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Die
Erfindung betrifft ein Sitzventil mit einem ersten Ventilkörper,
der mit einer ersten Ventildichtsitzfläche zusammen einen
ersten Ventildichtsitz bildet, wobei der erste Ventilkörper
durch ein erstes Federelement in Richtung einer Sperrstellung vorgespannt
ist und durch ein Betätigungselement aus der Ventildichtsitzfläche
in Richtung einer Durchflussstellung beaufschlagt werden kann.
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Bekannte
Ausführungsformen von Sitzventilen werden in hydraulischen
Schaltungen eingesetzt, um Hydraulikleitungen in diesen Schaltungen
zu verschließen oder freizugeben. Ein bekannter Aufbau
eines solchen Sitzventils besteht dabei aus einem Ventilkörper,
der von einem Federelement, z. B. einer Druckfeder, in Richtung
einer Sperrstellung, gegen eine Ventildichtsitzfläche gedrückt
wird und mit dieser einen Ventildichtsitz bildet. Durch ein Betätigungselement,
beispielsweise einen durch einen Elektromagneten bewegten Druckstift,
kann der Ventilkörper aus dem Ventildichtsitz gegen die
Vorspannung des Federelements angehoben werden und in Durchflussrichtung
beaufschlagt werden, um einen Strömungsquerschnitt freizugeben.
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Ein
bekanntes Problem bei Hydrauliksystemen sind Verunreinigungen in
dem Hydraulikfluid. Dabei können schon sehr kleine Verunreinigungen zu
Problemen führen, da aufgrund hoher Drücke die Leitungsquerschnitte
und der beispielsweise von einem Sitzventil als Schaltventil freigegebene
Querschnitt nur sehr klein zu sein braucht.
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Solche
Verunreinigungen können insbesondere auch Metallspäne
sein, die noch von einer spanenden Bearbeitung der Teile des Hydrauliksystems bei
der Herstellung herrühren oder durch Verschleiß bzw.
Beschädigungen entstehen.
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Solche
Verunreinigungen und insbesondere Metallspäne können
in der Sperrstellung des Sitzventils zu Undichtigkeiten führen,
da diese zwischen den Ventilkörper und die Ventildichtsitzfläche
gelangen und eingeklemmt werden können und die Bildung
des Ventildichtsitzes verhindern. Dadurch können erhebliche
Leckageströmungen entstehen, die z. B. bei einem Lasthalteventil
bei einer Hubvorrichtung oder einem Sicherheitsventil vermieden
werden sollten. Auch bei einem Bremshalteventil, das den eine Federspeicherbremse
in die Lösestellung beaufschlagenden Hydraulikdruck sperrt,
kann dies zu Problemen führen.
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Aus
der
DE 32 13 008 A1 ist
eine Ventileinrichtung mit wenigstens zwei Stellungen und einer Überwachungseinrichtung
bekannt, die die Funktionsfähigkeit der Ventileinrichtung
kontrolliert. Ein Ventilkörper wird von einer Feder in
Richtung einer Sperrstellung an eine Ventildichtsitzfläche
gedrückt und bildet mit dieser einen Ventildichtsitz. Durch
einen Elektromagneten, der einen Druckstift bewegt, kann der Ventilkörper
aus dem Ventildichtsitz in eine Durchflussstellung gedrückt
werden.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sitzventil
zur Verfügung zu stellen, das unempfindlich gegenüber
Verunreinigungen des Hydraulikfluids sicher und dicht schließt
sowie ein Flurförderzeug zur Verfügung zu stellen,
dessen sicherheitsrelevanten, hydraulisch geschalteten Funktionen
unempfindlich gegenüber Verschmutzungen des Hydraulikfluids
sind.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Sitzventil mit den Merkmalen des Anspruchs
1 sowie ein Flurförderzeug mit den Merkmalen des Anspruchs
9 gelöst.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Sitzventil
mit einem ersten Ventilkörper gelöst, der mit
einer ersten Ventildichtsitzfläche zusammen einen ersten
Ventildichtsitz bildet, wobei der erste Ventilkörper durch
ein erstes Federelement in Richtung einer Sperrstellung beaufschlagt
ist und durch ein Betätigungselement in Richtung einer
Durchflussstellung beaufschlagbar ist, sowie in Durchflussrichtung
vor oder nach dem ersten Ventildichtsitz ein zweiter Ventilkörper
mit einer zweiten Ventildichtsitzfläche zusammen einen
zweiten Ventildichtsitz bildet, wobei der zweite Ventilkörper
durch ein zweites Federelement in Richtung einer Sperrstellung beaufschlagt
ist und der erste Ventilkörper und der zweite Ventilkörper
durch ein Koppelelement verbunden sind.
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Der
erfindungsgemäße Gedanke besteht darin, einem
redundanten Ventildichtsitz in geschlossenem Zustand des Sitzventils
zur Verfügung zu stellen. Falls durch eine Verunreinigung,
insbesondere einen Metallspan, der erste oder zweite Ventildichtsitz
nicht dicht schließt, so wird durch den anderen Ventildichtsitz
das Sitzventil noch dicht verschlossen, wodurch unerwünschte
Leckagen an dem Sitzventil aufgrund von Verunreinigungen sicher
vermieden werden. Wenn das Betätigungselement den ersten Ventilkörper
aus der ersten Ventildichtsitzfläche in die Durchflussstellung
anhebt, wird über das Koppelelement eine Öffnungskraft,
evtl. nach einem Leerweg oder mit dem Weg zunehmend, auch auf den
zweiten Ventilkörper ausgeübt und bei einem weiteren Öffnungshub
auch der zweite Ventilkörper aus dem zweiten Ventildichtsitz
angehoben. Wenn beim Schließen des Sitzventils der erste
oder der zweite Ventilkörper aufgrund einer Verunreinigung
nicht dicht schließt, so wird der Durchfluss durch den
anderen dennoch verschlossen, da das Koppelelement die Ventilkörper
nicht starr verbindet und sich diese unabhängig in die
Position des jeweiligen Ventildichtsitzes in die Sperrstellung bewegen
können.
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Vorteilhaft
ist das erste Federelement und/oder das zweite Federelement als
Druckfeder, insbesondere vorgespannte Druckfeder, ausgebildet.
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Eine
Druckfeder ist eine einfache kostengünstige Möglichkeit,
eine Vorspannung auszuüben, die zugleich große
Vorspannkräfte ermöglicht.
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Vorteilhaft
ist der erste Ventilkörper und/oder der zweite Ventilkörper
eine Kugel.
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In
einer alternativen Ausführungsform besteht der erste und/oder
zweite Ventilkörper aus einem Kegelkörper.
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In
günstiger Ausführungsform ist der zweite Ventilkörper
in Durchflussrichtung stromab des ersten Ventilkörpers
angeordnet.
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Vorteilhaft
ist der druckbeaufschlagte Querschnitt des zweiten Ventilkörpers
größer als der druckbeaufschlagte Querschnitt
des ersten Ventilkörpers.
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Dadurch
wird, sobald der erste Ventildichtsitz geöffnet wird, der
Druck des Hydraulikfluids auf die größere wirksame
Fläche der zweiten Ventilkörpers wirksam. Dadurch
wird erreicht, dass der zweite Ventildichtsitz öffnen kann,
auch wenn das Betätigungselement direkt nur auf den ersten
Ventilkörper wirkt und dessen Betätigungskraft
auf den zweiten Ventilkörper gegen dessen Vorspannungskraft
nur über das elastische Element wirken kann. Die dadurch
geringere Betätigungskraft auf den zweiten Ventilkörper wird
folglich beim Öffnen durch den Druck des Hydraulikfluids
bei dem zweiten Ventilkörper unterstützt.
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In
günstiger Ausführungsform ist das das Koppelelement
ein elastisches Element und von dem ersten Federelement gebildet.
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Das
Koppelelement kann ein Druckstößel sein, der nach
einem ersten Öffnungsweg des ersten Ventilkörpers
unelastisch eine Betätigungskraft auf den zweiten Ventilkörper überträgt.
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Dadurch
wird erreicht, dass erster und zweiter Ventilkörper unabhängig
voneinander an ihre jeweilige Ventildichtsitzfläche beaufschlagt
werden können und falls einer von beiden nicht in diese
Stellung gelangen kann, bei dem jeweilig anderen nicht verhindert
wird, dass dieser dennoch in die Sperrstellung des Ventildichtsitzes
gelangt. Dabei wird aber nach einem ersten Öffnungshub
des ersten Ventilkörpers sichergestellt, dass die Kraft
des Betätigungselements direkt auf den zweiten Ventilkörper übertragen
wird und der zweite Ventilkörper öffnet.
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Vorteilhaft
ist der Druckstößel einstückig mit dem
ersten Ventilkörper ausgebildet.
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In
günstiger Ausführungsform besteht das Koppelelement
aus einem Druckstößel, der nach einem ersten Öffnungsweg
des ersten Ventilkörpers unelastisch eine Betätigungskraft
auf den zweiten Ventilkörper überträgt,
und dem den Druckstößel umgebenden ersten Federelement,
insbesondere dem ersten Federelement.
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Damit
wird bei nach einem ersten Öffnungshub des ersten Ventilkörpers
sichergestellt, dass die Kraft des Betätigungselements
direkt auf den zweiten Ventilkörper übertragen
wird und der zweite Ventilkörper öffnet.
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Das
Betätigungselement kann ein Elektromagnet sein.
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Die
Aufgabe wird auch durch ein Flurförderzeug mit einem Hydrauliksystem
zum Antrieb eines Fahrantriebs und/oder eines Hubgerüsts
zum Anhaben von Lasten und/oder zur Ansteuerung einer Betriebs-
und/oder Feststellbremse gelöst, das ein Druckhalteventil
als ein zuvor beschriebenes Sitzventil aufweist.
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Dadurch
wird vor allem bei Antrieben eines Flurförderzeugs, bei
denen ein Hydraulikdruck gehalten werden muss, die Empfindlichkeit
gegenüber Verunreinigungen des Hydraulikfluids verringert.
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Zum
Beispiel kann bei einer Federspeicherbremse, die durch einen konstanten
hydraulischen Druck in die Lösestellung beaufschlagt wird,
somit auch bei Verunreinigungen des Hydraulikfluids verhindert werden,
dass der Druck allmählich abfällt und unbeabsichtigt
die Feststellbremse in die Bremsstellung beaufschlagt wird.
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Ebenso
kann bei einem erfindungsgemäßen Sitzventil als
Lasthalteventil eines Hubzylinders eines Hubgerüstes ein
unbeabsichtigtes Absinken einer Last aufgrund von Verunreinigungen
des Hydraulikfluids verhindert werden.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den
schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Hierbei zeigen
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1 schematisch
ein erfindungsgemäßes Sitzventil im Querschnitt,
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2 das
Detail II der 1 mit einer weiteren Ausführungsform
und
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3 schematisch
eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Sitzventils im Querschnitt.
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Die 1 zeigt
schematisch ein erfindungsgemäßes Sitzventil im
Querschnitt. Ein beispielsweise von einer ersten Kugel gebildeter
erster Ventilkörper 1 bildet mit einer in einem
Ventilgehäuse 2 ausgebildeten ersten Ventildichtsitzfläche 3 einen
ersten Ventildichtsitz 4, der die Verbindung zwischen einem Druckzulauf
P und einem Verbraucheranschluss A ansteuert.
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In
Durchflussrichtung zu dem Verbraucheranschluss A stromab des ersten
Ventilkörpers 1 ist ein beispielsweise von einer
Kugel gebildeter zweiter Ventilkörper 5 angeordnet,
der mit einer zweiten Ventildichtsitzfläche 6 einen
zweiten Ventildichtsitz 7 bildet, der die Verbindung zwischen
dem Druckzulauf P und dem Verbraucheranschluss A ansteuert. Der
erste Ventilkörper 1 wird durch ein erstes Federelement 8,
das von einer Druckfeder gebildet ist, mit Vorspannung an den Ventildichtsitz 4 in
Richtung einer Sperrstellung gedrückt. Der zweite Ventilkörper 5 wird durch
ein zweites Federelement 9, das von einer vorgespannten
Druckfeder gebildet ist, die sich gegen einen Ventilboden 10 abstützt,
an den zweiten Ventildichtsitz 7 in eine Sperrstellung
gedrückt.
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Das
erste Federelement 8 ist zwischen dem ersten Ventilkörper 1 und
dem zweiten Ventilkörper 5 angeordnet und bildet
ein Koppelelement 14 zur Kopplung der beiden Ventilkörper 1, 5.
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Über
ein von einem Elektromagneten gebildetes Betätigungselement 11,
das mit einem Dichtring 12 in das Ventilgehäuse 2 eingesetzt
ist, kann über einen Druckstift 13 der erste Ventilkörper 1 aus dem
ersten Ventildichtsitz angehoben und in die Durchflussstellung beaufschlagt
werden. Dabei wirkt das erste Federelement 8 zugleich als
ein Koppelelement 14, das mit zunehmend größerem
Stellweg des Druckstifts 13 eine zunehmende Öffnungskraft
auf den zweite Ventilkörper 5 ausübt,
bis auch der zweite Ventilkörper 5 aus dem zweiten
Ventildichtsitz 7 und in eine Durchflussstellung gehoben
wird.
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Die 2 zeigt
schematisch im Querschnitt den Ausschnitt II der 1 mit
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform.
Der in dem Ventilgehäuse 2 angeordnete erste Ventilkörper 1 wird durch
das erste Federelement 8, das zugleich einen Teil eines
Koppelelements 29 bildet und sich gegen den zweiten Ventilkörper 5 abstützt,
vorgespannt. Innerhalb des ersten, als Druck- bzw. Spiralfeder ausgebildeten
ersten Federelements 8, ist ein zweiter Teil des Koppelelements 29 als
Druckstößel 15 angeordnet, der etwas
kürzer ist, als der Abstand zwischen dem ersten Ventilkörper 1 und
dem zweiten Ventilkörper 2, wenn diese in ihrem
jeweiligen Ventildichtsitz sitzen.
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Wenn
das in der 2 dargestellte Betätigungselement 11 über
den Druckstift 13 den ersten Ventilkörper 1 aus
dem Ventildichtsitz in die Durchflussstellung hebt, wird das Federelement 8 so
weit zusammengedrückt, bis der erste Ventilkörper 1 an dem
Druckstößel 15 anliegt. Danach wird die
Betätigungskraft ohne weitere Kompression des Federelements 8 auf
den zweiten Ventilkörper 5 übertragen und
dieser aus dem zweiten Ventildichtsitz 7 gehoben.
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Sofern
bei einem erfindungsgemäßen Sitzventil mit zwei
redundanten, in Durchflussrichtung beabstandeten Ventildichtsitzen 4, 7 ein
Ventildichtsitz 4 bzw. 7 von dem zugehörigen
Ventilkörper 1 bzw. 5 aufgrund einer
Verunreinigung in Sperrstellung nicht dicht ist, wird aufgrund des
Federelements 8 eine sichere Beaufschlagung des anderen
Ventilkörpers 5 bzw. 1 in die Sperrstellung
dennoch erreicht und eine leckagefreie Absperrung gesichert.
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Die 3 zeigt
schematisch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Sitzventils im Querschnitt. Ein erster von einem Kegelkörper gebildeter
Ventilkörper 16 bildet mit einer in einem Ventilgehäuse 17 ausgebildeten
ersten Ventildichtsitzfläche 18 einen ersten Ventildichtsitz 19,
der die Verbindung zwischen einem Druckzulauf P und einem Verbraucheranschluss
A ansteuert.
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In
Durchflussrichtung zu dem Verbraucheranschluss A stromab des ersten
Ventilkörpers 16 ist ein zweiter Ventilkörper 20 angeordnet,
der von einem Kegelkörper gebildet ist und mit einer zweiten Ventildichtsitzfläche 21 einen
zweiten Ventildichtsitz 22 bildet, der die Verbindung zwischen
dem Druckzulauf P und dem Verbraucheranschluss A ansteuert. Der
erste Ventilkörper 16 wird durch ein erstes Federelement 23,
das von einer Druckfeder gebildet ist, mit Vorspannung an den Ventildichtsitz 22 in
Richtung einer Sperrstellung gedrückt. Das erste Federelement (23)
ist an dem Ventilgehäuse 2 abgestützt,
beispielsweise einem mit der Ventildichtsitzfläche 21 versehenen
Gehäuseeinsatz 31. Der zweite Ventilkörper 20 wird
durch ein zweites Federelement 24, das von einer vorgespannten
Druckfeder gebildet ist, die sich gegen einen Ventilboden 25 abstützt,
an den zweiten Ventildichtsitz 7 in eine Sperrstellung
gedrückt.
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Ein
Koppelelement 26 ist als Druckstößel 30 und
einstückig mit dem ersten Ventilkörper 16 ausgebildet.
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Über
ein von einem Elektromagneten gebildetes Betätigungselement 27,
das in das Ventilgehäuse 17 eingesetzt ist, kann über
einen Druckstift 28 der erste Ventilkörper 16 aus
dem ersten Ventildichtsitz 18 angehoben und in die Durchflussstellung
beaufschlagt werden. Dabei übt das Koppelelement 26 auf
den zweiten Ventilkörper 20 eine Öffnungskraft aus,
sobald es mit dem zweiten Ventilkörper 20 nach einem Leerweg
in Anschlag kommt, und hebt auch den zweiten Ventilkörper 20 aus
dem zweiten Ventildichtsitz 22 und in eine Durchflussstellung.
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Anstelle
der dargestellten Ausführungsformen des Sitzventils als
eigenständiges Ventil ist auch eine Integration der erfindungsgemäßen
Sitzventile in ein 3/2-Wegeventil möglich.
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Durch
die Verwendung eines einzigen Betätigungselements 11 weist
das erfindungsgemäße Sitzventil gemäß den 1 bis 3 eine
kompakte und kostengünstige Bauweise auf.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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