DE3111435A1 - Hydraulisch entsperrbares rueckschlagventil fuer hydraulische hochdrucksysteme, insbesondere fuer hydraulische ausbausysteme in bergbau-untertagebetrieben - Google Patents

Description

Hydraulisch entsperrbares Rückschlagventil für hydraulische Hochdrucksysteme, insbesondere für hydraulische Auabausysterne in Bargbau-Untertagebetrieben

Die Erfindung betrifft ein hydraulisch entsperrbares Rückschlagventil für hydraulische Hochdrucksysteme, insbesondere für hydraulische Ausbausysteme in Bergbau-Untertagebetrieben, mit einem die Hochdruckseite gegenüber dem Rücklauf absperrenden Schließglied, welches von einem Ansteuerkolben gegen die Rückstellkraft einer Kolbenfeder von seinem Ventilsitz abhebbar ist, wobei der Ansteuerkolben einen mit dem Schließglied zusammenwirkenden Stößel aufweist und der die Kolbenfeder aufnehmende Federraum an der Stößelseite des Ansteuerkolbens gegenüber dem mit dem Rücklauf verbundenen, das federbelastete Schließglied aufnehmenden Ventilraum mittels einer Stößeldichtung abgedichtet ist.

Für hydraulische Ausbausteuerungen und sonstige Hochdrucksysteme werden zur Entlastung der Arbeitsräume der Arbeite-

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zylinder federbelastete KugelrUcksohlagventlle verwendet, die hydraul!ach ansteuerbar sind und zu diesem Zweck einen federbelasteten Ansteuerkolben mit einem Stößel aufweisen. Wird der Ansteuerkolben voa hydraulischen Steuerdruck beaufschlagt, so wird durch den Stößel die Ventilkugel des Rückschlagventils von ihrem Sitz abgehoben und dadurch die Verbindung zwischen dem Hochdruckraum bzw. dem Stempeldruckraum und dem Rücklauf hergestellt.

Bei hydraulischen Hochdrucksystemen muß insbesondere dann, wenn sie eine Vielzahl an Verbrauchern umfassen, die an ei» ne gemeinsame Hochdruckleitung und einen gemeinsamen Rücklauf angeschlossen sind, mit starken RücklaufStaudrücken gerechnet werden· Diese Staudrücke können Werte annehmen, bei denen die Rückschlagventile über ihre Ansteuerkolben 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 berücksichtigen, daß im Schließzustand der Rücksohlagventile 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 Ansteuerkolben aufheben. In diesem Fall sind aber die Rückschlagventile anfällig gegenüber sogenannten Entspannungsschlägen. Die Entspannungsschläge stellen sich ein, wenn die Rückschlagventile über ihre Ansteuerkolben aufgesteuert und dadurch die Verbindung/zwischen dem Hochdruckraum und dem Rücklauf hergestellt werden· Hierbei kommt es zu kurzzeitigen Druckbeaufsohlagungen der Ansteuerkolben auf ihrer Federseite, wodurch diese schlagartig in ihre der Schließstellung der Rückschlagventile entsprechende Aus-

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gangslage zurüekgedrüekt werden. In der Praxis machen sich die auf der Staudruckwirkung im Ventilinneren beruhenden Entspennungssohläge durch ein starke« Vibrieren, verbunden mit starken Arbeitsgeräuschen der Ventile und ihrer Ansteuerkolben bemerkbar. Diese Schlag- und Vibrationserscheinungen können zu Beschädigungen und einem vorzeitigen Versagen der Rückschlagventile führen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein hydraulisch entsperrbares Rückschlagventil, insbesondere für Ausbausteuerungen oder für sonstige Hochdrucksysteme, die eine Vielzahl hydraulischer Verbraucher umfassen, zu schaffen, welches gegenüber den auf der Staudruckwirkung beruhenden schädlichen Einflüssen unempfindlich ist und sich möglichst auch durch fertigungsmfißig einfache Bauweise auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Schließstellung des Rückschlagventils der Federraum auf der Stößelseite des Ansteuerkolbens über einen am Stößel angeordneten Stößelkanal mit dem Ventilraum verbunden ist, und das in der Öffnungsstellung des Rückschlagventils die Verbindung des Federraumes gegenüber dem Ventilraum geschlossen ist.

Mit dieser Ausgestaltung des Rückschlagventils wird erreicht, daß in der Schließstellung des Ventils der ringförmige Federraum auf der Stößelseite des Ansteuerkolbens in Druckmittelverbindung mit dem Rücklauf steht, so daß der Ansteuerkolben druckausgeglichen ist und somit Rücklauf Staudrücke im Rücklauf zu keinen Fehlbetätigungen des Rückschlagventils führen können. Andererseits wird aber sichergestellt, daß bei geöffnetem Rückschlagventil der Federraum gegenüber dem Ventilraum abgesperrt ist, so daß sich im Ventilraum einstellende Staudrücke zu keinem Druckaufbau im Federraum führen können, welche die genannten

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Entepannungsechlage bewirken« Bin Plattem und Vibrieren des Rückschlagventile bein Aufsteuern desselben wird demgemäß unterbunden«

Die Erfindung läßt sich in rersohiedener Weise mit einfachen Mitteln zuverlässig verwirklichen. Vorzugsweise besteht der genannte Stößelkanal aus einer Axialbohrung des Stößels, die im Ventilraum an der sich gegen das Sohließglled legenden Stößelstirnfläche und an der Seite des Federraumes über mindestens eine Querbohrung an der Stößelumfangsflache mündet. Hierbei läßt sich die Anordnung so treffen, daß die Querbohrung in einem solchen Abstand von der Stößelstirnfläche liegt, daß sie beim Aufsteuern des Rückschlagventile die Stößeldichtung überläuft und dadurch in der öffnungsstellung des Rückschlagventils die Verbindung zwischen dem Ventilraum und dem Federraum absperrt.

Andererseits kann der Stoßelkanal aber auch so ausgebildet werden, daß er in jeder Hubstellung des Ansteuerkolbens gegenüber dem Federraum geöffnet ist. In diesem Fall wird der Stößelkanal beim Arbeitshub des Ansteuerkolbens durch das sich gegen die Stößelstirnfläche legende Schließglied des Rückschlagventils abgesperrt.

Insbesondere bei der erstgenannten Ausführung, bei welcher der Stößelkanal beim Aufsteuern des Rückschlagventils die Stößeldichtung überläuft, empfiehlt es sich, zwischen dem Federraum und dem Ventilraum bzw. dem Rücklauf ein HilfsRückschlagventil anzuordnen, welches nur beim Arbeitshub des Ansteuerkolbens Öffnet« über das geöffnete Hilfs-Rückschlagventil kann demgemäß beim Aufsteuern des Rückschlagventils durch den Ansteuerkolben die Druckflüssigkeit aus dem Federraum in den Rücklauf ausgeschoben werden.

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Um bei Druckentlastung des Ansteuerkolbens ein Schließen des Rückschlagventils zu ermöglichen, muß sichergestellt werden, daß der sich unter der Rückstellkraft der Kolbenfeder zurückstellende Ansteuerkolben Druckflüssigkeit in den Federraum nachsaugen kann. Dies läßt sich über den am bzw. im Stößel angeordneten Stößelkanal und/oder dadurch erreichen, daß die Stößeldichtung, wie an sich bekannt, so ausgebildet wird, daß sie beim Rückhub des Ansteuerkolbens einen Ringspalt am Stößelumfang Sffnet und damit den Durchtritt der Druckflüssigkeit vom Ventilraum in den Federraum ermöglicht. Die Stößeldichtung hat in diesem Fall die Funktion eines Rückschlagventils, welches den Federraum normalerweise gegenüber dem Ventilraum am Stößelumfang dichtet, bei der Rückstellbewegung des Ansteuerkolbens dagegen den Durchtritt der Druckflüssigkeit vom Ventilraum in den Federraum zuläßt·

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit den in den Fig. 1 und 2 schematisch gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Die dargestellten hydraulisch entsperrbaren Rückschlagventile weisen ein Ventilgehäuse 10 mit einer mehrfach gestuften axialen Gehäusebohrung auf, welche die verschiedenen Funktionsteile des Ventils aufnimmt. Das Ventil ist als Kugelrückschlagventil ausgebildet. Seine das Schließglied 11 bildente Ventilkugel wird von einer Feder 12 in seiner Schließlage am Ventilsitz 13 gehalten. Der die Ventilfeder 12 aufnehmende Raum des Ventilgehäuses ist über eine hydraulische Hochdruckleitung mit einem oder mehreren hydraulischen Arbeitsräumen, z.B. den Druckräumen hydraulischer Stempel, verbunden. Mit 14 ist der entsprechende Leitungsanschluß an dem einen Ende des Ventilgehäuses 10 bezeichnet. Der Ventilraum 15 unterhalb des Ventilsitzes 13 ist über einen Radialkanal an den Rück-

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- erlauf 16 anschließbar.

Im Inneren des Ventilgehäuses 10 ist ferner ein hydraulischer Ansteuerkolben 17 angeordnet, der mit einer Kolbendichtung 18 gegenüber der ihn aufnehmenden zylindrischen Gehäusebohrung abgedichtet ist. Dtr Ansteuerkolben 17 steht unter der Wirkung einer Kolbenfeder 20, die in einem Federraum 19 auf der Ringseite des Ansteuerkolbens 17 liegt. Der Steuerdruckraum 22 auf der gegenüberliegenden Seite des Ansteuerkolbens 17 ist mit einer hydraulischen Steuerleitung 23 verbunden. Der Anschluß für die hydraulische Steuerleitung 23 liegt auf der dem Anschluß 14 der Verbraucherleitung gegenüberliegenden Seite des Ventilgehäuses 10. Der gestufte Ansteuerkolben weist einen Stößel 24 auf, der eine im Durchmesser verjüngte Verbindungsbohrung 21 zwischen dem Federraum 19 und dem Ventilraum 15 durchfaßt· Eine in der Verbindungsbohrung 21 sitzende Stößeldichtung 25 dichtet den Federraum 19 auf der Rückseite des Ansteuerkolbens 22 gegenüber dem mit dem Rücklauf 16 verbundenen Ventilraum 15 ab«

Gemäß Fig. 1 weist der Stößel 24 einen Stößekanal auf, der von einer axialen Bohrung 26 und einer Querbohrung 27 gebildet wird. Die axiale Bohrung 26 mündet an der im Ventilraum 15 liegenden Stirnfläche 28 des Stößels 24, während die Querbohrung 27 in der dargestellten Schließstellung des Rückschlagventils am Stößelumfang im Federraum 19 mündet. In einer zur Verbindungsbohrung 21 parallelen Bohrung ist zwischen dem Federraum 19 und dem Ventilraum 15 bzw. dem Anschlußkanal für den Rücklauf 16 ein federbelastetes Hilfs-Rückschlagventil 29 angeordnet, welches die Verbindung zwischen den Räumen 15 und 19 nur beim Arbeitshub des Ansteuerkolbens 17, d.h. beim Aufsteuern des Rückschlagventils 11, 13 öffnet, im übrigen aber die Verbindung zwischen diesen Räumen geschlossen hält.

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Bei hydraulischen Hochdrucksystemen, die eine Vielzahl hydraulischer Verbraucher umfassen, welche über eine gemeinsame Druckleitung mit dem Hochdruckmedium beaufschlagt werden und an einen gemeinsamen Rücklauf 16 angeschlossen sind, können sich im Betrieb im Rücklauf 16 erhebliche RUoklaufstaudrücke einstellen, wenn gleichzeitig mehrere Verbraucher durch öffnen ihrer Rückschlagventile entlastet werden. Jedem hydraulischen Verbraucher oder jeder hydraulischen Verbrauchergruppe ist ein gemeinsames entsperrbares Rückschlagventil der dargestellten Bauart zugeordnet, welches im Falle einer Ausbausteuerung die Funktion eines Raubventils haben kann· Die einzelnen Rückschlagventile sind mit den hydraulischen Steuerventilen des Hochdrucksystems so verbunden und zusammengeschaltet, daB im Schließzustand der Rückschlagventile die Steuerleitungen 23 mit dem Rücklauf 16 in Verbindung stehen. Die sich aufgrund der Staudruckwirkung im Rücklauf 16 einstellenden Druokschwankungen können beträchtliche Werte in der Größenordnung von z.B. 50 bis 70 bar erreichen. Die hohen Rücklauf Staudrücke wirken über die Steuerleitung 23 auf die Kreisflächen der Ansteuerkolben 17 und zugleich über den Ventilraum 15 und den Stößelkanal 26, 27 und den Federraum 19 auf die federbelastete Ringseite der Ansteuerkolben 17, so daß die Ansteuerkolben 17 druckausgeglichen sind und es zu keinen Fehlbetätigungen der Rückschlagventile kommen kann.

Um das Rückschlagventil aufzusteuern, wird über die hydraulische Steuerleitung 23 der Steuerdruckraum 22 vom hydraulischen Steuerdruckmedium beaufschlagt, wodurch sich der Ansteuerkolben 17 gegen die Rückstellkraft seiner Kolbenfeder 20 verstellt. Hierbei wird die in dem Federraum 19 befindliche Druckflüssigkeit über das sich öffnende Hilfs-Rückschlagventil 29 in den Rücklauf 16 ausgeschoben· Bei der Hubbewegung des Ansteuerkolbens 17 über-

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läuft die Querbohrung 27 de« Stößelkanals 26, 27 die Stößeldichtung 25, wobei zugleich der Stößel 24 mit seiner Stirnfläche 28 das Schließglied 11 vom Ventilsitz 13 abhebt. Dadurch wird der Ventilraum 15 über das geöffnete Rückschlagventil und den Ventilanschluß 14 mit dem unter hohen Druck stehenden Arbeitsraum des hydraulischen Arbeitezylinder· verbunden· Dieter Druck kann sioh in dem Ventilraum 15 aufbauen, da ein schlagartiger Abfluß des hydraulischen Druckmediums In den Rücklauf 16 bei den gegebenen Leitungsquerschnitten nicht erreichbar ist. Da die Querbohrung 27 hinter der Stößeldichtung 25 im Ventilraum 15 mündet, ist letzterer mit dem Federraum 19 nicht hydraulisch verbunden, so daß sich die in dem Ventilraum 15 beim öffnen des Rückschlagventils aufbauenden Staudrücke nicht in den Federraum 19 und somit auf die ringförmige Kolbenfläche des Ansteuerkolbens übertragen können. Damit wird sichergestellt, daß sich keine Entspannungsschläge einstellen können, die zu einem Vibrieren des Ventils und zu starker Geräuschentwicklung führen.

Soll das Rückschlagventil geschlossen werden, so wird die hydraulische Ansteuerleitung 23 wieder mit dem Rücklauf 16 verbunden, und damit der Steuerdruck in dem Steuerdruckraum 22 abgebaut. Der Ansteuerkolben 17 wird unter der Rückstellkraft seiner Kolbenfeder 20 zurückgestellt, wobei über den Stößelkanal 26, 27 Druckflüssigkeit aus dem Ventilraum 15 in den Federraum 19 nachgesaugt wird.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ventil nach Fig. 1 kann für die Stößeldichtung 25 aber auch eine an sioh bekannte Dichtung verwendet werden, die bei der Rückstellbewegung des Ansteuerkolbens 17 nach Art eines Rückschlagventils wirkt, d.h. am Stößelumfang einen Durchflußspalt freigibt, über welchen die Druckflüssigkeit vom Ventilraum 15 in den

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Federraum 19 gesaugt werden kann· Xn der dargestellten Schließlage des Rückschlagventils sowie bei aufgesteuertem Rückschlagventil dichtet die Stößeldichtung 15 den Federraum 19 gegenüber dem Ventilraum 15 zuverlässig ab·

Das hydraulisch entsperrbare Rückschlagventil nach Fig· 2 unterscheidet sich von demjenigen nach Flg« 1 im wesentlichen dadurch, daß hier das Hilfs-Rückschlagventil 29 fortgelassen und die Axialbohrung 26 soweit verlängert ist, daß die Querbohrung 27 bei jeder Hubstellung des Ansteuer^w kolbens 17 in dem Federraum 19 mündet· Etwaige Rücklauf-Staudrücke in der Rücklaufleitung 16 wirken daher einerseits über die Ansteuerleitung 23 und den Steuerdruckraum 22 und andererseits über den Stößelkanal 26, 27 und den Federraum 19 auf den Ansteuerkolben 17, wodurch dieser druckausgeglichen 1st« Bei Beaufschlagung des Steuerdruek räumes 22 mit dem Steuerdruek bewegt sich der Ansteuer

kolben 17 gegen die Rückstellkraft seiner Feder 20, wobei

* er mit seinem Stößel das Schließglied 11 von seinem Ven

tilsitz 13 abhebt. Hierbei wird die im Federraum 19 befindliche Druckflüssigkeit über den Stößelkanal 26, 27 in den Ventilraum 15 und damit in den Rücklauf 16 ausgeschoben· Das von seinem Ventilsitz 13 abgehobene Schließglied 11 liegt auf der Stößelstirnfläche 28 und verschließt dadurch die hier mündende Axialbohrung 26, so daß bei aufgesteuertem Rückschlagventil die Verbindung zwischen dem Ventilraum 15 und dem Federraum 19 abgesperrt 1st» Infolgedessen können Staudrücke, die sich bein öffnen des Rückschlagventils im Ventilraum 15 einstellen, nicht in den Federraum 19 übertragen werden. Wird der Steuerdruckraum 22 mit dem Rücklauf 16 verbunden, so bewegt sich der Ansteuerkolben 17 unter der Rückstellkraft seiner Feder 20 in die dargestellte Ausgangsposition zurück, wobei über den Stößelkanal 26, 27 Druckflüssigkeit aus dem Ventilraum 15

L in den Federraum 19 nachgeeaugt wird.

Claims (1)

1. Ansprüche :

   Hydraulisch entsperrbares Rückschlagventil für hydraulische Hochdrucksysteme, insbesondere für hydraulische Ausbausysteme in Bergbau-Untertagebetrieben, mit einem die Hochdruckseite gegenüber dem Rücklauf absperrenden Schließglied, welches von einem Ansteuerkolben gegen die Rückstellkraft einer Kolbenfeder von seinem Ventilsitz abhebbar ist, wobei der Ansteuerkolben einen mit dem Schließglied zusammenwirkenden Stößel aufweist und der die Kolbenfeder aufnehmende Federraum an der Stößelseite des Ansteuerkolbens gegenüber dem mit dem Rücklauf verbundenen, das federbelastete SchließglAüd aufnehmenden Ventilraum mittels einer Stößeldichtung abgedichtet

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   ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schließstellung des Rückschlagventils der Federraum (19) auf der Stößelseite des Ansteuerkolbens (17) über einen am Stößel (24) angeordneten Stößelkanal (26, 27) mit dem Ventilraum (15) verbunden ist, und daß in der Öffnungsstellung des Rückschlagventils die Verbindung des Federraumes (19) gegenüber dem Ventilraum (15) geschlossen ist.

   2· Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Stößelkanal (26, 27) aus einer Axialbohrung des Stößels (24) besteht, die im Ventilraua (15) an der sich gegen das Schließglied (11) legenden Stößelstirnflache (28) und an der Seite des Federraumes (19) über mindestens eine Querbohrung an der Stößelumfangsflache mündet.

   3. Rückschlagventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Querbohrung

   (27) in solchem Abstand von der Stößelstirnfläche

   (28) liegt, daß sie beim Abheben des Schließgliedes (11) von seinem Sitz (13) die Stößeldichtung (25) überläuft.

   4» Rückschlagventil nach Anspruoh 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Stößelkanal (26, 27) in jeder Hubstellung des Ansteuerkolbens (17) gegenüber dem Federraum (19) geöffnet und beim Steuerhub des Ansteuerkolbens (17) durch den sich gegen das Schließglied (11) legenden Stößel absperrbar ist.

   5. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ventilraum (15) und dem Federraum (19)

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   -Klein nur beim Arbeitehub des Ansteuerkolbens (17) öffnendes Hilfe-Rückschlagventil (29) angeordnet ist,

   6· Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5» gekennzeichnet durch eine beim Rückstellhub des Ansteuerkolbens (17) den Ventilraum (15) mit dem Federraum (19) verbindende, nach Art eines Ansaugventils arbeitende Stößeldichtung (25)·