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Patent Searching and Data


Title:
DAMPING NOZZLE ARRANGEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/014603
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a damping nozzle arrangement for hydraulic pressurizing medium in which a nozzle body (11) is placed inside a pressurizing medium channel (12). The nozzle body is provided with an axial boring (22), which starts from a front side (19)and does not completely pass through the nozzle body. The nozzle body is additionally provided with a radial boring (21) that connects the axial boring to an annular space (18) formed between the nozzle body and the pressurizing medium channel. Two nozzles having a rectangular cross-section are situated between the annular space and the pressurizing medium channel and they determine the throttling action of the damping nozzle arrangement (not shown). The invention provides a damping nozzle arrangement that is easy to produce even when requiring a high throttling action. Instead of both nozzles having a rectangular cross-section, the outside diameter of the nozzle body and the inside diameter of the pressurizing medium channel surrounding the same are provided so that an annular gap, which is delimited in an axial direction, is formed between the nozzle body and the pressurizing medium channel. The nozzle body is tightly held inside the pressurizing medium channel. Damping nozzle arrangements of this type are used for damping hydraulic systems that have a tendency to vibrate.

Inventors:
LAUER PETER (DE)
MEYER KARL (DE)
Application Number:
PCT/DE2002/002664
Publication Date:
February 20, 2003
Filing Date:
July 19, 2002
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH REXROTH AG (DE)
LAUER PETER (DE)
MEYER KARL (DE)
International Classes:
A61M39/00; F16K47/08; (IPC1-7): F16K/
Foreign References:
DE4327825C21996-10-02
Attorney, Agent or Firm:
BOSCH REXROTH AG (Industrial Hydraulics Zum Eisengiesser 1 Lohr am Main, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Dämpfungsdüsenanordnung für hydraulisches Druckmit tel, bei der ein Düsenkörper mit kreisförmigem Querschnitt in einem Druckmittelkanal mit kreisförmigem Querschnitt eines hydraulischen Geräts angeordnet ist, wobei in einem Abschnitt des Düsenkörpers zwischen seiner Außenfläche und der Innen wand des Druckmittelkanals ein in axialer Richtung mindestens einseitig abgeschlossener Ringraum gebildet ist, wobei der Düsenkörper mit einer von einer Stirnseite ausgehenden axia len Bohrung versehen ist, die den Düsenkörper nicht vollstän dig durchdringt, und wobei der Düsenkörper mit einer radialen Bohrung versehen ist, die die axiale Bohrung mit dem Ringraum verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (11 ; 31 ; 51) fest in dem Druckmittelkanal (12 ; 33 ; 53) gehalten ist, daß der Ringraum als Ringspalt (18) ausgebildet ist und daß die Drosselwirkung der Dämpfungsdüsenanordnung durch die Breite (s) des Ringspalts (18) bestimmt ist.
2. Dämpfungsdüsenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Bohrung (21a, 21b) senkrecht zu der axialen Bohrung (22) verläuft.
3. Dämpfungsdüsenanordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Durch messer (d3) der radialen Bohrung (21a, 21b) als auch der Durchmesser (d4) der axialen Bohrung (22) größer als die Breite (s) des Ringspalts (18) ist.
4. Dämpfungsdüsenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (d4) der axialen Bohrung (22) größer als der Durchmesser (d3) der radialen Bohrung (21a, 21b) ist.
5. Dämpfungsdüsenanordnung nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (31) von beiden Stirnseiten (19,20) mit einer axialen Boh rung (22,41) versehen ist, daß jede axiale Bohrung (22,41) in einer in den Ringspalt (38) mündenden radialen Bohrung (20a, 20b und 40a, 40b) mündet und daß der Ringspalt (38) im Mittelbereich (36) des Düsenkörpers (31) angeordnet und in axialer Richtung beidseitig gegenüber dem Druckmittelkanal (33) abgeschlossen ist.
6. Dämpfungsdüsenanordnung nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (11 ; 31 ; 51) in den Druckmittelkanal (12 ; 33 ; 53) geschraubt ist.
7. Dämpfungsdüsenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (11 ; 31 ; 51) auf einer Stirnseite (19) mit Angriffsflächen (25,26 ; 56a, 56b) für ein Werkzeug versehen ist.
8. Dämpfungsdüsenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Angriffsflächen (25,26) eine konzen trisch zu der axialen Bohrung (22) angeordnete Aufnahme für einen Innensechskantschlüssel bilden.
Description:
Beschreibung Dämpfungsdüsenanordnung Die Erfindung betrifft eine Dämpfungsdüsenanordnung für hy- draulisches Druckmittel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Da hydraulische Systeme eine geringe Eigendämpfung besitzen, müssen zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden, um bei einer Änderung der Eingangsgröße den Einschwingvorgang der Aus- gangsgröße des hydraulischen Systems abzukürzen. Hierfür können Maßnahmen zur Energieumwandlung eingesetzt werden, wie z. B. eine Drosselung des Druckmittelstroms durch Dämpfungs- düsen. Derartige Dämpfungsdüsen bestehen üblicherweise aus einem mit einer in Längsrichtung verlaufenden Durchgangsboh- rung versehenen Düsenkörper, der in eine Bohrung eines den Düsenkörper aufnehmenden Gehäuses einsetzbar ist. Dabei ist die Dämpfungswirkung umso größer je kleiner der Durchlaßquer- schnitt der Dämpfungsdüse ist und je länger die Bohrung ist.

Die Fertigung von Dämpfungsdüsen mit kleinem Durchlaßquer- schnitt ist schwierig, da hierfür Bohrer mit sehr kleinem Durchmesser erforderlich sind. Insbesondere bei Düsenkörpern aus Stahl ist die Gefahr groß, daß Bohrer abbrechen. Diese Gefahr ist um so größer, je länger die Bohrungen sind. Beim Einsatz von Dämpfungsdüsen mit kleinem Durchlaßquerschnitt besteht zudem die Gefahr, daß sich Schmutzpartikel, die im Druckmittel enthalten sind, vor der Durchgangsbohrung oder in ihr festsetzen und so den Durchlaßquerschnitt in unkontrol- lierter Weise verringern, im Extremfall die Durchgangsbohrung sogar völlig verstopfen.

Aus der DE 43 27 825 C2 ist eine Dämpfungsdüsenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Bei dieser Dämpfungsdüsenanordnung ist ein Düsenkörper in einem Druck- mittelkanal eines hydraulischen Gerätes zwischen einer Ar- beitsstellung und einer Reinigungsstellung axial verschiebbar gelagert. Der Düsenkörper ist als Rückschlagelement ausgebil- det. Er besitzt ebenso wie der Druckmittelkanal einen kreis- förmigen Querschnitt. Der Druckmittelkanal weist drei Ab- schnitte mit unterschiedlichen Durchmessern auf. Der erste Abschnitt des Druckmittelkanals dient als Gleitlager für den Düsenkörper. In diesem Abschnitt ist der Innendurchmesser des Druckmittelkanals praktisch gleich dem Außendurchmesser des Düsenkörpers. In dem daran anschließenden, zweiten Abschnitt ist der Innendurchmesser des Druckmittelkanals größer als der Außendurchmesser des Düsenkörpers gewählt, so daß dieser Abschnitt eine Ringnut bildet. An diesen Abschnitt schließt sich ein dritter Abschnitt an, in dem der Innendurchmesser des Druckmittelkanals kleiner als der Außendurchmesser des Düsenkörpers ist. Der Übergangsbereich zwischen dem zweiten und dem dritten Abschnitt bildet eine Stufe mit einer dem Düsenkörper zugewandten kreisringförmigen Fläche. An dieser Fläche liegt die Stirnseite des Düsenkörpers in der Arbeits- stellung an. Die an der Stufe anliegende Stirnseite des Düsenkörpers ist mit einem Schlitz versehen. Der Schlitz bildet zusammen mit der kreisförmigen Fläche der Stufe zwei Düsen mit rechteckförmigem Querschnitt. In der Arbeitsstel- lung des Düsenkörpers fließt das Druckmittel über die beiden Düsen von der Ringnut in den dritten Abschnitt des Druck- mittelkanals. Der Durchflußquerschnitt der beiden Düsen ist durch die Breite und die Tiefe des Schlitzes in der Stirn- seite des Düsenkörpers bestimmt. Die andere Stirnseite des Düsenkörpers ist mit einer axialen Bohrung versehen, die den Düsenkörper nicht vollständig durchdringt. Diese Bohrung mün- det in eine radiale Bohrung, die die axiale Bohrung mit der Ringnut verbindet. In der Arbeitsstellung des Düsenkörpers fließt das Druckmittel von der einen Seite des Düsenkörpers über die axiale und die radiale Bohrung in die Ringnut und von dort weiter über den Schlitz in der Stirnseite auf die andere Seite des Düsenkörpers. Um zu verhindern, daß sich der die-Düsen bildende rechteckförmige Querschnitt des Schlitzes mit Schmutzpartikeln zusetzt, ist die Reinigungsstellung des Düsenkörpers vorgesehen. In dieser Stellung wird der Düsen- körper derart mit Druckmittel beaufschlagt, daß die mit dem Schlitz versehene Stirnfläche von der Stufe abhebt. In dieser Stellung steht ein wesentlich größerer Querschnitt für den Druckmittelfluß zur Verfügung, der es ermöglicht, Schmutzpar- tikel, die sich im Bereich des Schlitzes angesammelt haben, durch die Ringnut, die radiale Bohrung und die axiale Bohrung fortzuspülen. Hierfür ist es erforderlich, die Breite der Ringnut und den Querschnitt der radialen Bohrung sowie der axialen Bohrung so zu wählen, daß sie praktisch keine Dros- selwirkung besitzen. Die Länge der Ringnut ist so gewählt, daß die radiale Bohrung sowohl in der Arbeitsstellung des Düsenkörpers als auch in dessen Reinigungsstellung in die Ringnut mündet. Da die Breite des stirnseitigen Schlitzes des Düsenkörpers durch die Dicke des für die Herstellung des Schlitzes erforderlichen Werkzeugs bestimmt ist, läßt sich der Drosselquerschnitt der bekannten Dämpfungsanordnung nicht beliebig verringern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dämpfungsdü- senanordnung für hydraulisches Druckmittel zu schaffen, die auch dann noch einfach herzustellen ist, wenn eine große Dämpfung gefordert ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Die Drosselung des Druckmittelstroms erfolgt im Bereich des Ringspalts, wobei durch die Umlenkung des Druckmittelstroms grundsätzlich eine zusätzliche Drosselung erfolgt. Da der Ringspalt aus-zwei ineinandergreifenden Teilen gebildet ist, läßt sich auf einfache Weise ein sehr schmaler Spalt realisieren. Da sich der Ringspalt über den gesamten Umfang des Düsenkörpers erstreckt, ist auch bei Düsenanordnungen mit großer Dämpfungswirkung die Gefahr gering, daß sich die Düsenanordnung mit Schmutzpartikeln zusetzt. Soweit einzelne Schmutzpartikel in den Bereichdes Ringspalts gelangen, bedecken sie immer nur einen sehr klei- nen Teil des gesamten Durchlaßquerschnitts. Damit werden die Anforderungen an die Filterung des Druckmittels geringer, so daß sich der für die Filter erforderliche Aufwand verringert.

Dies wirkt sich auch positiv auf die Kosten des hydraulischen Systems aus. Mit der erfindungsgemäßen Dämpfungsdüsenanord- nung lassen sich kurze Ansprechzeiten realisieren. Die Abhän- gigkeit der Dämpfungswirkung von der Viskosität des hydrauli- schen Druckmittels ist gering.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter- ansprüchen gekennzeichnet. Sie betreffen die Richtung und die Dimensionierung der Querschnittsflächen der Bohrungen und des Ringspalts. Weitere Unteransprüche betreffen die Lage des Ringspalts und Einzelheiten der Befestigung des Düsenkörpers im Druckmittelkanal.

Die Erfindung wird im Folgenden mit ihren weiteren Einzel- heiten anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausfüh- rungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Längsschnitt durch eine erste Dämpfungsdüsen- anordnung gemäß der Erfindung, Figur 2 einen Schnitt durch die in der Figur 1 dargestellte Dämpfungsdüsenanordnung entlang der Linie A-B, Figur 3 einen Längsschnitt durch eine zweite Dämpfungs- düsenanordnung gemäß der Erfindung und Figur 4 einen Längsschnitt durch eine dritte Dämpfungs- düsenanordnung gemäß der Erfindung.

Gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erste Dämp- fungsdüsenanordnung gemäß der Erfindung. Ein Düsenkörper 11 ist in einen Druckmittelkanal 12 eines hydraulischen Geräts 13, z. B. eines hydraulischen Ventils, eingeschraubt. Der Düsenkörper 11 und der Druckmittelkanal 12 sind koaxial zu- einander angeordnet. Ein erster Abschnitt 14 des Düsenkörpers 11 ist mit einem Außengewinde 15 versehen, das in ein Innen- gewinde 16 des Druckmittelkanals 12 eingreift. Das Innenge- winde 16 erstreckt sich nur über einen Teil des Druckmittel- kanals 12. Der Auslauf des Innengewindes 16 bildet einen An- schlag, der die Einschraubtiefe des Düsenkörpers 11 begrenzt.

Der Kernlochdurchmesser des Innengewindes 16 ist mit dj be- zeichnet. Er bildet in dem zweiten Abschnitt des Düsenkörpers 11, der mit dem Bezugszeichen 17 versehen ist, die äußere Be- grenzung eines Ringspalts 18. Der mit d2 bezeichnete Außen- durchmesser des zweiten Abschnitts 17 des Düsenkörpers 12 bildet die innere Begrenzung des Ringspalts 18. Die Breite des Ringspalts 18 ist mit s bezeichnet. Die Stirnseiten des Düsenkörpers 11 sind mit 19 und 20 bezeichnet. Der zweite Abschnitt 17 des Düsenkörpers 11 ist mit zwei radialen Bohrungen 21a und 21b versehen, die von dem Umfang des Ab- schnitts 17 des Düsenkörpers 11 zu dessen Mittelachse führen.

Die radialen Bohrungen 21a und 21b bilden eine Durchgangsboh- rung 21 mit dem Durchmesser d3. Anstelle der zwei von dem Umfang des Düsenkörpers 11 zu dessen Mittelachse führenden radialen Bohrungen 21a, 21b können eine einzige radiale Boh- rung oder mehrere radiale Bohrungen, die von dem Umfang zur Mittelachse führen, vorgesehen werden. In die Durchgangsboh- rung 21 mündet eine axiale Bohrung 22, die von der Stirnseite 19 des Düsenkörpers 11 bis in die Durchgangsbohrung 21 führt, den Düsenkörper 11 aber nicht vollständig durchdringt. Der Durchmesser der axialen Bohrung 22 ist mit d bezeichnet. In der Figur 1 stehen die axiale Bohrung 22 und die Durchgangs- bohrung 21 senkrecht aufeinander. Der Winkel zwischen der axialen Bohrung 22 und den von dem Umfang zur Mittelachse des Düsenkörpers 11 führenden radialen Bohrungen kann von 90° ab- weichen. Bei einem kleineren Winkel ist die Dämpfungswirkung größer als bei einem Winkel von 90°. Bei einem größerem Win- kel ist die Dämpfungswirkung kleiner als bei einem Winkel von 90°. Die Breite s des Ringspalts 18 ist sowohl kleiner als der Durchmesser d3 der Durchgangsbohrung 21 als auch kleiner als der Durchmesser d4 der axialen Bohrung 22 gewählt, wobei der Durchmesser d4 in vorteilhafter Weise größer als der Durchmesser d3 gewählt ist.

Das hydraulische Druckmittel fließt von der Stirnseite 19 durch die axiale Bohrung 22 in die radialen Bohrungen 21a und 21b und von dort in den Ringspalt 18. Dabei erfolgt sowohl beim Übergang von der axialen Bohrung 22 in die radialen Boh- rungen 21a, 21b als auch beim Übergang von diesen Bohrungen in den'Ringspalt 18 eine die Dämpfungswirkung vergrößernde Umlenkung des Druckmittelstroms. Die Dämpfungsdüsenanordnung kann auch in der entgegengesetzten Richtung von dem hydrau- lischen Druckmittel durchströmt werden. Einen wesentlichen Anteil an der Dämpfungswirkung hat der Ringspalt 18 in Verbindung mit der Umlenkung von den radialen Bohrungen 21a, 21b zu dem Ringspalt 18. Die Dämpfungswirkung einer in der Figur 1 dargestellten Dämpfungsdüsenanordnung mit den Werten s = 0,3 mm, d3 = 1,0 mm und d = 1,5 mm ist z. B. größer als die einer Düsenanordnung mit einem Durchgangsloch mit einem Durchmesser von 0,3 mm.

Um das Einschrauben des Düsenkörpers 11 in den Druckmittel- kanal 12 zu erleichtern, ist der Düsenkörper 11 stirnseitig mit sechs Angriffsflächen versehen, die eine Aufnahme für einen Innensechskantschlüssel bilden. Wegen der Schnittdar- stellung sind in der Figur 1 nur zwei Angriffsflächen 25 und 26 sichtbar. Die durch die Angriffsflächen gebildete Ausneh- mung ist in Verlängerung der axialen Bohrung 22 angeordnet.

Die Figur 2 zeigt einen Schnitt durch die in der Figur 1 dar- gestellte Dämpfungsdüsenanordnung entlang der Linie A-B in Höhe der Durchgangsbohrung 21. Zwischen dem Gehäuse 13 und dem Düsenkörper 11 erstreckt sich der Ringspalt 18, der über die radialen Bohrungen 21a und 21b mit der axialen Bohrung 22 in Verbindung steht.

Die Figur 3 zeigt einen Längsschnitt durch eine zweite Dämp- fungsdüsenanordnung gemäß der Erfindung. Ein mit einem Außen- gewinde 30 versehener Düsenkörper 31 ist in einen mit einem Innengewinde 32 versehenen Druckmittelkanal 33 des Gehäuses 13 eines hydraulischen Gerätes geschraubt. Der Außendurch- messer des Außengewindes 30 ist mit ds bezeichnet. Das Innen- gewinde 30 erstreckt sich in dem mit 35 bezeichneten Ab- schnitt. Der Auslauf des Innengewindes 32 bildet einen An- schlag, der die Einschraubtiefe des Düsenkörpers 31 begrenzt.

Der Düsenkörper 31 ist in dem mit 36 bezeichneten Abschnitt mit einer Ringnut 37 mit rechteckförmigem Querschnitt verse- hen. Der mit 38 bezeichnete Ringspalt erstreckt sich hier zwischen dem Düsenkörper 31, dessen Außendurchmesser im Be- reich der Ringnut 37 mit d2 bezeichnet ist, und den Gängen des Außengewindes 32 des Druckmittelkanals 33, die sich zwi- schen den Durchmessern dl und d5 erstrecken. Das hydraulische Druckmittel fließt von der Stirnseite 19 über die axiale Boh- rung 22 und die radialen Bohrungen 21a, 21b in den Ringspalt 38. Von dort fließt das hydraulische Druckmittel über zwei weitere radiale Bohrungen 40a und 40b in Form einer Durch- gangsbohrung 40 mit dem Durchmesser d6 und eine weitere axi- ale Bohrung 41 mit dem Durchmesser d7 zu der Stirnseite 20 des Düsenkörpers 31. In der Figur 3 sind die Durchmesser d3 und d6 sowie die Durchmesser d4 und d7 jeweils gleich groß gewählt. Dies ergibt einen im Wesentlichen symmetrischen Auf- bau der Dämpfungsdüsenanordnung für beide Flußrichtungen des Druckmittels. Anders als in der Figur 1 trifft in diesem Aus- führungsbeispiel der Druckmittelstrom nicht auf eine glatte Wand sondern auf die Gänge des Innengewindes 32, so daß das Druckmittel im Ringspalt 38 zusätzlich verwirbelt wird. Dies führt zu einer weiteren Verbesserung der Dämpfungswirkung der erfindungsgemäßen Dämpfungsdüsenanordnung.

Die Figur 4 zeigt einen Längsschnitt durch eine dritte Dämp- fungsdüsenanordnung gemäß der Erfindung. Ein mit einem Außen- gewinde 50 versehener Düsenkörper 51 ist in einen mit einem Innengewinde 52 versehenen Druckmittelkanal 53 des Gehäuses 13 eines hydraulischen Gerätes geschraubt. Der Düsenkörper 51 ist hier als Hohlschraube mit einem zylinderförmigen Kopf 55 ausgebildet. Der Kopf 55 ist stirnseitig mit einem Aufnahme- schlitz 56 für einen Schraubendreher versehen, die Angriffs- flächen für den Schraubendreher sind mit 56a und 56b bezeich- net. In diesem Ausführungsbeispiel befindet sich der mit 57 bezeichnete Ringspalt zwischen dem Kopf 55 des Düsenkörpers 51 und dem Druckmittelkanal. 53. Eine zwei radiale Bohrungen bildende Durchgangsbohrung 58 verläuft in dem Zylinderkopf 55 und mündet in den Ringspalt 57, dessen Länge durch den Ab- stand zwischen den Austrittsöffnungen der Durchgangsbohrung 58 und der Stirnfläche des Kopfes 55 bestimmt ist. In dem mit dem Außengewinde 50 versehenen Abschnitt des Düsenkörpers 50 verläuft eine axiale Bohrung 59, die in die Durchgangsbohrung 58 mündet. Auch hier erfolgt eine erste Umlenkung des Druck- mittelstroms von der axialen Bohrung in die radialen Bohrun- gen und eine zweite Umlenkung von den radialen Bohrungen in den Ringspalt. Auch diese Dämpfungsdüsenanordnung kann von dem hydraulischen Druckmittel in beiden Flußrichtungen durch- strömt werden.