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G e s t e"u e r t e s H y d r a u 1 i k - R ü c k s c h l a g v e
n t -i 1 . Gegenstand der Erfindung ist ein gesteuertes Hydraulik-Rückschlagventil
mit abhängig vom Arbeitsdruck degressiv verlaufendem Öffnungsdruck.
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Gesteuerte Hydraulik-kückschlagventile - auch entsperrbare kückschlagventile
genannt - herkömmlicher Bauweise arbeiten im allgemeinen derart, dass der z. B.
aus einer gehobenen La st-resul-. tierende statische Flüssigkeitsdruck einen Sperrkörper
- einen federbelasteten Ventilkegel oder eine Kugel - beaufschlagt, welcher zum
Zwecke der Freigabe des Rücklaufes der Druckflüssigkeit mit Hilfe eines hydraulisch
betätigten, dornartigen Steuerkolbens von seinem Sitz gehoben wird. Diese Art der
Entsperrung birgt aber erhebliche Nachteile in sich, die eine sichere Funktion nicht
immer gewährleisten. Grundsätzlich gilt für entsperrbare Rückschlagventile solcher
Bauart, dass deren Öffnungsdruck in Abhängigkeit vom Arbeitsdruck progressiv steigt.
Bei der Verwendung vorgenannter Ventile muss deshalb beachtet, werden, dass das
Produkt aus der kolbenstangenseitigen Ringfläche des Arbeitszylinders und der druckbeaufschlagten
Fläche des Steuerkolbens im Rückschlagventil wesentlich grösser ist als das Produkt
aus der. Kolbenfläche des Arbeitszylinders und der druckbesufschlagten Fläche des
Sperr-Körpers im Rückschlagventil, da sonst der Öffnungsdruck des Rückschlagventiles
sehr gross wird. Bei ungünstigen Flächenverhältnissen kann der Fall eintreten, dass
das entsperrbare Rückschlag--ventil durch statischen hydraulischen Druck überhaupt
nicht zu öffnen ist. Bei der herkömmlichen Ventilausführung hat ausserdem das Produkt
aus der Keaft; der.- Rückführfeder-hinter'-dem Sperrkörper.im Rücksohlagventil und
der@Ringfläche im Arbeitszylinder Einfluss auf die Grösse des Öffnungsdruckes. Diese
Mängel haben zur Folge, dass ein Rückschlagventil vorher beschriebener Bauart konstruktiv
den vorliegenden Flächenverhältnissen angepasst werden muss, was eine Serienfertigung
sehr einschränkt.
Entsperrbare Rückschlagventile herkömmlicher Bauart
haben ferner den Nachteil, dass eine an der Kolbenstange hängende last beim Ausfahren
des ArbeitszylindE:rs dann eine abgehackte, nicht konti-r nuierliche Bewegung'verursacht,
wenn bei entsperrdem Ventil die Last den flüssigkeitsgefüllten Ringraum des Arbeitszylinders
schnel=, ler entleert,'als die Pumpe den kolbenseitigen Raum nachzufüllen vermag.
Unter solchen Bedingungen bricht der Öffnungsdruck zusammen und der Sperrkörper
geht in seine Schliesslage, wodurch der Rückfluss unterbunden wird. Erst nach Wiederaufbau
des Druckes öffnet das' Ventil wieder, um nach Druckzusammenbruch ern«ut zu schliessen.
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Diese Spiel wiederholt sich bis der Kolbenhub voll ausgefahren ist.
Der arbeitsdruckabhängige progressive Öffnungsdruck der bisherigen Ventilbauart
ist auch insofern ein Nachteil, als diese wegen des zuweilen sehr hohen Kraft
bedarfes z.B. von Bläctromagneten-nicht ohne weiteres entsperrt werden können. Diese
Tatsache schliesst die Nutzung der Vorteile der absolut dichtschliessenden SitzventJLe
für automatische Steuerungen weitergehend aus. Schliesslich muss es als ein erheblicher-Nachteil
angesehen werden, das mit herkömmlichen entsperrbaren Rückschlagventilen
abgesicherte Hydraulikcylinder starr verriegelt sind, und der Druck in letzteren
durch Wärmeeinstrählung oder bei Fahrzeughydrauliken durch Bewgungsenergie unzulässig
hohe Werte erreicht, die Materialschäden und Urfälle zur Folge haben können.
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,Aufgabe der Erfindung ist es, ein entsperrbares Hydraulikkückschlagventil
zu-schaffen, das in seiner Arbeitsweise d40 vorgenannten Mängel ausschliesst und
sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass sein in Abhängigkeit vom Arbeitsdruck
degressiv verlaufender Öffnungsdruck beliebig klein gewählt werden kann. Des weiteren
besitzt der Erfindungsgegenstand noch den Charakter eines Überdruckventiles, sodass
es durch Sonneneinstrahlung oder Bewegungsenergie verursachte hohe Druckspitzen
abzubauen vermag.
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Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung im Schnitt und in einem
Hydraulik-Arbeitskreis eIigeschaltet, dargestellt. In einem Gehäuse (1) mit
den Anschlussbohrungen (2) und (3) gleitet ein Stufenkolben (4), der von der Rückführfeder
(5) dichtiehliessend auf den Ventilsitz (6) gedrückt wird. Hubbegrenzung
nach
oben für den Stufenkolben (4) und zugleich Festanschlag für die kückführfeder (5)
bildet die Steuezkolbenführungsbüchse (7) in deren bodenseitiger Bohrung (8) der
Dichtkekel (9) des Steuerkolbens (1 o) sitzt. Letzterer besitzt eine Querbohrung
(11) und eine Längsbohrung (12) und wird von der Schliessfeder (13) in seine gezeichnete-Lage
gedrückt. Ein Deckel (14), der die Steuerko7.benführungsbüchse (7) in ihrer Tage
markiert und zugleich den Zylinder des Steurkolbens (1 o') bildet hat zwei Anschlussbohrungen
(15) -und (16). An Anschlussbohrung (15) schliesst die Rücklaufleitung (3o) an,
Anschlussbohrung (16) ist mit Steuerleitung (31) und Anschlussbohrung (3) und (2)
sind mit den Hauptleitungen (32) und(33) verbunden. Hauptleituig (34) mit der eingebauten
Blende(35)stellt die Verbindung zwischen der Kolbenseite des Arbeitszylinders (36)-und
den Steuerventil (37) her.
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Die Arbeitsweise des Erfindungsgegenstandes ist folgende: In der dargestellten
Schaltstellung II des Steuerventilen (37) fliesst das von der Pumpe (38)_kommende
Arbeitsmittel im drucklosen Umlauf in den Behälter (39). zurück. Der durch die last(4o)
am Arbeitszylinder (36) verursachte statische Druck des Arbeitsmittels pflanzt sich
über Leitung(32) in den Ringraum (1a) im Rückachlagventilundvon da über die kleine
Drosselbohrung (-4a) auf die Rückseite des Stufenkolbens (4) fort und drückt diesen
mit einer Kraft, die dem Produkt aus statischem Druck des Arbeitsmittels und der
den Anschluss (2) äbschliessenden=.kleiberen Fläche des Stufenkolbens (4) entspricht,
auf den Ventilsitz(f). Der Haltedruck bis zu welchem der Erfindungsgegenstand eine
gehobene Last zu halten vermag,' wird bestimmt durch die Fläche der Bohrung (8)
und die Vorspannkraft der Schliessfeder(13). Da die Bohrung (8) ständig vom Arbeitsdruck
beaufschlagt ist, so wird der zum z.bheben des Steuerkolbens ('I ö) erfoderliche
statische Druck des Arbeitsmittels immerkleiner je höher der Arbeitsdruck anwächst,
der Öffnungsdruck verläuft also degressiv. Würde der Druck im Arbeitszylinder (36)
infolge Wärmeeinstrahlung oder infolge Bewegungsenergie, hervorgerufen durch Bodenunebenheiten,
wenn der Zylinder an einem Fahrzeug angebracht ist, den Haltedruck überschreiten
so würde der Steuerkolben (1o) gegen die Vorspannkraft der Schliessfeder(13) von
seinem Sitz abgehoben, und .ein Teilstrom des Arbeitsmittels könnte über die Drossel-Bohrung
(4a), Querbohrung (11), Längsbohrung (12), Anschlussbohrung (15)! Rücklaufbohrung(3o)
in den Behälter(39) abfliessen. Fliessenden Arbeitsmittel verursacht aber an der
Drosselbohrung (4a)
einen .Druckabfall, der rechnerisch so ausgelegt
werden kann, dass .er die Vorspannkraft der kückführfeder (5) überwindet
und damit den Stufenkolben (4) von seinem Sitz abhebt. Aus Arbeitszylinder (36)
kann über Zeitung (32)9* Anschluss bohrurig(3) und (2), Leitung (37) ein Hauptstrom
solange in.den Behälter 39 abflie-sein, bis"der Über-... druck abgebaut ist. Diese
an sich bekannte Punktion eines vorgeateuerten Hydraulik-Überdruckventiles ist somit
als ein technischer Fortschritt gegenüber der her@ömmli-chen Ausführung von ent'sperz-barem
Rückschlagventilen im Erfindungsgegenstand enthalten.
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Wird am Steuerventil (37) Schaltbild III eingesehtältet, so fliesst
das von Pumpe(38) kommende Arbgitamittel Über Zeitung (33), Anschluss(2),
hebt den Stufenkolben (4) von seinem Sitz und fliesst über Anschluss(3), Zeitung
(32) in den kolbenatagenseitigen Raum des Zylinders (36) und fährt diesen gegen
die hast (40) ein.. Das Arbeitsmittel aus dem kolbenseitigen Raum des Zylinders
(36) fliesst über Zeitung (34) in den Behälter (39) zurück.
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In Schaltstellung I am Steuerventil (37) fliesst das Arbeitsmittel
von der Pumpe(38) in Zeitung (34), erfährt an Blende(35) einen Druckabfall und fliesst
zur Kolbenseite des Zylinders (36). Der Druckabfall an Blende (35) kann so klein
gehalten werden, "dass er ausreicht, bei Druekbeäufschlagung der Ringfläche (17)
amlSteuerkolben (1 o) über Steuerleitung_(31) Teil(1o) gegen die Kraft der Schliessfeder
(13) von seinem Sitz abzuheben. Da die Ringfläche (17) , beliebig gross gestaltet
werden `kann, gnügt schon ein sehr kleiner öffnungsdruck, um@das erfindungsgemässe
Rückschlagventil zu entsperren und den Arbeitsmittel aus dem kolbenseitigen Raum
den Weg über L Zeitung (32), Anschluss (3'), und Leitung(2) Leitung 33. in den Behhälter
(39)-freizugeben. Da das fliessende Arbeitsmitte. in Zeitung (34) einen "dauernden,
gleichbleibenden Druckabfall an Blende (35) erfährt, ist gewährleistet, dass der
Steuerkolben (1o) dauernd ab-' gehoben bleibt, und dLmit die eingangs beschriebenen
ruckartigen Bewegungen am ausfahrenden Zylinder und bei negativer Last nicht auftreten
können.