu einen Datenspeicher. In dem Datenspeicher können die Daten vorzugsweise protokolliert und/oder gespeichert sein. Dadurch ist es möglich, die vom Sensor erfassten Daten, zusätzlich oder alternativ später ausgewertet werden. Bei Überschreiten bestimmter voreingestellter Grenzwerte kann die Recheneinheit eine Warnung ausgeben, beispielsweise durch ein Alarmsignal in einer Benutzeroberfläche.

Mit Vorteil sind durch die Recheneinheit kavitationsvermeidende Maßnahmen einleitbar, sobald vom Sensor eine Kavitation erfasst wird. Beispielsweise kann ein

Durchfluss des Ventils verändert werden, um die entstandene Kavitation einzudämmen. Vorteilhafterweise kann dadurch ein Materialverschleiß durch Kavitation verlangsamt oder verhindert werden.

Die Übertragung der Daten vom Sensor zu der Recheneinheit und/oder zu dem Datenspeicher kann dabei vorteilhafterweise über einen Bus oder ein System aus Bussen erfolgen. Vorteilhafterweise handelt es sich bei dem Bus um einen Feldbus.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 in einem Längsschnitt eines 2/2-Wege Einbauventils eine mögliche Position eines Sensors und

Figur 2 in einem Längsschnitt eines 4/3-Proportional-Wegeventils mögliche

Positionen eines Sensors oder mehrerer Sensoren.

Figur 1 zeigt ein Ventil 1, das als 2/2-Wege-Einbauventil ausgestaltet ist. Das Ventil 1 weist einen Kolben 2 auf, der in einer zweiteiligen Buchse 4 angeordnet ist. Die Buchse 4 ist in einer gestuften Aufnahmebohrung 5 eines Hydraulikblocks 7 eingesetzt. Dem Kolben 2 ist ein Ventilsitz zugeordnet. Gemäß Figur 1 sind zwei Varianten des Kolbens 2 und der Buchse 4 gezeigt. Ein Steuerdeckel 6 schließt die Aufnahmebohrung der Ventilpatrone ab. Weiterhin ist in dem Steuerdeckel ein Vorsteuerventil 8 vorgesehen. Eine bevorzugte Position A für einen Sensor 10, zur Messung eines Schalls, zur Detektion einer Kavitation, ist außen am Steuerdeckel 6 ausgebildet.

Figur 2 zeigt ein Ventil 20, das als ein 4/3-Proportional-Wegeventil mit

elektrohydraulischer Betätigung ausgestaltet ist. Das Ventil 20 weist ein Hauptventil 22 und ein Vorsteuerventil 24 auf. Das Hauptventil 22 hat ein Gehäuse 26, einen

Hauptsteuerschieber 28 und ein Anbauteil mit einer Rückstellfeder 30, das ein Gehäuse 32 aufweist.

Das Vorsteuerventil 24 weist ein Ventilgehäuse 34 auf, in dem ein Steuerschieber 35 versschiebbar angeordnet ist. Des Weiteren hat das Vorsteuerventil 24 eine

Hilfsbetätigungseinrichtung 36, die an dem Ventilgehäuse 34 vorgesehen ist und durch die das Vorsteuerventil 24 betätigbar ist. Bei der Hilfsbetätigungseinrichtung 36 sind zwei Magnete 38 und 40 vorgesehen. Diese sind jeweils in einem Gehäuseteil 42a und 42b des Ventilgehäuses 34 vorgesehen, wobei ein jeweiliger Gehäuseteil 42a und 42b stirnseitig an das Ventilgehäuse 34 des Vorsteuerventils 24 anschließt.

Schematisch durch Blöcke sind jeweils bevorzugte Positionen A bis E dargestellt, wobei an einer oder mehrerer der Positionen A bis E ein Sensor 44 bis 52 oder jeweils ein Sensor 44 bis 52 befestigbar ist. Eine Mehrzahl von Sensoren 44 bis 52 ist somit möglich. Eine erste bevorzugte Position A für den Sensor 44 befindet sich außen am Gehäuse 26 des Hauptventils 22. Es ist beispielsweise möglich, dass der Sensor 44 zwischen dem Gehäuse 26 des Hauptventils 22 und dem Gehäuse 34 des Vorsteuerventils 24 befestigt ist. Eine weitere bevorzugte Position B für den Sensor 46 befindet sich an dem Gehäuse 32 des Anbauteils mit der Rückstellfeder 30. So kann der Sensor 46 beispielsweise außen an einer Mantelfläche des Gehäuses 32 montierbar sein. Eine weitere bevorzugte Position C für einen Sensor 48 ist außen an dem Gehäuse 34 des Vorsteuerventils 24 vorgesehen. Der Sensor 48 kann dabei am Gehäuse 34 im Bereich des Steuerschiebers 35 montierbar sein. Weitere bevorzugte Positionen D und E für die Sensoren 50 und 52 sind an dem

Teilgehäuse 42b der Hilfsbetätigungseinrichtung 36 vorgesehen. Die Position D befindet sich beispielsweise außerhalb einer Ansteuerelektronik und die Position E ist außerhalb des Magneten 38 vorgesehen.

Offenbart ist eine Anordnung mit einem Ventil und mit einem Sensor, der einen Schall und/oder eine Vibration erfasst, wobei der Sensor außen an einem Teil des Gehäuses des Ventils befestigt ist.

Bezugszeichenliste

A,B,C,D, E Position eines Sensors.

1 Ventil

2 Kolben

4 Buchse

5 Aufnahmebohrung

6 Steuerdeckel

7 Hydraulikblock

8 Vorsteuerventil

10 Sensor

20 Ventil

22 Hauptventil

24 Vorsteuerventil

26 Gehäuse des Hauptventils

28 Hauptsteuerschieber

30 Rückstellfeder

32 Gehäuse der Rückstellfeder

34 Gehäuse des Vorsteuerventils

35 Steuerschieber

36 Hllfsbetätigungseinrichtung

38,40 Magnete

42a,b Gehäuse

44 Sensor

46 Sensor

48 Sensor

50 Sensor

52 Sensor