Neue Einbahnstraße: Rückschlagventil mit höherem Durchfluss

Rückschlagventile erlauben die Durchströmung in nur eine Richtung und verhindern den Rückfluss in die Gegenrichtung. Was sich so leicht nach „Einbahnstraßen-Prinzip“ anhört, ist eine ausgefeilte Technologie, die im Laufe der Zeit immer wieder verfeinert wurde.

Bei der Entwicklung der neuen Baureihe von Rückschlagventilen hatten die Spezialisten von Bucher Hydraulics eindeutige Ziele: Steigerung der Performance ohne Änderung der Druckdifferenz und Kostenoptimierung. Dazu wurde ein einschraubbares Rückschlagventil auf Basis der bisherigen Typenreihe RKVE neu konstruktiert. Hier wurden die technischen Möglichkeiten hin zu besserem Nutzen, mehr Leistung, besserer Energieeffizienz und höherer Verfügbarkeit der Gesamtmaschine im Hinblick auf das Rückschlagventil ausgelotet.

Meist integriert in hydraulische Steuerblöcke, werden Rückschlagventile sowohl in stationären als auch mobilen Applikationen eingesetzt. Vom Bagger bis zur Spritzgießmaschine – sämtliche Anwendungsanforderungen sind geprägt von Superlativen wie kleiner, sparsamer, leistungsstärker. Aus diesem Grund ist es für Systemintegratoren sowie Endanwender ein deutlicher Vorteil, wenn sie kleinere Ventile mit höherer Performance einbauen können. Hier punkten die neuen Rückschlagventile mit mehr Durchfluss-Volumen bei gleichen Abmessungen.

Die Entwickler bei Bucher Hydraulics stellten die bisherige Baureihen-Konstruktion auf den Prüfstand und hinterfragten deren Querschnitte, den Hub sowie die Bauweise der Ventilkugel. Bei solchen Kugelrückschlagventilen wird die Ventilkugel mit Hilfe einer Feder auf den Ventilsitz gedrückt und so ein Durchfluss des Mediums verhindert. Um eine größere Abströmfläche und einen höheren Durchfluss erzielen zu können, verkleinerten die Entwickler zunächst den Durchmesser der Ventilkugel. Gleichzeitig wurde der Hub vergrößert, was für optimale Delta-P-Werte am Ventil sorgt.

Das Ergebnis dieses konstruktiven Rundumschlags: Die neue Generation hydraulischer Rückschlagventile ermöglicht bei gleicher Druckdifferenz einen bis zu 50 Prozent höheren Durchfluss verglichen mit der bisherigen Baureihe. Die größere Durchflussmenge spart Energie und lässt in vielen Fällen den Einsatz kleinerer Ventil-Nenngrößen zu, was sich positiv auf Kosten und Einbauraum auswirkt.

Spezifische sicherheitstechnische Aspekte standen bei einer weiteren Detailneuerung im Mittelpunkt. Obwohl ein Federbruch in Anwendungen nur unter extremen Belastungen vorkommen kann, wird das daraus resultierende Risiko nun deutlich minimiert: In allen neuen Rückschlagventilen mit federbelasteter Ventilkugel sind diese Federn nun gekammert, sodass sie selbst bei einem Federbruch innerhalb des Ventils verbleiben.

Bei der Anhebung des Standards bezogen die Entwickler auch die Dichtungstechnik mit ein. Bei den kleineren Rückschlagventilen von NG04 bis NG16 werden die Ventile eingeschraubt und über eine Schneidkante metallisch abgedichtet. Während zuvor angewandte Weichdichtungen noch auf Temperatur und Art des Mediums abgestimmt werden mussten und zuweilen Sonderlösungen erforderten, entfallen die Weichdichtungen bei den unteren Nenngrößen komplett.

Damit erhöht sich das Spektrum der Einsatzmöglichkeiten, sodass Anwender die Standardausführung der neuen Rückschlagventile bei Temperaturen von -30° bis +120° C installieren können. Die vorgegebene metallische Dichtung minimiert gleichzeitig das Ausfallrisiko des Ventils, da eine fehlerhafte Auswahl des Dichtmaterials ausgeschlossen ist.

Basierend auf den positiven Erfahrungen mit Rückschlagventilen NG04 bis NG16 (12 bis 120 l/min) komplettierte der Hersteller die Baureihe um Ventile der Nenngrößen NG25 bis NG40 mit einem Durchfluss von 210 bis 540 Liter pro Minute. Die neue Generation hat Gewinde von G1/8“ bis G3/4“ und ist in der Bohrungsform 118° einsetzbar; bei den Gewinden G1“ bis G 1 ½“ sind die Ventile in der Bohrungsform 180°. Somit können bisherige Baureihen vollständig ausgetauscht werden. Durch die Nutzung derselben Einbau-Bohrungsform für Ventile, die in Einschraubrichtung öffnen beziehungsweise umgedreht in Einschraubrichtung schließen, benötigen Anwender nur noch ein Werkzeug.

Robustheit, Betriebssicherheit und Schmutzunempfindlichkeit sind bei Rückschlagventilen bedeutende Kriterien. Zwar hat die kleine Komponente nur einen geringen Anteil an einem Steuerblock, wird aber permanent hoch beansprucht. Deshalb hängt die Verfügbarkeit der Maschinen und Fahrzeuge unmittelbar mit der Ausfallsicherheit des Rückschlagventils zusammen.

Bucher Hydraulics setzt während der Entwicklungsphase jede Baureihe auf den Prüfstand und testet auf maximale Druckbelastung, das heißt die Ventile werden einem Dauertest mit 1,5-fachem Durchfluss bei einem Druck von 350 bar unterzogen. Sie müssen zwei Millionen Zyklen mit Speichereinsatz standhalten, bevor sie freigegeben werden. Diese Prüfstandtests führen wiederum zu weiteren Erkenntnissen hinsichtlich Materialien oder Materialkombinationen. Darüber hinaus gilt bei Bucher Hydraulics die 100-Prozent-Kontrolle auf Dichtigkeit, bevor Ventile das Werk verlassen. hei