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'8Vorgesteuertes Rückschlagventil"
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Die Erfindung bezieht sich auf ein vorgesteuertes Rückschlagventil
entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Ein bekanntes Rückschlagventil der vorgenannten Art schließt zwar
dicht, hat aber den Nachteil, daß es nicht fein steuerbar ist (Dr. Heinz Zoebl "Ölhydraulik",
Wien, Springer-Verlag 1963, S. 162 und 163).
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein fein steuerbares,
dicht schließendes Rückschlagventil zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale
im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 erfindungsgemäß gelöst. Der -euerquerschnitt
und die Drosselstelle bewirken einen nur langsamen Abbau des Druckes im Federraum,
so daß das Steuerventilglied nur langsam öffnet.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen, der Beschreibung
und der Zeichnung. In dieser sind zwei vorsteuerbare Rückschlagventile als Ausführungsbeispiele
des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt.
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Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel.
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In ein Gerätegehäuse 1 eines nicht dargestellten hydraulischen Gerätes
ist ein hohles Ventilgehäuse 2 eingesetzt und mittels eines Deckels 3 an einer Schulter
4 im Gerätegehäuse 1 gehalten. Das Ventilgehäuse 2 hat in seinem Boden eine Ventilbohrung
5, deren innere Schulter als Ventilsitz 6 ausgebildet ist. Neben dem Ventilsitz
6 sind auf einander gegenüberliegenden Seiten Verbindungsbohrungen 7 vorgesehen,
die auf ihrer Außenseite in einen Ringkanal 8 im Gerätegehäuse 1 münden, der über
einen Kanal 9 mit einem nicht dargestellten Druckmittelkreis verbunden ist, wogegen
ein senkrecht dazu angeordneter Kanal .10, in welchen die Ventilbohrung 5 mündet,
mit einem nicht dargestellten Vorratsbehälter verbunden ist. Der Spalt zwischen
dem Gerätegehäuse 1 und dem Ventilgehäuse 2 ist im Bereich der Ventilbohrung 5 durch
einen Dichtring 11 abgedichtet und der Spalt zwischen dem Gerätegehäuse 1 und dem
Deckel 3 mittels eines Dichtringes 12.
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In einem gegenüber der Ventilbohrung 5 im Durchmesser vergrößerten
Teil 13 der Längsbohrung im Ventilgehäuse 2 ist ein Hauptventilglied 14 axial verschiebbar
gelagert, dessen kegelförmig ausgebildeter Ventilteil 15 mit dem Ventilsitz 6 zusammenwirkt.
In der dargestellten Lage des Hauptventilgliedes 14 münden die Verbindungsbohrungen
7 in einen vom Ventilgehäuse 2 und vom Hauptventilglied 14 begrenzten Ringkanal
16. Im Boden des Hauptventilgliedes 14 ist eine Steuerbohrung 17 vorgesehen, welche
einen kegelförmigen Steuerventilsitz 18 aufweist, der mit einer Steuerkugel 19 zusammenwirkt.
In dem Hauptventilglied 14 ist ein hülsenförmiger Steuerkolben 20 axial verschiebbar
gelagert, der zusammen mit der Steuerkugel 19 das Steuerventilglied 19, 20 bildet,
das auch einstückig ausgebildet sein kann. Der Steuerkolben 20 hat eine zur Steuerkugel
19 geschlossene Sackbohrung 21, in die zwei in axialem Abstand voneinander angeordnete,
durchgehende Querbohrungen 22 und 23 münden, von denen die dem Grund der Sackbohrung
21 benachbarte Querbohrung 22 als Drosselstelle ausgebildet ist. Zwischen den beiden
Querbohrungen 22 und 23 ist. am -Steuerkolben 20 ein radial vorstehender Steuerbund
24 angeordnet, der mit einer im Hauptventilglied 14
angeordneten
Durchgangsbohrung 25 zusammenwirkt.
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Zwischen dem Steuerkolben 20 und dem Deckel 3 ist eine Steuerfeder
26 eingespannt. Ein in das Hauptventilglied 14 eingesetzter Federring 27 verhindert
ein Austreten des Steuerkolbens 20 aus dem Hauptventilglied 14.
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In der in der Zeichnung dargestellten, geschlossenen Lage des vorgesteuerten
Rückschlagventils nach dem ersten Ausführungsbeispiel sitzt das Hauptventilglied
14 mit seinem Ventilteil 15 auf dem Ventilsitz 6 auf und die Steuerkugel 19 auf
ihrem Steuerventilsitz 18. Der Steuerbund 24 überdeckt die Durchgangsbohrung 25
auf ihrer dem Ventilteil 15 zugewandten Seite und läßt auf der davon abgewandten
Seite einen Spalt 28 frei, so daß der die Steuerfeder 26 aufnehmende Feder raum
29 über die Sackbohrung 21, die Querbohrung 23, eine diese umgebende Ringnut 30
im Steuerkolben 20, den Spalt 28, den Ringkanal 16, die Durchgangsbohrung 7 und
den Ringkanal 8 mit dem mit dem Druckmittelkreis verbundenen Kanal 9 verbunden ist.
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Zum Aufsteuern des Rückschlagventils ist ein koaxiai zum Ventilgehäuse
2 angeordneter Stössel 31 vorgesehen, der mit einem nicht dargestellten hydraulischen
Kolben verbunden ist, welcher zum Verschieben des Stössels 31 in Richtung der Steuerfeder
26 unter steigenden Druckmitteldruck gesetzt werden kann. Der Stössel 31 paßt mit
Spiel in die Steuerbohrung 17 und wirkt, wenn er in Richtung des Steuerkolbens 20
verschoben wird, im Offnungssinne auf die Steuerkugel 19, wodurch auch der Steuerkolben
20 verschoben wird. Durch das Abheben der Steuerkugel 19 von ihrem Steuerventilstiz
18 entsteht ein Druckmittelstrom vom Kanal 9 über den Spalt 28, die Ringnut 30,
die Querbohrung 23, die Sackbohrung 21, die Querbohrung 22 und zwischen der Steuerkugel
19 und dem Steuerventilsitz 18 hindurch in den Kanal 10. Da der Querschnitt der
als Drosselstelle ausgebildeten Querbohrung 22 kleiner als der Spalt 28 ist, wird
der Druckmitteldruck im Federraum 29 zunächst aufrechterhalten. Zugleich wird der
Druck in dem vom Steuerteil 15 des Hauptventilgliedes 14 und dem Steuerbund 24 des
Steuerkolbens 20 begrenzten Raum 32 abgebaut, so daß sich die Kraft erhöht, welche
der Stössel 31 zum Entfernen der Steuerkugel 19 von ihrem Steuerventilsitz
18
braucht. Hierdurch wird das sonst durch den Zusammenbruch des Druckes im Federraum
29 plötzliche Abheben der Steuerkugel 19 vom Steuerventilsitz 18 und des Öffnens
des gesamten Rückschlagventils mit Sicherheit vermieden. Der am Stössel 31 wirkenden
Kraft wirkt bei weiterem Aufsteuern des Steuerventilgliedes 19, 20 die steigende
Kraft der entsprechend zusammengedrückten Steuer feder 26 entgegen, wobei der Druck
im Federraum 29 vorerst konstant bleibt. Mit dem -weiteren Verschieben des Steuerkolbens
20 schließt der Steuerbund 24 den Spalt 28, wodurch der Federraum 29 von dem Kanal
9 getrennt wird. Da der Federraum 29 dann nur noch mit dem Kanal 10 in Verbindung
steht, bricht der Druck im Federraum 29 zusammen. Während der Steuerkolben 20 verschoben
wird, öffnet der Steuerbund 24 die Durchgangsbohrung 25 auf der dem Raum 32 benachbarten
Seite, wodurch sich ein ständig geregelter Druckmittelstrom während der Öffnungsphase
des Steuerventilgliedes 19, 30 ergibt.
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Nachdem der Steuerkolben 20 an dem Federring 27 anliegt, läßt sich
auch das Hauptventilglied 14 von seinem Ventilsitz 6 abheben, wenn dieses nicht
vorher aufgrund des Verhältnisses zwischen dem Durchmesser seines Ventilsitzes 6
und dem Durchmesser des Bohrungsteiles 13 selbsttätig geöffnet hat.
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Wird bei anfänglich geschlossenem Rückschlagventil durch den im Kanal
10 herrschenden Druckmitteldruck die Steuerkugel 19 von ihrem Steuerventilsitz 18
und anschließend der Ventilteil 15 des Hauptventilgliedes 14 von dem Ventilsitz
6 abgehoben, so ist wegen der Drosselstelle in der Querbohrung 22 und der Verbindung
des Raumes 32 mit der Durchgangsbohrung 25 ein Druckaufbau im Feder raum 29 zunächst
unterbunden, wodurch eine in Schließrichtung des Hauptventilgliedes 14 und des Steuerventilgliedes
19, 30 wirkende Kraft zunächst vermieden wird.
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Beim zweiten Ausführungsbeispiel nach Figur 2 sind dem ersten Ausführungsbeispiel
entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen, wobei abgewandelte Teile
durch das Hinzufügen des Buchstabens a gekennzeichnet sind. Das Gerätegehäuse la
ist als Ventilgehäuse ausgebildet und hat einen Ventilsitz 6a, der einen kleineren
Durchmesser als der Bohrungsteil 13a hat, welcher zum Führen des Hauptventilgliedes
14a dient. Der Steuerkolben 20a
ist hülsenförmig ausgebildet, wobei
sein Boden 33 auf der von der Steuerkugel 19 abgewandten Seite angeordnet ist. Im
Steuerkolben 20a sind in axialem Abstand die beiden gleich ausgebildeten Querbohrungen
22a und 23a angeordnet. Die Querbohrung 22a befindet sich im Bereich der Steuerkugel
19 und die Querbohrung 23a im Bereich des Bodens 33 des Steuerkolbens 20a. Zwischen
dem Steuerkolben 20a und der Steuer feder 26 ist ein innerhalb des Hauptventilgliedes
14a längs verschiebbarer Federteller 34 angeordnet, der zum Zwecke der Verbindung
seiner beiden Stirnseiten eine Längsnut hat. In die Durchgangsbohrung 25 ist eine
Drosselstelle 37 eingeschraubt.
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Der Steuerkolben 20a ist von einem Steuerkörper 35 umgeben, der im
Hauptventilglied 14a und auf dem Steuerkolben 20a axial verschiebbar gelagert ist.
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In der in der Zeichnung dargestellten Lage des Steuerkörpers 35 deckt
dieser die Querbohrung 23a ab und gibt die Querbohrung 22a frei. Die Durchgangsbohrung
25a ist ständig mit dem Innenraum des Hauptventilgliedes 14a verbunden.
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Wird der Stössel 31 in Richtung zur Steuer feder 26 verschoben, so
wird die Steuerkugel 19 zunächst von ihrem Steuerventilsitz 18 abgehoben, wodurch
durch den zwischen der Steuerkugel 19 und dem Steuerventilsitz 18 vorhandenen Spalt
ein durch Spaltverluste innerhalb des Hauptventilgliedes 14a bedingter Druckmittelstrom
fließen kann. Durch weiteres Verschieben der Steuerkugel 19 in Richtung zur Steuer
feder 26 wird die Querbohrung 23a aufgesteuert, da der Steuerkörper 35 vorerst seine
Lage beibehält. Je weiter die Querbohrung 23a aufgesteuert wird, desto mehr Druckmittel
kann wegen des begrenzten Zuflusses über die Drosselstelle 37 aus dem Feder raum
29 durch den hohlen Steuerkolben 20a und den Spalt zwischen der Steuerkugel 19 und
dem Steuerventilsitz 18 in den Kanal 10 fließen, wodurch ein weiteres Offnen des
Steuerventilgliedes 19, 20a und nach Anlage des Federtellers 34 an dem Federring
27 auch des Hauptventilgliedes 14a möglich ist. Das Steuerventilglied 19, 20a und
das Hauptventilglied 14a werden verhältnismäßig langsam aufgesteuert.
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Wird das anfangs geschlossene Rückschlagventil nach dem zweiten Ausführungsbeispiel
durch den Druck im Kanal 10 aufgesteuert, so wird zunächst die Steuerkugel 19 vom
Steuerventilsitz 18 abgehoben. Dadurch gelangt unter
Druck stehendes
Druckmittel in den vom Ventilteil 15a des Hauptventilgliedes 14a und den Steuerkörper
35 begrenzten Raum 36 und der Steuerkörper 35 wird bis zur Anlage an den Federteller
34 gegenüber dem Steuerkolben 20a und dem Hauptventilglied 14a verschoben. Dadurch
wird die Querbohrung 23a vollständig verschlossen und in dem Federraum 29 kann sich
kein Druck aufbauen, wodurch außer der Steuerfeder 26 keine zusätzliche Kraft in
Schließrichtung des Steuerventilgliedes 19, 20a und des Hauptventilsgliedes 14a
wirkt.
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Bei der Bauform nach Figur 1 kann die Durchgangsbohrung 25 entsprechend
der Durchgangsbohrung 25a nach Figur 2 angeordnet sein und ebenfalls eine Drosselstelle
37 aufweisen. Die Ringnut 30 im Steuerkolben 20 und die Mündung der in Richtung
zu dieser Ringnut verengten Drosselstelle 37 sind dann so ausgebildet, daß in jeder
Lage des Steuerkolbens 20 die Durchgangsbohrung 25a und die Ringnut 30 miteinander
in Verbindung stehen. Eine Verbindung der Durchgangsbohrung 25a mit dem Raum 32
tritt dagegen nicht auf.
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Nach dem Abheben der Steuerkugel 19 von dem Ventilsitz 18 wirken die
Drosselstellen 22 und 37 zusammen. Der Querschnitt der Drosselstelle 37 ist größer
als der Querschnitt der Drosselstelle 22. Der Druckmitteldruck im Federraum 29 ist
wegen des durch die Drosselstellen 37 und 22 verursachter.
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Druckabfalles etwas geringer als der Druckmitteldruck in der Verbindungsbohrung
7. Die vorbeschriebene, nicht dargestellte Bauform schaltet stabiler als die beiden
vorbeschriebenen und in den Figuren 1 und 2 dargestellten Bauformen.
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