WO2002018799A1 - Entsperrbares rückschlagventil für sehr hohe systemdrücke - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein entsperrbares Rückschlagventil, das für sehr hohe Systemdrücke verwendet werden soll und ein Ventilgehäuse (35) mit einer in einer Ventilachse (37) liegenden, durchgehenden Aufnahmebohrung (36), einen Aufstosskolben (70), der zur Entsperrung eines Schliessgliedes (50) an einem Kolbenbund (71) mit einem Steuerdruck beaufschlagbar ist und beidseits des Kolbenbundes (71) an Endabschnitten (79,80) von wenigstens annähernd gleichen Durchmessern in Richtung der Ventilachse geführt ist. In die Aufnahmebohrung sind auf jeder Seite des Kolbenbundes zwei Einsätze (60) eingebracht, in die der Aufstosskolben mit einem Endabschnitt eintaucht, wobei in einem dem Kolbenbund nahen, aus einem metallischen Material mit guten Gleiteigenschaften gefertigten, ersten Einsatz der Endabschnitt geführt ist und ein dem ersten Einsatz folgender, zweiter Einsatz (44,55) eine radial am Endabschnitt des Aufstosskolbens (70) anliegende und axial vom ersten Einsatz abgestützte Hochdruckdichtung (86) aufweist, dass der erste Einsatz nur über eine kurze Strecke von seiner Kolbenbund zugewandten Stirnseite her einen Führungsdurchmesser für den Aufstosskolben besitzt und dass axial zwischen der Hochdruckdichtung und dem ersten Einsatz in einer Aufnahme (87), deren Durchmesser wesentlich kleiner als der Aussendurchmesser der Einsätze (44,60,55) ist, ein Abstützring (88) angeordnet ist, der ebenfalls aus einem metallischen Material mit guten Gleiteigenschaften hergestellt ist und der mit engem Spiel zum Endabschnitt des Aufstosskolbens und mit grossem radialen Spiel zur Aufnahme hergestellt ist.

Description

Beschreibung

Entsperrbares Rückschlagventil für sehr hohe Svstemdrücke

Die Erfindung geht aus von einem entsperrbaren Rückschlagventil, das für sehr hohe Systemdrücke verwendbar sein soll und das die Merkmale aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufweist.

Rückschlagventile erlauben ohne weiteres einen Druckmitteldurchfluß von einem ersten Ausgang zu einem zweiten Ausgang, wobei das Schließglied durch eine von dem Druck im ersten Ausgang erzeugte Kraft gegen den vom im zweiten Ausgang herrschenden Druck ausgeübte Kraft und gegen die Kraft der Schließfeder von einem Sitz abgehoben wird. Da das Schließglied üblicherweise an gleich großen Flächen von den Drücken beaufschlagt wird, stellt sich im ersten Ausgang ein Druck ein, der um eine der Kraft der Schließfeder äquivalente Druckdifferenz höher als der Druck im zweiten Ausgang ist. Die Schließfeder ist nur schwach, um die Verluste über das Ventil gering zu halten, es sei denn man will das Druckmittel im ersten Ausgang bewußt anstauen. Die Durchströmung eines Rückschlagventils in Richtung vom zweiten Ausgang zum ersten Ausgang ist nur durch zusätzliche Maßnahmen möglich, durch die ein entsperrbares Rückschlagventil geschaffen wird. Es ist dann ein Aufstoßteil vorhanden, das am Schließglied in Öffnungsrichtung angreifen und es gegen die Kraft der Schließfeder und gegen die Druckdifferenz zwischen dem ersten und zweiten Ausgang vom Sitz abheben kann.

Aus der DE 197 14 505 A 1 ist ein entsperrbares Rückschlagventil geoffenbart, das alle Merkmale aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufweist. Als Beispiel für eine Verwendung eines solchen Rückschlagventils wird in der genannten Schrift das Innenhochdruckumformen von rohrartigen Halbzeugen erwähnt. Das gezeigte Rückschlagventil besitzt ein Ventilgehäuse mit einer durchgehenden Aufnahme- bohrung, die gestuft ist und sich im wesentlichen aus drei Abschnitten zusammensetzt. In den zwei äußeren Abschnitten ist der Durchmesser der Aufnahmeboh- rung größer als in einem mittleren Abschnitt, in den die beiden äußeren Abschnitte in in Radialebenen liegenden Stufen übergehen. In die beiden äußeren Abschnitte sind dem Systemdruck ausgesetzte hochfeste Einsätze und der Führung eines Aufstoßkolbens dienende Einsätze eingebracht. Der mittlere Abschnitt der Auf- nahmebohrung ist durch einen Kolbenbund des Aufstoßkolbens in zwei Ringräume aufgeteilt, von denen der eine zur Steuerung des Rückschlagventils über ein Pilotventil mit Steuerdruck beaufschlagt oder zu einem Tank entlastet werden kann und der andere dauernd mit einem Druckmittelreservoir verbunden ist und eine Rückstellfeder für den Aufstoßkolben enthält. Es ist festgestellt worden, daß bei dem bekannten Rückschlagventil der Aufstoßkolben nicht immer in dem gewünschten Maße leichtgängig ist.

Auch in der DE 198 56 018 A1 ist ein entsperrbares Rückschlagventil geoffenbart, das alle Merkmale aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufweist und das eben- falls insbesondere in Anlagen zum Innenhochdruckumformen von rohrartigen Halbzeugen verwendet wird. Bei dem in der DE 198 56 018 A1 gezeigten Rückschlagventil ist die Klemmneigung des Aufstoßkolbens dadurch verringert worden, daß die Aufnahmebohrung im Bereich der Einsätze und zwischen diesen, abgesehen von eventuell vorhandenen, in axialer Richtung kurzen Eindrehungen, im wesentlichen gleichen Durchmesser hat, so daß sie von nur einer Seite des Ventilgehäuses aus, also ohne Wechsel der Position des Ventilgehäuses oder des Werkzeugs, bearbeitet werden kann. Axial zwischen zwei Einsätzen ist eine Abstandsbuchse angeordnet, die auch bei gleich bleibendem Durchmesser der Aufnahmebohrung für einen festen Abstand zwischen zwei Einsätzen auf verschiede- nen Seiten des Kolbenbundes sorgt. Der dem Kolbenbund nahe Einsatz auf jeder Seite des Kolbenbundes ist aus einem metallischen Material mit guten Gleiteigenschaften, zum Beispiel aus einer Kuper-Beryllium-Legierung gefertigt, und hat an seinem Innendurchmesser über seine gesamte axiale Erstreckung ganz enges Spiel zum entsprechenden Endabschnitt des Aufstoßkolbens, führt also eng auf seiner gesamten axialen Länge den entsprechenden Endabschnitt. Trotz einer erzielten Verbesserung gegenüber dem aus der DE 197 14 505 A1 bekannten Rückschlagventil ist auch bei dem Rückschlagventil nach der DE 198 56 018 A1 bei sehr hohen Drücken noch ein Verklemmen des Aufstoßkolbens festgestellt worden.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein entsperrbares Rückschlagventil mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weiterzuent- wickeln, daß die Neigung des Aufstoßkolbens zum Verklemmen verringert ist.

Diese Aufgabe wird bei einem entsperrbaren Rückschlagventil gemäß dem Ober- begriff des Anspruchs 1 nach der Erfindung dadurch gelöst, daß dieses Ventil zusätzlich mit den Merkmalen aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 ausgestattet ist. Die Erfindung beruht zunächst auf der Erkenntnis, daß die Schwer- gängigkeit oder sogar das Klemmen des Aufstoßkolbens bei den bekannten Ventilen auch durch eine Verformung der dem Kolbenbund nahen, ersten Einsätze bedingt ist. Die Verformung wird durch die Hochdruckdichtung hervorgerufen, die in der Ausdrehung des zweiten Einsatzes aufgenommen ist und sich axial am ersten Einsatz nahe an dessen Innendurchmesser abstützt. Bei sehr hohen Drücken ist die von der Hockdruckdichtung auf den ersten Einsatz ausgeübte Kraft so groß, daß sich der Einsatz unter Verringerung des Innendurchmessers verformt und der Aufstoßkolben klemmt.

Gemäß der Erfindung besitzt zunächst der erste Einsatz nur über eine kurze Strecke von seiner dem Kolbenbund zugewandten Stirnseite her einen Führungsdurchmesser für den Endabschnitt des Aufstoßkolbens. Innerhalb der bezeichne- ten Strecke verringert sich der Innendurchmesser des Einsatzes bei dessen Verformung nicht. Außerhalb der bezeichneten Strecke ist der Innendurchmesser des ersten Einsatzes so groß gewählt, daß trotz einer mit der Verformung einhergehenden Verringerung des Innendurchmessers noch kein Klemmen des Aufstoßkolbens verursacht wird. Der Abstützring, der sich axial zwischen der Hochdruck- dichtung und dem ersten Einsatz in einer zwischen den beiden Einsätzen ausgebildeten und radial zum Endabschnitt des Aufstoßkolbens hin offenen Aufnahme befindet, hat an seinem Außendurchmesser großes Spiel in der Aufnahme, so daß sich durch eine Verformung bedingte Veränderungen im Durchmesser der Aufnahme nicht auf den Abstützring auswirken. Dieser hat außerdem einen wesentlich kleineren Außendurchmesser als die Einsätze, so daß die Angriffsstelle der von der Hochdruckdichtung ausgeübten Kraft und die Anlagestelle des Abstützrings am ersten Einsatz axial wenigstens annähernd übereinander liegen und der Abstützring auch unmittelbar kaum verformt wird. Trotz des engen Spiels zwischen dem Abstützring und Endabschnitt des Aufstoßkolbens, durch das verhindert wird, daß die Hochdruckdichtung in den Spalt zwischen dem Abstützring und dem Endabschnitt des Aufstoßkolbens einwandert, wird bei einem erfindungsgemäßen entsperrbaren Rückschlagventil somit durch die von der Hochdruckdichtung in axialer Richtung auf den Abstützring und den ersten Einsatz ausgeübte Kraft kein Klemmen des Aufstoßkolbens mehr verursacht.

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

Bevorzugt hat, wie dies im Anspruch 2 beschrieben ist, der erste Einsatz vor seinem Abschnitt mit dem Führungsdurchmesser radial zum Endabschnitt des Auf- stoßkolbens ein Spiel von wenigstens 1/10 mm, vorzugsweise von 2/10 mm. Dadurch ist der Abstand zum Aufstoßkolben genügend groß, um trotz Verformung ein Klemmen zu vermeiden. Andererseits ist eine Radialdichtung zwischen Einsatz und Endabschnitt axial noch soweit abgestützt, daß sie nicht den vorhandenen Spalt einwandert.

Der Außendurchmesser des Abstützrings ist gemäß Patentanspruch 3 etwa 1,1 mal so groß wie der Durchmesser der Ausdrehung für die Hochdruckdichtung, reicht radial also nur verhältnismäßig wenig über die Hochdruckdichtung hinaus, so daß kein allzu großer Versatz zwischen der Stelle der Krafteinleitung durch die Hochdruckdichtung und der Stelle der Anlage des Abstützrings am ersten Einsatz auftreten kann. Das radiale Spiel zwischen dem Abstützring und dem Endabschnitt des Aufstoßkolbens ist gemäß Patentanspruch 4 sehr gering, damit ein Einwandern eines Teils der Hochdruckdichtung in den Radialspalt zwischen Abstützring und Endab- schnitt des Aufstoßkolbens mit hoher Sicherheit vermieden ist.

Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen eines erfindungsgemäßen entsperrbaren Rückschlagventils sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen entsperrbaren Rückschlagventils sowie das Prinzip einer hydraulischen Schaltung zur Innenhochdruckum- formung, innerhalb der ein erfindungsgemäßes Rückschlagventil verwendbar ist, sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.

Es zeigen

Figur 1 das hydraulische Schaltbild und

Figur 2 einen Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rückschlagventils.

Das Schaltbild nach Figur 1 stellt nur einen Ausschnitt aus dem hydraulischen Teil einer Innenhochdruckumformungsanlage dar. Wichtigstes Teil der Hydraulik einer solchen Anlage ist ein Druckübersetzer 10, der in einem mehrteiligen Gehäuse 11 einen Differentialkolben 12 enthält, dessen Flächenverhältnis das Drucküberset- zungsverhältnis bestimmt. An einem sekundärseitigen Kolbenabschnitt 13 ist der Durchmesser des Differentialkolbens 12 wesentlich kleiner als an einem primär- seitigen Kolbenabschnitt 14. Letzterer teilt einen Innenraum des Gehäuses 11 in einen Ringraum 15 und einen Zylinderraum 16 auf. Die beiden Räume sind über Arbeitsleitungeη 17 und 18 mit einem proportional verstellbaren Wegeventil 19 verbunden, das in seiner mittleren Ruhestellung beide Arbeitsleitungen und damit den Ringraum 15 und den Zylinderraum 16 über einen Tankanschluß T mit einem Tank verbinden. In einer ersten Arbeitsstellung des Wegeventils 19 wird der Ringraum 15 über einen Pumpenanschluß P mit einer Hydropumpe 20 verbunden, während der Zylinderraum 16 mit dem Tank verbunden bleibt. In der anderen Arbeitsstellung des Wegeventils 19 ist der Zylinderraum 16 mit der Hydropumpe und der Ringraum 15 mit dem Tank verbunden.

Ein Weggeber 23 erfaßt die Position des Differentialkolbens 12 bezüglich des Gehäuses 11.

Der Raum 24 vor der Stirnseite des sekundärseitigen Kolbenabschnitts 13 ist zum einen über ein einfaches Rückschlagventil 25, das zu ihm hin öffnet, mit einem Vorratsbehälter 26 verbunden, der eine Druckflüssigkeit auf Wasserbasis enthält. Zum andern ist an den Druckraum 24 ein erfindungsgemäßes entsperrbares Rückschlagventil 30 angeschlossen, durch das hindurch ohne weiteres Druckmit- tel aus dem Druckraum 24 zu einer Leitung 31 fließen kann, die an das umzuformende Halbzeug anschließbar ist. Die Leitung 31 ist außerdem über ein zu ihr hin öffnendes Rückschlagventil 32 mit den Vorratsbehälter 26 verbunden. Im Betrieb wird das Halbzeug über die Leitung 31 und das Rückschlagventil 32 aus dem Vorratsbehälter 26 mit Druckflüssigkeit gefüllt, wobei zwischen dem Vorratsbehälter 26 und dem Rückschlagventil 32 auch noch eine Pumpe angeordnet sein kann, die eine Befüllung bis zu einem gewissen Druck bewirkt. Dann wird das Wegeventil 19 in seine zweite Arbeitsstellung gebracht, in der dem Zylinderraum 16 des Druckübersetzers 10 von der Pumpe 20 Hydrauliköl zugeführt wird. Der Differentialkolben 12 bewegt sich, nach Figur 1 betrachtet, nach oben und verdrängt Druck- flüssigkeit aus dem Druckraum 24 über das entsperrbare Rückschlagventil 30 in die Leitung 31 , so daß sich der Druck im zu verformenden Halbzeug erhöht. Je nachdem wie groß das Volumen des Halbzeugs, die Zunahme des Volumens durch die Verformung und die Höhe des Enddruckes sind, ist einer oder sind mehrere Hübe des Differentialkolbens 12 notwendig. Für einen zweiten Hub wird das Wegeventil 19 in seine erste Arbeitsstellung gebracht, so daß der Differentialkolben 12 nach unten fährt und über das Rückschlagventil 25 aus dem Vorratsbe- hälter 26 Druckflüssigkeit in den Druckraum 24 angesaugt wird. Nach abermaligem Umschalten des Wegeventils 19 wird wiederum aus dem Druckraum 24 Druckflüssigkeit über das Rückschlagventil 30 in die Leitung 31 gedrückt.

Nach vollendeter Verformung und Kalibrierung des Werkstücks wird das Rückschlagventil 30 durch Anlegen eines Steuerdrucks an einen Steuerkanal 33 entsperrt, so daß der Raum innerhalb des Werkstücks und die Leitung 31 durch Zurückfahren des Differentialkolbens 12 dekomprimiert werden können.

Der Aufbau und die Wirkungsweise des Rückschlagventils 30 gehen näher aus Figur 2 hervor. Das dort gezeigte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rückschlagventils besitzt ein Ventilgehäuse 35, durch das eine Aufnahmebohrung 36 hindurchgeht, deren Achse als Ventilachse 37 bezeichnet sei. Die Aufnahmebohrung 36 besitzt abgesehen von zwei mit einem Innengewinde versehenen Abschnitten 38 an ihren beiden Enden und abgesehen von flachen Eindrehungen 39, 40, 41 , 42 und 43 weiter innen durchgehend den gleichen Durchmesser und kann im Bereich dieses gleichen Durchmessers von nur einer Seite des Ventilgehäuses 35 aus bearbeitet werden. In die Aufnahmebohrung 36 sind insgesamt sechs Teile axial gegeneinander verspannt eingesetzt. Zunächst sind in die Abschnitte 38 der Aufnahmebohrung 36 hochfeste Einsätze 44 und 45 eingeschraubt, von denen jeder in der Ventilachse 37 eine Gewindebohrung 46 bzw. 47 hat, die als erster bzw. zweiter Ausgang des Ventils dienen und an die jeweils eine Druckleitung angeschlossen werden kann. Die Einsätze 44 und 45 tauchen über die Abschnitte 38 in den Bereich gleich bleibenden Durchmessers der Aufnahmebohrung 36 hinein und sind darin zentriert. Der Einsatz 45 besitzt eine nach innen offene Sackbohrung 48, die über einen engeren Kanal 49 mit der Gewindebohrung 47 verbunden ist und die ein Schließglied 50 aufnimmt und führt, das von einer schwachen Schließfeder 51 in Richtung aus der Sackbohrung 48 heraus belastet ist.

Dem Einsatz 45 folgt axial ein ebenfalls hochfester, scheibenförmiger Einsatz 55 mit einem zweifach gestuften zentralen Durchgang 56. Um den engsten Abschnitt des zentralen Durchgangs herum dient der Einsatz 55 als Sitz für das Schließglied 51. Auf den Einsatz 55 folgen eine Scheibe 60 mit einem zentralen Durchgang 61 , dann eine Abstandsbuchse 62, deren Innendurchmesser wesentlich größer als der Durchmesser des zentralen Durchgangs 61 in der Scheibe 60 ist, dann eine weite- re Scheibe 60 mit einem zentralen Durchgang 61 , die identisch zur ersteren

Scheibe 60, aber entgegengesetzt zu dieser montiert ist, und dann der Einsatz 44. Letzterer besitzt ähnlich wie der Einsatz 45 eine nach innen hin offene Sackbohrung 63, die jedoch weniger tief als die Sackbohrung 48 ist und auch einen kleineren Durchmesser hat. Dieser Durchmesser entspricht bis auf geringfügige Diffe- renzen dem Durchmesser der zentralen Durchgänge 61 in den Scheiben 60 und dem Durchmesser des mittleren Abschnitts des zentralen Durchgangs im Einsatz 55. Auch ist die Sackbohrung 63 über einen im Durchmesser engeren Kanal 64 mit der Gewindebohrung 46 verbunden.

Im Innern der Einsätze 55, 60 und 44 sowie im Innern der Abstandsbuchse 62 ist ein Aufstoßkolben 70 aufgenommen, mit dessen Hilfe das Schließglied 50 gegen die Kraft der Schließfeder 51 und gegen eine vom Druck im zweiten Ausgang 47 des Ventils erzeugte Kraft von seinem Sitz abgehoben werden kann.

Der Aufstoßkolben besitzt einen sich innerhalb der Abstandsbuchse 62 befindlichen Kolbenbund 71, der den von den Scheiben 60 und der Abstandsbuchse 62 umschlossenen Raum in zwei Ringräume 72 und 73 aufteilt. Der Ringraum 72 kann über einen Außenanschluß 75 und mithilfe eines nicht näher dargestellten Pilotventils mit einem Steuerdruck beaufschlagt oder von Druck entlastet werden. In dem Strömungspfad zwischen dem Außenanschluß 75 und dem Ringraum 72 liegen die Ausdrehung 40 des Ventilgehäuses 35 und eine Schrägbohrung 76 in der Abstandsbuchse 62. Der andere Ringraum 73 ist für einen Volumenausgleich und zum Abführen von Leckflüssigkeit über einen zweiten Außenanschluß 77 mit einem Ölbehälter verbunden und nimmt außerdem eine Rückstellfeder 78 für den Aufstoßkolben 70 auf. Außerdem befindet sich in dem Ringraum 73 radial zwischen der Rückstellfeder und der Abstandsbuchse 62 eine Buchse 74, durch die der Hub des Aufstoßkolbens 70 begrenzt ist. Dieser schlägt also an die Scheibe 60 nicht nahe an deren Innendurchmesser an, wo auch wegen einer sich in einem geringen Abstand zu der dem Ringraum 73 zugewandten Stirnseite befindlichen und eine Dichtung 68 aufnehmenden Ringnut 69 der Scheibe 60 die Gefahr einer Materialverformung bestünde.

Auf beiden Seiten des Kolbenbundes 71 besitzt der Aufstoßkolben wellenzapfenartige Endabschnitte 79 und 80, mit denen er durch die zentralen Durchgänge 61 der Scheiben 60 hindurch und in die Sackbohrung 63 des Einsatzes 44 bzw. in den zentralen Durchgang 56 des Einsatzes 55 eintaucht. Zum Schließglied 50 hin ist der eine Endabschnitt 80 durch einen Finger 81 verlängert, der durch den engsten Abschnitt des zentralen Durchgangs 56 des Einsatzes 55 hindurch das Schließglied 50 beaufschlagen kann. In der gezeigten Ruhelage des Aufstoßkolbens 70 besteht ein geringer Abstand zwischen dem Finger 81 und dem Schließ- glied 50. Der Strömungspfad zwischen den Ausgängen 46 und 47 des Ventils führt axial durch den Aufstoßkolben 70 hindurch, der dazu eine lange Axialbohrung 82, die sich in die Sackbohrung 63 des Einsatzes 44 hinein öffnet, und mehrere kleine Schrägbohrungen 83 am Fuße des Fingers 81 aufweist.

In einer den axial zur einen Scheibe 60 hin offenen und weitesten Abschnitt des zentralen Durchgangs 56 des Einsatzes 55 bildenden Ausdrehung 84 ist eine Hochdruckdichtung 86 aufgenommen, die vom in dem Durchgang 56 anstehenden Hochdruck axial in Richtung auf die Scheibe 60 zu beaufschlagt wird, aber natürlich auch radial zum Aufstoßkolben 70 hin wirkt. Vorliegend besteht die Hoch- druckdichtung aus einem am Aufstoßkolben anliegenden Führungsring, einem in einer radial nach außen offenen Nut des Führungsrings liegenden gummielastischen O-Ring und einem außen an einer konisch zulaufenden Fläche am Führungsring anliegenden metalischen Ring in Keilform. Radial wirkt auch die Dichtung 68 in der Ringnut 69 der Scheibe 60. Gleiche Dichtungen 68 und 86 befinden sich in einer Ausdrehung 84 des Einsatzes 44 und in einer Ringnut 69 der anderen Scheibe 60. ' Die Hochdruckdichtungen 86 werden vom Hochdruck nicht unmittelbar an die Scheiben 60 angedrückt. Vielmehr hat jede Scheibe 60 eine axial zum Einsatz 44 bzw. 55 und radial zum Endabschnitt 79 bzw. 80 des Aufstoßkolbens 70 hin offene Aufnahme 87, von der ein Abstützring 88 aufgenommen ist, der aus demselben gute Gleiteigenschaften aufweisenden Material wie die Scheiben 60, zum Beispiel einer Kuper-Beryllium-Legierung, besteht und der mit dem engen Spiel von etwa 2/100 mm am Endabschnitt 79 bz. 80 geführt ist. An diesem Abstützring 88 liegt die Hochdruckdichtung 86 an. Der Außendurchmesser des Abstützrings 88 ist nur etwa 1,1 mal so groß wie der Außendurchmesser der Hochdruckdichtung 86 und der diese aufnehmenden Ausdrehung 84, während der Außendurchmesser der Scheiben 60 mehr als 2,5 mal so groß ist. Der Durchmesser der Aufnahme 87 ist um wenigstens soviel größer als der Außendurchmesser des Abstützrings 88, daß dieser auch bei einer Verringerung des Durchmessers der Aufnahme aufgrund an der Scheibe 60 angreifender Kräfte von radial außen nicht belastet wird. Bei Einleitung einer Kraft von der Hochdruckdichtung 86 auf den Abstützring 88 wird diese Kraft auf jeden Fall radial nicht weiter draußen als am Außendurchmesser des Abstützrings und damit fast genau gegenüberliegend an die Scheibe 60 weitergegeben. In axialer Richtung sind die Aufnahme 87 und der Abstützring 88 so be- messen, daß der Abstützring eine genügend große Formsteifheit auch bei maximal möglichen radialen Versatz der Kraftüberleitungsstellen zwischen ihm, der Hochdruckdichtung und der Scheibe 60 hat. Vorliegend erstreckt sich dafür der Abstützring axial etwa über 1/5 der axialen Länge der Scheiben 60. Er könnte auch länger sein, wobei dann jedoch mehr spanende Bearbeitung der Scheiben 60 notwendig wäre.

Der Innendurchmesser der Scheiben 60 ist in dem Abschnitt 90 zwischen deren dem Ringraum 72 bzw. 73 zugekehrten Stirnseite und der Ringnut 69, also von der Stirnseite her nur über eine kurze Strecke, nur geringfügig größer als der Durchmesser eines Endabschnitts 79, 80 des Aufstoßkolbens. Im Abschnitt 90 einer Scheibe 60 ist ein Endabschnitt 79, 80 des Aufstoßkolbens 70 mit einem ra- dialen Spiel von 1/100 mm bis 2/100 mm geführt. Zwischen der Ringnut 69 und der Aufnahme 87 besteht zwischen einer Scheibe 60 und einem Endabschnitt 79, 80 ein größerer radialer Spalt mit einer Breite im Bereich von 2/10 mm. Dieser Spalt, der in Figur 2 der Deutlichkeit halber stark vergrößert eingezeichnet ist, ist 5 groß genug, um bei einer während des Betriebs erfolgenden Verformung einer Scheibe 60 durch die von einer Hochdruckdichtung 86 über einen Abstützring 88 auf sie ausgeübte Kraft eine feste Anlage der Scheibe an einen Endabschnitt 79, 80 des Auf stoßkolbens 70 und damit dessen Klemmen zu vermeiden.

10 Bei dem gezeigten Ventil sind die Trennfugen zwischen der einen Scheibe 60 und dem Einsatz 44, zwischen der anderen Scheibe 60 und dem Einsatz 55 und zwischen dem Einsatz 55 und dem Einsatz 45 sowie der axial zwischen der Dichtung ₍ 69 und einem Abstützring 88 befindliche Radialspalt zwischen einer Scheibe 60 und einem Endabschnitt 79, 80 des Aufstoßkolbens 70 von Druck entlastet. Für

15 die Druckentlastung zwischen den beiden Einsätzen 55 und 45 ist die dem Einsatz 45 zugewandte Stirnseite des Einsatzes 55 im Abstand zur Ventilachse 37 nach außen hin leicht konisch ausgebildet, so daß einerseits zur radialen Abdichtung die Einsätze 45 und 55 weit innen stramm aneinander liegen können und andererseits ein in seiner axialen Ausdehnung radial nach außen hin zunehmender Ring-

20 räum geschaffen ist, aus dem Leckageflüssigkeit über eine Gehäusebohrung abgeführt wird.

Für die Druckentlastung zwischen den Scheiben 60 und den Einsätzen 44 und 55 gehen durch jede Scheibe 60 mehrere Radialbohrungen 93 hindurch, die innen in

25 eine Aufnahme 87 münden und außen zu einer Eindrehung 39 bzw. 42 hin offen sind. In der einer Scheibe 60 zugekehrten Stirnseite eines Abstützrings 88 befinden sich zwei oder mehr von der Innenseite bis zur Außenseite verlaufende Furchen 94, über die der Radialspalt zwischen einer Scheibe 60 und dem Endabschnitt 79, 80 des Aufstoßkolbens 70 mit dem Radialspalt zwischen einem Ab-

30. stützring 88 und einer Scheibe 60 verbunden ist. Das in die Eindrehungen 39 und 42 aufgrund von Leckage gelangende Druckmittel wird durch Gehäusebohrungen 95 abgeführt. Somit sind die Scheiben 60 nirgends dem in den Ausgängen 46 und 47 des Ventils möglichen Höchstdruck ausgesetzt und können hinsichtlich der Materialauswahl ganz auf ihre Funktion als Führungen für den Aufstoßkolben 70 abgestimmt werden. Sie sind vornehmlich aus einer Kupfer-Beryllium-Legierung hergestellt. Die Einsätze 44, 45 und 55 dagegen sind im Betrieb durch den Höchstdruck belastet und deshalb aus einem hochfesten Material hergestellt. Die Passung zwischen den Endabschnitten 79 und 80 des Aufstoßkolbens und den Einsätzen 44 und 55 ist so gewählt, daß die Führung des Aufstoßkolbens 70 in den Scheiben 60 stattfindet.

Die Dichtungen in der Scheibe 60 zwischen der Abstandsbuchse 62 und dem Einsatz 55 dichten Räume gegeneinander ab, in denen im wesentlichen gleicher Druck herrscht. Ihre Funktion besteht im wesentlichen darin, verschiedene Druckflüssigkeiten voneinander zu trennen. Der Ringraum 73 ist nämlich üblicherweise mit Öl gefüllt, während das für die Hochdruckumformung benutzte Druckmittel Wasser ist.

Bei Verwendung des in Figur 2 gezeigten entsperrbaren Rückschlagventils in der hydraulischen Schaltung nach Figur 1 ist der erste Ausgang 46 mit dem Druck- räum 24 des Druckübersetzers 10 und der zweite Ausgang 47 mit der Leitung 31 verbunden. Wenn der Druckübersetzer Wasser aus dem Druckraum 24 verdrängt, fließt dieses über die Kanäle 64, 82, 83, 56, über das von seinem Sitz abgehobene Schließglied 50 und über den Kanal 49 im Einsatz 45 zum zweiten Ausgang 47. Für die schon erwähnte Dekompression des flüssigen Umformmittels wird der Ringraum 72 über den Außenanschluß 75 mit Steuerdruck beaufschlagt, so daß sich der Aufstoßkolben 70 auf das Schließglied 50 zu bewegt und dieses von seinem Sitz abhebt. Das Abheben geschieht dabei gegen die Kraft der Rückstellfeder 78 und gegen eine Druckkraft, die durch eine eventuelle Druckdifferenz zwischen den Ausgängen 45 und 46 und durch unterschiedliche Angriffsflächen für die Drücke in den Ausgängen 46 und 47 am Schließglied 50 bedingt ist, und gegen die praktisch vernachlässigbar kleine Kraft der Schließfeder 51. Die Druckkraft kann zwar durch eine druckgesteuerte Bewegung des Differentialkolbens 12 zu Beginn praktisch zu null gemacht werden. Allerdings muß bei der dann folgenden Dekompression je nach der gewünschten Schnelligkeit, mit der diese stattfindet, eine mehr oder weniger große Druckflüssigkeitsmenge aus der Leitung 31 über das Ventil 30 in den Druckraum 24 strömen, wodurch über das Schließglied 50 eine Druckdifferenz auftritt. Gegen diese Druckdifferenz muß das Schließglied vom Aufstoßkolben 70 offengehalten werden. Dies wird aufgrund des großen Durchmessers des Kolbenbundes 71 mit Steuerdrücken erreicht, die heute üblicherweise mit Hydropumpen aufgebaut werden können.

Claims

Patentansprüche

1. Entsperrbares Rückschlagventil für sehr hohe Systemdrücke mit einem Ventilgehäuse (35) mit einer in einer Ventilachse (37) liegenden, durchgehenden Aufnahmebohrung (36), mit einem in Schließrichtung durch eine Schließfeder (51) vorgespannten und in Richtung der Ventilachse (37) bewegbaren Schließglied (50), mit einem Aufstoßkolben (70), der zur Entsperrung des Schließgliedes (50) an ei- _; nem Kolbenbund (71) mit einem Steuerdruck beaufschlagbar ist und beidseits des Kolbenbundes (71) an Endabschnitten (79, 80) von wenigstens annähernd gleichen Durchmessern in Richtung der Ventilachse (37) geführt ist, und mit zwei in die Aufnahmebohrung (36) eingebrachten Einsätzen (44, 60, 55, 60) auf jeder Seite des Kolbenbundes (71), in die der Aufstoßkolben (70) mit einem Endabschnitt (79, 80) eintaucht, wobei in einem dem Kolbenbund (71) nahen, aus einem metallischen Material mit guten Gleiteigenschaften gefertigten Einsatz (60) der Endabschnitt (79, 80) geführt ist und ein dem ersten Einsatz (60) folgender, zweiter Einsatz (44, 55) in einer radial zu dem Endabschnitt (79, 80) und axial zum ersten Einsatz (60) hin offenen Ausdrehung (84) eine radial am Endabschnitt (79, 80) des Aufstoßkolbens (70) anliegende und axial vom ersten Einsatz (60) abgestützte Hochdruckdichtung (86) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Einsatz (60) nur über eine kurze Strecke von seiner dem Kolbenbund (71) zugewandten Stirnseite her einen Führungsdurchmesser für den Endabschnitt (79, 80) des Aufstoßkolbens (70) besitzt und daß axial zwischen der Hochdruckdichtung (86) und dem ersten Einsatz (60) in einer zwischen den beiden Einsätzen (44, 60, 55, 60) ausgebildeten und radial zum Endabschnitt (79, 80) des Aufstoßkolbens (70) offenen Aufnahme (87), deren Durchmesser wesentlich kleiner als der Außendurchmesser der Einsätze (44, 60, 55, 60) ist, ein Abstützring (88) angeordnet ist, der ebenfalls aus einem metalli- sehen Material mit guten Gleiteigenschaften besteht und der mit engem Spiel zum Endabschnitt (79, 80) des Aufstoßkolbens (70) und mit großem radialen Spiel zur Aufnahme (87) hergestellt ist.

2. Entsperrbares Rückschlagventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der erste Einsatz (60) vor seinem Abschnitt (72) mit dem Führungs- durchmesser radial zum Endabschnitt (79, 80) des Aufstoßkolbens (70) ein Spiel von wenigstens 1/10 mm, vorzugsweise von 2/10 mm, hat.

3. Entsperrbares Rückschlagventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Abstützrings (88) etwa 1 ,1 mal so groß wie der Durchmesser der Ausdrehung für die Hochdruckdichtung (86) ist.

4. Entsperrbares Rückschlagventil nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das radiale Spiel zwischen dem Abstützring (88) und dem Endabschnitt (79, 80) des Aufstoßkolbens (70) im Bereich von 1/100 mm bis 2/100 mm liegt.

5. Entsperrbares Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Aufnahme (87) für den Abstützring (88) ganz im ersten Einsatz (60) befindet.

6. Entsperrbares Rückschlagventil nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Erstreckung des Abstützrings (88) etwa 1/5 der axialen Erstreckung des ersten Einsatzes (60) beträgt.

7. Entsperrbares Rückschlagventil nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß sich in wenigstens einer der axiale aneinander liegenden Flächen von erstem Einsatz (60) und Abstützring (88) wenigstens eine vom Innendurchmesser der Fläche bis zum Außendurchmesser des Abstützrings (88) reichende Furche (94) befindet und daß von dem Spalt am Außendurchmes- ser des Abstützrings (88) ein Leckagekanal (93, 39, 42, 95) nach außen führt.