DE19754242A1 - Hydraulisches Sperrventil in Sitzventilbauart - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem hydraulischen Sperrventil in Sitzventilbauart nach der Gattung des Anspruchs 1, wie es beispielsweise aus der DE-AS 12 93 034 bekanntgeworden ist.

Das bekannte Sperrventil hat ein hülsenförmiges erstes Ventilglied, in dessen Innenraum eine ein zweites Ventilglied ausbildende Ventilkugel angeordnet ist. Die Ventilkugel ist von der Federkraft einer Feder beaufschlagt, die sich an einem tiefenverstellbaren Drosselstift abstützt. Die Ventilkugel ist mittels eines Entsperrkolbens von ihrem Ventilsitz abhebbar, um einen Rückfluß von Druckmittel vom Verbraucher zu ermöglichen. Zur Begrenzung des Ventilkugelhubs ist im Gehäuse des Sperrventils ein umlaufende Schulter ausgebildet, die als Anschlag für den Entsperrkolben wirkt. Um einen Rückfluß des Druckmittels zu ermöglichen ist ferner im Gehäuse des Sperrventils eine Rücklaufbohrung ausgebildet, die den Verbraucheranschluß mit der Rückseite des ersten Ventilglieds und dem Drosselstift verbindet.

Das Gehäuse des bekannten Sperrventils ist relativ aufwendig ausgebildet. Ferner sind viele Bauteile nötig, um die gewünschten Druckmittelflüsse verwirklichen zu können.

Vorteile der Erfindung

Das hydraulische Sperrventil in Sitzventilbauart mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß es durch eine vereinfachte Gehäuseausbildung einfacher und daher preisgünstiger herstellbar ist. Ferner ist das tiefenverstellbare Stellglied zur Beeinflussung der Durchflußmenge am zweiten Ventilglied gleichzeitig als Hubanschlag für das zweite Ventilglied ausgebildet, so daß sich mit ein und demselben Ventilgehäuse unterschiedliche Hübe für den Entsperrkolben erzielen lassen.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen hydraulischen Sperrventils in Sitzventilbauart ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.

Dadurch, daß daß zweite Ventilglied das erste Ventilglied auf der dem Entsperrkolben zugewandten Seite teilweise durchdringt ist ein besonders einfacher Aufbau des Entsperrkolbens möglich.

Die Strömungseigenschaften des Druckmittels lassen sich ferner durch einfache Querbohrungen an den beiden Ventilgliedern zusätzlich beeinflussen.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 ein Blockschaubild einer Hydraulikanlage, Fig. 2 ein Rückschlagventil in einem Längsschnitt, Fig. 3 bis 5 Teile des Rückschlagventils nach Fig. 2 in verschiedenen Betriebszuständen in Längsschnitten und Fig. 6 eine gegenüber der Fig. 2 modifizierte Anordnung im Längsschnitt.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Das erfindungsgemäße entsperrbare Rückschlagventil 10 in Sitzventilbauart ist Bestandteil einer in der Fig. 1 dargestellten Hydraulikanlage, die zur Steuerung eines Arbeitsgerätes A dient. Das Arbeitsgerät A soll beispielsweise eine Last L bewegen. Zur Steuerung des dazu erforderlichen Druckmittelstromes ist ein an sich bekanntes 4/2-Wegeventil 1 mit einer Druckmittelquelle P und einem Druckmittelbehälter T verbunden. Vom 4/2-Wegeventil 1 geht eine erste Leitung 2 aus, die die eine Seite eines Kolbens 3 des Arbeitsgerätes A mit Druckmittel beaufschlagt. Die andere Seite des Kolbens 3 ist über eine zweite Leitung 4 mit dem 4/2-Wegeventil 1 verbunden, wobei in der zweiten Leitung 4 das Rückschlagventil 10 zwischengeschaltet ist. Von der ersten Leitung 2 zweigt eine dritte Leitung 5 ab, die zu einer Stirnseite des Rückschlagventils 10 führt.

Das in der Fig. 2 näher dargestellte entsperrbare Rückschlagventil 10 weist einen im wesentlichen topfförmigen Grundkörper 11 auf. Im Boden des Grundkörpers 11 ist eine Zulaufbohrung 12 ausgebildet, in der die dritte Leitung 5 dichtend mündet. Im Grundkörper 11 ist eine Ausnehmung 13 mit drei konzentrisch zueinander angeordneten Abschnitten 14, 15, 16 ausgebildet. Der erste, der Zulaufbohrung 12 zugewandte Abschnitt 14 weist den geringsten Durchmesser der drei Abschnitte 14, 15, 16 auf, wobei die Zulaufbohrung 12 im Randbereich des ersten Abschnitts 14 mundet. Im ersten Abschnitt 14 ist ein Entsperrkolben 18 gleitend geführt. Auf der der Zulaufbohrung 12 abgewandten Seite des ersten Abschnitts 14 schließen sich der zweite und der dritte Abschnitt 15 und 16 an, die beide in etwa denselben Durchmesser aufweisen. Die beiden Abschnitte 15 und 16 sind durch einen an der Gehäuseinnenwandung umlaufenden Bund 20 voneinander getrennt.

Im Bereich des zweiten Abschnitts 15 mündet eine quer zur Gehäuselängsachse ausgebildete erste Bohrung 21, in der die zweite Leitung 4 mündet, die mit dem 4/2-Wegeventil 1 verbunden ist. Die erste Bohrung 21 weist einen Durchmesser auf, der der Höhe des zweiten Abschnitts 15 entspricht. Auf der der ersten Bohrung 21 gegenüberliegenden Seite des Grundkörpers 11 ist im Bereich des dritten Abschnitts 16 eine zweite Bohrung 22 ausgebildet, die über die zweite Leitung 4 mit dem Arbeitsgerät A verbunden ist. Die Anordnung der zweiten Bohrung 22 ist derart, daß sich diese direkt oberhalb des Bunds 20 anschließt.

In die offene Stirnseite des Grundkörpers 11 ist in den dritten Abschnitt 16 ein Stopfen 25 einschraubbar. Zur Abdichtung zwischen dem Stopfen 25 und der Gehäuseinnenwandung des Grundkörpers 11 dient ein Dichtring 26, der in eine umlaufende Ringnut 27 des Stopfens 25 eingesetzt ist. Der Stopfen 25 weist auf der dem dritten Abschnitt 16 zugewandten Seite eine konzentrisch zur Gehäuselängsachse ausgebildete Ausnehmung 28 auf, an deren Innenwandung ein im wesentlichen hülsenförmiges erstes Ventilglied 30 gleitend geführt ist. Zwischen der Stirnfläche des ersten Ventilglieds 30 und dem Grund 31 der Ausnehmung 28 ist eine erste Feder 32 angeordnet, die das erste Ventilglied 30 in Richtung des Bunds 20 drückt.

Das erste Ventilglied 30 ist auf der dem Bund 20 zugewandten Seite in seinem Außendurchmesser erweitert und weist dort eine schräg verlaufende erste Dichtfläche 33 auf, die mit einer entsprechenden, am Bund 20 ausgebildeten zweiten Dichtfläche 34 zusammenwirkt, und die zusammen einen ersten Dichtsitz 35 ausbilden.

Oberhalb der ersten Dichtfläche 33 hat das erste Ventilglied 30 eine durchgehende Querbohrung 36 für das Druckmittel, deren Durchmesser in etwa dem Durchmesser der ersten und der zweiten Bohrung 21 und 22 entspricht, und die, wenn die beiden Dichtflächen 33, 34 den ersten Dichtsitz 35 ausbilden, etwa in Höhe der zweiten Bohrung 22 angeordnet ist.

An der Innenwandung des ersten Ventilglieds 30 ist konzentrisch zum ersten Ventilglied 30 ein zweites Ventilglied 38 gleitend geführt. Das zweite Ventilglied 38 hat einen dem Stopfen 25 zugewandten hülsenförmigen ersten Abschnitt 39, sowie einen dem Stopfen 25 abgewandten, in etwa stößelförmigen zweiten Abschnitt 41. In Höhe des Übergangs vom ersten Abschnitt 39 in den zweiten Abschnitt 41 sind im ersten Abschnitt 39 zwei rechtwinklig zueinander angeordnete, durchgehende Drosselbohrungen 42, 43 für das Druckmittel ausgebildet.

Das zweite Ventilglied 38 durchdringt mit dem zweiten Abschnitt 41 das erste Ventilglied 30 in Höhe des ersten Dichtsitzes 35. Dazu weist das erste Ventilglied 30 einen Durchbruch mit einer in etwa parallel zur ersten Dichtfläche 33 ausgebildeten dritten Dichtfläche 44 auf, die in einen dem Entsperrkolben 18 zugewandten, ersten zylindrischen Abschnitt 45 übergeht. Die dritte Dichtfläche 44 des ersten Ventilglieds 30 wirkt mit einer vierten Dichtfläche 46 zusammen, die am zweiten Abschnitt 41 des zweiten Ventilglieds 38 an der dem ersten Abschnitt 41 zugewandten Seite ausgebildet ist. Die dritte und vierte Dichtfläche 44 und 46 bilden zusammen einen zweiten Dichtsitz 47 aus. Unterhalb der vierten Dichtfläche 46 ist im Bereich eines zweiten zylindrischen Abschnitts 48 eine Ringnut ausgebildet. Die Ringnut nimmt einen Dichtring 51 auf, der bei abgesenktem zweiten Ventilglied 38 im Bereich des ersten zylindrischen Abschnitts 45 des ersten Ventilglieds 30 angeordnet ist.

Der zweite zylindrische Abschnitt 48 des zweiten Ventilglieds 38 läuft auf der dem Entsperrkolben 18 zugewandten Seite in einen kegelstumpfförmigen Bereich 52 mit einer ebenen Unterseite 53 aus. Am Umfang des Bereichs 52 sind beispielsweise vier, in gleichmäßigen Winkelabständen zueinander angeordnete Drosselnuten 55 ausgebildet, die sich in Längsrichtung des Bereichs 52 erstrecken.

Das zweite Ventilglied 38 ist von der Federkraft einer zweiten Feder 56 in Richtung des zweiten Dichtsitzes 47 beaufschlagt. Die zweite Feder 56, die innerhalb des ersten Abschnitts 39 des zweiten Ventilglieds 38 angeordnet ist, stützt sich einerseits gegen die Oberseite 57 des zweiten Abschnitts 41 und andererseits gegen eine Schulter 58 eines als Stellglied für den Druckmittelstrom wirkenden Stutzens 60 ab.

Der Stutzen 60 ist in eine zentrisch im Boden des Stopfens 25 ausgebildete, durchgehende Ausnehmung 61 tiefenverstellbar einschraubbar. Zum Festsetzen des Stutzens 60 im Stopfen 25 dient eine von außen zugängliche Mutter 62. Ein zylindrischer, stiftförmiger Abschnitt 63 des Stutzens 60 ragt in die Ausnehmung 28 des Stopfens 25 hinein und dient als Führung für die zweite Feder 56. Die dem zweiten Abschnitt 41 des zweiten Ventilglieds 38 zugewandte ebene Unterseite 64 des stiftförmigen Abschnitts 63 dient weiterhin als Hubbegrenzung bzw. Anschlag für das zweite Ventilglied 38 entsprechend der Einschraubtiefe des Stutzens 60.

Zur Erläuterung der Arbeitsweise des oben beschriebenen Rückschlagventils 10 wird nunmehr auf die Fig. 3 bis 5 in Verbindung mit der Fig. 1 eingegangen: In der ersten, in der Fig. 3 dargestellten Stellung des Rückschlagventils 10 soll die Last L vom Arbeitsgerät A angehoben werden. Dazu ist das Wegeventil 1 derart geschaltet, daß von der Druckmittelquelle P Druckmittel über die zweite Leitung 4 und die erste Bohrung 21 durch das Rückschlagventil 10 in Richtung der zweiten Bohrung 22, und von dort über die Leitung 4 in das Arbeitsgerät A strömt. Die Dimensionierung der ersten und zweiten Feder 32 und 56 ist derart, daß das zweite Ventilglied 38 stets vom zweiten Dichtsitz 47 abhebt, bevor bei steigendem Druck das erste Ventilglied 30 vom ersten Dichtsitz 33 abhebt.

In der in der Fig. 3 dargestellten Stellung befindet sich die Oberseite 57 des zweiten Ventilglieds 38 an der Unterseite 64 des Stutzens 60 und begrenzt somit den Hub des zweiten Ventilglieds 38. Hingegen befindet sich das erste Ventilglied 30 in einer Zwischenstellung, bei der zwischen der ersten und der zweiten Dichtfläche 33 und 34 sowie der dritten und der vierten Dichtfläche 44 und 46 jeweils ein erster und ein zweiter Spalt 65 und 66 für das Druckmittel ausgebildet ist.

Erhöht sich der Druck in der ersten Bohrung 21 weiter, so wird das erste Ventilelement 30 weiter in Richtung der vierten Dichtfläche 46 des zweiten Ventilelements 38 bewegt, bis der zweite Dichtsitz 47 ausgebildet wird. In dieser in der Fig. 4 dargestellten Position nimmt der erste Spalt 65 sein Maximum ein, der Durchfluß des Druckmittels von der Druckmittelquelle P zum Arbeitsgerät A ebenfalls. Die Größe des maximalen Spalts 65 ist lediglich von der Einschraubtiefe des Stutzens 60 bestimmt. In der in der Fig. 4 dargestellten Stellung des Rückschlagventils 10 bildet die Unterseite 64 des Stutzens 60 somit einen Anschlag bzw. eine Hubbegrenzung für das erste und zweite Ventilglied 30 und 38.

Ist die gewünschte Position der Last L erreicht, so wird nach einer entsprechenden Ansteuerung des Wegeventils 1 kein Druckmittel mehr über die zweite Leitung 4 zum Arbeitsgerät A gefördert. Wird hingegen von der Last L über den Kolben 3 ein Druckmittelstrom in Richtung des Rückschlagventils 10 bewirkt, so werden das erste und zweite Ventilglied 30 und 38 vom Druck des Druckmittels und der Kraft der ersten und zweiten Feder 32 und 56 in Richtung der ersten Bohrung 21 bewegt, bis sich die beiden Dichtsitze 35 und 47 ausbilden. Somit wird ein Rückströmen von Druckmittel zum Druckmittelbehälter T verhindert.

Bei einer Bewegungsumkehr am Arbeitsgerät A, was durch eine entsprechende Ansteuerung des Wegeventils 1 und Druckaufbau in der ersten Leitung 2 zum Arbeitsgerät A bewirkt wird, oder aber um beispielsweise ein langsames und ruckfreies Absenken der Last L zu bewirken, muß hingegen Druckmittel vom Arbeitsgerät A über die zweite Bohrung 22 zur ersten Bohrung 21 des Rückschlagventils 10, und von dort zum Druckmittelbehälter T zurückströmen. In diesem Fall wird durch einen entsprechenden Druckaufbau in der dritten Leitung 5 der Entsperrkolben 18 in Richtung der beiden Ventilglieder 30, 38 bewegt, bis der Entsperrkolben 18 das zweite Ventilglied 38 vom zweiten Dichtsitz 47 abhebt (Fig. 5). Ist dies erfolgt, kann Druckmittel von der zweiten Bohrung 22 über die Drosselnuten 55 zur ersten Bohrung 21 strömen. Die Höhe der Rückflußmenge ist abhängig von der Größe, Anzahl und Ausbildung der Drosselnuten 55 und der Stellung des Entsperrkolbens 18, d. h. wie weit dieser das zweite Ventilglied 38 vom zweiten Dichtsitz 47 abhebt.

Die in der Fig. 6 dargestellte Steuereinrichtung 68 umfaßt zwei entsperrbare Rückschlagventile 10a und ist zwischen einem üblichen 4/3-Wegeventil 69 und einem hydraulisch doppelt wirkenden Motor 70 geschaltet. Bezüglich des grundsätzlichen Aufbaus und der Wirkungsweise einer derartigen Steuereinrichtung wird auf das DE-GM 93 03 988 verwiesen. Im dargestellten Fall ist in einem blockförmigen Gehäuse 71 in jeder seiner gegenüberliegenden Stirnseiten jeweils ein Stopfen 25a mit einem oben beschriebenen ersten und zweiten Ventilglied 30a und 38a angeordnet. Dazwischen ist ein doppelt wirkender Entsperrkolben 18a gleitend geführt. Auch hier lassen sich die Druckmittelströme durch das Einstellen der Stutzen 60a in einfacher Weise beeinflussen. Außerdem lassen sich durch unterschiedliche Einschraubtiefen der Stutzen 60a unterschiedlich große Druckmittelströme in unterschiedlichen Richtungen erzeugen.

Claims (8)

1. Hydraulisches Sperrventil (10; 10a) in Sitzventilbauart mit einem zwischen einem ersten Anschluß und einem zweiten, motorseitigen Anschluß geschalteten entsperrbaren Rückschlagventil und mit einem verstellbaren Drosselventil, wozu in einem Ventilgehäuse (11; 71) ein erster Ventilkörper (30; 30a) des Rückschlagventils von Federkraft in Richtung eines ersten, gehäusefesten Ventilsitzes (35) beaufschlagt wird und der erste Ventilkörper (30; 30a) konzentrisch in seinem Inneren einen zweiten Ventilkörper (38; 38a) aufnimmt, der ebenfalls von Federkraft in Richtung eines zweiten, am ersten Ventilkörper (30; 30a) angeordneten Ventilsitzes (47) gedrückt wird und der von einem über einen Steueranschluß (12) beaufschlagbaren Entsperrkolben (18; 18a) betätigbar ist und mit einem koaxial zu den Ventilkörpern (30, 38; 30a, 38a) im Gehäuse (11; 71) angeordneten Stellglied (60; 60a) zum Einstellen des über Drosselnuten (55) strömenden Druckmittelstromes, das mit einem freien Ende in einen vom zweiten Anschluß der druckbeaufschlagten, die Federn (32, 56) aufnehmenden Federraum (16) ragt, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (60; 60a) als Hubanschlag für die Ventilkörper (30, 38; 30a, 38a) ausgebildet ist, daß die Drosselnuten (55) an einem zur Betätigung des zweiten Ventilkörpers (38; 38a) durch den Entsperrkolben (18; 18a) dienenden und den Druckmittelstrom zusammen mit dem zweiten Ventilkörper (38; 38a) begrenzenden, stößelförmigen Bauelement (41) angeordnet sind und daß der erste Anschluß ausschließlich über das entsperrbare Rückschlagventil mit dem zweiten Anschluß verbindbar ist.

2. Hydraulisches Sperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (60; 60a) und das stößelförmige Bauelement (41) einstückig miteinander verbunden sind.

3. Hydraulisches Sperrventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das stößelförmige Bauelement (41) den ersten Ventilkörper (30; 30a) in Höhe des zweiten Ventilsitzes (47) durchdringt.

4. Hydraulisches Sperrventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ventilkörper (30; 30a) eine Querbohrung (36) für das Druckmittel aufweist.

5. Hydraulisches Sperrventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (60; 60a) einen stiftförmigen Abschnitt (63) mit einer dem zweiten Ventilkörper (38; 38a) zugewandten ebenen Unterseite (64) aufweist und daß die Feder (56) für den zweiten Ventilkörper (38; 38a) den stiftförmigen Abschnitt (63) zur Führung umfaßt.

6. Hydraulisches Sperrventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ventilkörper (38; 38a) einen hülsenförmigen Abschnitt (39) aufweist, in den das Stellglied (60; 60a) hineinragt.

7. Hydraulisches Sperrventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ventilkörper (38; 38a) Drosselbohrungen (42, 43) für das Druckmittel aufweist.

8. Hydraulisches Sperrventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ventilkörper (30; 30a) einen im Durchmesser erweiterten Bereich hat, an dem eine Dichtfläche (33) für den gehäusefesten Ventilsitz (35) ausgebildet ist.