DE3047499C2

DE3047499C2 - Durch hydraulische Druckimpulse steuerbares Auf-Zu-Ventil in Sitzventilbauweise

Info

Publication number: DE3047499C2
Application number: DE3047499A
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl.-Ing. 5628 Heiligenhaus Peiffer
Original assignee: Integral Hydraulik and Co
Current assignee: Integral Hydraulik and Co
Priority date: 1980-12-17
Filing date: 1980-12-17
Publication date: 1983-08-04
Also published as: DE3047499A1

Description

e) der Strömungsweg verläuft durch den Kolben (8,8'),

f) der Ventilsitz (20) ist im Kolben (8, 8') angeordnet,

g) es ist eine gehäusefesie Hubbegrenzung (Lochscheibe 25) vorgesehen, die den Hub des Verschlußstückes (23) relativ zum Gehäuse (1, js Hülse 6, 6') begrenzt, bevor der Kolben (8, 8') seine zweite Raststellung (46) erreicht,

h) die Rückstellkraft auf den Kolben (8, 8') ist größer als die maximal auf dem Verschlußstück (23) lastende Schließkraft, und -to

j) die Wirkfläche (Stirnfläche 17) des Kolbens (8, 8') ist größer als die wirksame Sitzfläche (21) des Verschlußstückes.

2. Gesteuertes Rückschlagventil nach Anspruch 1, 4* dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Kolben (8, 8') einen Hohlraum (Bohrungen 16 und 19) aufweist, dessen durch eine Durchmesserstufung gebildeter Absatz als Ventilsitz (20) dient,

b) das Verschlußstück (23) im wesentlichen in dem Teil (Bohrung 16) größeren Durchmessers ungeordnet ist und

c) das Verschlußstück einen über eine (17) der Stirnflächen des Kolbens (8, 8') vorstehenden Fortsatz (24) aufweist, der mit der gehäusefeäiten Hubbegrenzung (Lochscheibe 25) zusammenarbeitet,

d) der Teil (Bohrung 16) größeren Durchmessers wi über mindestens eine Querbohrung (26) mit einer weiterführenden Leitung und

e) der Teil (Bohrung 19) kleineren Durchmessers mit der Zu- bzw. Ableitung in Verbindung stehen. t»

3. Gesteuertes Rückschlagventil nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Rückstellkraft eine Rückstellfeder (10) dient, deren Federraum (11) entlüftet ist

4. Gesteuertes Rückschlagventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Rückstellfeder (10) eine in gleicher Richtung wie diese wirkende hydraulische Rückstellkraft wirkt, die durch den eine äußere Stufe (48) des Kolbens (8,8') beaufschlagenden Mediumdrucfcsntsteht(Fig.3). --

5. Gesteuertes Rückschlagventil nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des Kolbens (8, 8') eine als Einschraubpatrone ausgebildete Hülse (6,6') ist

Die Erfindung bezieht sich auf ein durch hydraulische Druckimpulse steuerbares Rückschlagventil in Sitzbauweise mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs!.

Bekanntlich bieten sich Anwendungsmöglichkeiten für derartige Ventile insbesondere dort, wo durch Schwerkraft oder mechanische bzw. hydro-pneumatische Rückstelleinrichtungen versehene, einfach wirkende Zylinder mit Ein-Leitungsanschlüssen betätigt und hermetisch dicht in der jeweiligen Arbeitsstellung gehalten werden sollen.

Diese Aufgabenstellung liegt z. B. bei landwirtschaftlichen Geräten vor, die an Ein-Leitungsanschlüssen kleinerer Traktoren angeschlossen werden müssen. Ein anderes Anwendungsgebiet wäre die Betätigung von großen Fenstern oder Gewächshausdächern (z. B. DE-PS 15 59 728).

Ein bekanntes Ventil der in Rede stehenden Gattung ist durch die DE-OS 28 56 242 bekannt

Bei diesem Ventil wirkt ein mit einer Wechselrasteinrichtung versehener Entsperrkolben auf einen Schließkörper ein und erlaubt diesem eE'weder ein Schließen oder hält ihn in einer geöffneten Schaltstellung. Obwohl diese Bauart von der Funktion her keine Nachteile zeigt, gibt es solche, wenn bestimmte vorgegebene Einbaumaße und Einbauverhältnisse zu berücksichtigen sind. So ist es z. B. sehr schwierig, die bekannte Einrichtung in Form einer Einbaupatrone auszuführen. Dies gilt insbesondere für den Fall, daß die Druckleitung zentrisch am Boden der die Patrone aufnehmenden Bohrungen mündet.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Rückschlagventil der in Rede stehenden Art so auszugestalten, daß der benötigte Einbauraum möglichst klein und kurz ist. Mit Hnfachen Mitteln soll das Ventil in Form einer Einbaupatrone hergestellt werden können und selbst ein zentrischer Anschluß der Druckzuleitung soll möglich sein. Die Kosten sollen nicht höher als die bekannter Einrichtungen sein.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.

Bei der Lösung wurde davon ausgegangen, daß es bei Ein-Leitungsanschlüssen nicht notwendig ist, ein Ventil im herkömmlichen Sinne zu entsperren, da bei Druckbeaufschlagung jeweils der volle Betriebsdruck in Öffnungsrichtung wirken kann, und es daher ausreicht, mit Hilfe der Wechselrasteinrichtung das Verschlußstück einmal schließen zu lassen und ein anderes McI von seinem Sitz fernzuhalten. Bei der vorliegenden Lösung geschieht dies dadurch, daß das Verschlußstück relativ zum Gehäuse in seinem Hub begrenzt ist und der

Ventilsitz im Sinne eines öffnens außer Eingriff gebracht wird. Das Öffnen erfolgt jedoch nicht hydraulisch, sondern durch die Rückstellkraft

Die Merkmale eines durch einen Kolben verlaufenden Strömungsweges und eines innerhalb eines Kolbens angeordneten Ventilsitzes sind an sich von solchen Konstruktionen her bekannt, bei denen innerhalb eines Steuerkolbens Rückschlag- oder Druckbegrenzungsventile angeordnet sind (z. B. DE-AS 12 53 541, DE-OS 19 59 764). Der Hub der Verschlußstücke ist jedoch von ^ln außen nicht willkürlich zu beeinflussen, so daß ein Durchfluß grundsätzlich nur in einer Richtung stattfinden kann, und zwar in jener dem selbsttätigen hydraulischen Öffnen entsprechenden Richtung. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe hätte daher '"' insgesamt durch den Stand der Technik nicht gelöst werden können.

Anspruch 2 richtet sich auf konstruktive Details des Kolbens und eine Anordnung des Verschlußstückes innerhalb des Kolbens. ²"

Die Ansprüche 3 und 4 richten sich auf die Erzeugung der Rückstellkraft

Anspruch 5 richtet sicp auf eine als Gehäuse dionende Einschraubpatrone.

Anhand von in den Abbildungen dargestellten ^r' Ausfühmngsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch ein Auf-Zu-Ventil;

Fi g. 2 zeigt eitlen Teil der Wechselrasteinrichtung in abgewickelter Form; ^J"

Fig.3 zeigt den gleichen Schnitt wie Fig. 1, jedoch für einen gestuften Kolben.

In einem Gehäuse I ist eine an ihrem Ende mit Gewinde 2 versehene Bohrung 3 angeordnet, an deren Boden 4 zentrisch eine weitere, dem Zu- oder Abfluß ^r> von Druckmittel dienende Bohrung 5 mündet. In die Bohrung 3 ist eine Hülse 6 eingeschraubt, die eine von ihrer dem Boden 4 zugewandten Seite ausgehende Kolbenbohrung 7 besitzt

Die Kolbenoohrung 7 dient zur Führung eines ^4(l Kolbens 8 und besitzt einen Boden 9, der als Widerlager für eine auf den Kolben 8 wirkende Rücksteirfeder 10 dient Der die Rückstellfeder 10 aufnehmende Raum 11 ist über eine Bohrung 12 und einen darin eingesetzten Sintereinsatz 13 entlüftet.

Zwischen Hülse 6 und Kolben 8 wirkt eine weiter unten näher beschriebene Wechselrasteinrichtung 14. Ausgehend von dem als Steuerraum 15 bezeichneten, vom Boden 4 begrenzten Teil der Kolbenbohrung 7 ist im Kolben 8 eine Bohrung 16 angeordnet, in die — '" ausgehend von der Stirnfläche 17 des Kolbens 8 — ein Einsatz 18 mit einer kleinen zentralen Bohrung 19 eingeschraubt ist Der innere Rand der Bohrung 19 dient als Ventilsitz 20 mit einer dem Durchmesser der Bohrung 19 entsprechenden wirksamen Sitzfläche 21. ⁵'

Der Ventilsitz 20 wirkt mit einem in der Bohrung 16 beweglichen, von einer Feder 22 in Sitzrichtung belasteten Verschlußstück 23 zusammen, welches mit einem die Bohrung 19 durchdringenden Fortsatz 24 ausgerüstet ist In einem gewissen Abstand von der⁶⁰ Stirnfläche 17 ist die Bohrung 7 durch eine Lochscheibe 25 qucrgeteilt derart, daß der Fortsatz 24 mit einem ungelochten Bereich in Kontakt kommt. Die Bohrung 16 ist mit dem äußeren Mantel des Kolbens 8 durch Q-jerbohrungen 26 verbunden. Der Kolben 8 ist außen ^hl in diesem Bereich mit einer Ringnut 27 versehen. Eine weitere Querbohrung 28 ;n der Hülse 6 mündet — ausgehend von der Ringnut 27 - in einer Ringnut 29 in der Hülse 6. Im Gehäuse 1 mündet in diesem Bereich eine weiterführende Leitung 30, die zu einem federbelasteten Zylinder 31 mit einem Plungerkolben 32 führt

An die Bohrung 5 ist eine Leitung 33 angeschlossen, die zu einem 3/3-Wege-VentiI 34 mit Anschlüssen P, T und A sowie drei Schaltstellungen 0, a und b führt In der Schaltstellung »0« sind die Anschlüsse P und T verbunden, in der Schaltstellung »a« ist P mit A verbunden, während in der Schaltstellung »6« die Verbindung A-T besteht Dichtungen 35 und 36 zwischen Kolben 8 und Hülse 6 dichten den Bereich der Ringnut 27 und der Wechselrasteinrichtung 14 ab. Der Bereich der Ringnut 29 ist durch Dichtungen 37 und 38 abgedichtet

Die Wechselrasteinrichtung 14 besteht aus einem Nutensystem in der Mantelfläche des Kolbens 8 sowie einem in das Nutensystem eingreifenden Führungskörper 39, der in einer Querbohrung 40 in der Hülse 6 gefesselt ist und in die Kolbenbohrung 7 hineinragt. Ein Teil des Nutensystems ist in abgewickelter Form in einem vergrößernden Maßstab in F i g. 2 dargestellt Die erste Raststellung sei mit 41 bezeichnet. Durch eine gestrichelte Linie ist angedeutet, daß bei einer Druckbeaufschlagung des Kolbens 8 in Richtung des Pfeiles 42 eine Relativbewegung zwischen Kolben 8 und Führungskörper 39 derart stattfindet, daß dieser sich auf dem durch eine gestrichelte Linie 43 angedeuteten Weg zunächst bis zum Umkehrpunkt 44 bewegt und bei Druckentlastung bei einer Kolbenbewegung in Richtung des Pfeiles 45 vom Umkehrpunkt zur zweiten Rastslellung 46 gelangt. Bei erneuter Druckbeaufschlagung entsprechend Pfeil 42 erreicht der Führungskörper 40 den Umkehrpunkt 47 und bei Druckentlastung im Sinne des Pfeils 45 wieder eine erste Raststellung 41. Es ist klar, daß das Nutensystem in sich geschlossen sein muß.

Zur Erläuterung der Funktion sei von der in F i g. 1 dargestellten Schaltstellung ausgegangen. Der Plungerkolben 32 ist ganz eingefahren. Der Kolben 8 hat seine unterste Stellung entsprechend der zweiten Raststellung 4ä eingenommen. Der Fortsatz 24 ist in Kontakt mit einem ungelochten Bereich der Lochscheibe 25, so daß das Verschlußstück 23 von seinem Ventilsitz 20 abgehoben ist.

Wenn nun das 3/3-Wege-Ventil 34 in seine Schaltstellung »a« geschaltet wird, gelangt Druckmittel über die Verbindung P-A, die Leitung 33, den Steuerraum 15, die Bohrung 19, die Bohrung 16, die Querbohrung 26, die Ringnut 27, die Querbohrung 28, die Ringnut 29 und die Leitung 30 zum Zylinder 31 und bewirkt dort ein Ausfahren des Plungerkolbens 32. Gleichzeitig wirkt das Druckmittel auch auf die wirksame Stirnfläche 17 des Kolbens 3 und bewirkt, ausreichenden Druck vorausgesetzt, eine Verschiebung des Kolbens 8 gegen die Kraft der Rückstellfeder 10. Der Führungskörper 39 gleitet in dem Nutensystem von der zweiten Raststellung 46 zum Umkehrpunkt 47. Der Kolben 8 führt dabei neben einer Längsbewegung auch eine Drehbewegung aus. Infolge der Längsbewegung nähert sich der Ventilsitz 20 dem Verschlußstück 23. Es kommt jedoch vorerst nicht zum Schließen, da der Druck des Druckmittels das Verschlußstück 23 immer abzuheben trachten. Erst wenn das 3/3-Wege-Ventil 34 wieder in seine Schaltstellung »0« geschaltet wird, schließt das Verschlußstück durch Aufsetzen auf dem Ventilsitz 20. Der Kolben 8 wird durch die Rückstellfeder 10 abwärts bewegt, wobei das Nutensystem am Führungskörper 39 vorbeigleiiet, bis dieser in der ersten Raststellune 41 den Hub

begrenzt.

Durch das Verschlußstück 23 und die Dichtungen 35, 36, 37 und 38 ist der Zylinder 31 dicht abgeschlossen, so daß er für längere Zeit in seiner Stellung verharren kann.

Zum Ablassen des Druckmittels muß zunächst wieder ein Druckimpuls durch Schalten in die Schaltstellung »a« abgegeben werden. Der Kolben 8 wird wieder angehoben, bis der Umkehrpunkt 44 sich am Führungskörper 39 befindet. Sodann wird das 3/3-Wege-Ventil 34 wieder in die Schaltstellung »0« oder die Schaltstellung »ix< geschaltet. Die Rückstellfeder 10 drückt den Kolben 8 nach unten.

Zwischen der ersten und der zweiten Raststellung kommt der Fortsatz 24 in Kontakt mit der Lochscheibe 25. Die Rückstellfeder 10 muß selbstverständlich so stark sein, daß sie in der Lage ist, den Ventilsitz 20 entgegen dem in der Bohrung 16 herrschenden Druck vom Verschlußstück 23 abzuheben. Nach dem Abheben bewegt sich der Kolben 8 so lange weiter, bis der Fiihrungskörper 39 bei der zweiten Raststellung 46 den Hub begrenzt. Das Verschlußstück 23 bleibt abgehoben, so daß der Plungerkolben 32 in den Zylinder 31 einfahren kann und Druckmittel auf dem schon beschriebenen Strömungsweg — allerdings in umgekehrter Richtung «.um Ablauf - verdrängen kann. Es ist klar, daß der Kolben 8 jeweils durch die Folge »Druckimpuls-Druckabfall« von seiner in die andere Schaltstellung schaltbar ist.

In F i g. 3 ist an sich der gleiche Schnitt wie in F i g. 1 dargestellt. Der einzige Unterschied besteht darin, daß die Kolbenbohrung T gestuft ausgeführt ist und der Kolben 8' dementsprechend mit einer Stufe 48 versehen ist. Die Tiefe der Stufe 48 entspricht der Tiefe der Ringnut 27'. Da die Ringnut 27' permanent über die Querbohrung 28, die Ringnut 29 und die Leitung 30 mit dem Zylinder 3i verbunden ist, wirkt auf der Stufe 48 immer der gleiche Druck wie im Zylinder 31. Da die so auf der Stufe 48 entstehende Druckkraft in der gleichen Richtung wirkt wie die Rückstellfeder 10, kann diese entsprechend kleiner ausgeführt werden, da sie nun nur noch tlie der Flächendifferenz von der Sitzfläche 21 und der Stufe 48 entsprechende Kraft überwinden muß.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt.

So könnte als Verschlußstück auch eine Kugel dienen, wobei der Fortsatz dann gehäusefest sein sollte. Der Zu- und Ablauf von Druckmittel könnte auch über eine Ringnut anstelle der zentrischen Einmündung erfolgen, und Wechselrasteinrichtungen sind prinzipiell von Kugelschreibern oder manuell betätigten Ventilen (DE-AS 1140 038) bekannt Dabei ist es für den Fachmann selbstverständlich klar, daß die zweite Raststellung ebenso wie die Umkehrpunkte durch stirnseitiges Anschlagen des Kolbens am umgebenden Gehäuse bzw. an gehäusefesten Einbauten verwirklicht werden können. Insofern ist die dargestellte Wechselrasteinrichtung nur als eine von mehreren Möglichkeiten zu sehen.

Bezugs/eichenliste

1 Gehäuse

2 Gewinde , 3 Bohrung

4 Boden

5 Bohrung

6 Hülse

7 Kolbenbohriing 8 Kolben

9 Boden

10 Rückstellfeder

11 Raum

12 Bohrung

'' 13 Sintereinsatz

14 Wechselrasteinrichtung

15 Steuerraum

16 Bohrung

17 Stirnfläche -" 18 Einsatz

19 Bohrung

20 Ventilsitz

21 Sitzfläche

22 Feder

-· 23 Verschlußslück

24 FcT'satz

25 Lochscheibe

26 Querbohrung

27 Ringnut

^!ü 28 Querbohrung

29 Ringnut

30 Leitung

31 Zylinder

32 Plungerkolben ^r> 33 Leitung

34 3/3-Wege-Ventil

35 Dichtung

36 Dichtung

37 Dichtung 38 Dichtung

39 Führungskörper

40 Querbohrung

41 erste Raststellung

42 Pfeil

43 gestrichelte Linie

44 Umkehrpunkt

45 Pfeil

46 zweite Raststellung

47 Umkehrpunkt '■" 48 Stufe

^A \

P \ Anschlüsse

T)

b I Schaltstellungen 0 ]

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: : -

1. Durch hydraulische Druckimpulse steuerbares Rückschlagventil in Sitzventilbauweise, zum öffnen oder Schließen eines Strömungsweges

a) mit einem von einem Steuerdruck entgegen einer Rückstellkraft beaufschlagbaren Kolben,

b) der in der durch die Rückstellkraft bewirkten Hubrichtung durch eine Wecnselrasteinrichtung in einer ersten und in einer zweiten, von der ersten axial beabstandeten Raststellung rastbar ist,

c) mit einem gegen einen Ventilsitz federbelasteten Verschlußstück, das in einer ersten, nur in der ersten Raststellung möglichen Stellung dicht auf dem Ventilsitz aufsitzt und ifi einer zweiten, bei der ersten Raststellung möglichen und bei der zweiten Raststellung permanent vorhandenen Stellung von seinem Ventilsitz abgehoben ist,

d) wobei als Steuerdruck der in Öffnungsrichtung auf das Verschlußstück wirkende Druck dient,

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gekennzeichnet durch die Kombination folgender teilweise bekannter Merkmale: