DE19714505A1 - Rückschlagventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein entsperrbares Rückschlagven­ til gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Derartige zur Gruppe der Sperrventile gehörenden Rück­ schlagventile haben eine Durchflußrichtung, in, der eine Durchströmung von einem Eingangsanschluß zu einem Ausgangs­ anschluß möglich ist, während eine Durchströmung in der Ge­ genrichtung in der Grundstellung gesperrt ist. Die gesperr­ te Durchflußrichtung kann durch eine hydraulische Steuerung freigegeben werden, so daß auch eine Durchströmung in Ge­ genrichtung möglich ist. Diese Ventilbauart wird häufig zur Einspannung von Hydrozylindern, zur Rücklaufentlastung beim Einfahren eines doppelt wirkenden Hydrozylinders als hy­ draulisch betätigtes Ablaufventil oder als Sperrventil in Innenhochdruckumformanlagen verwendet.

In der DE-OS 25 00 610 ist ein gattungsgemäßes Rück­ schlagventil offenbart, bei dem ein Ventilglied - bei­ spielsweise eine Kugel oder ein Kolben - gegen einen Ven­ tilsitz vorgespannt sind, so daß eine Durchströmung in Öff­ nungsrichtung des Ventilgliedes möglich ist, während der Durchfluß in umgekehrter Richtung gesperrt ist. Zum Ermög­ lichen des Durchflusses in dieser umgekehrten Richtung ist dem Ventilglied ein Aufstoßkolben zugeordnet, der mit einem Steuerdruck derart beaufschlagbar ist, daß er in Anlage an das Ventilglied bringbar ist, um dieses von seinem Ventil­ sitz abzuheben. Der Aufstoßkolben ist in Axialrichtung von einer Durchgangsbohrung durchsetzt, durch die das Hydrauli­ köl in beiden Durchflußrichtungen strömen kann, so daß kei­ ne eigenen Bohrungen im Ventilgehäuse vorgesehen werden müssen und somit eine Schwächung der Gehäusewandungen ver­ hindert wird.

Wie bereits eingangs angedeutet wurde, liegt ein wich­ tiger Anwendungsbereich derartiger entsperrbarer Rück­ schlagventile in der Verwendung bei Innenhochdruckumforman­ lagen, über die metallische Hohlkörper kalt verformbar sind. In diesen Anlagen können Drücke bis zu 6000 bar auf­ treten, so daß an die eingesetzten Ventileinrichtungen er­ hebliche Festigkeitsanforderungen gestellt werden.

Da der Aufstoßkolben mit Höchstdruck beaufschlagt ist, muß der Steuerdruck gegen die Kraft einer Steuerfeder des Aufstoßkolbens und die resultierende Druckkraft wirken.

Beim Betrieb des bekannten Rückschlagventiles hat es sich desweiteren gezeigt, daß es aufgrund der an den Stirn­ seiten des Aufstoßkolben wirkenden Höchstdruckes (bis zu 6000 bar) zu einem vorzeitigen Verschleiß der Steuerfeder, des Aufstoßkolbens und der den Aufstoßkolben umgebenden Ventilgehäusewandungen kommen kann, so daß die Lebensdauer des Rückschlagventils nicht den Anforderungen der Betreiber der Innenhochdruckumformanlagen entspricht. Die Steuerfeder muß so ausgelegt sein, daß der Aufstoßkolben unabhängig von den an den Anschlüssen X1, X2 herrschenden Drücken in sei­ ner Anlegeposition gehalten werden kann.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein entsperrbares Rückschlagventil zu schaffen, bei dem mit minimalem vorrichtungstechnischen Aufwand eine zuverlässige Funktion gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird durch ein entsperrbares Rückschlag­ ventil mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Durch die Maßnahme, die mit Höchstdruck beaufschlagten Stirnseiten des Aufsteuerteiles mit etwa gleichen Stirnflä­ chen auszubilden, so daß dieses praktisch die Geometrie ei­ nes Gleichgangkolbens aufweist, wirken auf beide Stirnsei­ ten im wesentlichen gleiche Axialkräfte, so daß das Auf­ stoßteil gegen den Höchstdruck ausgeglichen ist. Die Bean­ spruchung des Aufsteuerteiles und der Führungs- und An­ schlagelemente des Ventilgehäuses kann somit gegenüber der herkömmlichen Lösung, bei der eine Flächendifferenz am Auf­ stoßkolben ausgeführt war, auf ein Minimum reduziert wer­ den. Desweiteren werden die von Steuerfeder und Steuerdruck aufgebrachten Kräfte nicht durch die Höchstdruckkräfte überlagert, die aus den an den Anschlüssen X1, X2 anliegen­ den Drücken resultieren.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn das Aufsteuerteil mit einem Steuerbund versehen wird, auf dessen Ringfläche der Steuerdruck zum Aufsteuern des Ven­ tilgliedes wirkt. Dabei wird vorteilhafterweise derjenige Bereich der Ventilbohrung, in dem der Steuerbund geführt ist, über jeweils eine Dichtung zu denjenigen Ventilboh­ rungsabschnitten abgedichtet, in denen die beiden Endab­ schnitte des Aufsteuerteiles geführt sind. Durch diese Maß­ nahme ist der den Steuerbund aufnehmende Teil der Ventil­ bohrung gegenüber dem an den Endabschnitten wirkenden Höchstdruck abgedichtet, so daß die Beanspruchung der Ven­ tilgehäusewandung im Bereich des Steuerbundes vergleichs­ weise gering ist und somit eine Wandung mit geringer Wand­ stärke ausgebildet werden kann.

Ein Ventilgehäuse mit besonders geringen Abmessungen und hoher Festigkeit läßt sich realisieren, wenn diejenigen Teile, in denen die Höchstdruckdichtungen, die Endabschnit­ te des Aufsteuerteiles und das Ventilglied gelagert bzw. geführt sind, als höchstdruckfeste Einsatzteile mit hoher Festigkeit ausgeführt werden, während die sonstigen Bautei­ le des Ventilgehäuses aus einem Material geringerer Festig­ keit hergestellt werden können. D.h., bei dieser Konstruk­ tionsvariante werden lediglich die höchstbelasteten Ab­ schnitte aus hochfestem Material hergestellt, so daß die Herstellungskosten des Rückschlagventiles minimal sind.

Bei dieser Variante ist es besonders vorteilhaft, wenn die Stützringe zur Axialabstützung der Dichtungen ebenfalls aus einem Material hoher Festigkeit gefertigt werden. Die Materialfertigkeit kann jedoch unter derjenigen der Einsät­ ze liegen.

Bei einer alternativen Ausführungsform des Rückschlag­ ventiles sind das Aufsteuerteil und das Ventilglied ge­ trennt voneinander ausgeführt, wobei das Aufsteuerteil an seinem dem Ventilglied zuweisenden Endabschnitt einen Stößel hat, der in Anlage an die benachbarte Stirnfläche des Ventilgliedes bringbar ist, um dieses von seinem Sitz abzuheben. Dabei wird es bevorzugt, wenn das Aufsteuerteil über eine Steuerfeder gegen einen Anschlag vorgespannt ist, so daß der Steuerdruck die Kraft der Steuerfeder überwinden muß, um die Aufsteuerbewegung des Aufstoßteiles einzulei­ ten.

Um die Steuerdruckbeaufschlagung der Aufsteuerteil­ stirnfläche zu vereinfachen, kann in der am Anschlag anlie­ genden Fläche des Aufsteuerteiles eine Nut, vorzugsweise eine Spiralnut ausgebildet werden.

Bei dieser Variante mit getrenntem Aufsteuerteil und Ventilglied wird es bevorzugt, wenn letzteres in einem wei­ teren Einsatz geführt ist, der gemeinsam mit dem Einsatz zur Aufnahme des benachbarten Endabschnittes des Aufsteuer­ teiles den Ventilsitz ausbildet.

In einer Alternativausführung sind das Ventilglied und das Aufstoßteil einstückig als Gleichgangkolben ausgeführt, so daß das Ventilglied praktisch als ventilsitzseitiger En­ dabschnitt des Gleichgangkolbens ausgebildet ist. Bei die­ ser Konstruktionsvariante wird der Gleichgangkolben über die Vorspannfeder gegen den Ventilsitz vorgespannt, so daß der Steuerdruck zunächst die Kraft der Vorspannfeder über­ winden muß, um den Gleichgangkolben von seinem Ventilsitz abzuheben.

Es kann ein zweiter Steueranschluß vorgesehen werden, über den der Gleichgangkolben mit einem Steuerdruck beauf­ schlagbar ist, der diesen zusätzlich zur Kraft der Vor­ spannfeder in Richtung auf den Ventilsitz vorspannt, so daß der Gleichgangkolben gegen einen Druck am ventilsitzseiti­ gen Anschluß zugehalten wird.

Sonstige Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.

Im folgenden werden zwei bevorzugte Ausführungsbeispie­ le des entsperrbaren Rückschlagventiles anhand schemati­ scher Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze der Ventillogik einer Innen­ hochdruckumformanlage;

Fig. 2 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbei­ spiel eines in der Anlage gemäß Fig. 1 verwendeten entsperrbaren Rückschlagventiles und

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines derarti­ gen Rückschlagventiles.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus der Ventillogik ei­ ner Innenhochdruckumformanlage 1. Zentralstück einer derar­ tigen Umformanlage 1 ist ein Druckübersetzer 2, der einen Differentialkolben aufweist, dessen Durchmesserverhältnisse das Übersetzungsverhältnis des Druckübersetzers bestimmen. Der in Fig. 1 angedeutete Differentialkolben hat einen Hochdruckkolbenabschnitt 4 und einen Niederdruckkolbenab­ schnitt 6, der einen wesentlich größere Stirnfläche als der Hochdruckkolbenabschnitt 4 aufweist. Ein Ringraum 8 und ein Zylinderraum 10 desjenigen Teiles des Druckübersetzers 2, in dem der Niederdruckkolbenabschnitt 6 geführt ist, sind über Niederdruckleitungen 12, 14 mit einem Wegeventil 16 verbunden, das in seiner mit (0) bezeichneten Grundstellung beide Niederdruckleitungen 12, 14 und damit den Zylinder­ raum 10 und den Ringraum 8 mit dem Tankanschluß T verbindet (Schwimmstellung). In einer mit (a) gekennzeichneten Schaltstellung wird der Ringraum 8 über die Niederdrucklei­ tung 14 mit einem Pumpenanschluß P verbunden, an den eine Pumpe 18 angeschlossen ist. Gleichzeitig wird die Arbeits­ leitung 12 und damit der Zylinderraum 10 mit dem Tankan­ schluß T verbunden, so daß der Differentialkolben 4, 6 in der Darstellung nach Fig. 1 nach unten bewegt und das Hy­ drauliköl aus dem Zylinderraum 10 in den Tank T verdrängt wird; es wird ein Saughub durchgeführt.

Beim Umsteuern des Wegeventiles 16 wird entsprechend der Zylinderraum 10 mit Hydrauliköl aus der Pumpe 18 beauf­ schlagt und das Hydrauliköl im Ringraum 8 über die Nieder­ druckleitung 14 zum Tank T zurückgeführt, so daß in dieser Schaltstellung (b) der Differentialzylinder 4, 6 nach oben bewegt wird und einen Arbeitshub durchführt.

Beim Saughub wird Hochdruckfluid - im folgenden HFA ge­ nannt -, das aus einer Wasser-Ölemulsion bestehen kann, über eine Ansaugleitung 20 zugeführt und strömt in einen Hochdruckzylinderraum 22 ein, in dem der Hochdruckkolbenab­ schnitt 4 geführt ist. Zwischen dem Hochdruckzylinderraum 22 und der Ansaugleitung 20 befindet sich ein mit 24 ange­ deutetes entsperrbares Rückschlagventil, das in seiner Sperrstellung eine HFA-Strömung hin zum Hochdruckzylinder­ raum 22 unterbindet, das aber durch Anlegen eines Steuer­ druckes entsperrbar ist, um das Zuströmen des HFA zu ermög­ lichen.

Während des Arbeitshubes (Schaltstellung (b) des Wege­ ventiles 16) wird das HFA im Hochdruckzylinderraum 22 ver­ dichtet und in eine Hochdruckleitung 26 verdrängt und einem nicht gezeigten Werkzeug zur Innenhochdruckumformung zuge­ führt. Durch den Druck des HFA wird ein Ventilglied 28 des Rückschlagventiles 24 von seinem Ventilsitz abgehoben, so daß die HFA-Strömung zum Druckaufbau im Innenhochdruckum­ formwerkzeug ermöglicht ist, während das Rückschlagventil 24 für die Durchströmung in Gegenrichtung (vom Innenhoch­ druckumformwerkzeug zum Druckübersetzer 2) gesperrt ist.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel einer Innenhoch­ druckumformanlage 1 muß der Druckübersetzer 2 in der Regel mehrere Arbeitshübe durchführen, um den für die Kaltverfor­ mung des Werkstückes erforderlichen Druck im Werkzeug auf­ zubauen.

Anstelle eines einzigen Druckübersetzers können auch mehrere Druckübersetzer parallel geschaltet werden, wobei beispielsweise ein größerer Druckübersetzer zum Füllen des Werkzeuges und zum Aufbau eines Vordruckes verwendet wird, während ein weiterer, kleinerer Druckübersetzer zur Rege­ lung des Spitzendruckes und zur Dekomprimierung eingesetzt wird.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Rückschlag­ ventiles 24, wie es in einer Anlage gemäß Fig. 1 einge­ setzt werden kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind ein Aufstoßteil und ein Ventilglied einstückig durch einen Gleichgangkolben 30 realisiert, der in einer Ventilbohrung 32 eines Ventilgehäuses 34 geführt ist. Das Ventilgehäuse hat einen Eingangsanschluß X1 und einen Ausgangsanschluß X2, die als Axialanschlüsse ausgeführt sind.

Der Gleichgangkolben 30 hat einen radial erweiterten Steuerbund 35, der in einem im Durchmesser vergrößerten Mittelabschnitt 36 der Ventilbohrung 32 geführt ist.

Der ventilsitzseitige Endabschnitt 38 und der andere Endabschnitt 40 des Gleichgangkolbens sind in jeweils im wesentlichen identisch aufgebauten Einsätzen 43 bzw. 44 ge­ führt, die jeweils in einer Befestigungsbohrung 42 des Ven­ tilgehäuses 34 befestigt sind. Jeder Einsatz besteht aus höchstdruckfestem Material, das auch bei Maximaldruck (≧ 6000 bar) keinen Verschleiß oder nennenswerte Verformun­ gen aufweist. Jeder Einsatz 43 oder 44 hat eine Führungs­ bohrung 46, in die der jeweilige Endabschnitt 40 bzw. 38 des Gleichgangkolbens 30 eintaucht.

An der zum Steuerbund 35 weisenden Stirnfläche jedes Einsatzes 43, 44 ist ein Stützring 48 abgestützt, dessen Innenbohrung den gleichen Durchmesser wie die Führungsboh­ rung 46 hat. Jeder Stützring 48 ist mit seiner vom jeweili­ gen Einsatz 43, 44 entfernten Stirnfläche an jeweils einer Anlageschulter 50 bzw. 52 abgestützt, die im Mittelab­ schnitt 36 der Ventilbohrung 32 ausgebildet ist.

Die Führungsbohrung 46 jedes Einsatzes 43 bzw. 44 ist an ihrem zum Stützring 48 weisenden Endabschnitt stufenför­ mig erweitert, so daß in dem entstehenden Ringraum jeweils eine Höchstdruckdichtung 54 aufnehmbar ist, die in Axial­ richtung einerseits am Einsatz 43 bzw. 44 und andererseits am benachbarten Stützring 48 abgestützt ist. Die Innenboh­ rung jedes Dichtringes 48 ist mit einer Dichtung 56 gegen­ über dem Gleichgangkolben 30 und die Stirnseite des Stütz­ ringes über eine Dichtung 58 gegenüber dem Ventilgehäuse 34 abgedichtet. Eine entsprechende Dichtung 60 ist auch im Au­ ßenumfang des Steuerbundes 35 angeordnet, so daß die vom Steuerbund 35 getrennten Teilbereiche des Mittelabschnitts 36 der Ventilbohrung 32 gegeneinander abgedichtet sind.

Die jeweilige Führungsbohrung 46 ist radial zu einer Verbindungsbohrung 62 verringert, die in dem Anschluß X2 bzw. X1 mündet, der jeweils in einer Stirnplatte 64 ausge­ bildet ist, die in die Befestigungsbohrung 42 eingeschraubt ist.

Der Gleichgangkolben 30 ist mit einer axialen Durch­ gangsbohrung versehen, über die die beiden Stirnseiten des Gleichgangkolbens 30 miteinander verbindbar sind. Die Durchgangsbohrung hat eine sich vom anderen Endabschnitt 40 des Gleichgangkolbens 30 bis fast zum Endabschnitt 38 er­ streckende Axialbohrung 63, die in zwei Schrägbohrungen 65 und 66 übergeht, die an einer durch eine Anphasung gebilde­ te Ringschrägfläche 68 am Endabschnitt 38 des Gleichgang­ kolbens 30 münden.

An dem Steuerbund 35 greift eine Vorspannfeder 70 an, die an dem dem anderen Endabschnitt 40 des Gleichgangkol­ bens 30 zugeordneten Stützring 48 abgestützt ist. Durch diese Vorspannfeder 70 wird der Gleichgangkolben 30 mit der in der Ansicht nach Fig. 2 die beiden Schrägflächen ver­ bindenden Stirnseite A1 gegen einen Ventilsitz vorgespannt, der durch die Stirnfläche der Führungsbohrung 46 gebildet ist.

Ein als Radialanschluß ausgebildeter Steueranschluß B mündet in demjenigen Teil des Mittelabschnittes 36 der Ven­ tilbohrung 32, in dem die Vorspannfeder 70 aufgenommen ist. In dem anderen vom Steuerbund 35 und vom ventilsitzseitigen Stützring 48 begrenzten Teil des Mittelabschnittes 36 mün­ det ein weiterer, ebenfalls als Radialanschluß ausgebilde­ ter Steueranschluß A.

Wird nun ein derartiges Rückschlagventil 24 gemäß der Ventillogik aus Fig. 1 verschaltet, so liegt bei einem Ar­ beitshub des Druckübersetzers 2 am Anschluß X1 ein Höchst­ druck an, durch den der Gleichgangkolben 30 gegen die Kraft der Vorspannfeder 70 aus seiner Schließposition abgehoben werden kann, so daß das druckbeaufschlagte HFA durch den Anschluß X1, die Verbindungsbohrung 62, die Schrägbohrungen 65, die Axialbohrung 63, die Führungsbohrung 46 und die Verbindungsbohrung 62 zum Ausgangsanschluß X2 und damit in die Hochdruckleitung 26 geleitet wird.

Da der Mittelabschnitt 36 der Ventilbohrung 30 über die Höchstdruckdichtungen 54 gegenüber dem Höchstdruck in den Führungsbohrungen 46 der beiden Einsätze 43 bzw. 44 abge­ dichtet ist, sind die im Bereich des Mittelabschnittes 36 ausgebildeten Bauelemente wesentlich geringer belastet als die mit Höchstdruck beaufschlagten Bauelemente. Somit ist es hinreichend, wenn nur die höchstdruckbeaufschlagten Bau­ teile aus höchstdruckfestem Material hergestellt werden.

Da die beiden Endabschnitte 38, 40 des Gleichgangkol­ bens 30 mit gleichem Durchmesser ausgeführt sind, ist die­ ser höchstdruckausgeglichen, wenn an den beiden Arbeitsan­ schlüssen X1 und X2 der gleiche Druck anliegt, so daß in diesem Fall die Beanspruchung und damit der Verschleiß der Bauelemente minimal ist.

Beim Saughub des Druckübersetzers 2 muß das Rückschlag­ ventil 24 entsperrt werden, so daß eine Durchströmung vom Arbeitsanschluß X2 zum Anschluß X1 möglich ist. Dazu wird an den Steueranschluß A ein Steuerdruck angelegt, der hin­ reichend groß sein muß, um die Kraft der Vorspannfeder 70 zu überwinden. Dieser Aufsteuerdruck kann bei einem Nenn­ druck von beispielsweise 4200 bar (Druck am Innenhochdruck­ umformwerkzeug) etwa 3500 bar betragen. Dieser Druck kann beispielsweise an dem Druckübersetzer 2 abgegriffen werden. Durch Anlegen des Steuerdruckes an den Steueranschluß A wird der Gleichgangkolben 30 gegen die Kraft der Vorspann­ feder von seinem Ventilsitz abgehoben, so daß das HFA durch die Ansaugleitung 20, den Anschluß X2, die Verbindungsboh­ rung 62, die Führungsbohrung 46 und die Axialbohrung 63, die Schrägbohrungen 65, 66 zum Anschluß X1 und damit zum Druckübersetzer 2 geführt werden kann.

Beim Umsteuern des Druckübersetzers 2 vom Saughub zum Arbeitshub wird der Steueranschluß A mit dem Tankanschluß T verbunden, so daß die Vorspannfeder 70 den Gleichgangkolben 30 wieder auf den Ventilsitz vorspannt. Falls der Gleich­ gangkolben 30 gegen einen vergleichsweise hohen Druck am Anschluß X1 zugehalten werden soll, kann an dem weiteren Steueranschluß B ein Steuerdruck angelegt werden, der die Wirkung der Vorspannfeder 70 unterstützt und somit den Gleichgangkolben 30 auch bei hohen Drücken am Eingangsan­ schluß X1 in seiner Schließposition hält.

Die Ausbildung der Einsätze 43, 44 und der Stirnplatten 64 aus höchstdruckfestem Material kann auch dann von Vor­ teil sein, wenn der Kolben nicht als Gleichgangkolben 30 ausgeführt ist, sondern Endabschnitte mit unterschiedlichen Stirnflächendurchmessern aufweist.

Das in Fig. 2 dargestellte Rückschlagventil hat Leckölanschlüsse Y1 und Y2, über die etwa austretendes Lecköl abführbar ist.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des er­ findungsgemäßen Rückschlagventiles 24 dargestellt, bei dem kein einstückiger Gleichgangkolben 30 verwendet wird, son­ dern ein als Ventilglied wirkender Ventilkolben 80 und ein als Gleichgangkolben ausgeführter Aufstoßkolben 82, durch den der Ventilkolben 80 von seinem Ventilsitz abhebbar ist. Bei der folgenden Beschreibung werden für einander entspre­ chende Bauelemente die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 2 verwendet.

Das Ventilgehäuse 34 des in Fig. 3 dargestellten Rück­ schlagventiles 24 hat eine sich in Axialrichtung erstrec­ kende Ventilbohrung mit einem radial erweiterten Mittelab­ schnitt 36, in dem ein Steuerbund 35 des Aufstoßkolbens 82 geführt ist. Die beiden Endabschnitte des Aufstoßkolbens 82 tauchen in Führungsbohrungen 46 ein, die in Einsätzen 43 bzw. 44 ausgebildet sind. Beide Einsätze sind in Befesti­ gungsbohrungen 42 des Ventilgehäuses 34 befestigt.

Der in Fig. 3 linke Einsatz 43 hat einen nabenförmigen Vorsprung 84, an dem der Eingangsanschluß X1 ausgebildet ist. Die Innenbohrung des Vorsprungs 84 und die Führungs­ bohrung 46 sind über die Verbindungsbohrung 62 verbunden. In einer Ringnut der Führungsbohrung 46 des Einsatzes 43 ist eine Höchstdruckdichtung 54 aufgenommen, die in Axial­ richtung durch einen Stützring 48 abgestützt ist, die an der benachbarten Stirnfläche des Einsatzes 43 anliegt und von diesem gegen die Anlageschulter 50 des Mittelabschnit­ tes der Ventilbohrung 32 vorgespannt ist. Die Axialfestle­ gung des Stützringes 48 erfolgt mittels des Einsatzes 43, der in die Befestigungsbohrung 42 eingeschraubt ist. In den Mittelabschnitt 36 der Ventilbohrung mündet der Steueran­ schluß A, der wie beim vorher beschriebenen Ausführungsbei­ spiel als Radialanschluß ausgeführt ist.

Der in Fig. 3 rechte Endabschnitt des Aufstoßkolbens 82 hat einen auskragenden, im Durchmesser verringerten Stö­ ßel 86, der in der dargestellten Grundposition des Aufstoß­ kolbens 86 gerade in Anlage am Ventilkolben 80 ist, so daß dieser auf seinem Ventilsitz verbleibt. Die Führungsbohrung 46 des Einsatzes 44 ist zum Ventilsitz hin zurückgestuft, wobei der Durchmesser etwas größer als der Außendurchmesser des Stößels 86 gewählt ist, so daß ein Ringraum verbleibt, durch den das HFA hindurchtreten kann.

Der Aufstoßkolben 82 hat - wie beim vorhergehenden Aus­ führungsbeispiel - eine Axialbohrung 63, die in Schrägboh­ rungen 65, 66 übergeht, die ihrerseits in einen angephasten Teil der Stirnfläche des stößelseitigen Endabschnittes des Aufstoßkolbens 82 münden. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, mün­ den die Schrägbohrungen 65, 66 beidseitig des Stößelfußes.

In der Aufnahmebohrung 46 des Einsatzes 44 ist eben­ falls eine Ringnut zur Aufnahme einer Höchstdruckdichtung 54 ausgebildet, wobei die Axialabstützung der Höchstdruck­ dichtung 54 ebenfalls durch einen Stützring 48 erfolgt, der seinerseits an einer Schulter des Mittelabschnittes 36 ab­ gestützt ist. Der Einsatz 44 und der dazugehörige Stützring 48 sind durch eine Abschlußbuchse 88 gegen die Schulter des Ventilgehäuses 34 vorgespannt, wobei die Abschlußbuchse 88 in die Befestigungsbohrung 42 eingeschraubt ist. Die Ab­ schlußbuchse 88 hat einen Vorsprung 84, an dem der Aus­ gangsanschluß X2 ausgebildet ist. Die Abschlußbuchse 88 hat eine Axialbohrung 90, die koaxial zur Führungsbohrung 46 angeordnet ist und in der der Ventilkolben 80 axial ver­ schiebbar geführt ist. Der Durchmesser der Axialbohrung 90 und damit des Ventilkolbens 80 ist größer als der Durchmes­ ser des radial zurückgestuften Teiles der Führungsbohrung 46, so daß an der benachbarten Stirnfläche des Einsatzes 44 im Mündungsbereich der Führungsbohrung 46 der Ventilsitz für den Ventilkolben 80 ausgebildet ist. Der Ventilkolben 80 ist über eine Vorspannfeder 92 gegen den Ventilsitz vor­ gespannt, die ihrerseits an einer Schulter der Abschluß­ buchse 88 abgestützt ist. Der Ventilkolben 80 ist mit einer Axialbohrung 94 versehen, die - ähnlich wie beim Aufstoß­ kolben 82 - in mehrere Schrägbohrungen 96, 98 übergeht, die in einem angephasten Abschnitt des ventilseitigen Endes des Ventilkolbens 80 münden. Die Axialbohrung 90 für den Haupt­ ventilkolben 80 ist über eine Verbindungsbohrung 62 mit dem Anschluß X2 verbunden.

Gemäß Fig. 3 ist der Aufstoßkolben 82 über eine Steu­ erfeder 100 vorgespannt, die ihrerseits an dem dem Einsatz 44 zugeordneten Stützring 48 abgestützt ist. Durch die Steuerfeder 100 wird der Steuerbund 35 mit der von der Steuerfeder 100 entfernten Ringfläche 102 gegen den benach­ barten Stützring 48 gedrückt.

In der Ringfläche 102 des Steuerbundes 35 ist eine Spi­ ralnut, über die Steueröl vom als Radialanschluß ausgebil­ deten Steueranschluß A zur Ringfläche 102 führbar ist.

Zur Abführung von Lecköl sind beispielsweise im Bereich des Mittelabschnittes 36 und in den Trennebenen zwischen den Einsätzen 44 und den benachbarten Bauelementen Lecköl­ kanäle angeordnet, die in Fig. 3 mit Y1, Y2, Y3 bezeichnet sind.

Ähnlich wie beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel sind an den Stützringen 48 Dichtungen 56, 58 und am Außen­ umfang des Steuerbundes 35 eine Dichtung 60 vorgesehen, über die der mit Steuerdruck beaufschlagte Bereich abge­ dichtet ist.

Die Steuerfeder 100 hat eine wesentliche größere Feder­ konstante als die Vorspannfeder 92, so daß eine vergleichs­ weise geringe Kraft erforderlich ist, um den Ventilkolben 80 von seinem Ventilsitz abzuheben.

Beim Einbau des in Fig. 3 dargestellten Rückschlagven­ tiles in eine Schaltung gemäß Fig. 1 wird bei einem Ar­ beitshub des Druckübersetzers 2 das HFA mit hohem Druck zum Anschluß X1 geführt und von diesem durch die Verbindungs­ bohrung 62, die Axialbohrung 63 des Aufstoßkolbens 82, die Schrägbohrungen 65, 66, die Führungsbohrung 46 zum Ventil­ sitz geführt, wobei der Druck (bspw. 6000 bar) groß genug ist, um den Ventilkolben 80 von seinem Sitz abzuheben, so daß das HFA weiter durch die Schrägbohrungen 96, 98, die sich daran anschließende Axialbohrung 94 und die Verbin­ dungsbohrung 62 zum Ausgangsanschluß X2 und damit zum In­ nenhochdruckumformwerkzeug geführt wird. Da die beiden Stirnflächen des Aufstoßkolbens 82 den gleichen Durchmesser aufweisen und in beiden Führungsbohrungen 46 der gleiche Druck herrscht, ist der Aufstoßkolben 82 höchstdruckausge­ glichen.

Beim Saughub des Druckübersetzers 2 muß das Rückschlag­ ventil 24 entriegelt werden, wozu ein Steuerdruck (bspw. ca. 3500 bar) an den Steueranschluß A angelegt wird, so daß die Ringfläche 102 mit dem Steuerdruck beaufschlagt wird und der Aufstoßkolben gegen die Kraft der Steuerfeder 100 nach rechts (Ansicht nach Fig. 3) hin zum Ventilkolben 80 bewegt wird. Durch diese Axialbewegung des Aufstoßkolbens 82 wird der Ventilkolben 80 gegen die Kraft der Vorspannfe­ der 92 von seinem Ventilsitz abgehoben, so daß das HFA vom Anschluß X2, durch die Verbindungsbohrung 62, die Axialboh­ rung 94, die Schrägbohrungen 96, 98, die Führungsbohrung 46, die Schrägbohrungen 65, 66, die Axialbohrung 63, die Verbindungsbohrung 62 zum Anschluß X1 und damit zum Hoch­ druckzylinderraum strömen kann.

Beim sich anschließenden Arbeitshub wird der Steueran­ schluß A mit dem Tank T verbunden, so daß der Aufstoßkolben 82 in seine gezeigte Ausgangsposition (Anlage an Stützring 48) zurückbewegt wird und der Hauptkolben 80 wieder mittels der Vorspannfeder in Richtung seines Ventilsitzes mit einer Kraft beaufschlagt wird.

Die in Fig. 3 gezeigte Variante hat den Vorteil, daß die Federrate der Vorspannfeder 92 wesentlich geringer ist als diejenige der Vorspannfeder 70 beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2, die eine Doppelfunktion hatte: einmal muß durch die Vorspannfeder 70 der Gleichgangkolben 30 gegen den Ventilsitz vorgespannt werden, zum anderen dient die Vorspannfeder 70 beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 auch zur Beaufschlagung des Aufstoßteiles und hat somit ei­ ne höhere Federrate als die Vorspannfeder des in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispieles. Demzufolge ist bei der normalen Durchströmung von X1 nach X2 der Energieverlust bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 größer, da die Kraft der vergleichsweise starken Vorspannfeder 70 überwun­ den werden muß, während bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 bei einer Durchströmung von X1 nach X2 lediglich die Kraft der schwächeren Vorspannfeder 92 kompensiert wer­ den muß. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbei­ spiel herrscht an den beiden Stirnseiten des Aufstoßkolbens stets der gleiche Druck, so daß dieser unabhängig vom Druck an den Anschlüssen X1 oder X2 höchstdruckausgeglichen ist.

Anstelle des Ventilkolbens 80 können auch andere Ven­ tilglieder, wie beispielsweise eine Kugel oder ein Ventil­ kolben mit einer Vorentlastung verwendet werden.

Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht neben der Ausbildung des Aufstoßkolbens 82 als Gleichgangkolben auch darin, daß nur für die höchstdruckbeanspruchten Teile (Einsätze 43, 44 und gegebenenfalls die Stirnplatten 64 und die Abschlußbuchse 88, etc.) höchstdruckfestes Material verwendet wird, während die sonstigen Bauelemente des Ven­ tilgehäuses 34 aus Material geringerer Festigkeit herge­ stellt werden können.

Offenbart ist ein entsperrbares Rückschlagventil, bei dem ein Ventilglied gegen einen Ventilsitz vorgespannt ist und zum Ermöglichen einer Durchströmung in Gegenrichtung mittels eines Aufsteuerteiles vom Ventilsitz abhebbar ist. Die im Höchstdruckbereich angeordneten Stirnflächen des Aufsteuerteiles haben etwa die gleichen Durchmesser, so daß dieses höchstdruckausgeglichen ist und somit die Belastung und der Verschleiß auf ein Minimum reduziert werden können. Bei einem Ausführungsbeispiel sind das Ventilglied und das Aufsteuerteil einstückig ausgeführt, während bei einem zweiten Ausführungsbeispiel das Aufstoßteil und das Ventil­ glied als getrennte Bauelemente ausgebildet sind.

Claims (11)

1. Entsperrbares Rückschlagventil mit einem Ventilglied (28, 30, 80), das gegen einen Ventilsitz vorgespannt ist, und mit einem Aufsteuerteil (82), das mit einem Steuerdruck beaufschlagbar ist, um das Ventilglied (28, 30, 80) zu entsperren, wobei das Aufsteuerteil (82) mit einer Durch­ gangsbohrung (63, 65, 66) versehen ist, über die eine Fluidverbindung zwischen einem Anschluß (X1) mit dem Ven­ tilsitz herstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die druckbeaufschlagte Stirnfläche des ventilsitzseitigen Endabschnittes (38) des Aufsteuerteiles (82) etwa gleich der druckbeaufschlagten Stirnfläche des anschlußseitigen Endabschnittes (40) des Aufsteuerteiles (82) ist.

2. Entsperrbares Rückschlagventil nach Patentanspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß das Aufsteuerteil (82) einen Steuerbund (35) hat, dessen Ringfläche (102) mit einem Steuerdruck beaufschlagbar ist und daß ein Mittel ab­ schnitt (36) einer Ventilbohrung (32) mittels jeweils ei­ ner Dichtung (54) gegenüber denjenigen Ventilbohrungsab­ schnitten (46) abgedichtet ist, in denen die Endabschnit­ te (38, 40) des Aufsteuerteiles (82) geführt sind.

3. Entsperrbares Rückschlagventil nach Patentanspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse verschleißfe­ ste Einsätze (43, 44) hat, in denen die beiden Ventilboh­ rungsabschnitte (46) ausgebildet sind und in denen vor­ zugsweise jeweils eine der Dichtungen (54) abgestützt ist.

4. Entsperrbares Rückschlagventil nach Patentanspruch 3, da­ durch gekennzeichnet, daß jede Dichtung (54) in Axial­ richtung einerseits an einer Ringschulter des Einsatzes (43, 44) und andererseits an einem Stützring (48) abge­ stützt ist.

5. Entsperrbares Rückschlagventil nach Patentanspruch 4, da­ durch gekennzeichnet, daß das Aufsteuerteil (82) an sei­ nem ventilsitzseitigen Endabschnitt einen Stößel (86) hat, über den bei Anlegen des Steuerdruckes das Ventil­ glied (80) von seinem Sitz abhebbar ist, und daß das Auf­ steuerteil (82) mittels einer Steuerfeder (100) gegen den benachbarten Stützring (48) vorgespannt ist.

6. Entsperrbares Rückschlagventil nach Patentanspruch 5, da­ durch gekennzeichnet, daß in der Ringfläche (102) eine Nut, vorzugsweise eine Spiralnut (104) ausgebildet ist.

7. Entsperrbares Rückschlagventil nach Patentanspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch einen dritten Einsatz (88), der mit einem der anderen Einsätze (44) gemeinsam den Ventil­ sitz ausbildet und in dem das Ventilglied (80) geführt ist.

8. Entsperrbares Rückschlagventil nach Patentanspruch 4, da­ durch gekennzeichnet, daß das Ventilglied und das Auf­ steuerteil einstückig als Gleichgangkolben (30) ausgebil­ det sind, der über die Vorspannfeder (70) gegen den Ven­ tilsitz vorgespannt ist.

9. Entsperrbares Rückschlagventil nach Patentanspruch 8, ge­ kennzeichnet durch einen zweiten Steueranschluß (B), über den eine zweite Ringfläche des Steuerbundes (35) mit ei­ nem zweiten Steuerdruck beaufschlagbar ist, durch den der Gleichgangkolben (30) in Richtung seiner Schließstellung vorspannbar ist.

10. Entsperrbares Rückschlagventil nach einem der vorherge­ henden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsbohrung des Aufsteuerteils (30, 82) eine Axial­ bohrung (63) hat, an die sich eine Vielzahl von Schräg­ bohrungen (65, 66) anschließen, die in einer Ringschräg­ fläche (68) der ventilsitzseitigen Stirnfläche münden.

11. Entsperrbares Rückschlagventil nach einem der vorherge­ henden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steueranschluß (A, B) als Radialanschluß ausgebildet ist.