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Entsperrbares Rückschlagventil Die Erfindung betrifft ein mechanisch,
hydraulisch oder pneuraatiscll entsperrbares Rückschlagventil mit Vorsteuerkegel.
In bekannter Weise werden entsperrbare Rückschlagventile vorallem für die leckölfreie
Absperrung von unter Last stehenden hydraulischen Arbeitszylindern zur Absperrung
unter Druck stehender Arbeitskreise im Pressen-und Auf zugsbau, sowie als Sicherung
gegen Lastabfall bei Leitungsbrüchen eingesetzt.
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Zum Entsperren des Rückschlagventils ist der auf den aus Haupt- und
Vorsteuerkegel gebildeten Verschlußkörper wirkende Druck zu überwinden. Da dieser
Druck erhebliche Werte annehmen kann, erfolgt die Öffnung'bzw. Entsperrung des Rückschlagventils
vorzugsweise mit Hilfe eines mit Steuermittel zu beaufschlagenden mit dem Vor- und
dem Hauptsteuerkegel in Kraftschluß bringbaren Steuerkolbens. Als Steuermittel wird
in der Regel das Arbeitsmittel verwendet. Als maximaler Steuerdruck steht hierbei
der Druck der Arbeitsmittelquelle zur Verfügung. Damit der Vorsteuerkegel sicher
auf zusteuern ist, muß das Produkt aus wirksamerFläche des Steuerkolbens und Steuerdruck
größer sein als das Produkt aus der Sitzfläche des Vorsteuerkegels und dem den Vorsteuerkegel
belastenden
Druck zuzüglich der Kraft der Schließfeder. Für den
Fall, daß der Hauptsteuerkegel ebenfalls vom Steuerkolben geöffnet werden muß, ist
zusätzlich die aus dem Produkt der sich nach dem öffnen des Vorsteuerkegels sich
einstellendnDruckdifferenz vor und hinter dem Hauptventilkegel und der wirksamen
Fläche des Hauptsteuerkegels sich ergebende Kraft für mit die DimensionieruIlg des
Steuerkolbens/zu berücksichtigen Je nach dem Einsatzfall des Rückschlagventils beträgt
das Verhältnis zwischen der Sitzfläche des Vor- bzw. Hauptsteuerkegels und der wirksamen
Fläche des Steuerkolbens zwischen 1:3 und 1:40. Bei großem Verhältnis zwischen Sitzfläche
des Vor- bzw. Hauptsteuerkegels und der wirksamen Fläche des Steuerkolbens besteht
die Gefahr, daß bei Einsatz des Rückschlagventils für Arbeitszylinder mit geringem
den Verschlußkörper des Rückschlagventils in Schließrichtuny beaufschlagenden Lastdruck
der Steuerkolben bereits durch den wirksamen Umlaufdruck den Vorsteuerkegel öffnet.
Bei zu kleinem Verhältnis zwischen Sitzfläche des Vor- bzw. Hauptsteuerkeqels und
der wirksamen Fläche des Steuerkolbens ist bei Absicherung des kolbenstangenseitigen
Zylinderraumes eines Arbeitszylinders eine sichere Entsperrung des betreffenden
Rückschlagventils nicht immer gewährleistet, wenn der im kolbenseitigen Zylinderraum
herrschende Druck gleichzeitig den Steuerdruck zum Aufsteuern des Rückschlagventils
bildet. In diesem Falle wirkt in Schließrichtung des Verschlußkörpers neben dem
Lastdruck
noch der im kolbenseitigen Zylinderraum herrschende Systemdruck,
und zwar im Verhältnis der wirksamen Kolbenflächen vom kolhen- und kolbenstangenseitigen
Zylinderraum.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines entsperrbaren
Rückschlagventils mit Vorsteuerkegel, das unabhängt9 vom jeweiligen hinter dem Rückschlagventil
wirkenden Lastdruck mit genau festgelegten Steuerdrücken auf steuerbar ist, um damit
nicht nur die Größe des .Steuerkolbens bei hydraulischer oder pneumatischer Entsperrung
auf ein erträgliches Maß zu beschränken, sondern auch die an den Steuerungen weiter
beteiligten Geräte optimal und eindeutig aufeinander abstimmen zu können.
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Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß lastdruckseitig
am Vorsteuerkegel eine nach außen geführte Verlängerung.
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angeordnet ist, deren Querschnitt dem Sitzquerschnitt des Vorsteuerkegels
entspricht.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung ist bei Rückschlagventilen mit
hydraulisch betätigtem Steuerkolben zum Öffnen des Vorsteuer- und gegebenenfalls
Hauptsteuerkegels die in Verbindung mit hydraulisch betätigten Wegeventilen zur
Steuerung von Arbeitszylindern bzw. Hydromotoren eingesetzt sind, deren Steuerkolben
vom gleichen Steuerdruck wie die Wegeventile zu beaufschlagen. Dadurch ergibt sich
eine vom Systemdruck
unabhängige Steuerung des entsperrbaren Rückschlagventiles;
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Rückschlagventil und Fig. 2 den
Einsatz eines Rückschlagventils nach Fig. 1 in einer Hydraulik-Anlage,dessen Wegeventil
hydraulisch zu betätigen ist.
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In Figur 1 bezeichnet 1 das Gehäuse des entsperrbaren Rückschlagventils,
das in einer Axialbohrung 2 den Hauptventilkegel 3 führend aufnimmt. Der lastdruckseitige
Ventilraum 4 ist von einem sich an einem Sprengring 5 abstützenden Gehäusedeckel
6 nach außen abgeschlossen. In Verlängerung der Axialbohrung 2 ist eine Axialbohrung
7 geringeren Durchmessers im Gehäuse 1 eingelassen, deren der Axialbohrung 2 zugewandtes
Ende 7a den Sitz für den Hauptventilkegel 3 bildet. Nach außen ist die Axialbohrung
7 von einem Verschlußteil 8 abgeschlossen.
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Der tt r,tventilkegel 3 weist eine Ausnehmung 3a, sowie einen Ventilsitz
3b für einen Vorsteuerkegel 9 auf. Ein Ansatz 9a des Vorsteuerkegels 9 ist in einer
Durchgangsbohrung 3c des Hauptventilkegels 3 geführt und mit einem Betätigungsbolzen
lo formschlüssig verbunden. Lastdruckseitig ist der Vorsteuerkegel 9
mit
einer Verlängerung 9b versehen, deren Ende 9c nach außen in eine Durchgangsbohrung
6a des Gehäusedeckels 6 geführt und von einer Dichtung 11 abgedichtet ist. Der Querschnitt
des Endes 9c entspricht dem Ventilsitz 3b des Vorsteuerkegels 9, so daß letzterer
vom in der Ausnehmung 3a des Hauptventilkegels 3 bzw. im Ventilraum 4.herrschenden
Lastdruck unabhängig bezüglich einer Belastung in Richtung des Ventilsitzes 3b ist.
Der Vorsteuerkegel 9 wird lediglich von der Druckfeder 12, die sich mit dem einen
Ende am Gehäusedeckel 6 und mit dem anderen Ende am Bund 9d des Vorsteuerkegels
abstützt, in Richtung des Ventilsitzes 3b belastet.
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über Bohrungen 3d im Hauptventilkegel 3 ist der mit dem Abfluß 13
in Verbindung stehende Ventilraum 14 mit der Ausnehmung 3a bzw. dem Ventilraum 4
verbunden. Der vom Vorsteuerkegel 9 begrenzte Ventilraum 15 steht über Bohrungen
3e im Hauptventilkegel 3 mit dem mit dem Einlaß 16 in Verbindung stehenden Ventilraum
17 in Verbindung. Der mit dem Ansatz 9a des Vorsteuerkegels 9 in Formschluß stehende.Betätigungsbolzen
lo ist in einer Durchgangsbohrung 8a im Verschlußteil 8 geführt und ragt mit seinem
Ende loa in dem von dem Verschlußteil 8 gebildeten Kolbenraum 8b für den Steuerkolben
18. Der Kolbenraum 8b steht über den Anschluß 8c mit einer nicht gezeigten Leckölleitung
in Verbindung. Der dem Kolbenraum 8b gegenüberliegende Kolbenraum 8d ist mittels
des Deckels 8e nach außen
abgeschlossen. Der Deckel 8e weist einen
Anschluß 8f für eine ebenfalls nicht gezeigte Steuerölleitung auf, zur Zuführung
der Steuerflüssigkeit in den Kolbenraum 8d.
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Die Wirkungsweise des entsperrbaren Rückschlagventils ist folgende:
Strömt das unter Druck stehende Arbeitsmittel vom Einlaß 16 in Richtung des Auslasses
13, beaufschlagt das Arbeitsmittel den Hauptventilkegel 3 in dessen Offnungsrichtung
und verschiebt diesen gemeinsam mit dem Vorsteuerkegel in dessen Offenstellung.
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Hierbei ist die Kraft der Druckfeder 12 zu überwinden. Wird durch
ein dem entsperrbaren Rückschlagventil vorgeschalteten Wegeventil der Arbeitsmittelstrom
abgeschaltet, verschiebt die Druckfeder 12 den Hauptventilkegel 3 mit Vorsteuerkegel
9 in dessen gezeigten Schließstellung. Durch die Verbindung der Ausnehmung 3a bzw.
des Ventilraum 4 mit dem Ventilraum 14 herrscht in beiden Ventilräumen derselbe
Druck. Zum Entsperren bzw. Aufsteuern des Hauptventilkegels 3 wird der Kolbenraum
8d mit Steuerflüssigkeit beaufschlagt und damit der Steuerkolben 18 in Richtung
des Betätigungsbolzens lo bewegt. Sobald der Steuerkolben 18 am Betätigungsbolzen
lo kraftschlüssig anliegt, bewegt sich dieser gemeinsam mit dem Steuerkolben in
Richtung des Ventilraumes 17 und hebt über den Ansatz 9d durch Überwinden der Kraft
der Feder- 12 dep Vorsteuerkegel 9 vom Ventilsitz 3b ab. Nach dem öffnen des Vorsteuerkegels
9 erfolgt, sofern sich das dem Zufluß 16 vorgeschaltete nicht dargestellte Wegeventil
noch
in der Sperrstellung befindet, zwischen den Ventil räumen 4, 17 Druckausgleich,
so daß auch der Hauptventilkegel nach der kraftschlüssigen Anlage der Stirnfläche
lob.
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des Betätigungsbolzens lo an der dem Ventilraum 17 zugewandten Stirnfläche
3f des Hauptventilkegels ohne zusätzlichen Kraftaufwand von seinem Ventilsitz 7a
von dem Betätigungsbolzen lo in Verbindung mit dem Steuerkolben 18 abgehoben wird.
Bei Wegnahme der dem Steuerkolben 18 beaufschlagenden Steuerflüssigkeit wird der
Hauptventilkegel 3 von dl federbelasteten Vorsteuerkegel 9 in seine Schließstellung
zurückbewegt.
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Wird das dem Zulauf 16 vorgeschaltete Wegeventil vor dem Aufsteuern
des Rückschlagventils zum Tank geöffnet, ist ein Druck ausgleich zwischen den beiden
Ventilräumen 4,17 nicht möglich.
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Um dennoch ein leichtes Öffnen des Hauptventilkegels zu gewährleisten,
ist der Gesamtquerschnitt der Verbindungsbohrungen 3d zwischen den Ventilräumen
14, 4 kleiner als der Gesamtquerschnitt der Verbindungsbohrungen 3e zwischen den
Ventilräumen 4, 17.
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Durch diese Ausbildung der Verbindungsbohrungen stellt sich bei geöffnetem
Vorsteuerventilkegel 9 im Ventilraum 4 ein kleinerer Druck ein als im Ventilraum
17, so daß der an der Ringfläche des Hauptventilkegels 3 entsprechend der Durchmesserdifferenz
aus der Führungsbohrung 2 und dem Ventilsitz 7a, wirksame resultierende Druck den
Hauptventilkegel in öffnungsrichtung bewegt. Beim Schließen des Vorsteuerkegels
wirkt neben der Federkraft der sich im Ventilraum 4 sich aufbauende Druck in Schließrichtung
des
Hauptventilkegels.
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Bei der in Figur 2 schematisch dargestellten Hydraulikanlage ist das
entsperrbare Rückschlagventil R am Boden 20 des Arbeitszylinders Z angeordnet. Die
Steuerung des Arbeitszylinders Z erfolgt durch das hydraulisch zu betätigende 6-Wegeventil
V.
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In der gezeigten Ausgangsschaltstellung b des 6-Wegeventils V, wird
das von der Hydraulik-Pumpe Pa geförderte Arbeitsmittel sowie über das über die
Druckleitung 21, / 6-Wegeventil V und die Tankleitung 22 zurück in den Tank geführt.
Die vom 6-Wegeventil V zum Arbeitszylinder Z führenden Arbeitsleitungen A, B sind
abgesperrt.
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Zusätzlich ist die Arbeitsleitung A in Richtung des 6-Wegeventils
V durch das am Boden 20 angeordnete entsperrbare Rückschlagventil R leckölfrei abgeschlossen.
Die Stellung der Kolbenstange 23 mit Kolben 24 des Arbeitszylinders kann sich somit
bei einer in Richtung des Pfeiles 25 an der Kolbenstange angreifenden Kraft nicht
verändern.
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Bei Betätigung des Druckregelventils VRe baut sich in der von diesem
Druckregelventil zur linken Anschlußseite des 6-Wegeventils führenden Steuerleitung
28 ein der Anstellung des Druckregelventils VRe entsprechender Druck auf, der das
6-Wegeventil entgegen der Kraft einer Zentrier- und Steuerf eder in Richtung der
Schaltstellung a verschiebt. In dieser Schaltstellung wird über die Leitungsabzweigung
21a der kolbenseitige Zylinderraum 26 mit der Pumpe und der kolbenstangenseitige
Zylinderraum 27 mit dem Tank verbunden, so daß der Arbeitszylinder ausfährt.
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Das entsperrbare Rückschlagventil nach Figur 1 wird hierbei vom Zulauf
16 zum Auslauf 13 durchströmt. Bei'Betätigung des Druckregelventils VRr bewirkt
der in der Steuerleitung 29 sich einstellende Steuerdruck neben einer Verschiebung
des 6 egeventìls V aus der Ausgangsschaltstellung b in die Schaltstellung c, in
der der kolbenstangenseitige Zylinderraum 27 mit der Pumpe P und der kolbenseitige
Zylinderraum 26 des Arbeitszylinders Z bei entsperrtem Rückschlagventil R mit dem
Tank T-verbunden ist, gleichzeitig eine Entsperrung des Rückschlagventils R, da
die zum entsperrbaren Rückschlagventil R führende Steuerleitung 30 mit der zur rechten
Seite des 6-Wegeventils führenden Steuerleitung 29 verbunden ist. Die den Vorsteuerkegel
9 belastende Feder 12 (Fig. 1) ist schwächer dimensioniert als die dem Steuerdruck
entgegenwirkende Steuerfeder des 6-Wegeventils. Dadurch ist das entsperrbare Rückschlagventil
R bereits geöffnet, bevor das 6-Wegeventil in die Schaltstellung c umschaltet. Die
Unabhängigkeit der Aufsteuerung des entsperrbaren Rückschlagventils vom zum Arbeitszylinder
Z strömenden Arbeitsmittel hat den Vorteil, daß beispielsweise die mit dem Arbeitszylinder
Z in Wirkverbindung stehende Arbeitsvorrichtung sich infolge ihres Gewichtes absenken
kann, ohne'daß bei zusammenbrechendem Druck im kolbenstangenseitigen Zylinderraum
27 ein Schließen des Rückschlagventiles zu befürchten ist.
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Die Erfindung ist nicht an das gezeigte Ausführungsbeispiel gebunden.