DE102009025092A1

DE102009025092A1 - Ventilpatrone

Info

Publication number: DE102009025092A1
Application number: DE102009025092A
Authority: DE
Inventors: Martin Reuter
Original assignee: Marco Systemanalyse und Entwicklung GmbH
Current assignee: Marco Systemanalyse und Entwicklung GmbH
Priority date: 2009-06-16
Filing date: 2009-06-16
Publication date: 2010-12-23
Anticipated expiration: 2029-06-17
Also published as: UA96225C2; RU2010124415A; DE102009025092B4; CN101922572B; PL214790B1; PL391520A1; CN101922572A; RU2449191C2

Abstract

Eine Ventilpatrone für ein Rückschlagventil weist ein Patronengehäuse auf, in dem ein Ventilkolben und ein Steuerkolben sowie eine Kolbenfeder angeordnet sind. Ein Ende des Ventilkolbens ist in dem Steuerkolben verschiebbar aufgenommen und der Steuerkolben weist einen Hilfskolben und eine Durchströmöffnung auf.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilpatrone für ein entsperrbares Rückschlagventil eines Stempels für ein Ausbaugestell im Untertagebau nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (vgl. DE 10 2005 025 917 A1 ).
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes entsperrbares Rückschlagventil zu schaffen, das nicht zum Schwingen neigt.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand vorteilhafter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 einen Schnitt durch eine Ventilpatrone bei geschlossenem Ventilkolben;
2 einen Schnitt durch die Ventilpatrone gemäß 1 mit teilweise geöffnetem Ventilkolben;
3 einen Schnitt durch die Ventilpatrone von 1 bei vollständig geöffnetem Ventilkolben; und
4 einen Schnitt durch die Ventilpatrone von 1 bei vollständig geöffnetem Ventilkolben und nachdem sich der Steuerkolben und der Hilfskolben in ihre Ausgangsposition zurückbewegt haben.
1 zeigt einen Schnitt durch eine Ventilpatrone für ein entsperrbares Rückschlagventil eines Stempels für ein Ausbaugestell. Die Ventilpatrone umfasst ein Patronengehäuse, das aus zwei Gehäuseteilen 72 und 74 besteht, die über ein Schraubgewinde 75 miteinander verschraubt sind. In dem Patronengehäuse ist ein Ventilkolben 78 angeordnet, der von einer Kolbenfeder 84 mit Kraft beaufschlagt wird.
Der Ventilkolben 78 ist im Inneren hohl und weist Durchströmungsöffnungen 52 auf, die bei geöffnetem Ventilkolben ein Durchströmen von Hydraulikmedium zwischen dem Anschluss PA und dem Kolbenflächenanschluss A eines zugehörigen Stempels ermöglichen. Ein Ringflansch 56 des Ventilkolbens 78 liegt bei der in 1 dargestellten Position dichtend an einem Dichtring 58 an und dichtet das Innere des Ventilkolbens 78 gegenüber Öffnungen 54 ab, die in der Außenmantelfläche des Gehäuseteils 74 vorgesehen sind.
Das in 1 rechte Ende des Ventilkolbens 78 weist einen geringeren Durchmesser als der Rest des Ventilkolbens auf und ist mit loser Passung über einen sehr geringen Ringspalt im Inneren eines Steuerkolbens 76 aufgenommen, der im Querschnitt U-förmig ausgebildet ist. Der Steuerkolben 76 ist in einer Kolbenbohrung 60 (2) abgedichtet aufgenommen, wobei ein Spundloch 50 radial in diese Kolbenbohrung mündet. Über dieses Spundloch 50 wird Hydraulikmedium zugeführt, das das Rückschlagventil entsperrt und das mit dem Ringflächenanschluss des Stempels und dem B-Anschluss eines zugehörigen Ventilblocks in Verbindung steht.
Wie 1 zeigt, ist das Spundloch 50 beabstandet zu dem Boden 62 (2) der Kolbenbohrung 60 vorgesehen und es mündet in die Mantelfläche der Kolbenbohrung 60 beabstandet zu dem Boden 62 der Kolbenbohrung. Im Bereich des Spundloches 50 ist ferner zwischen dem Außenumfang des Steuerkolbens 76 und der Kolbenbohrung 60 ein geringer Ringspalt 64 vorgesehen, der durch eine Einziehung ausgebildet ist, die an dem in 1 rechten Ende des Steuerkolbens an dessen Außenumfang vorgesehen ist. Anstelle des Spundlochs oder auch zusätzlich kann auch eine andere Bohrung vorgesehen werden, um das Hydraulikmedium in den Bereich der Kolbenbohrung 60 zu führen.
1 zeigt ferner, dass der Steuerkolben 76 im Zentrum seines Kolbenbodens 86 eine Durchströmöffnung 88 aufweist, deren Innendurchmesser etwa dem Innendurchmesser des rechten Endes des Ventilkolbens 78 entspricht. Darüber hinaus ist im Inneren des Steuerkolbens 76 zwischen dem Kolbenboden 86 und dem rechten Ende des Ventilkolbens 78 ein Hilfskolben 90 angeordnet, der im Inneren des Steuerkolbens 76 abgedichtet geführt ist und der über seinen Querschnitt vollständig geschlossen ist. Wie 3 verdeutlicht, ist an dem in 3 rechten Ende, d. h. an der Unterseite des Hilfskolbens 90 ein zentrischer Zapfen 92 ausgebildet, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser der Durchströmöffnung 88 entspricht, so dass der Zapfen 92 mit loser Passung in die Durchströmöffnung 88 einführbar ist. In diesem Zustand fluchtet die Stirnfläche des Zapfens 92 mit der Unterseite des Steuerkolbens 76 (vgl. 2).
An dem in den Figuren linken Ende des Steuerkolbens 76 weist dieser eine konische Innendurchmesserverringerung 77 auf, an die sich ein umlaufender Bund 79 anschließt, der als Hubbegrenzung für den Steuerkolben 76 dient, indem der Bund an einem Dichtsitzring 59 anschlägt (vgl. Ausschnittsvergrößerung von 2).
Ferner kann zwischen dem Ventilkolben 78 und dem Patronengehäuse im Bereich des Dichtsitzringes ein dünner Ringspalt 80 vorgesehen sein.
Wird das Spundloch 50 mit Druck beaufschlagt, so gelangt das Hydraulikmedium zunächst über den Ringspalt 64 in den Bereich der Kolbenbohrung 60, was bereits eine Dämpfung bewirkt. Bewegen sich anschließend der Steuerkolben 76, der darin befindliche Hilfskolben 90 und der an diesem anliegende Ventilkolben 78 nach links (2), so bewirkt der weitere Ringspalt 80 zwischen dem Ventilkolben 78 und dem Ventilsitzring 59 ebenfalls ein gedämpftes Öffnen. Um eine Überbestimmung zu vermeiden, sind der Steuerkolben und der Ventilkolben mit loser Passung ineinander gefügt.
1 zeigt einen Zustand, bei dem der Stempel ausgefahren ist und am Anschluss A ein Druck in der Größenordnung von etwa 500 bar anliegt. Die Anschlüsse PA und B sind drucklos. Wird anschließend auf den Anschluss B ein Steuerdruck von etwa 300 bar gegeben, so bewegt sich zunächst die Einheit aus Steuerkolben 76, Hilfskolben 90 und Ventilkolben 78 etwas nach links, so dass der in 2 dargestellte Zustand erreicht wird, bei dem der Ventilkolben 78 geringfügig von dem Dichtring 58 abgehoben ist, so dass das unter Druck stehende Hydraulikmedium durch die Öffnungen 54 und den Ringspalt 80 in das Innere des Ventilkolbens 78 strömen kann. Hierbei ist der Strömungsquerschnitt im Bereich des Ringspalts 80 wesentlich kleiner als im Bereich zwischen dem Dichtsitz des Ventilkolbens 78 und dem Dichtring 58, so dass eine hohe Strömungsgeschwindigkeit und der größte Druckabfall nicht im Bereich des Dichtsitzes sondern im Bereich des Ringspalts auftreten. Anschließend sinkt der Druck im Bereich des Anschlusses A weiter ab, so dass nach einem Absinken auf etwa 250 bar der Hilfskolben 90 den Ventilkolben 78 vollständig nach links gedrückt hat, so dass das Ventil vollständig geöffnet hat (3). Sollte anschließend der Steuerdruck B auf Null gesetzt werden, so würde die Feder 84 sämtliche Kolben in den Zustand von 1 zurückführen.
4 zeigt einen Zustand des Ventils beim Setzen des Stempels, bei dem der Druck im Bereich des Anschlusses A und der Druck im Bereich des Steueranschlusses B auf Null abgefallen sind und der Druck im Bereich des Anschlusses PA etwa 300 bar beträgt. In diesem Zustand haben sich sowohl der Steuerkolben 76 wie auch der Hilfskolben 90 wieder vollständig nach rechts in ihre Ausgangsposition zurückbewegt und der Steuerkolben 78 bleibt aufgrund der Flächenverhältnisse in seinem geöffnetem Zustand.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung betrifft diese ein entsperrbares Rückschlagventil für einen Stempel eines Ausbaugestells, das eine Ventilpatrone der vorstehend beschriebenen Art umfasst, und das einen Kolbenflächenanschluss A, einen Steueranschluss B und einen Druckanschluss PA aufweist. Ein solches Rückschlagventil ist erfindungsgemäß so ausgebildet, dass bei einem Entsperren des Rückschlagventils durch Druckbeaufschlagen des Steueranschlusses B mit Hilfe des Steuerkolbens 76 und des Hilfskolbens 90 ein zweistufiges Öffnen des Rückschlagventils erfolgt. Hierbei öffnet der Steuerkolben 76 mit großem Durchmesser das Ventil auch gegenüber sehr hohen Drücken im Kolbenraum des Stempels. Der kleinere Hilfskolben öffnet dann das Ventil vollständig, nachdem der Druck entsprechend abgefallen ist. Dies kann dadurch erreicht werden, dass bei einem Entsperren des Rückschlagventils zunächst der Steuerkolben 75 und der Hilfskolben 90 gemeinsam öffnen, wobei anschließend, d. h. nach einem ersten Druckabfall, nur der Hilfskolben eine vollständige Öffnung des Rückschlagventils bewirkt.
Bei den dargestellten Durchmesserverhältnissen öffnet das Rückschlagventil in einem Druckbereich zwischen etwa 300 und 250 bar vollständig. Der Druck, bei dem die zweite Stufe des Ventils öffnet, wird durch den Durchmesser des (kleinen) Hilfskolbens 90 im Verhältnis zu denjenigen Flächen definiert, die auf den Ventilteller drücken.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102005025917 A1 [0001]

Claims

Ventilpatrone für ein entsperrbares Rückschlagventil eines Stempels für ein Ausbaugestell, umfassend ein Patronengehäuse (72, 74), in dem ein Ventilkolben (78) und ein im Querschnitt U-förmiger Steuerkolben (76) sowie eine Kolbenfeder (84) angeordnet sind, wobei ein Ende des Ventilkolbens in dem Steuerkolben (76) verschiebbar aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (76) in seinem Kolbenboden (86) eine Durchströmöffnung (88) aufweist, und dass im Inneren des Steuerkolbens (76) zwischen dem Kolbenboden (86) und dem Ende des Ventilkolbens (78) ein Hilfskolben (90) angeordnet ist.
Ventilpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfskolben (90) geschlossen ist.
Ventilpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfskolben (90) einen Zapfen (92) aufweist, der mit loser Passung in die Durchströmöffnung (88) einführbar ist.
Ventilpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (76) einen umlaufenden Bund (79) aufweist, der als Hubbegrenzung für den Steuerkolben dient.
Ventilpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfskolben (90) im Steuerkolben (76) abgedichtet geführt ist.
Ventilpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des Hilfskolbens (90), der Außendurchmesser des Endes des Ventilkolbens (78) und der Innendurchmesser des Steuerkolbens (76) etwa gleich groß sind.
Entsperrbares Rückschlagventil für einen Stempel eines Ausbaugestells, umfassend eine Ventilpatrone nach Anspruch 1 und einen Kolbenflächenanschluss (A), einen Steueranschluss (B) und einen Druckanschluss (PA), dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Entsperren des Rückschlagventils durch Druckbeaufschlagen des Steueranschlusses (B) mit Hilfe des Steuerkolbens (76) und des Hilfskolben (90) ein zweistufiges Öffnen des Rückschlagventils erfolgt.
Entsperrbares Rückschlagventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Entsperren des Rückschlagventils zunächst der Steuerkolben (76) und der Hilfskolben (90) gemeinsam öffnen und an schließend nur der Hilfskolben (90) eine vollständige Öffnung des Rückschlagventils bewirkt.