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Entsperrbares Zwillings-Rückschlagventil
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Die Erfindung bezieht sich auf ein entsperrbares Zwillings-Rückschlagventil
der im Oberbegriff des Hauptansprucks angegebenen Art.
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Derartige entsperrbare Zwillings-Rückschlagventile sind bekannt. Sie
werden beispielsweise in großen Fahrzeugen, Schiffen oder in Gebäuden eingesetzt,
wo in einer Druckmittelringleitung eine Anzahl von Steuerschiebern angeordnet ist,
deren jeder die Beaufschlagung eines doppelt wirkenden Hydromotors aus der ständig
oder zeitweise unter Druck stehenden Ringleitung steuert.Zu jedem Hydromotor führen
zwei Leistungen, die wahlweise mit Druckmittel
beaufschlagt werden.
Zwischen dem Steuerschieber und dem Hydromotor ist in die Leitungen das entsperrbare
Zwillings-Rückschlagventil eingeordnet, dessen beide Rückschlagventile das Druckmittel
in der Strömungsrichtung zum Hydromotor durchlassen, aber in der Gegenrichtung absperren.
Damit der Hydromotor, z.B. eine doppelseitig wirkende Zylinder-Kolbeneinheit, in
beiden Richtungen verstellbar ist, muß bei Beaufschlagung der einen Zylinderseite
das Druckmittel von der anderen Zylinderseite abströmen können. Dafür sorgt der
Entsperrschieber im Zwillings-Rückschlagventil, der bei Druckaufbau in der einen
Hälfte des Zwillings-Rückschlagventils selbsttätig das andere Rückschlagventil entsperrt,
so daß Druckmittel zum Steuerschieber zurückfließen kann.
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Bei Erreichen einer gewünschten hrbeitsstellung des Kolbens der Zylinder-Kolbeneinheit
wird der Steuerschieber in die Neutral-(Halt)-Stellung gebracht, wodurch die weitere
Druckmittelzufuhr gestoppt wird und der Entsperrschieber im entsperrbaren Zwillingsrückschlagventil
in seine Grundstellung durch Jeder kraft zurückgeht. Beide Rückschlagventile schlieren
und unterbinden ein Zurückströmen von Drucittel. In der Praxis weisen Steuerschieber
infolge der konstruktIv bedingten Ringspalte zwischen Schieberkolben und Gehäusebohrung
Innere Leckverluste auf.
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Diese Leckverluste sind für das System nicht weiter nach teilig, da
sie nicht nach augen austreten, sondern sich in den Leitungen oder einer Leitung
zum Hydromotor sammeln.
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Diese Leckverluste führen aber bei den langen Intervallen, nach denen
eine neuerliche Betätigung des Steuerschiebers erfolgt, zum Aufbau eines Druckes,
der sich bis in das Zwillings-Rückschlagventil fortpflanzt. Da die Leckverluste
nicht zu gleichen Drücken in den Leitungen beziehungsweise den beiden Hälften des
Zwillings-Rückschlagventils führen, bildet sich im Zwillings-Rückschlagventil eine
Druckdifferenz aus, die den Entsperrschieber verschiebt und das Rückschlagventil
auf der Seite des geringen Druckes entsperrt. Auf dieser Seite kann dann das im
Hydromotor anstehende Druckmittel über den Ringspalt des Steuerschiebers abfließen,
so daß dieser sich ungewollt und unbemerkt verstellt. Zur Behebung dieses Nachteiles
waren bisher aufwendige
tontrolleierichtungen bzw. häufige Kontrollen
notwendig.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein entsprerrbares Zwillings-Rückschlagventil
der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem ein ungewollten Entsperren mit Sicherheit
vermieden wird.
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Die gestellte Aufgabe wird bei einem entsperrbaren Zwillings-Rückschlagventil
gelöst, bei dem die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale verwirklicht
sind.
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Mit dieser KonstruktioL xird erreicht, daß infolge Leckverlusten in
die Druckkammer einwanderndes Druckmittel ständig in eine separate, drucklose Sammelleitung
abfließen kann, wenn der Steuerschieber in seiner Neutralstellung ist und der tntsperrschieber
des entsperrbaren Zwillingsrückschlagventiles sich in seiner Grundstellung befindet.
D.h. daß in der Absverrstellung des Zwillings-Rückschlagventils, in der von einem
vorgeschalteten Steuerschieber kein gewollter Steuerimouls bewirkt wird, das infolge
Leckverlusten einfließende Druckmittel durch einen oder beide Ablaßkanäle abfließt
und keine Verstellung des Ehtsperrschiebers aus der Grundstellung heraus bewirkt.
Ein ungewolltes Entsperren eines der Rückschlagventile wird damit zuverlässig unterbunden.
Sobald jedoch Druckmittel gesteuert eine Seite des Zwillings-Riackschlagventils
anströmt, bewirkt der aus seiner Grundstellung verschobene Entsperrschieber ein
Absperren der Ablaßkanäle, so daß kein zum Arbeiten bestimmtes Druckmittel ungenutzt
abgelassen wird.
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Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zwillings-Rückschlagventils
gibt Anspruch 2 an.
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Auch hier werden die Ablaßkanäle zuverlässig dann gesperrt, wenn der
Entsperrschieber aus seiner Grundstellung verschoben wird.
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Eine weitere, zweckmäßige Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Zwillings-Rückschlagventils, das einen Entsperrschieber in Form eines Doppelkolbens
besitzt, der an beiden Enden abgedichtet in einer zwischen den beiden Druckkammern
vorgesehenen Zylinderbohrung verschiebbar ist, läßt sich aus Anspruch 3 entnehmen.
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Bei dieser Konstruktion wird der an sich für die Entsperrung jeweils
eines Rückschlagventils verantwortliche Entsperrschieber gleichzeitig zur Freigabe
bzw. Absperrung der Ablaßkanäle herangezogen. Die aus der Zylinderbohrung zwischen
den abdichtenden Kolbenenden herausgeführte Entlastungsöffnung trägt dabei für ein
rasches Abführen von aus den Ablaßkanälen austretendem Druckmittel Sorge. Günstig
ist ferner, daß das in den mittleren Abschnitt der Zylinderbohrung eintretende Druckmittel
zur Schmierung des Entsperrschiebers in der Zylinderbohrung beiträgt.
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Ein zweckmäßiges Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zwillings-Rückschlagventils
zeichnet sich durch die im Anspruch 4 angegebenen Merkmale aus.
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Die unmittelbar neben dem zugehörigen abdichtenden Ende des Sperrschiebers
mündenden Ablaßkanäle werden auf diese Weise sofort versperrt, wenn der Entsperrschieber
beginnt, sich aus seiner Grundstellung zu bewegen. Von dem in der zugehörigen Druckkammer
eingespeisten Druckmittel geht hierdurch nahezu nichts verloren.
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Ein weiteres, zweckmäßiges Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Zwillings-Rückschlagventils ist aus Anspruch 5 erkennbar.
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Die Drosselstellen setzen dem Druckmittel in den Ablaßkanälen einen
Strömungswiderstand entgegen, aufgrund dessen die Dructkammern auch bei großen Stillstandsintervallen
druckmittelgefüllt bleiben.
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Schließlich ist es bei einem weiteren Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Zwillings-Rückschlagventils, das im Gehäuse einen Leckanschluß besitzt, zweckmäßig,
wenn die Merkmale gemaß Anspruch 6 verwirklicht sind.
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Das die Ablaßkanäle durchsetzende Druckmittel wird in diesem Falle
gesanirnelt und mit den durch Leckverluste zwischen den Entsperrschieber und der
Zylinderbohrung anfallenden Druck mittel abgeführt.
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Eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes wird nachstehend anhand
der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Zwillings-Rückschlagventil,
Fig. 2 eine Seitenansicht des Zwillings-Rückschlagventils nach Fig. 1, und Fig.
3 schematisch eine Schaltung, in der das Zwillings Rückschlagveftil nach den Fig.
1 und 2 eingegliedert ist.
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Ein Zwillings-Rückschlagventil a besitzt genäß den Fig. 1 und 2 ein
quaderförmig langgestrecktes Gehäuse 2, das in längsrich tung von einer gestuften
Bohrung 3 durchsetzt wird. Die Bohrung 3 ist symmetrisch und weist - von beiden
Enden des Gehäuses 2 ausgehend- je eine Sackbohrung 3a, einen Bohrungsabschnitt
3b und eine die Bohrungsabschnitte 3b verbindende Zylinderbohrung 3c auf. In der
in der Zeichnung linken Hälfte des Gehäuses ist ein Druckmittelkanalanschluß 4a
vorgesehen, der zum linken Bohrungsabschnitt 3b führt. Von der Sackbohrung 3a führt
ein weiterer Druckmittelkanalanschluß 4b aus dem Gehäuse 2. Entsprechend führt zum
rechten Bohrungsabschnitt 3b ein Druckmittelkanalanschluß 7a, während die rechte
Sackbohrung 3a in einen Druckmittelkanalanschluß 7b mündet. Die Anschlüsse 4a und
4b sowie 7a und 7b gehören je einem Druckmittelkanal an.
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Die Bohrungsabschnitte 3b bilden zwei Druckkammern 5 und 6.
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Aus der Zylinderbohrung 3c ist annähernd in der Mitte des Gehäuses
eine Auslaßöffnung 8 zu einem Leckölanschluß 9 herausgeführt.
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Zwischen den Sackbohrungen 3a und den Bohrungsabsohnitten 3b sind
ringförmige Teile 10 bzw. 11 eingesetzt, die der Sackbohrung 3a zugewandt einen
Ventilsitz 12 bzw. 13 aufweisen.
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In jede der Sackbohrungen ist ein Einsatz 14 abgedichtet eingeschraubt,
in dem ein über eine Druckfeder 15 belastetes Schließelement 16 bzw. 17 verschieblich
gelagert ist, das mit dem Ventilsitz 12 bzw. 13 zusammen ein Rückschlagventil für
die Druckmittelkanäle 4a, 4b bzw. 7a und 7b bildet. Die Rückschlagventile 16, 12
und 17, 13 öffnen bei einer in Richtung vom Anschluß 4a zum Anschluß 4b bzw. 7a
zu 7b erfolgenden Druckmittelströmung, sobald deren Druck die Kraft der Federn 15
überwindet. In der entgegensetzten Richtung sperren die Rückschlagventile 16, 12
und 17, 13 den Strömungsweg ab.
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In der Zylinderbohrung 3c ist ein Entsperrschieber 18 verschiebbar
gelagert, der in Form eines Doppelkolbens mit einer Abdichtung an jedem Ende 18a
bzw. 18b ausgebildet ist. Die dargestellte Position des Entsperrschiebers 18 entspricht
seiner Grundstellung, in der er mit Druckstiften 19a bnw. 19b den beiden Schließelementen
16 bzw. 17 mit einem kleinen Abstand gegenübersteht. In dieser Grundstellung wird
der Entsperrschieber 18 von in den Druckkammern 5 und 6 angeordneten Druckfedern
20 gehalten. Der Entsperrschieber 18 weist in seinem Mittelbereich eine Querbohrung
21 auf, durch die ein im Gehäuse festgesetzter Anschlagstift 22 ragt. Der Durchmesser
des Anschlagstiftes 22 ist geringer als die lichte Weite der Querbohrung 21, so
daß der Entsperrschieber 18 sich aus der gezeichneten Position nach beiden Richtungen
so weit bewegen kann, bis die Wand der Querbohrung 21 am Anschlagstift anschlägt.
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Von jeder Druckkammer 5 bns. 6 führt ein Ablaßkanal 23a bzw.
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23b über eine Drosselstelle 24a bzw. 24b zu einer Mündung 25a bzw.
25b in die Zylinderbohrung 3c. Die Mündungen 25a bzw.
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25b liegen in Bereichen der Zylinderbohrung 3c, die den abgedichteten
Enden 18a bzw. 18 b des Entsperrschiebers 18 unmittelbar benachbart sind. In der
gezeichneten Grundstellung des Entsperrschiebers ist auf diese Weise eine Strömungsverbindung
zwischen den beiden Druckkammern 5 bzw. 6 und dem mittleren Bereich der Zylinderbohrung
3c, und - da in diesem Bereich zwischen dem Entsperrschieber 18 und der Wandung
der Zylinderbohrung 3c ein Spiel 27 gegeben ist - auch der Auslaßöffnung 8 geschaffen.
Es liegt aber auf der Hand, daß die Mündungen 25a bzw. 25b ^fort von einem der abgedichteten
Enden 18a oder 18b versperrt werden, wenn der Entsperrschieber 18 aus seiner Grundstellung
verschoben wird. Der Entsperrschieber 18 sperrt dann jeweils den Ablaßkanal zur
Druckkammer 5 bzw. 6 ab, in dessen zugehöriger Druckkammer der höhere Druck vorliegt.
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Die Ablaßkanäle 23a und 23b stehen mit dem Leckölanschluß 9 nur über
die Ablaßöffnung 8 in Verbindung, da die aus herstellungstechnischen Gründen im
Leckölanschluß 9 ausgeführten Stichbohrungen durch Stopfen (26) abgeschlossen sind.
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Das Arbeitsprinzip des beschriebenen Zwillings-Rückschlagventils 1
wird nachstehend in einer in Fig. 3 schematisch angedeuteten Schaltung erläutert.
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In dieser Schaltung ist mit 30 eine ständig druckmittelführende Ringleitung
bezeichnet, in deren Verlauf eine Vielzahl von Steuerschiebern 31, 31', 31" in Serie
eingeordnet sind. Der Steuerschieber 31 läßt beispielsweise zwei Schaltstellungen
zu, wobei er in der ersten Schaltstellung einem zum Anschluß 4a des Zwillings-Rückschlagventils
1 geführten Druckmittelkanal 32 Druckmittel zuführt und in der zweiten Stellung
Druckmittel
aus der Ringleitung 30 einem zum Anschluß 7a führenden
Druckmittelkanal 33 zuführt. In seiner Neutral stellung bleibt der Durchgang durch
die Ringleitung 30 zum nächsten Steuerschieber 31' offen. Die Druckmittelkanäle
32, 33 werden hingegen im Steuerschieber 31 abgesperrt. Vom Anschluß 4b führt ein
weiterer Druckmittelkanal 35 zu einer Seite einer zweiseitig wirksamen Kolben-Zylindereinheit
36, während vom Anschluß 7b ein anderer Druckmittelkanal 37 zur anderen Seite der
Einheit 36 geführt ist.
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In - der Kolben-Zylindereinheit 36 ist ein zweiseitig beaufschlagter
Kolben 38 vorgesehen, der durch das vom Steuerschieber 31 aus der Ringleitung 30
abgezweigte Druckmittel in verschiedene Stellungen bewegbar und dort festlegbar
ist. Kabel befindet sich zu beiden Seiten des Kolbens 38 ständig Druck mittel.
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Soll nun der Kolben 38 aus der gezeichneten Mittellage nach rechts
verschoben werden, so wird über den Steuerschieber 31 dem Druckmittelkanal 32 Druckmittel
zugeführt, das über den Anschluß 4a in die Druckkammer 5 einströmt. Dadurch wird
ans Schließelement 15 vom Ventilsitz 12 abgehoben und über dem Druckmittelkanal
35 der linken Seite der Einheit 36 Druckmittel zugeführt. Der das Schließelernent
abhebende Druck wirkt gleichzeitig auf das Ende 18a des Entsperrschiebers 18 und
verschiebt diesen in der Zeichnung nach rechts, so daß dessen lruckstift 19b das
Schließelement 1? von dessen Ventilsitz 13a abhebt. In dem Maße, wie in die linke
Seite der Einheit 36 Druckmittel eingeführt wird, strömt Druckmittel von der anderen
Seite über das entsperrte Rückschlagventil 17, 13 ab. Bei der Bewegung des Entsperrschiebers
18 aus seiner Grundatellung hat sein Ende 18a die Mündung 25a des Abllaßkanals 23a
versperrt, so daß aus der Druckkammer 5 kein Druckmittel ungenutzt über die Auslaßöffnung
8 abströmen kann. Sobald der Iolben 38 in seine gewünschte Position verfahren ist,
wird dem Druckmittelkanal 32 kein Druckmittel mehr zugeführt.
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Zu einer Verstellung des Kolbens 38 in der entgegengesetzten Richtung
wird über den Druckmittelkanal 33 Druckmittel eingespeist. Das Zwillings-Rückschlagventil
1 arbeitet dann in umgekehrter Weise.
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Wenn der Kolben 38 in der gewünschten Position steht, sperrt der Steuerschieber
31 die Druckmittelkanäle 32 und 33 von der Ringleitung ab. Ueber die dann geschlossenen
Rückschlagventile 16, 12 bzw. 17, 13 wird das in der Kolben-Zylindereinheit 36 befindliche
Druckmittel gegen ein Rückströmen gehindert.
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Bei in die Neutral stellung gebrachten Steuerschieber 31 lassen sich
in der Praxis innere Leckverluste nicht verhindern, da üblicherweise in der Ringleitung
ein verhältnismäßig hoher Druck vorliegt. Diese Leckverluste können nun in einen
der Druckmittelkanäle 32 oder 33 wandern und in der Druckkammer 5 bzw. 6 allmählich
einen Druck aufbauen. Wenngleich dieser Druck in der Regel nicht in der Lage ist,
das sperrende Rückschlagventil auf zudrüc1£en, so kann er doch eine Verschiebung
des Entsperrschiebers 18 herbeiführen, die dann zu einer Entsperrung des geOenüberllegenden
Rückschlagventils führen würde. In weiterer Folge könnte sich dann der Kolben 38
unbemerkt und ungewollt verschieben, da an seiner einen Seite das Druckmittel abströmen
wurde. Dies wird jedoch durch die Ablaßkanäle 23a bzw. 24s verhindert, da diese
in der Grundstellung des Absperrschiebers 18 die beiden Druckkammern 13 bzw. 6 mit
der Auslaßöffnung 8 verbinden, so daß sich infolge Leckverlusten aufbauender Druck
ständig dorthin abgebaut wird.
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Das austretende Druckmittel wird dann über den Leckanschluß 9 und
einen Sammelkanal 34 zu einem Leckbehälter 39 abgeführt. Bei einem gewollten, raschen
Druckaufbau in den Druckkammern 5 bzw. 6 stört das Ausströmen von Druckmittel durch
die Kanäle 23a, 24a nicht, da diese Kanäle bei 25a, b stark gedrosselt sind. Umgekehrt
verhindern die Drosselstellen das Abströmen des Leckdruckmittels nicht, da dieses
nur langsam die Druckkammern füllt.
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Es ist auch denkbar, daß anstelle des unmittelbar für das Absperren
und Freigeben der Ablaßkaräle verantwortlichen Entsoerrschiebers ein zusätzlicher
Steuerschieber im Ventilgehäuse angeordnet ist, der auf die Bewegung des Entsperrschiebers
anspricht. Alternativ dazu könnte das Absperren und Freigeben der Ablaßkanäle auch
durch Druckfühler bewirkt werden.