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Rückschlagventil, insbesondere für hydraulische Stoßdämpfer Die Erfindung
bezieht sich auf ein Rückschlagventil, insbesondere für hydraulische Stoßdämpfer,
mit einem ringscheibenförmigen, auf einem Kreis liegende Durchflußöffnungen abdeckenden
Ventilverschlußstück und mit einer gewölbten, federnden, mit ihrer abgerundeten
Umfangskante das Ventilverschlußstück gegen den Ventilsitz drückenden Anschlagscheibe.
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Es sind hydraulische Ventile bekannt, bei denen die Durchflußöffnungen
ganz oder teilweise durch runde federnde Ventilversehlußstücke abgedeckt werden,
die sich beim überschreiten eines bestimmten Flüssigkeitsdrucks in den Durchflußöffnungen
mehr oder weniger von diesen abheben. Es ist bei Ventilen dieser Art bekannt, daß
durch Auswechseln der Ventilverschlußstücke die Charakteristik des jeweiligen Ventils
verändert werden kann. Die runden Ventilverschlußstücke gestatten, wie bekannt,
eine konstruktiv gedrungene Bauweise des Ventils gegenüber anderen bekannten Ventilausführungen,
bei denen der Anpreßdruck des jeweiligen plattenförmigen Verschlußstücks auf die
Durchflußöffnungen durch Schraubenfedern erzielt werden muß. Während bei der Schraubenfeder
die Möglichkeit besteht, durch Nachspannung derselben alle Ventilfedern einer Serie
auf den gleichen Vorspannungswert einzustellen, besteht bei Ventilen mit runden
federnden Ventilverschlußstücken nur unzulänglich die Möglichkeit, Ventilen einer
gleichen Serie die gleiche Federcharakteristik im laufenden Betrieb zu geben. Bei
den bekannten, mit runden Ventilverschlußstücken ausgerüsteten hydraulischen Ventilen
war bislang eine Feineinstellung hinsichtlich des Anpreßdrucks der federnden Verschlußstücke
bzw. ihres Biegewiderstandes gegenüber den auftretenden Flüssigkeitsdrücken nicht
mit der gewünschten Genauigkeit vorzunehmen. Man stößt hier auf die Schwierigkeit,
daß die Verschlußstücke auf Grund ihrer Herstellung an verschiedenen Stellen vielfach
unterschiedliche Federungseigenschaften aufweisen. So treten infolge der verschiedenartigen
Bearbeitungsvorgänge, sei es durch Walzen, Vergüten oder Schleifen, im Federmaterial
Eigenspannungen auf, deren Größe und Verteilung bei der üblichen Fertigung solcher
Verschlußstücke nicht vorauszusehen sind. Hinzu kommt, daß auch beim Ausstanzen
der Verschlußstücke in diesen Schneidspannungen auftreten bzw. durch das Ausstanzen
Spannungen frei werden, die zu Deformationen und einem über deren Fläche ungleich-
; mäßig verteilten Spannungszustand führen. Wenn man auch die nach dem Stanzvorgang
auftretenden plastischen Verformungen häufig erkennt und rückgängig machen kann,
so läßt sich jedoch die später bei der Beanspruchung solcher Ventilverschlußstücke
auftretende, von dem inneren Spannungszustand abhängige Durchbiegung nicht im voraus
feststellen. Das führt dazu, daß die Ventilverschlußstücke in ihrem Einbauzustand
infolge ihrer unterschiedlichen Spannungsverteilung die Durchflußöffnungen ungleichmäßig
abdecken bzw. freigeben.
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Um die im Vorgang aufgezeigten Schwierigkeiten zu beseitigen, wurde
bislang versucht, durch eine unrunde, vorzugsweise elliptische Stützscheibe, die
Feineinstellung dadurch zu erreichen, daß durch Drehen der Stützscheibe die Größe
des Hebelarmes, bezogen auf die Federdurchbiegung zwischen äußerer Stützscheibenkante
und der Mitte der Durchflußöffnung, beim Feineinstellvorgang verändert werden konnte
und somit über ein bekanntes Stau-Meßgerät für eine durchlaufende Serie die Kraftgrößeneinstellung
im gewünschten Toleranzbereich erfolgen konnte. Der Nachteil dieses Verfahrens ist
darin zu sehen, daß mit einer ausschließlich elliptischen Stützscheibe nur Ventile
mit zwei Durchfiußöffnungen eingestellt werden können und daß bei Ventilen mit mehreren
Öffnungen die unrunde Formgebung der Stützscheibe sich sinngemäß der Anzahl der
Öffnungen anzupassen hätte. Hierbei stellt sich jedoch heraus, daß bei Ventilen
mit mehreren Öffnungen kleineren Durchmessers die unrunde Formgebung von der runden
Formgebung nur unwesentlich abweicht und die maßliche Abweichung beider Formen nicht
ausreicht, den gewünschten Effekt der Hebelarmveränderung zu erzielen, womit gleichzeitig
auch die Einstellmöglichkeit entfällt. Bei Ventilen großen Durchmessers treten noch
zusätzlich die durch Deformationsbrüche an den unrunden Stützscheibenkanten
auftretenden
Funktionsstörungen unerwünscht in Erscheinung. Da runde Ventilverschlußstücke sich
unter dem Druck des durch die Durchflußöffnungen strömenden Mediums, bezogen auf
die Anzahl der öffnungen und des herrschenden Drucks, konkav durchbiegen, führt
jede Abweichung von einer runden zur unrunden Stützscheibe zu unerwünschten und
bekannterweise funktionsstörenden Spannungskonzentrationen an den Kanten der unrunden
Stützscheiben bei fallender oder steigender Durchmesseränderung.
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Bei dem oben aufgezeigten Verfahren der Kraftgrößeneinstellung mittels
unrunder Stützscheibe ist es wichtig, daß die die Stützscheibe gegen das Verschlußstück
drückende Mutter durch einen zusätzlichen Arbeitsgang, z. B. Verkörnen, gegen den
Schrauben- bzw. Wellenschaft gesichert werden muß, da sonst durch die dynamisch
pulsierende Beanspruchung ein Sichlösen der Mutter erfolgt und sich die Einstellungswerte
verändern.
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Ein anderer Vorschlag für ein in zwei Strömungsrichtungen arbeitendes
Rückschlagventil sieht eine von einer Feder belastete, die Durchflußöffnungen absperrende
starre Abdeckplatte als Verschlußstück vor, wobei die Feder in einem gewissen Bereich
hinsichtlich ihrer Kraft einstellbar ist, in der Weise, daß die Feder entweder gespannt
oder entspannt wird. Damit wird eine stufenlose Einstellbarkeit der Abdeckplatte
erreicht, wie dies auch eine andere bekannte Ausführung mit einem gleichfalls starren,
ringplattenförmigen Ventilverschlußstück offenbart.
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Die mögliche Bewegung bei dem Ventil mit dem plattenförmigen Verschlußstück
wird über eine Schraubenfeder gesteuert, deren Vorspannung mittels einer verstellbaren
Mutter einstellbar ist. Die in sich starre Ringplatte bei dem anderen Ventil steht
unter dem Einfluß einer Sternfeder. Gleichzeitig mit dem Verstellen der Mutter verstellt
sich auch die Sternfeder, so daß damit eine Änderung der Federkraft für diese Sternfeder
eintritt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht gegenüber diesen bekannten Lösungen
darin, bei Rückschlagventilen der eingangs genannten Art eine Einrichtung vorzusehen,
mit deren Hilfe die Größe der Federkraft runder Ventilverschlußstücke den jeweiligen
Forderungen entsprechend eingestellt und jederzeit reguliert werden kann. Dieses
Einstellen ist notwendig, da die Größe der Federkraft derartiger runder Ventilverschlußstücke
von einer Reihe von Faktoren abhängig ist, so daß nach dem Einbau dieser Ventilverschlußstücke
noch jederzeit eine Feineinstellung möglich sein muß, und zwar muß diese jederzeitige
Einstellung für jedes einzelne Ventilverschlußstück gegeben sein. Dies ist von besonderer
Bedeutung, wenn beispielsweise bei einem Stoßdämpfer für die Druck- und Zugstufe
Ventilverschlußstücke mit unterschiedlicher Kraft gefordert sind.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die gleichzeitige Anwendung
folgender Merkmale gelöst: a) Das Ventilverschlußstück hat eine kleinere Federspannung
als die Anschlagscheibe; b) die Druckspannung der Anschlagscheibe gegen das Ventilverschlußstück
ist stufenlos einstellbar, wobei sich der Durchmesser des Berührungskreises zwischen
der Anschlagscheibe und dem Verschlußstück ändert; c) der Durchmesser des Berührungskreises
zwischen der Anschlagscheibe und dem Ventilverschlußstück ist bei allen Einstellungen
kleiner als derjenige, auf dem die Durchflußöffnungen liegen.
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Bei Anordnung mehrerer Anschlagscheiben auf einem gemeinsamen zentralen
Bolzen ist jede Anschlagscheibe einzeln einstellbar.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in den Abbildungen
dargestellt. Es zeigt F i g. 1 ein Rückschlagventil im Längsschnitt, F i g. 2 das
Rückschlagventil der F i g. 1 im Grundriß und F i g. 3 eine Verbindung einer Mutter
mit einer Anschlagscheibe.
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In einem hydraulischen Arbeitsrohr 1 arbeitet ein hydraulischer Kolben
2 mit den jeweiligen Durchflußöffnungen 3. Die Durchflußöffnungen 3 sind durch federnde
Ventilverschlußstücke 4 abgedeckt, die sich topfartig ausgebildete Anschlagscheiben
5 gegen den Ansatz der Kolbenstange 6 bzw. gegen die Mutter 7 stützen. Die Kolbenstange
6 sowie der Kolben 2 sind im Bereich der Kolbenaufnahme mit Gewinde versehen.
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Unter dem Angriff des hydraulischen Mediums bei der Bewegungsfrequenz
hebt das Ventilverschlußstück 4 unter dem jeweiligen Kraftangriff über den
Hebelarm L bzw. L 1 ab.
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Die topfärtigen Anschlagscheiben 5 sind aus Federstahl hergestellt
und gestatten bei der Überprüfung der Dämpfungscharakteristik in einer Staumeßanlage
durch Drehen der Kolbenstange 6 gegenüber dem Kolben 2 und durch Drehen der Mutter
7 auf der Kolbenstange 6 gegenüber dem Kolben 2 eine Veränderung des Hebelarmes
L bzw. L 1. Hierdurch besteht die Möglichkeit, die Fertigungstoleranzen der jeweiligen
Ventilverschlußstücke 4 zu eliminieren und die gewünschte Federungscharakteristik
einzustellen.
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Die Durchflußöffnungen 3 sind versetzt auf dem Umfang des Kolbens
angeordnet, so daß bei den Bewegungen jeweils in Bewegungsrichtung das hydraulische
Medium durch das ebenfalls für die entsprechenden Durchflußöffnungen durchbohrte
Ventilverschlußstück 4 hindurchtreten kann und das gegenseitige Ventilverschlußstück
belastet.
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Auf Grund der Dimensionierung der Anschlagscheiben 5, deren Federungskraft
höher als die der Ventilverschlußstücke 4 ist, tritt unter der Arbeitsfrequenz keine
federnde Wirkung der Anschlagscheiben 5 ein.
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Die in F i g. 3 dargestellte Ausbildung der Verbindung einer Mutter
7 mit einer Anschlagscheibe 5 gestattet einen schnelleren und sichereren Montagevorgang,
da beide Einzelelemente, die Mutter 7 und die Anschlagscheibe 5, zusammen verbunden
sind, ohne jedoch die erforderliche Beweglichkeit der Anschlagscheibe 5 beim Einstellvorgang
zu behindern.
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Die obige Anordnung ermöglicht es, unabhängig voneinander die Charakteristik
der Ventilfederscheiben für die Ober- und Unterseite des Kolbens wunschgemäß getrennt
einzustellen.