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Bruchgesichertes, hydraulisch entsperrbares
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Rückschlagventil.
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Gegenstand der Erfindung ist ein bruchbesichertes, hydraulisch entsperrbares
Ruckschlagventil mit einem Sntsperrkolben, dessen Schaft kraftschlüssig auf einen
federbelasteten Ventilkorper öffnend einwirkt, dem eine Drosseleinrichtung zur Hemmung
des Ruckflus.'es zugeordnet ist.
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Hydraulisch entsperrbare Rückschlagventile werden benötigt, wenn ein
belasteter hydraulischer Arbeitszylinder in einer bestimlatenLage gehalten oder
hydraulisch eingespannt werden soll. Das Entsperren des Rückschlagventiles wird
zumeist durch das Wegeventil gesteuert, uber das auch die Bewegungsrichtung des
Kolbens in dem Hydraulikzylinder bestiinmt ird.
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Es ist zweckmabig, hyoraulisch entsperrbare Rückschlagventile direkt
an dem hydraulischen Arbeitszylinder anzuordnen, weil sie dann auch eine unbeabsichtigte
und oft gefahrliche Verstellung des Kolbens in dem Arbeitszylinder verhindern, wenn
die Rohr- oder Schlauchleitung zwischen dem Arbeitszylinder und dem Wegeventil beschädigt
werden.
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Die allgemein bekannten hydraulisch entsperrbaren Rückschlagventile
ermöglichen in einer Durchflußrichtung, in der das Ruckschlagventil öffnet, den
praktisch ungehinderten Durchfluß. In der Gegenrichtung sperrt das Rückschlagventil,wenn
nicht durch Beaufschlagung eines Entsperrkolbens die durch den auf den Rückschlagventilkörper
wirkenden Druck ausgeübte Kraft überwunden und das Rückschlagventil dadurch geöffnet
(entsperrt) wird.
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Dabei ergibt sich folgendes Problem: Wird beim Absenken eines statisch
belasteten doppelwirkenden Zylinders die Senkgeschwinoigkeit
so
groß, da uie auf der anderen eie des Kolbens zur hufrechterhaltung des Öffnungsdruckes
fur das entsperrbare Rückschlagventil erforderliche Hydraulikflüssigkeitsmenge von
der Pumpe nicht mehr aufgebracht werden kann, so schließt das Ruckschlagventil kurzzeitig,
wird gleich wieder aufgestoben, schließt wieder, und so fort. Das absenken erfolgt
ruckartig, stotternd. Die damit verbundenen Stöße können zu Schäden fuhren.
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Zur Lösung dieses Problems bzw. zur Drosselung des Rück -laufes aus
dem Hydraulikzylinder schlägt die DT-OS 2305835 vor, zusätzlich eine Drosseleinrichtung
vorzusehen, die die Geschwindigkeit des hydraulischen Antriebes steuert. Diese zusätzliche
Drosseleinrichtung ist aufwendig, platzfordernd und relativ teuer.
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Besonders vorteilhaft ist es, ein direkt am Hydraulikzylinder anzuordnendes
hydraulisch entsperrbares Ruckschlagventil so auszubilden, daß es wie bekannte RohrleitungsanschluBverschraubuten
in das normale Anschlußgewinde am Arbeitszylinder eingeschraubt weiden kann.
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So sind hydraulisch entsperrbare Rückschlagventile bekannt, die ähnlich
üblichen Schwenkverschraubungen für Hydraulikleitungen gestaltet sind. Das Ventilbehause
ist dabei als zweiteilige Hohlschraube ausgeLildet. Die Zuleitungen sind uber zwei
übereinander angeordnete Ringstücke angeschlossen. Dadurch ergibt sich, daß dieses
entsperrbare Ruckschlagventil verhältnismäßig weit von dem Arbeitszylinüer absteht
an den es montiert ist.
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Es besteht deshalb die Gefahr, uaß bei Einwirkung äußerer Kräfte direkt
auf das Ventilgehause oder indirekt über eine angeschlosvene Rohrleitung der Hohlschraubenteile
des Ventiles meist über dem freien Ende der Gewindebohrung im Arbeitsrylinder abreißt,
weil hier durch das eingeschnittene Gewinde bzw.
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durch den Gewindeauslauf die schwächste Stelle liegt. Nach einem Abriß
ist das Ruckschlagventil unwirksam und das Druckmittel kann ungehindert aus dem
Arbeitszylinder austreten
was zu gefahrlichen Situationen fuhren
kann, die an sich durch die Anordnung eines entsperrbaren Rückschlagventiles ausge
-schlossen werden sollen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die zusätzliche Drosseleinrichtung einzusparen
und eine preiswerte, bruchgesicnerte,kompakte Rücklauf-Regeleinrichtung zu schaffen,
die die vorstehenden Probleme löst und nach Art einer Hohlschraube fur Leitungsanschlusse
in die Anschlußgewindebohrung am Arbeitszylinder durch einfaches Einschrauben befestigbar
ist.
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Die Erfindung löst diese probleme dadurch, daß der Ventilkorper des
Ruckschlagventiles und sein Ventilsitz innerhalb eines in den Arbeitszylinder einschraubbaren
Gewindeteiles angeordnet sind und daß vorzugsweise der Schaft des Regelkolbens mit
einer dem Ventilkörper zugeordneten Durchflußbohrung des Ventilsitzes bei entsperrtem
Rückschlagventil einen den Rückflub hemmenden Drosselspalt bildet.
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Feiner ist vorgesehen, damit ein die Hohlschraube verschließender
Auischraubkorper Lager- und Fuhrungsteil fur den EntsperrkolDen ist und gleichzeitig
zur Befestigung der Zu- und Ableitungen dient. Des weiteren ist es Vorteilhaft der
dem Ent -sperrkolben zugeordnete Schaft einstellbar oder in seinem Hub begrenzbar
ist, wobei er auch als Ventilkörper ausgeDildet sein kann.
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Nachstehend sind einige Ausführungsbeispiele von bruchgesicherten,
hydraulisch entsperrbaren Rückschlagventiles, die als Hohlschraube ausgebildet sind,
beschrieben und zeichnerisch dargestellt. Es zeigen im Längsschnitt Fig. 1 ein Ruckschlagventil
mit unveränderbarer Durchflußbohrung; Fig. 2 ein Rückschlagventil mit veränderbarer
Durchflußbohrung durch Verstellbarkeit des Schaftes em Entsperrkolben; Fig. 3 wie
Fig. 2 durch Hubbegrenzung des Ventilkörpers;
Fig. 4 ein Rückschlagventil
damit verürztem 3inschraubteil einem Ventilkörper mit Schaft und einstellbarer Durchflußbohrung
und Fig. 5 ein verkurztes Einschraubteil für die Ruckschlagven-@tile nach Fig. 1
und 2.
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Wie aus den Fig. 1 bis 4 ersichtlich, besteht ein bruchgesichertes
hydraulisch entsperrbares Ruckschlagventil aus einer hohlschraube -I mit einem Einschraubgewinde
2 zum einschrauben in einer Gewindebohrung 3a eines Arbeitstylinders 3 bis sie mit
ihrer Dichtkante 1a fest zur Anlage kommt. Hinter dem Einschraubgewinde 2 befindet
sich ein Einstich 4 fur den Auslauf des Werkzeuges, mit dem das Gewinde 2 hergestellt
wird. in Ventilsitz 5 für einen Rückschlagventilkörper 6 in Kugelform ist'einige
Gewindegänge von dem eegebenenfalls bruchgefahrenden -4uerschnitt auf Höhe des Einstichs
4 angeordnet. Der Ruckschlagventilkörper 6 wird von einer Feder 7 gegen den Ventilsitz
5 gedruckt. Die Feder 7 stützt sich über eine gelochte Scheibe a und einen geschlitzten
und federnden Sicherungsring 9 in einer Nut 10 in der Hohlschraube 1 ab.
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An Stelle von Scheibe 8 und Sicherungsring 9 kann auch ein durch querbohrungen
gefuhrter Stift treten. ßin uber das Leitungsanschlußteil 1b der Hohlschraube 1
geschobenes Ringstück 11 mit einem Rohrstutzen 12 ermöglicht den Anschluß der Druckflussigkeitsleitung
zum Arbeitszylinder mittels einer Rohrverschraubung. Ein weiteres Ringstück 13 mit
einem Rohrstut~en 14 dient dem Anschluß einer Druckflüssigkeitsleitung zum Entsperren
des Ruckschlagventils. Die Ringstucke 11 und 13 werden mit einem die Hohlschraube
1 verschließenden Aufschraubkörper 15 auf der Hohlschraube 1 befestigt. Ein Dichtring
16 von trapezförmigen Auerschnitt, vorzugsweise aus einen elastisch harten, abriebfesten
Kunststoff, verhindert den Durchtritt von Druckflussigkeit zwischen Ringstuck 1-1
und Ringstuck 13.
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Die Abdichtung zwischen Ringstuck 11 und Hohlschraube 1 bewirkt eine
Dichtkante 17.
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Eine Dichtkante 18 am Aufschraubkörper 15 dichtet den Aufschraubkörper
15 gegen des Ringstück 13 ab.
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In einer Langsbohrung des Aufschraubkörpers 15 befindet sich ein axial
beweglicher Entsperrkolben 19. Durch eine bohrung 20 unii eine Nut 20a im Aufschraubkörper
-l5 ist der Raum 15a uber dem Kolben mit dem Rohrstutzen 14 verDunden. i.n dem Entsperrkolben
19 befindet sich ein Schaft 21 dem eine Durchflußbohrung 22 vor dem Ventilsitz 5
und dem Ventilkorper t zueordnet ist und der bei Beaufschlagung des Entsperrkolbens
19 uber den Rohrstutzen 14 den Ruckschlagventilkörper 6 von dem Ventilsitz 5 abhebt.
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Die Wirkungsweise des hydraulisch entsperrbaren Ruckschlagventils
nach Fig. 1 ist folgende: Steht am Rohrstutsen 12(bei 'h') ein höherer Druck Ün
£?ls am Anschluß es Arbeitszylinders 3 (Lei 'B'), so wird der Ventilkörper 6 unter
Überwindung der Kraft der Feder 7 von dem Ventilsitz 5 abgehoben. Die Druckflüssigkeit
kann praktisch ungehindert von 'A' nach 'B' in den Zylinder einströmen.
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Ist dagegen der Druck bei 'B' gleich hoch wie oder höher als bei 'A',
so leXt sich der Ruckschlagventilkörper L von der kraft der Feder 7 unterstützt
dicht vor den Ventilsitz 5.
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Das Ruckschlagventil sperrt. Zum Entsperren mulJ tei 'X' uber den
Rohistutzen 14 und die Bohrung 20 und Nut 20a ein Flussigkeitsdruck auf den Entsperrkolben
19 ausgeübt werden, dessen erforderliche Größe vom Flachenverhältnis des Entsperrkolbens
19 zum Querschnitt des Ventilsitzes 5 abhängig ist. Der Entsperrkolben 19 drückt
dann mittels des Schaftes 21 aen Rückschlagventilkörper 6 vom Ventilsitz 5 ab, so
daß die Druckflüssigkeit aus dem Arbeitszylinder von 'B' nach 'A' austreten kann.
Der Durchmesser des Schaftes 21 ist so auf den Durchmesser der Durchflußbohrung
22 vor dem Ventilsitz 5 abgestimmt, daß sich bei entsperrtem Rückschlagventil eine
Drosselwirkung in dem dann gebildeten Ringspalt ergibt, die ein ruckartiges Öffnen
und Schließen des entsperrten Rückschlagventils durch belastungsabhängiges Voreilen
des
Kolbens im Arbeitszylinder (wobei der erforuerliche Entsperrdrück bei 'A' zusammenbricht)
so verhindert, wie es sonst durch zusätzliche Anordnung eines Drosselrückschlagventils
mit erheblich, rößerem Aufwand erreicht wird.
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Der richtige Drosselquerschnitt zwischen Schaft 21 und Durchflußbohrung
22 ist abhängig von dem Anschluß 'B' bedingt durch außere Belastung des Arbeitszylinders
anstehenden Flüssigkeitsdruck un der Fördermenge der Druckflüssigkeitspumpe, wenn
diese wie allgemein üblich zugleich in die Gegenseite des Arbeitszylinder fördert
und den Entsperranschluß 'X' beschickt. Die durch die Drosselung zwischen Schaft
21 und Durchflußbohrung 22 begrenzte Verstellgeschwindigkeit des nicht dargestellten
Kolbens im Arbeitszylinder 3 muß kleiner sein als die Eich aus Kolbenflache x Verstellgeschwindigkeit
des Kolbens im Arbeitszylinder 3 ergebende Pumpenförderleistung, sonst Kommt es
zum rückartigen wiederholten Öffnen und Sperren des. entsperrbaren Rückschlagventils.
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Unterschiedliche Belastungen des Arbeitszylinders und verschiedene
Pumpenfördermengen bedingen jeweils eine andere Bemessung des Drosselspaltes zwischen
Schaft 21 und Durch -flußbohrung 22. Das ist relativ umständlich. Vorteilshafter
wäre eine beliebige Einstellbarkeit der Drosselwirkung.
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Das wird bei dem hydraulisch entsperrbaren Rückschlagventil nach Fi.
2 durch die im folgenden näher beschriebene Aubildung erreicht.
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Die meisten Einzelheiten entsprechen dem vorbeschriebenen Ventil nach
Fig. 1 und sind desh; 1b mit den gleichen rositionszahlen bezeichnet. An Stelle
des fest mit dem Entsperrkolben 19 verbundenen Scllaft 21 in Fig. 1 tritt ein in
den Entsperrkolben 19 eingeschraubter Schaft 23 der dadurch längenverstellbar ist
und durch eine Kontermutter 24 gegen ungewolltes Verstellen gesichert wird. Das
äußere Ende des Schaftes 23 ist als zylindrischer Drossel kolben 25 ausgebildet,
der so in eine Drosselbohrung 26 im Durchgang der Hohlschraube 1 eingepaßt ist,
daß sich maximale erforderliche
Drosselwirkung ergibt. Anschließend
folgt ein sich verjungender Drosselkegel 27, der in eine Ringnut 2d ausläuft.
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Die Drosselbohrung 26 hat einen kleineren Durchmesser als die Durchgangsbohrung
22 hinter dem Ventilsitz 5. Bei Durchstromung des entsperrbaren Rückschlagventils
nach Fig. 2 von '' nach 'B' befindet sich der Entsperrkolben 19 mit dem Schaft 23
in der dargestellten Stellung. Der Drosselkolben 29 ist soweit von der Drosselbohrung
26 entfernt, daß der Durchflulv nicht behindert wird.
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Beim entsperren des Rückschlagventils durch Beaufschlagung des Sntsperrkolbens
19 über dem Anschluß und Bphrung 20 sowie iMut 2'0a bewegt sich der Entsperrkolben
19 soweit, bis er auf eine Flache lc der Hohlschraube 1 anschlägt.
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Der Drosselkolben 25 ist dann durch die Drosselbohrung 26 hindurchgeschoben
und kommt mit dem Ventilkörper 6 in Wirkverbindung. Der wirksame Drosselquerschnitt
wird vom Durchmesser des Drosselkegels auf Höhe des Austritts der Drosselbohrung
26 bestimmt. Er ist durch axiale Verstellung des Drosselzapfens im Gewinde des Entsperrkolbens
19 zu verändern.
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Es ist auch möglich, ein entsperrbares Rückschlagventil mit verstellbarer
Drosselung ähnlich Fig. 2 so zu erstellen, daß der Stößel zum Aufstoßen des Ruckschlagventils
in den Entsperrkolben 19 als eingeschraubte Gewindestange mit Kontermutter oder
anderer Verdrehsicherung ausgebildet wird.Dadurch wird erreicht, daß beim Entsperren
des Rückschlagventils der Ruckschlagventilkörper 6 nur um ein vorbestimmtes Maß
vom Ventilsitz 5 abgehoben wird, so daß dadurch die erforderliche Drosselung bewirkt
wird.
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Das entsperrbare Ruckschlagventil mit einstellbarer Drosselwirkung
nach Fig. 2 hat durch die preiswertere Ausführung den Nachteil, daß zum Einstellen
der Drosselwirkung jeweils der Entsperrkolben 19 ausgebaut werden muß. Bei der Ausfuehrung
nach Fig. 3, die im wesentlichen Aufbau, wieder dem entsperrbarren Rückschlagventil
nach Fig. 2 entspricht, wird dieser
Nachteil vermieden. Der Entsperrkolben
19 hat hier einen nicht verstellbaren Zapfen 21, der aber einen zylindrischen Drosselkolben
25 und einen Drosselkegel 27 aufweist, mit gleicher Wirkung wie bei dem Ventil nach
Fig. 2. Die wirksame Stellung des Drosselkegels 27 zur Drosselbohrung 26 bei entsperrtem
Ruckschlagventil wird durch eine Anschlagschraube 29 auf der Gensei te (ICS Rückschlagventilkörpers
6 bestimmt. Der jeweils eingestellte wirksame Drosselquerschnitt ist am Überstand
der Anschlagschraube 29 gegenüber der Außenkante der Hohlschraube 1 erkennbar. Die
Anschlagschraube 29 ist in geeigneter Weise geben ungewollte Verdrehung gesichert.
Sie ist mit Bohrungen 30 versehen, durch welche die Druckflüssigkeit strömen kann.
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Die Gestaltung einer einstellbaren Drosselung für ein ent -sperrbares
Rückschlagventil, wie in Fit. 3 dargestellt, ist im Prinzip gleich auch für entsperrbare
Rückschlagventile anderer Bauweise ausführbar. Hierbei kann dann die Drosselwirkung
durch eine von außen zuLangliche Drosselschraube auch an einem unter Druck stehenden
Ventil eingestellt werden.
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Das entsperrbare Ruckschlagverltil zum direkten isinschrauber in Anschlußgewinde
von hydraslischen Arbeitszylindern nach Fig. 1, Fig. 2 und Fig. 3 hat den Nachteil,
daß die Eintauch-Liefe ah der Dichtkante 3 bedingt durch uen Platzbedarf für uie
Rückschlagventilfeder 7 größer ist als die normaler Rohranschlußverschraubungen.
Sie passen dl so nicht ohne weiteres an jeden für normale Rohrverschraubungen ausgelegten
Arbeitszylinder. Dieser Nachteil wird bei Ausführungen des hylraulisch entsperrbaren
Rückschlagventils nach der Erfindung entsprechend Fig. 4 vermieden. Auch der aufbau
Jieses Ventils stimmt weitgehend mit dem nacn Fig. 1, 2 und 3 uberein, deshalb sind
gleiche Teile mit den Gleichen iJositionszahlen bezeichnet. Der Rückschlagventilkörper
6 ist hier jedoch als Kegelsitzventil mit einem Schaft 31 ausgebildet. Der Ventilsitz
5 befindet sich im nicht bruchgefährdeten Bereich des Einschraubzapfens der Hohlschraube
1. Der Einschraubzapfen mit Gewinde 2 ist nicht lnger als bei normalen Rohrverschraubungen
üblich,
weil die Rückschlagventilfeder 7 oberhalb der Durchgangsbohrung 22 angeordnet ist.Die
Kraft der Feder 7 wirkt uuer eine in der Längsbohrung der Hohl schraube 1 gefuhrte
Buchse 32 und einen stift 33 auf den Schaft 31 des Rückschlagventilkörpers b. Der
Weg des Entsperrkolbens 19 wird durch einen an der Hohlschraube 1 stirnseitig anliegenden
Rint 54 begrenzt,wenn er über den Rohrstutzen 14 bei 'X' mit dem Steuerdruck zum
Entsperren beaufschlagt wird, dabei druckt ein einstellbarer Gewindezapfen 35 stirnseitig
auf den Schaft 31 des Ventilkörpers 6 und öffnet uber 'B' den Druckmittel -ruckfluß
durch den Rohrstutzen -i2 nach 'x'.
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Die Üffnungsweite des zu entsperrenden Ruckschlaeventils wird durch
die Einstellung eines Gewindezapfens 35 im Entsperrkolben 19 bestimmt. Das Ventil
nach Fig. 4 weist damit ebenfalls eine einstellbare Drosselung auf.
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Bei Durchströmung des Ventils von 'A' nach 'B' kann sich der Rückschlagventilkörper
t nach der Überwindung der Kraft der Feder 7 weiter vom Ventilsitz 5 entfernen als
bei entsperrtem Ventil ( Durchfluß von 'B' nach 'h'), so damit der Durchflußwiderstand
gering bleibt.
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Damit beim Abreissen des Rückschlagventils, was nur über den Einschraubteil
der Hohlschraube 1 im Einstich 4 erfolgen kann, ein Verklemmen des eigentlichen
Ruckschlagventiles 5,6 verhindert wird, ist in einer Ausdrehung des schaftes 31
eine Bruchkerbe 31a vorgesehen die bewirkt, das durch Bruch des Schaftes 31 das
Ventilteil 6 frei wird.
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Fig. 5 zeigt ein verkürzter Einschraubteil 2, insbesondere für hydraulisch
entsperrbare Rückschlagventile nach den Fig. 1 und 2 oder ahnlicllen husfuhrungen,
vorzugsweise für genormte relativ kurze Einschraubgewindeteile 2,um diese ebenfalls
mit einer Bruchsicherung zu versehen, die gewährleistet, daß bei einem gewaltsamen
Abriß des aus dem Arbeitszylinder 3 herausragenden Teiles das eigentliche Rückschlagventil
5,6 durch die Wandung des Arbeitszylinders 3 geschützt, funktionsfähig bleibt. Um
eine kurze Bauhöhe zu gewährleisten
ist, wie aus Fig. 5 ersichtlich,
dem Ventilkörper 6, snstelle einer zylindrischen Ruckholfeder 7 eine kegelförmige
Schließfeder 36 zuseordnet. Diese Schließfeder 36 stützt sich gegen einen Querstift
37 ab und ist soweit zusammendrückbar, daß ihre Windungen, einen Durchflußspalt
lassend, ineinander greifen.
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Durch die Unterbringung des eigentlichen Rückschlagventiles 5, t im
Einschraubgewindeteil 2 der Hohlschraube 1, sowie Anordnung eines Einstiches 4 (Fig.
1 bis 3 u. Fig. 5) und 31a Fig. 4) am Ende des Gewindeauslaufes 2 bzw. in Höhe des
Gewindeanfanges im Arbeitszylinder 3 ist gewährleistet, daß, bei einem Abriß der
außerhalb des Arbeitszylinders 3 liegenden Teile der hydraulisch entsperrbaren Rückschlagventile
die Bruchstelle stets uber den Funktionsteilen 5, 6, 7, 36 des eigentlichen Rückschlagventiles
5, 6 liegt und dasselbe von der Wandung des Arbeitszylinders 3 geschützt, funktionsfähig
bleibt.
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Ferner ist durch den einstellbaren Spalt in der Durchflußbohrung 22
mittels des Schaftes 21, 2, 3, od. 31 eine gesteuerte Ausflußgeschwindigkeit der
Druckflüssigkeit sichergestellt.