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Dokumentenidentifikation DE19847997B4 21.12.2006
Titel Hydraulisches Rückschlagventil, insbesondere Füllventil
Anmelder Bosch Rexroth Aktiengesellschaft, 70184 Stuttgart, DE
Erfinder Atzmüller, Franz, 97783 Karsbach, DE
DE-Anmeldedatum 17.10.1998
DE-Aktenzeichen 19847997
Offenlegungstag 20.04.2000
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 21.12.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.12.2006
IPC-Hauptklasse F16K 15/06(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F16K 15/18(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   F15B 13/01(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung geht aus von einem hydraulischen Rückschlagventil, das insbesondere als Füllventil zum Zu- und Abströmen von Druckmittel zu und von einem hydraulischen Preßzylinder einer Presse verwendet wird und das die Merkmale aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aufweist.

Ein solches Ventil ist zum Beispiel aus der DE 24 13 692 B2 bekannt. Dort befinden sich die beiden Ausgänge gegenüberliegend an zwei parallel zueinander verlaufenden Anschlußflächen des Ventilgehäuses. Dieses ist zwischen zwei in Richtung der Achse des Schließkörpers, die im folgenden als Ventilachse bezeichnet sein möge, nach entgegengesetzten Richtungen abgehende Rohrleitungen eingefügt. Dazu wird in Richtung der Ventilachse viel Bauraum benötigt, der nicht immer zur Verfügung steht. Es wird deshalb manchmal gewünscht, daß der erste Ausgang radial bezüglich der Ventilachse angeordnet ist. Bisher hat man dann eine Zusatzplatte auf das Ventilgehäuse aufgesetzt, in der der Strömungskanal des Ventilgehäuses in einem Winkel von 90 Grad bis zu einem radialen Ausgang der Zusatzplatte fortgeführt worden ist.

Eine solche Lösung erfordert zusätzlichen Aufwand für die Herstellung, Bearbeitung und Montage der Zusatzplatte und ist deshalb recht teuer. Außerdem trägt die Zusatzplatte in Richtung der Ventilachse auf.

Aus der US 3,684,006 ist ein Rückschlagventil bekannt, das für die Steuerung eines Gasstromes vorgesehen. Da hier nur niedrige Drücke und geringe Kräfte auftreten, ist das Ventilgehäuse, in dem sich ein axialer Ausgang und ein radialer Ausgang befinden, entsprechend dünnwandig ausgebildet. Die Nabe für einen Entsperrkolben sowie ein Deckel sind separate Teile, die mit dem Ventilgehäuse zusammengebaut werden müssen. Bei Gasventilen ist dieser Zusammenbau mit relativ einfachen Mitteln und schwachen Schrauben möglich, die nicht viel Platz beanspruchen.

Das der Erfindung zugrundeliegende Problem besteht also darin, ein hydraulisches Rückschlagventil mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so weiterzuentwickeln, daß es bei einer radialen Anordnung des ersten Ausgangs kostengünstig herstellbar ist und daß eine sehr geringe Bauhöhe in Richtung der Ventilachse möglich ist.

Das Problem wird für ein hydraulisches Rückschlagventil mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, daß die Gehäusenabe einstöckig ein Teil des Ventilgehäuse ist und daß der erste Ausgang und ein sich an diesen anschließender, erster Abschnitt des Strömungskanals radial zur Ventilachse und im wesentlichen auf Höhe der Gehäusenabe im Ventilgehäuse angeordnet sind.

Ein erfindungsgemäßes hydraulisches Rückschlagventil baut in Richtung der Ventilachse vom Prinzip her nicht höher als ein Rückschlagventil nach dem Stand der Technik. Außerdem ist es sehr kostengünstig herstellbar, da sich der radiale, erste Ausgang im selben Bauteil befindet, von dem auch der Schließkörper und die Teile der Betätigungseinrichtung aufgenommen sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen hydraulischen Rückschlagventils kann man den Unteransprüchen entnehmen.

Bei der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 läuft der zweite Abschnitt des Strömungskanals ohne Unterbrechung durch Gehäusestege um die Gehäusenabe herum. Auf diese Weise wird ein großer Querschnitt des zweiten Abschnitts des Strömungskanals erhalten, so daß trotz der 90 Grad-Umlenkung des Druckfluids der Strömungswiderstand durch das Ventil hindurch gering bleibt.

Der Raum innerhalb der Gehäusenabe, in dem sich die Schließfeder und die Rückstellfeder befinden, ist bei den bekannten gattungsgemäßen Rückschlagventilen durch eine im Abstand zu Ventilachse verlaufende Axialbohrung fluidisch mit dem ersten Ausgang verbunden, so daß zum Ausgleich von Volumenänderungen Druckfluid zwischen dem Federraum und dem ersten Ausgang ausgetauscht werden kann. Bei einem erfindungsgemäßen Rückschlagventil ist nach Patentanspruch 3 bevorzugt eine Radialbohrung für die fluidische Verbindung zwischen dem Federraum und dem Strömungskanal vorgesehen. Diese ist kürzer als eine Axialbohrung, da deren Länge im wesentlichen durch die für eine gute Führung des Schließkörpers notwendige Führungslänge für den Schaft bestimmt ist, die Radialbohrung dagegen nur von der von der notwendigen Stabilität bestimmten radialen Wandstärke der Gehäusenabe abhängt.

Bevorzugt befindet sich gemäß Patentanspruch 4 die Radialbohrung in der Achse des ersten Ausgangs. Dies erleichtert die Bearbeitung.

Hydraulische Rückschlagventile der betrachteten Art werden mit ihrer Anschlußfläche, in der sich der zweite Ausgang befindet, oft auf einen Steuerblock aufgesetzt, in dem und an dem weitere Ventile angeordnet sind. Ist für diese Ventile ein Anschluß an dieselbe hydraulische Komponente wie für den ersten Ausgang des Rückschlagventils, zum Beispiel ein Anschluß an einen Tank, notwendig, so läßt sich dieser Anschluß gemäß Patentanspruch 5 auf einfache Weise intern über das Rückschlagventil herstellen.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydraulischen Rückschlagventils ist in den Figuren der Zeichnung dargestellt und wird anhand der Zeichnung nun näher erläutert.

Es zeigen

1 einen durch die Ventilachse und die Achse des ersten Anschlusses des Ausführungsbeispiels gelegten Schnitt und

2 einen Schnitt entlang der Linie II-II aus 1 durch das bloße Ventilgehäuse.

Das gezeigte Rückschlagventil besitzt ein Ventilgehäuse 10, das in einer Anschlußfläche 11 einen Ausgang 12 besitzt, dessen Achse als Ventilachse 9 bezeichnet sein möge und von dem als Abschnitt eines durch das Ventilgehäuse gehenden Strömungskanals eine zentrisch zur Ventilachse 9 liegende Bohrung 13 in das Ventilgehäuse 10 hineinführt. Der Durchmesser der Bohrung 13 ist im Abstand zu der Anschlußfläche 11 durch eine Stufe 14 von einem großen Wert auf einen kleineren Wert verringert. Die Kante der Stufe 14 ist als Ventilsitz ausgebildet, der mit einem Schließkörper 15 zusammenwirkt. Der Abschnitt der Bohrung 13 mit dem kleineren Durchmesser öffnet sich in einen ringförmigen, nicht durch Querstege unterbrochenen Abschnitt 16 des Strömungskanals, der seine Ringform durch eine bezüglich der Ventilachse 9 rotationssymmetrische Gehäusenabe 17 erhält, die einstückig an das übrige Material des Ventilgehäuse 10 angebunden ist und sich von einem relativ geringen Abstand von einer der Anschlußfläche 11 gegenüberliegenden Außenfläche 18 des Ventilgehäuses 10 frei in Richtung auf die Bohrung 13 zu erstreckt und in einem geringen Abstand vor deren Abschnitt mit dem kleineren Durchmesser endet.

In der Ventilachse 9 geht von der Außenfläche 18 bis zum Ende der Gehäusenabe 17 eine mehrmals gestufte Bohrung 25 durch das Ventilgehäuse 10 hindurch. Diese besitzt zunächst einen mit einem Innengewinde 26 versehenen Abschnitt, in den ein einen zentralen Durchgang aufweisender und dem Anschluß einer Steuerleitung dienender Adapter 24 eingeschraubt ist. Dann folgt mit leicht verringertem Durchmesser ein zweiter Abschnitt, der im wesentlichen einen Hohlraum 27 innerhalb der Gehäusenabe 17 bildet und dem schließlich ein bis zum freien Ende der Gehäusenabe 17 reichender, dritter Abschnitt 28 folgt, dessen Durchmesser etwa nur ein Drittel des Durchmessers des Hohlraums 27 beträgt und dessen Verhältnis Länge zu Durchmesser ihn als Führungsbohrung geeignet macht.

Der sich in der Ventilachse 9 befindende Schließkörper 15 setzt sich aus einem Ventilteller 29, der das eigentliche Sperrglied darstellt, und einem mit dem Ventilteller fest verbundenen Schaft 30 zusammen. Dieser ragt in Richtung Gehäusenabe 17 vom Ventilteller ab, ist in der Führungsbohrung 28 in Richtung der Ventilachse 9 geführt und ragt in den Hohlraum 27 der Gehäusenabe 17 hinein. Dort ist ein Federteller 31 an ihm gehalten. Zwischen diesem und dem Boden des Hohlraums 27 ist eine Schließfeder 32 eingespannt, die auf den Schließkörper 15 eine Kraft in Richtung Schließstellung ausübt.

Von dem Hohlraum 27 ist außerdem ein büchsenartiger Betätigungskolben 33 aufgenommen, der sich mit seinem Boden zwischen dem Schaft 30 und dem Adapter 24 befindet und über den Schaft greift, damit die Führungslänge und die Dichtlänge zwischen ihm und der Wand des Hohlraums 27 groß ist. Eine Rückstellfeder 34 belastet den Betätigungskolben 33 in Richtung auf den Adapter 24 zu. Durch Druckbeaufschlagung über die Steuerleitung kann der Betätigungskolben 33 in eine Richtung weg vom Adapter 24 verschoben werden.

Der durch das Rückschlagventil gehende Strömungskanal erstreckt sich mit seinem als gestufte Bohrung ausgebildeten Abschnitt 13, seinem als Ringkanal ausgebildeten Abschnitt 16 und einem weiteren als gerade Bohrung großen Durchmessers ausgebildeten Abschnitt 40 zwischen dem zweiten Ausgang 12 und einem ersten Ausgang 41, der radial bezüglich der Ventilachse 9 am Ventilgehäuse 10 angeordnet ist. Dementsprechend verläuft auch der Abschnitt 40 des Strömungskanals radial zur Ventilachse 9. Er befindet sich mitsamt dem Ausgang 41, längs der Ventilachse 9 betrachtet, im wesentlichen auf Höhe der Gehäusenabe 17 und damit auf Höhe des ringförmigen Abschnitts 16 des Strömungskanals, in den er unmittelbar übergeht.

Durch eine kleine durch die Wand der Gehäusenabe 17 hindurchgehende Radialbohrung 43 in der Achse der Bohrung 40 ist der die Federn 32 und 34 aufnehmende und während einer Bewegung des Betätigungskolbens 33 sein Volumen ändernde Teil des Hohlraums 27 zum Ausgang 41 hin offen, so daß zum Volumenausgleich Druckmittel zu- und abfließen kann und in ihm immer der niedrige am Ausgang 41 anstehende Druck herrscht.

Außer den Ausgängen 9 und 12 besitzt das Ventilgehäuse noch einen Druckanschluß 45, der fluidisch direkt mit dem Ausgang 9 verbunden ist.

Wahlweise kann das Ventil außerdem mit einer zusätzlichen, in 1 gestrichelt eingezeichneten Bohrung 46 versehen werden, die sich zwischen der Anschlußfläche 11 und der Bohrung 40 erstreckt. Auf diese Weise kann für einen Steuerblock, auf den das gezeigte Ventil montiert wird, eine direkt Verbindung zum Ausgang 41 des Ventils und damit zu einem Tank geschaffen werden, mit dem der Ausgang 41 normalerweise verbunden ist.

Wie schon erwähnt, wird das gezeigte entsperrbare Rückschlagventil üblicherweise als Füllventil verwendet, wobei sein Ausgang 12 mit einem Druckraum eines Preßzylinders und sein Ausgang 41 mit einem Tank verbunden sind. Dem Druckanschluß 45 kann Druckmittel zum Beispiel von einer Pumpe zugeführt werden. Wenn während eines Arbeitszyklus der Kolben des Preßzylinders aufgrund seines Eigengewichts nach unten fällt oder durch Eilgangzylinder nach unten bewegt wird, entsteht im Ausgang 12 gegenüber dem Ausgang 41 des Ventils ein Unterdruck, so daß der Schließkörper 15 von seinem Sitz abhebt und Druckmittel aus dem Tank durch das Ventil in den Preßzylinder nachströmen kann. Während des Arbeitshubs kann durch Zufuhr von Druckmittel über den Druckanschluß 45 ein hoher Druck im Preßzylinder aufgebaut werden, wobei der Schließkörper den Ausgang 12 fluidisch vom Ausgang 41 trennt. Nach dem Arbeitshub wird der Betätigungskolben 33 über die an den Adapter 24 angeschlossene Steuerleitung mit einem Steuerdruck beaufschlagt. Der Betätigungskolben legt sich an den Schaft 30 des Schließkörpers 15 an und nimmt ihn bei seiner weiteren Bewegung mit, so daß der Ventilteller 29 von seinem Sitz abhebt und zur Dekompression und während des Rückhubs Druckmittel aus dem Preßzylinder über das Füllventil in den Tank abfließen kann.


Anspruch[de]
Hydraulisches Rückschlagventil, insbesondere Füllventil zum Zu- und Abströmen von Druckmittel zu und von einem hydraulischen Preßzylinder einer Presse, mit einem Ventilgehäuse (10) mit einem ersten Ausgang (41) und mit einem zweiten Ausgang (12) und mit einem zwischen den Ausgängen (12, 41) verlaufenden Strömungskanal (13, 16, 40), mit einem im Ventilgehäuse (10) aufgenommenen, in Schließrichtung durch eine Schließfeder (32) belasteten Schließkörper (15), der in Richtung eines Druckmittelflusses vom zweiten Ausgang (12) zum ersten Ausgang (41) sperrt und der mit einem Schaft (30) in einer zentral zum zweiten Ausgang (12) angeordneten und in einen Abschnitt (16) des Strömungskanals hineinragenden Gehäusenabe (17) in Richtung einer Ventilachse (9) geführt ist, wobei in einem Hohlraum (27) der Gehäusenabe (17) die am Schaft (30) des Schließkörpers (15) angreifende Schließfeder (32) sowie ein Betätigungskolben (33) und eine Kolbenrückstellfeder (34) einer Betätigungseinrichtung zum Entsperren des Schließkörpers (15) gegen einen Druck im zweiten Ausgang (12) aufgenommen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusenabe (17) einstückig ein Teil des Ventilgehäuses (10) ist und daß der erste Ausgang (41) und ein sich an diesen anschließender, erster Abschnitt (40) des Strömungskanals radial zur Ventilachse (9) und im wesentlichen auf Höhe der Gehäusenabe (17) im Ventilgehäuse (10) angeordnet sind. Hydraulisches Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusenabe (17) nur an ihrer dem Schließkörper (15) abgewandten Seite an das übrige Material des Ventilgehäuses (10) angebunden und peripheral zur Ventilachse (9) vollständig vom ringförmigen, zweiten Abschnitt (16) des Strömungskanals umgeben ist. Hydraulisches Rückschlagventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (27) auf der einen Seite des Betätigungskolbens (33) durch eine Radialbohrung (43) zum zweiten Abschnitt (16) des Strömungskanals hin offen ist. Hydraulisches Rückschlagventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Radialbohrung (43) in der Achse des ersten Ausgangs (41) befindet. Hydraulisches Rückschlagventil nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß von der Anschlußfläche (11) des Ventilgehäuses (10), in der sich der zweite Ausgang (12) befindet, ein weiterer Kanal (46) ausgeht, der in den ersten Abschnitt (40) des Strömungskanals mündet.






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