-
Beschreibung
-
Die Erfindung betrifft ein Hydraulikventil der im Oberbegriff des
Hauptanspruchs angegebenen Art.
-
In herkömmlichen Kugelrückschlagventilen ist der Schließkörper eine
preiswerte und oberflächengenaue Kugel, die mit dem Ventilsitz zu einer sehr guten
Dichtwirkung führt. Nachteilig ist dabei, daß die Kugelrückschlagventile infolge
des Kugeldurchmessers, des Kugelhubes und einem Freiraum für die den Schließkörper
belastende Beder eine Bauhöhe erfordern, die eine Verwendung solcher Eugelrückschlagventile
bei vielen Verwendungszwecken infolge mangelnder Einbauhöhe ausschlieB w Es wird
ferner von der Anmelderin seit 1968 ein Plättchen-Rückschlagventil (Typ: ER 3) vertrieben,
bei dem in einem topfförmigen Gehäuse als Schließkörper ein scheibenförmiges Plättchen
eingesetzt ist, darin Schließrichtung von einer sich im Gehäuse abstützenden Feder
belastet wird. Die mit dem im Gehäuseboden ausgebildeten, kreisringförmigen Ventilsitz
zusammenarbeitende Unerseite des Plättchens erfordert wie auch der Ventilsitz selbst
eine außerordentlich sorgfältige Feinstbearbeitung, damit eine ausreichende Dichtwirkung
erreicht wird. Zum Unterbringen dieses Plättchen-Ruckschlagventils reicht eine sehr
geringe Einbauhöhe aus.
-
Nachteilig ist jedoch der außerordentliche Herstellungsaufwand für
den Schließkörper und die mangelhafte Führung der Weder und des Schließkorpers.
-
Gemäß einem älteren Vorschlag (P 30 04 145) der Anmelderin werden
bei einem hydraulischen Pumpenelement Saug- und Druckventil-Baueinheiten verwendet,
in denen der Schließkörper pilzförmige Gestalt hat. Die Dichtfläche des
Schließkörpers
wird durch eine spanabhebende Bearbeitung des Randes des scheibenförmigen Kopfes
des Pilzes bildet.
-
Der Schaft ragt in eine Pührungsbohrung und dient gleichzeitig zur
Führung der den Schließköper belastenden Feder.
-
Selbst bei einer sehr sorgfältigen Bearbeitung des Randes des scheibenförmigen
Kopfes des Schließköpers läßt sich im Zusammenspiel mit dem Ventilsitz nur eine
Dichtwirkung erreichen, wie sie für solche Druck- oder Saugventile ausreichend ist,
bei denen jeweils nur kurzzeitig eine Strömung unterbrochen werden muß. Zum Halten
eines anstehenden Druckes ist diese Konzeption unbrauchbar, da die Leckverluste
dann zu groß sind. Der herstellungstechnische Aufwand ist ebenfalls nur für solche
Ventile vertretbar.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hydraulikventil der
eingangs genannten Art zu schaffen, das im Aufbau und herstellungstechnisch erheblich
vereinfacht ist und bei geringer Bauhöhe eine sehr gute Dichtwirkung erbringt.
-
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das kennzeichnende
Merkmal des Hauptanspruches gelöst.
-
Eine geschlossene Kugelkalotte kann besonders einfach und mit herstellungstechnisch
geringem Aufwand geschaffen werden. Sie erbringt eine wesentlich bessere Dichtwirkung,
als das bekannte Saug- oder Druckventil, bei dem die Dichtfläche nachträglich kugelig
gearbeitet wurde. Die Bauhohe des Hydraulikventils ist gering, da nur der von der
Größe der Kugelkalotte abhängige Teil des Kugeldurchmessers zuzüglich dem Öffnungshub
oberhalb dem Ventilsitz erforderlich ist. An einer Dichtfläche in Form einer Kugelkalotte
verteilt sich auftretender Verschleiß so giichmäßig, daß die gewünscht hohe Dichtwirkung
über lange Standzeiten gewährleistet wird.
-
Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung wird in Anspruch
2 erlautert. Handelsübliche Kugellagerkugeln sind in allen Größen und - was besonders
wichtig ist - mit außerordentlich hoher Oberflächen- und Formgenauigkeit erhältlich
und sehr preiswert. Ihre spanabhebende Bearbeitung ist bei Verwendung entsprechender
Werkzeuge auch in der Großserie kosten- und arbeitszeit-günstig. Die Formgenauigkeit
und Oberflächenqualität ist wesentlich besser, als bei Schließkörpern mit nachträglich
herausgearbeiteter, kugeliger Dicht fläche. Kugellagerkugeln sind üblicherweise
gehärtet und herstellungsbedingt mit einer sehr glatten und höchsten Ansprüchen
genügenden Oberfläche ausgestattet. Ihre Kugeloberfläche ist so widerstandsfähig,
daß sie durch das Einspannen bei der spanabhebenden Bearbeitung und durch die spanabhebende
Bearbeitung keine Beschädigungen oder Veränderungen erfährt.
-
Der zum Führen des Schließkörpers und auch der ihn belastenden Feder
nutzbare Schaft wird mit der Stützfläche für die Feder in einem Arbeitsgang hergestellt.
Die Bauhöhe des Hydraulikventils ist gering, da der verhältnismäßig dünne Schaft
bei der Hubbewegung des Schließkörpers in den meisten Finbaufällen genügend Platz
vorfindet.
-
Sofern die Einbauhöhe extrem niedrig ist, kann der aus der Vollkugel
gebildete Schaft am Ende entsprechend gekürzt werden.
-
Ein weiteres, vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert
Anspruch 3, Mit dieser Konzeption wird ein als Baueinheit vorliegndes Hydraulikventil
geschaffen, das nur in eine entsprechende Aufnahme abgedichtet einzusetzen ist.
Das Hydraulikventil besteht aus wenigen Einzelteilen. Wichtig ist dabei, daß sowohl
der Schließkörper als auch die Feder im wesentlichen durch die Form des Schließkörpers
sauber geführt werden. Zudem sind die Strömungsverhältnisse entlang der Kugelkalotte
günstig.
-
Ein weiteres, wichtiges Merkmal der Erfindung geht aus Anspruch 4
hervor. Bei dieser Größe der Dichtfläche läßt sich die Vollkugel einfach in einer
üblichen Spannvorrichtung einer Werkzeugmaschine festlegen. Diese Spannvorrichtung
greift dann am größten Durchmesser der Vollkugel an, während das Werkzeug beim Herausarbeiten
der Stützfläche und des Schaftes bis an die Spannvorrichtung heran geht.
-
Ein weiteres, wichtiges Merkmal der Erfindung beschreibt Anspruch
5. Die Ausbildung der Stützfläche als ebene Kreisringfläche ist herstellungstechnisch
einfach, da das spanabhebende Werkzeug vor dem Herausarbeiten des Schaftes nur geradlinig
bewegt zu werden braucht.
-
Alternativ dazu ist schließlich eine Ausführungsform vorteilhaft,
wie sie aus Anspruch 6 zu entnehmen ist. Bei entsprechender Anstellung des ,spanabhebenden
Werkzeuges bzw. bei einer entsprechenden Arbeitsbewegung kann aus dem Vollmaterial
der Kugel auf diese Weise ein beträchtlicher Anteil herausgearbeitet werden, wodurch
zwar die Größe der Kugelkalotte nicht verkleinert wird, å jedoch die Masse des Schließkörpers
geringer wird. Dies ist bei Hydraulikventilen wichtig, die feinfühlig ansprechen
müssen.
-
Nachstehend werden Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung
erläutert.
-
Es zeigen: Fig. 1 einen Achsschnitt durch ein in eine Gehäusebohrung
eingesetztes erfindungsgemäßes Hydraulikventil, und zwar in einer Ausbildung als
Rückschlagventil, Fig. 2 eine schematische Seitenansicht eines für
das
Ventil von Fig. 1 verwendbaren Schließkörpers, Fig. 3 eine weitere Ausführungsform
eines Schließkörpers, Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Arbeitsphase bei
der Herstellung des Schließkörpers, der in dem Ventil von Fig. 1 verwendet ist,
und Fig. 5 eine schematische Darstellung der Arbeitsphase bei der Herstellung eines
Schließkörpers, wie er in Fig. 2 gezeigt wird.
-
Ein Hydraulikventil 1, hier ein Rückschlagventil, ist in eine Gehäusebohrung
2 eine Gehäuses 3 eingesetzt und gegen eine Bohrungsschulter 4 angelegt. Ein Bauteil
5 sichert das Hydraulikventil 1 in der Gehäusebohrung 2.
-
Das Hydraulikventil 1 weist ein topfförmiges Gehäuse 6 auf, an dessen
Außenumfang Nuten 7 zum Einbringen von Dichtungen eingeformt sind. Im Boden des
Gehäuses 6 ist ein ringförmiger Einlaß 8 ausgebildet, der von einem innenliegenden
Ventilsitz 9 mit konischer Sitzfläche umgeben wird.
-
In der Umfangswand des Gehäuses 6 sind nach außen führende Auslässe
10 ausgebildet. Die obere Öffnung des Gehäuses 6 wird durch eine Stützscheibe 11
verschlossen, die beispielsweise eingestemmt ist, und eine mittige Bohrung 12 aufweist.
An der Unterseite der Stützplatte 11 stützt sich eine Schließfeder 13 ab, die kegelstumpfförmig
ausgebildet ist und einen Schließkörper 14 mit seiner Dicht fläche 15 auf den Ventilsitz
9 preßt. Die Dichtfläche 15 ist eine Kugelkalotte,deren Mittelpunkt mit M bezeichnet
ist. Die Kugelkalotte ist geringfügig größer als eine Halbkugel und
wird
an der dem Ventilsitz 9 abgewandten Seite durch eine kreisringförmige, ebene Stützfläche
16 mit einem Außenrand 17 begrenzt. Auf der Stützfläche 16 ist ein zylindrischer
Schaft 18 angeordnet, der in der Schließstellung des Schließkörpers 14 mit Spiel
in die Bohrung 12 ragt. Das mit 19 bezeichnete, freie Ende des Schaftes ist ebenfalls
ballig, da der Schließkörper 14 einstückig aus einer handelsüblichen Kugellagerkugel
K oder einer gehärteten und polierten Stahlkugel aus nicht rostendem Stahl hergestellt
ist.
-
Gemäß Fig. 2 kann der Schließkörper 14' aus so ausgebildet sein, daß
seine Dichtfläche 15' eine Kugelkalotte ist, die kleiner als eine Halbkugel ist.
Der Rand der hierbei gebildeten Stützfläche liegt unterhalb der Ebene des größten
Kugeldurchmessers D. Der Schaft 18' kann entweder so lang sein, wie er durch das
Ausformen aus der Vollkugel K entsteht oder geringfügig kürzer, wozu er nachträglich
abgeschnitten werden kann.
-
Eine weitere Ausführungsform eines Schließkörpers 2' zeigt Fig. 3.
Hierbei ist die Dichtfläche 15" wiederum eine Kugelkalotte, die größer ist, als
eine Halbkugel.
-
Der Kugelmittelpunkt M liegt in der Ansicht Von Fig. 3 deshalb unterhalb
der Ebene des Randes 17". Die Stützfläche 16 " verläuft zum Schaft 18" hin unterhalb
der Ebene des Randes 17", so daß die Gesamtmasse des Schließkörpers 14" in etwa
gleich der Gesamtmasse des in Fig. 2 dargestellten Schließkörpers 14' ist.
-
Fig. 4 verdeutlicht, wie die Kugellagerkugel K in einer Mitnehmer-
und Spannvorrichtung 20 einer Werkzeugmaschine (z.B. einer Drehmaschine) beim Herausarbeiten
der Stützfläche und des Schaft es festgelegt wird. Die Vorrichtung 20 faßt die Kugel
K mit Spannklauen 21 an ihrem größten
Durchmesser (der Mittelpunkt
M liegt hinter der Stirnseite der Klauen 21), wobei gleichzeitig im Inneren der
Spannvorrichtung ein Anschlag 2? verhindert, daß die Kugel K bei der Bearbeitung
ihre Lage verändert. Die Stützfläche und der Schaft werden mit einem Werkzeug 23
herausgearbeitet, das zweckmäßigerweise ein Hartmetall- oder Diamantwerkzeug ist
und das Material der Kugellagerkugel trotz der gehärteten und polierten Oberfläche
einwandfrei abtragen kann, In Fig. 5 ist abändernd zu Fig. 4 schematisch angedeutet,wie
die Kugellagerkugel K mit außerhalb der Spannvorrichtung 20 liegendem Mittelpunkt
M bei der Bearbeitung mit dem WeSkzeug 23 gehalten und in Drehung versetzt wird,
Eine am Ende des späteren Schaftes angesetzte Druckvorrichtung 24 preßt die Kugel
K in die Spannvorrichtung 20, zweckmäßigerweise gegen den Anschlag 22, so daß das
Werkzeug 23 aus der Vollkugel soviel Material abtragen kann (Fig. 2)daß die Kugelkalotte
kleiner wird als eine Halbkugelfläche Denkbar wäre ferner, daß in der in Fig. 4
angedeuteten Weise zunächst an dem herausstehenden Kugelbereich ein Ansatz gebildet
wird, an dem nach Umdrehen der Kugel die Spannvorrichtung angreift, so daß das Werkzeug
von der anderen Richtung angreifend schließlich die Stützfläche und den Schaft formen
kann. Sofern der auf diese Weise hergestellte Schließkörper für ein Hydraulikventil
mit geringer Bauhöhe verwendet werden soll, kann der Schaft nachträglich auch noch
soweit verkürzt werden, wie dies notwendig ist.
Leerseite