DE3104362C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisch entsperrbares Rück­ schlagventil für hydraulische Hochdrucksysteme, insbeson­ dere für hydraulische Ausbausysteme in Bergbau-Untertage­ betrieben, entsprechend der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art.

Für hydraulische Ausbausteuerungen und sonstige Hochdruck­ systeme werden zur Entlastung der Arbeitsräume der Arbeits­ zylinder federbelastete Kugelrückschlagventile verwendet, die hydraulisch ansteuerbar sind und zu diesem Zweck einen federbelasteten Ansteuerkolben mit einem Stößel aufweisen. Wird der Ansteuerkolben vom hydraulischen Steuerdruck be­ aufschlagt, so wird durch den Stößel die Ventilkugel des Rückschlagventils von ihrem Sitz abgehoben und dadurch die Verbindung zwischen dem Hochdruckraum bzw. dem Stem­ peldruckraum und dem Rücklauf hergestellt.

Bei hydraulischen Hochdrucksystemen muß insbesondere dann, wenn sie eine Vielzahl von Verbrauchern umfassen, die an eine gemeinsame Hochdruckleitung und einen gemeinsamen Rücklauf angeschlossen sind, mit starken Rücklaufstau­ drücken gerechnet werden. Diese Staudrücke können Werte annehmen, bei denen die Rückschlagventile über ihre An­ steuerkolben unbeabsichtigt geöffnet werden, falls der Federraum auf der Rückseite der Ansteuerkolben gegenüber dem Raum an der Rücklaufseite des Rückschlagventils durch eine Stößeldichtung abgedichtet ist. Dabei ist zu berück­ sichtigen, daß im Schließzustand der Rückschlagventile ihr Steuerdruckraum über die hydraulische Steuerleitung in Verbindung mit dem Rücklauf steht.

Wird andererseits auf die Stößeldichtung verzichtet, so sind zwar die Rückschlagventile gegenüber den Rücklauf­ staudrücken unempfindlich, da sich diese am Ansteuerkol­ ben aufheben. In diesem Fall sind aber die Rückschlagven­ tile anfällig gegenüber sogenannten Entspannungsschlägen. Die Entspannungsschläge stellen sich ein, wenn die Rück­ schlagventile über ihre Ansteuerkolben aufgesteuert und dadurch die Verbindungen zwischen dem Hochdruckraum und dem Rücklauf hergestellt werden. Hierbei kommt es zu kurz­ zeitigen Druckbeaufschlagungen der Ansteuerkolben auf ih­ rer Federseite, wodurch diese schlagartig in ihre der Schließstellung der Rückschlagventile entsprechende Aus­ gangslage zurückgedrückt werden. In der Praxis machen sich die auf der Staudruckwirkung im Ventilinneren be­ ruhenden Entspannungsschläge durch ein starkes Vibrieren, verbunden mit starken Arbeitsgeräuschen der Ventile und ihrer Ansteuerkolben bemerkbar. Diese Schlag- und Vibra­ tionserscheinungen können zu Beschädigungen und einem vorzeitigen Versagen der Rückschlagventile führen.

Aus der älteren, nicht-vorveröffentlichten DE-OS 29 46 765 ist ein hydraulisch entsperrbares Rückschlagventil für hydraulische Hochdrucksysteme, insbesondere für hydrau­ lische Ausbausysteme, bekannt, bei dem der Federraum an der Rückseite des Ansteuerkolbens über eine Axialbohrung des Stößels mit dem das federbelastete Schließglied des Rückschlagventils aufnehmenden Ventilraum verbunden ist, so daß der Steuerkolben in Schließstellung des Rückschlag­ ventils auf seinen beiden Kolbenseiten mit dem Rücklauf verbunden und demgemäß durckausgeglichen ist. Die hy­ draulische Verbindung der beiden genannten Räume über die Axialbohrung des Stößels wird bei hydraulischer Ansteue­ rung des Steuerkolbens nach einem vorgegebenen Hub dessel­ ben z. B. dadurch abgesperrt, daß der Stößel sich mit seinem als Ventilsitz ausgebildeten Stößelende gegen das Schließglied des Rückschlagventils legt. Damit soll er­ reicht werden, daß die beim Öffnen des Rückschlagventils auftretenden Entspannungsschläge nicht in den Federraum des Ansteuerkolbens übertragen werden und diesen in seiner Position beeinflussen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein hydraulisch entsperr­ bares Rückschlagventil der gattungsgemäßen Art, welches insbesondere für Ausbausteuerungen oder für sonstige Hoch­ drucksysteme mit einer Vielzahl hydraulischer Verbraucher bestimmt ist, in einfacher und zuverlässiger Weise so aus­ zubilden, daß es gegenüber den auf der Staudruckwirkung beruhenden schädlichen Einflüssen unempfindlich ist.

Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Mit der erfindungsgemäß vorgesehenen Anordnung des Vor­ spannventils im Zulauf zu dem Steuerdruckraum des Rück­ schlagventils wird erreicht, daß der Ansteuerkolben nur dann im Sinne eines Aufsteuerns des Rückschlagventils beaufschlagt werden kann, wenn der hydraulische Druck in der Steuerleitung einen vorbestimmten Wert erreicht, der größer ist als der größmögliche Staudruck. Dadurch werden die auf Staudruckschwankungen im Rücklauf beruhenden Störeinflüsse zuverlässig ausgeschaltet und es wird ins­ besondere auch sichergestellt, daß der Ansteuerkolben durch den ihn beaufschlagenden Steuerdruck zuverlässig in seiner Steuerposition gehalten wird, in der er das Rückschlagventil öffnet. Ein Flattern und Vibrieren des Rückschlagventils beim Aufsteuern desselben wird demgemäß unterbunden. Das Vorhandensein der Stößeldichtung, welche den eine Kolbenfeder aufnehmenden Federraum an der Rück­ seite des Ansteuerkolbens gegenüber dem mit dem Rücklauf verbundenen, das federbelastete Schließglied des Rück­ schlagventils aufnehmenden Ventilraum abdichtet, bewirkt, daß sich die im Augenblick des Öffnens des Rückschlag­ ventils im Ventilinneren auftretenden Entspannungsdrücke nicht auf den Ansteuerkolben auswirken, so daß dieser zuverlässig in seiner Steuerposition verbleibt. Die An­ ordnung der Stößeldichtung in Verbindung mit dem im Zu­ lauf zu dem Steuerdruckraum angeordneten Vorspannventil gestattet eine verhältnismäßig einfache und funktions­ sichere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Rückschlag­ ventils.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem Steuerdruckraum und der hydraulischen Ansteu­ erleitung ein kleines Hilfs-Rückschlagventil angeordnet, welches bei der Rückstellbewegung des Ansteuerkolbens un­ ter Einwirkung seiner Kolbenfeder die Verbindung zu der Steuerleitung öffnet und damit sicherstellt, daß bei ge­ schlossenem Vorspannventil die Druckflüssigkeit aus dem Steuerdruckraum abfließen kann. In bevorzugter Ausführung wird das Vorspannventil mit dem Hilfs-Rückschlagventil zu einer kleinen Ventileinheit zusammengefaßt und im Ventil­ gehäuse des entsperrbaren Rückschlagventils angeordnet. Das federbelastete Schließglied des Vorspannventils er­ hält hierbei zweckmäßig eine Bohrung und einen Ventilsitz für das federbelastete Schließglied des Hilfs-Rückschlag­ ventils, dessen Feder in Gegenrichtung zu der Feder des Vorspannventils wirkt. Das Vorspannventil und zweckmäßig auch das ihm zugeordnete Hilfs-Rückschlagventil werden vorteilhafterweise in einer axialen Bohrung des den An­ steuerkolben mit dem Stößel und das Rückschlagventil auf­ nehmenden gemeinsamen Ventilgehäuses angeordnet.

Der Federraum auf der Rückseite des Ansteuerkolbens kann mit der Atmosphäre verbunden sein, was insbesondere dann zweckmäßig ist, wenn eine Stößeldichtung vorgesehen wird. Es wäre aber auch möglich, den genannten Federraum über einen Drosselkanal od. dgl. im Stößel mit der Rücklaufsei­ te zu verbinden.

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit dem in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbei­ spiel eines hydraulisch entsperrbaren Rückschlagventils näher erläutert.

Das dargestellte Rückschlagventil weist ein Ventilgehäuse 10 mit einer mehrfach gestuften axialen Bohrung auf, wel­ che die verschiedenen Funktionsteile des Ventils aufnimmt.

Das Ventil ist als Kugelrückschlagventil ausgebildet. Sei­ ne das Schließglied bildende Ventilkugel 11 wird von einer Feder 12 in seiner Schließlage am Ventilsitz 13 gehalten. Der die Ventilfeder 12 aufnehmende Raum ist über eine hy­ draulische Hochruckleitung mit einem oder mehreren hydrau­ lischen Arbeitsräumen, z. B. den Druckräumen hydraulischer Stempel verbunden. Der Ventilraum 15 unterhalb des Ventil­ sitzes 13 ist über einen Radialkanal an den Rücklauf 16 an­ schließbar.

Im Inneren des Ventilgehäuse 10 ist ferner ein hydrauli­ scher Ansteuerkolben 17 angeordnet, der mit einer Kolben­ dichtung 18 gegenüber der ihn aufnehmenden zylindrischen Bohrung abgedichtet ist. Der Ansteuerkolben 17 steht unter der Wirkung einer Kolbenfeder 20, die in einem Federraum 19 angeordnet ist, der über eine Bohrung 21 mit der Atmo­ sphäre in Verbindung steht. Der Steuerdruckraum 22 auf der gegenüberliegenden Seite des Ansteuerkolbens 17 ist mit einer hydraulischen Steuerleitung 23 verbunden. Der An­ schluß für die hydraulische Steuerleitung 23 liegt auf der dem Anschluß der Verbraucherleitung 14 gegenüberliegenden Seite des Ventilgehäuses 10. Der gestufte Ansteuerkolben 17 weist einen Stößel 24 auf. Eine Stößeldichtung 25 dich­ tet den Federraum 19 auf der Rückseite des Ansteuerkolbens 22 gegenüber dem mit dem Rücklauf 16 verbundenen Ventil­ raum 15 ab.

In dem Zulauf zu dem Steuerdruckraum 22 ist im Inneren des Ventilgehäuses 10 ein federbelastetes Vorspannventil 26 vorgesehen. Das Schließglied 27 des Vorspannventils 26 steht unter der Wirkung einer Schließfeder 28, die das Schließglied gegen einen Ventilsitz 29 drückt, der z. B. von einer Ringschulter in der das Vorspannventil aufneh­ menden gestuften Bohrung des Ventilgehäuses gebildet wird. Das Schließglied 27 weist eine durchgehende axiale Bohrung 30 auf, die normalerweise von der kleinen Ventilkugel 31 eines Hilfs-Rückschlagventils verschlossen ist. Das Schließ­ glied 27 ist demgemäß mit einem Ventilsitz für die Ventil­ kugel 31 versehen. Die Kugel 31 des Hilfs-Rückschlagventils wird von einer schwachen Feder 32 in Schließstellung, d. h. in Anlage an dem Ventilsitz des Schließgliedes 27 des Vor­ spannventils gehalten. Die Ventilfeder 32 stützt sich am Grund 33 der Gehäusebohrung ab, während die in Gegenrich­ tung einwirkende Ventilfeder 28 des Vorspannventils an ei­ nem Federwiderlager 34 in der Gehäusebohrung abgestützt ist.

Bei hydraulischen Hochdrucksystemen, die eine Vielzahl hy­ draulischer Verbraucher umfassen, welche über eine gemein­ same Druckleitung mit dem Hochdruckmedium beaufschlagt werden und an einen gemeinsamen Rücklauf 16 angeschlossen sind, stellen sich im Betrieb im Rücklauf erhebliche Rück­ laufstaudrücke ein, wenn gleichzeitig mehrere Verbraucher durch Öffnen ihrer Rückschlagventile entlastet werden. Je­ dem hydraulischen Verbraucher oder jeder hydraulischen Verbrauchergruppe ist ein gemeinsames entsperrbares Rück­ schlagventil der dargestellten Bauart zugeordnet, welches im Falle einer Ausbausteuerung die Funktion eines Raubven­ tls hat. Die einzelnen Rückschlagventile sind mit den hy­ draulischen Steuerventilen des Hochdrucksystems so verbun­ den und zusammengeschaltet, daß im Schließzustand der Rückschlagventile die Steuerleitungen 23 mit dem Rücklauf 16 in Verbindung stehen. Die sich aufgrund der Staudruck­ wirkung im Rücklauf 16 einstellenden Druckschwankungen können beträchtliche Werte in der Größenordnung von z. B. 50 bis 70 bar erreichen. Die hohen Rücklaufstaudrücke wir­ ken über die Steuerleitungen 23 auf die Ansteuerkolben 17, falls keine Vorspannventile 26 vorgesehen werden mit der Folge, daß es zu Fehlbetätigungen der Rückschlagventile kommen kann.

Bei dem vorstehend beschriebenen Rückschlagventil ist die Vorspannkraft des Vorspannventils 26, d. h. die Schließ­ kraft seiner Feder 28 auf einen Druckwert eingestellt, der höher liegt als der maximal im Rücklauf 16 mögliche Stau­ druck. Damit ist sichergestellt, daß die Rücklaufstau­ drücke nicht zu einem Öffnen des Vorspannventils 26 und zu einer Druckbeaufschlagung des Steuerdruckraumes 22 des An­ steuerkolbens 17 führen. Eine Betätigung des Rückschlag­ ventils ist nur möglich, wenn der Steuerdruck in der Steu­ erleitung 23 einen Wert von z. B. 100 bar erreicht, bei wel­ chem das Schließglied 27 des Vorspannventils gegen die Rückstellkraft der Feder 28 von seinem Ventilsitz 29 ab­ hebt und damit den Zulauf in den Steuerdruckraum 22 des Ansteuerkolbens freigibt. Der vom hydraulischen Steuerdruck beaufschlagte Ansteuerkolben 17 bewegt sich gegen die Rück­ stellkraft seiner Kolbenfeder 20 in Richtung auf die Ven­ tilkugel 11, die hierbei durch den Stößel 24 gegen de Kraft ihrer Feder 12 vom Ventilsitz 13 abgehoben wird. Beim Öffnen des Rückschlagventils 11, 13 stellt sich in dem Ven­ tilraum 15 der hohe Druck ein, welcher im Druckraum des oder der über die Leitung 14 angeschlossenen Arbeitszylin­ der herrscht. Dieser Druck wird über die Leitung 16 zum Rücklauf hin abgebaut. Aufgrund der Stößeldichtung 25 kann sich im Federraum 19 kein Druck aufbauen, unter dessen Wirkung der Ansteuerkolben 17 in die Ausgangslage zurück­ gestellt wird. Die sogenannten Entspannungsschläge, die beim Aufsteuern des Rückschlagventils bei nicht vorhande­ ner Stößeldichtung 25 auftreten würden, werden daher ver­ mieden.

Sobald der Druck in der Steuerleitung 23 unter den Vor­ spanndruck des Vorspannventils 26 abfällt, schließt das Vorspannventil 26. Der Ansteuerkolben 17 schiebt sich un­ ter der Wirkung seiner Feder 20 in die Ausgangslage zu­ rück. Dabei wird das hydraulische Druckmedium über das nun öffnende Hilfs-Rückschlagventil 31 in die Steuerlei­ tung 23 ausgeschoben.

Aus Vorstehendem ergibt sich, daß das hydraulisch entsperr­ bare Rückschlagventil sowohl unempfindlich ist gegenüber den im Rücklauf 16 auftretenden Rücklaufstaudrücken als auch gegenüber den beim Aufsteuern im Ventilinneren auf­ tretenden Entspannungsschlägen. Das Vorspannventil 26 und das Hilfs-Rückschlagventil 31 sind zu einer kleinen Ven­ tileinheit zusammengefaßt im Inneren des Ventilgehäuses 10 und axial zu dem Ansteuerkolben 17 und der Ventlkugel 11 angeordnet. Die Entlüftungsbohrung 21 hält den Federraum 19 auf der Rückseite des Ansteuerkolbens 17 ständig unter atmosphären Druck. Es wäre aber auch möglich, den Feder­ raum 19 über einen Drosselkanal im Stößel 24 mit dem Ven­ tilraum 25 zu verbinden oder aber in einem Verbindungska­ nal dieser beiden Räume ein kleines federbelastetes Rück­ schlagventil anzuordnen, über welches die im Federraum 19 befindliche Druckflüssigkeit beim Aufsteuern des Rück­ schlagventils in den Rücklauf 16 verdrängt wird.

Claims (6)

1. Hyraulisch entsperrbares Rückschlagventil für hydrau­ lische Hochdrucksysteme, insbesondere für hydraulische Ausbausysteme in Bergbau-Untertagebetrieben, mit einem die Hochdruckseite gegenüber einem Rücklauf absperren­ den Schließglied, welches von einem Ansteuerkolben über einen Stößel od. dgl. von seinem Ventilsitz abhebbar ist, der eine Stößeldichtung aufweist, welche den eine Kolben­ feder aufnehmenden Federraum an der Rückseite des An­ steuerkolbens gegenüber dem mit dem Rücklauf verbundenen, das federbelastete Schließglied des Rückschlagventils aufnehmenden Ventilraum abdichtet, dadurch gekennzeichnet, daß in der zu dem Steuer­ druckraum (22) des Ansteuerkolbens (17) führenden Leitung ein Vorspannventil (26) angeordnet ist, dessen Vorspannung auf einen Druckwert eingestellt ist, der höher liegt als der maximal in dem Rücklauf (16) mög­ liche Staudruck.

2. Rückschlagventil nach Anspruch 1, gekennzeich­ net durch ein zwischen dem Steuerdruckraum (22) und der hydraulischen Steuerleitung (23) angeordne­ tes, bei der Rückstellbewegung des Ansteuerkolbens (17) die Verbindung zu der Steuerleitung (23) öffnendes Hilfs-Rückschlagventil (31).

3. Rückschlagventil nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das federbelastete Schließ­ glied (27) des Vorspannventils (26) eine Bohrung (30) und einen Ventilsitz für das federbelastete Schließglied des Hilfs-Rückschlagventils (31) aufweist.

4. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Vor­ spannventil (26) in einer axialen Bohrung des den An­ steuerkolben (17) mit dem Stößel (24) und das Rückschlag­ ventil aufnehmenden gemeinsamen Ventilgehäuses (10) an­ geordnet ist.

5. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Federraum (19) auf der Rückseite des Ansteuerkolbens (17) mit der Atmosphäre verbunden ist.

6. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Feder­ raum (19) auf der Rückseite des Ansteuerkolbens (17) über einen Drosselkanal im Stößel (24) oder über einen Kanal mit eingeschaltetem Rückschlagventil mit dem Ventilraum (15) auf der Rücklaufseite verbunden ist.