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Die
Erfindung betrifft ein Rohrbruchventil zum Verschluss einer Druckleitung
im Schadensfall gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Derartige
Rohrbruchventile werden als Sicherung in Hydraulikleitungen eingebaut
und sperren die Hydraulikleitung bei einem schlagartigen Druckabfall
des Druckmittels. Hierdurch kann in hydraulisch betätigen Hebebühnen und
Hebearmen bei einem Bruch einer der Hydraulikleitungen ein Zurückfließen des
Fluids in die defekte Leitung und ein plötzliches Absinken der angehobenen
Last verhindert und eine angehobene Last in ihrer Position gehalten
werden.
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Die
EP 1 314 921 A2 zeigt
ein Rohrbruchventil mit einem federvorgespannten Ventilteller, der bei
einem hinreichend großen
Druckabfall gegen die Federwirkung auf einen Ventilsitz gedrückt wird
und hierdurch einen Durchlassspalt des Druckmittels verschließt. Die
Anbindung des Ventiltellers an dem Ventilgehäuse erfolgt über einen
als Blechformteil ausgebildeten Einsatzkörper, der von einem Sprengring
gehalten wird. Der Einsatzkörper
weist ein mittiges Durchgangsloch für eine Schraube sowie weitere Durchgangslöcher für das Fluid
auf. Der Ventilteller ist auf den Gewindebolzen der Schraube gesetzt
und wird von einer vorgespannten, zwischen dem Einsatzkörper und
dem Ventilteller angeordneten Ventilfeder in die Offenstellung gedrückt, in
der zwischen einem Außenkonusbereich
des Ventiltellers und einem entsprechendem Dichtsitz an der Unterseite
des Ventilgehäuses
ein Durchlassspalt verbleibt. Der Ventilteller wird durch zwei auf
den Gewindebolzen gesetzte Muttern gesichert und von einer zwischen den
Muttern und dem Ventilteller als Gegenfeder zur Ventilfeder vorgesehenen
Spannfeder gehalten. Zur Einstellung des Duchlassspaltes werden
der Schraubenkopf und die Mut tern verstellt, wobei Werkzeuge von
beiden axialen Enden eingeführt
werden müssen.
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Versuche
zeigen jedoch, dass ein derartiges Rohrbruchventil keine hinreichende
Sicherheit gewähren
kann. So tritt bereits in dem Bereich des mittigen Durchgangslochs
des Einsatzkörpers
und dem Gewindebolzen ein erheblicher Abrieb bis hin zur völligen Zerstörung auf.
Weiterhin treten auch Undichtigkeiten und ein Abrieb an dem mittigen
Durchgangsloch des Ventiltellers auf. Undichtigkeiten in einem Rohrbruchventil
können
jedoch schnell zu schwerwiegenden Folgeschäden führen, da in einem Hydrauliksystem
bereits bei kleinen Undichtigkeiten, bei denen nur einige Tropfen
des Hydraulikfluids austreten, deutliche Druckabfälle auftreten
können.
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Die
Einstellung des Duchlassspaltes durch den Benutzer erfolgt durch
Einführen
von Werkzeugen von beiden axialen Enden, wozu das Ventil in der Regel
ausgebaut werden muss.
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Die
WO 02/16813 A1 zeigt ein Rohrbruchventil, bei dem der Ventilteller
von der Ventilfeder gegen die Sicherungsmutter ohne eine zusätzliche
Gegenfeder gedrückt
wird. Die Durchlassscheibe kann hierbei sternförmig oder zahnradförmig ausgebildet sein.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rohrbruchventil zu schaffen,
dass bei geringen Herstellungs- und Montagekosten eine hohe Sicherheit
gegenüber
Beschädigungen
und gegenüber
einem Hydraulikverlust gewährleistet.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Rohrbruchventil nach Anspruch 1 gelöst. Die
Unteransprüche
beschreiben bevorzugte Weiterbildungen.
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Erfindungsgemäß ist somit
anders als bei den eingangs genannten Rohrbruchventilen des Standes
der Technik ein gewindefreier Schaftbolzen durch das Durchlassmittel
gesteckt und starr mit dem Ventilteller verbunden, vorzugsweise
einteilig mit diesem ausgebildet. Die Ventilfeder ist zwischen dem Durchlassmittel
und dem Ventilteller vorgesehen, wobei ein Haltemittel, z. B. ein
Sprengring, den Schaftbolzen an dem oberen – d.h. dem Ventilteller entgegengesetzten – Ende hält.
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Erfindungsgemäß ist erkannt
worden, dass bei dem in der
EP
1 314 921 A2 gezeigten Rohrbruchventil die axiale Überlappung
des Einsatzkörpers
und des Gewindebereichs der sich mit Axialspiel bewegenden Schraube
zu einem starken Abrieb an dem Einsatzkörper führt, wodurch ein ovales Loch entsteht
und eine völlige
Zerstörung
des Durchlassteils auftreten kann. Da der Gewindebereich des Bolzens
auch durch den Ventilteller führt,
kann Hydraulikfluid entlang des Gewindes durchtreten und gelangt
zwischen den Ventilteller und die als Gegenfeder wirkende Tellerfeder
bzw. Spannfeder. Eine derartige Spannfeder kann jedoch das Hydraulikfluid – insbesondere
bei dem auftretenden Axialspiel – nicht halten, so dass erhebliche
Hydraulikleckagen auftreten. Indem erfindungsgemäß ein gewindefreier Schaftbolzen
verwendet wird, entfallen derartige Probleme.
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Weiterhin
ist erfindungsgemäß der Ventilteller
nicht mit Axialspiel, sondern starr auf dem Schaftbolzen befestigt.
Dies erfolgt durch eine einteilige Ausbildung oder feste Verbindung
des Ventiltellers mit dem Schaftbolzen, wobei der Schaftbolzen durch das
Durchlassmittel gesteckt ist und an seinem oberen Ende durch ein
Haltemittel, z. B. einen Sprengring, gehalten wird. Da erfindungsgemäß kein Axialspiel
zwischen dem Ventilteller und einem Gewinde auftritt, können auch
nicht der bei den eingangs genannten Druckschriften erfolgende Abrieb
zwischen Ventilteller und Gewinde und weiterhin auch kein Hydraulikverlust
durch entlang des Gewindes strömendes
Fluid auftreten.
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Das
Durchlassmittel kann erfindungsgemäß zum einen einteilig mit dem
Einschraubgehäuse,
d.h. als Durchlassbereich des Einschraubgehäuses, ausgebildet sein, wodurch
eine hohe Stabilität
auftritt. Hierbei kann das erfindungsgemäße Einschraubgehäuse mit
dem Durchlassbereich dennoch weiterhin als Drehteil ausgebildet
sein, in dem z.B. entsprechende Bohrungen für den Durchtritt des Hydraulikfluids
ausgebildet sind. Bei dieser Ausführungsform wird der Schaftbolzen
von unten durch das mittige Durchgangsloch des Durchlassbereichs
gesteckt und an seinem oberen Ende durch das Haltemittel gesichert.
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Gemäß einer
hierzu alternativen Ausführungsform
kann das Rohrbruchventil durch Einsetzen eines Ventileinsatzes in
den Gehäuseinnenraum
hergestellt werden. Der Ventileinsatzes weist hierbei einen Durchlasskörper mit
einem mittigen Durchgangsloch und um dieses herum ausgebildete Durchlassöffnungen
auf. In das Durchgangsloch ist der Schaftbolzen mit Ventilteller
und Ventilfeder bereits vorgefertigt eingesetzt, so dass der Ventileinsatz mit
z. B. einem dichtenden O-Ring direkt in den Gehäuseinnenraum eingesetzt werden
kann; weiterhin kann er auch eingedreht und mittels z.B. Körnerschlag
oder Klebstoff auf seinem Außengewinde
fixiert werden.
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Eine
nachträgliche
Einstellung des Durchlassspaltes bzw. des Axialspiels nach Montage
des Rohrbruchventils ist erfindungsgemäß auch ohne Gewindebolzen und
Schraube durch Einsetzen von Abstandsmitteln, z. B. Unterlegscheiben,
zwischen das Haltemittel und das Durchlassmittel möglich. Hierbei
ist eine Einstellung von lediglich der oberen Anschlussseite möglich.
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Erfindungsgemäß wird weiterhin
vorteilhafterweise durch eine hohe Stabilität des Durchlassmittels gegenüber den
auftretenden Biegmomenten eine deutliche Verbesserung gegenüber dem
Stand der Technik erreicht. Hierbei kann die axiale Dicke des als
Führung
wirkenden Durchgangslochs größer oder
gleich seiner radialen Dicke sein, wodurch Verkippungen des Schaftbolzen
relativ gering gehalten werden können.
Die Dicke kann z.B. größer/gleich 1,6
mm sein.
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Erfindungsgemäß kann weiterhin
zusätzlich zu
der Ventilfeder eine Zusatzfeder zwischen dem Haltemittel und dem
Durchlassbereich vorgesehen sein, durch die eine Vergrößerung des
Durchlassspaltes S bei hohen Eingangsdrücken ermöglicht wird.
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Das
erfindungsgemäße Einschraubgehäuse kann
insbesondere eine Einschraubverschraubung sein, die mit ihrem Außengewinde
in ein Bauteil eingedreht wird und zur Aufnahme eines Rohres dient. Weiterhin
kann das Einschraubgehäuse
auch eine Ventileinschraubgehäuse
sein, das mit seinem Außengewinde
vollständig
in ein Innengewinde des Bauteils eingedreht wird, z.B. mit einer
Fixierung über Klebstoff
auf seinem Außengewinde,
wobei von außen
an der Bohrung ein zusätzliches
Fitting für
die Aufnahme eines Anschlussrohrs angesetzt wird.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen
an einigen Ausführungen erläutert. Es
zeigen:
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1a,
b einen Axialschnitt und eine Draufsicht auf ein Rohrbruchventil
gemäß einer
ersten Ausführungsform
mit in das Gehäuse
eingesetztem Ventileinsatz und oberer Zusatzfeder;
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2a,
b ein Rohrbruchventil gemäß einer weiteren
Ausführungsform
mit in das Gehäuse
eingesetztem Bolzen und oberer Zusatzfeder im Axialschnitt und in
der Draufsicht;
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3a,
b ein Rohrbruchventil gemäß einer weiteren
Ausführungsform,
bei dem gegenüber 1 die
obere Zusatzfeder weggelassen ist;
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4a,
b ein Rohrbruchventil gemäß einer weiteren
Ausführungsform,
bei dem gegenüber 4 Abstandsmittel
zur Spaltverstellung eingesetzt sind;
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5a,
b eine Einbausituation der Rohrbruchventile aus den 1 bis 4.
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Das
in 1 gezeigte Rohrbruchventil 1 dient zum
Verschluss einer Hydraulikleitung bei einem plötzlichem Druckabfall, wie er
in der Regel bei einem Rohrbruch auftritt. Das Rohrbruchventil 1 weist
eine als Einschraubgehäuse
dienende Einschraubverschraubung 2 mit einem sich in Axialrichtung
durchgängig
erstreckenden, im wesentlichen zylindrischen Gehäuseinnenraum 3 auf.
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Bei
dieser Ausführungsform
ist ein Ventileinsatz 4 in den Gehäuseinnenraum 3 eingesetzt.
Der Ventileinsatz 4 weist ein Durchlassteil 5 mit
einem mittigen Durchlassloch 7 und außermittigen Durchgängen 8 für das Fluid
auf, die beliebig viele, z. B. gemäß 1b sechs
Bohrungen sein können.
Ein Bolzen 10 ist durch das Durchgangsloch 7 gesteckt
und an seinem oberen Ende mit einem in einer Sprengringnut 11 eingesetzten
Sprengring 12 gesichert. Am unteren Ende des Bolzens 10 ist
ein Ventilteller 9 mit dem Bolzen 10 einteilig
ausgebildet oder starr verbunden. Zwischen dem Ventilteller 9 und
dem Durchlassteil 5 ist eine Ventilfeder 14 eingesetzt,
die den Ventilteller 9 in die Offenstellung drückt, in
der zwischen einem Außenkonus 15 des
Ventiltellers 9 und einer Dichtfläche 16 ein Durchlassspalt
S verbleibt. Die normale Beströmung
erfolgt z.B. von einem oberen Anschluss 20 zu dem einem
unteren Anschluss 18. Falls eine Druckdifferenz zwischen
dem unteren Anschluss 18 und dem oberen Anschluss 20 einen vorgegebenen
Sollwert überschreitet,
gelangt der Ventilteller 9 mit seinem Außenkonus 15 an
eine Dichtfläche 16 des
Durchlassteils 5 und sperrt den Innenraum 3. Hierbei
wird das Durchlassteil 5 gegenüber der Innenfläche des
Gehäuses 2 durch
einen Dichtring 21 abgedichtet.
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Bei
der Ausführungsform
der 1 ist eine obere Zusatzfeder 22 zwischen
dem Sprengring 12 und dem Durchlassteil 5 vorgesehen.
Hierdurch kann bei einem Druckanstieg an dem oberen Anschluss 20,
der einen vorgegebenen Solldruck übersteigt, durch Zusammendrücken der
oberen Zusatzfeder 22 eine Vergrößerung des Durchlassspaltes
S ermöglicht
werden, ohne die Wirkung der unteren Ventilfeder 14 zu
beeinträchtigen.
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Am
unteren Ende der Einschraubverschraubung 2 ist ein Filterfitting 24 aus
z.B. Aluminium dichtend eingeschraubt, dessen oberer Eingangsanschluss
den unteren Anschluss 18 des Gehäuseinnenraums 3 der
Einschraubverschraubung 2 mit seinen um 90 ° abgewinkelten
Ausgangsanschlüssen 26 verbindet,
an denen Filter 27 zum Filtern von in der Hydraulikflüssigkeit
enthaltenen Teilchen, insbesondere Abriebteilchen der Metallteile,
von außen aufgesetzt
sind. Die Filter 27 werden hierbei in dem eingeschraubten
Zustand durch die Einschraubverschraubung 2 gesichert.
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Zum
Anschluss an einen Anschlussstutzen eines in 5 gezeigten
Bauteils 30, z.B. eines Hydraulikzylinders, kann gemäß 1a wahlweise
gemäß der linken
Seite der Zeichnung eine Schneidkante 32 ausgebildet oder
gemäß der rechten
Seite ein O-Ring 34 in einer O-Ringnut 35 zur
Dichtung vorgesehen sein. Das Rohrbruchventil 1 wird über sein Außengewinde 36 in
ein Innengewinde 37 einer Bohrung 38 des Bauteils 30 eingeschraubt.
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Die
Ausführungsform
der 2 ist gegenüber
der Ausführungsform
der 1 dahingehend abgeändert, dass anstelle eines
Durchlassteils 5 ein Durchlassbereich 40 der Einschraubverschraubung 2 als
Durchlassmittel vorgesehen ist. Somit sind das erfindungsgemäße Durchlassmittel
und die Einschraubverschraubung 2 einteilig ausgebildet,
wobei auch bei dieser Ausführungsform
Durchlassbereiche, insbesondere mehrere Bohrungen 8, um
das mittige Durchlassloch 7 herum ausgebildet sind. Die
Einschraubverschraubung 2 kann auch bei dieser Ausführungsform
als Drehteil mit zusätz lichen
Bohrungen 8 ausgebildet sein, in das von unten der Ventilteller 9 mit
Schaftbolzen 10 und aufgesetzter Ventilfeder 14 eingesetzt
wird, von oben die Zusatzfeder 22 auf den Bolzen 10 aufgesetzt
und mit dem Sprengring 12 gesichert wird.
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Bei
der Ausführungsform
der 3 ist gegenüber
der Ausführungsform
der 1 die obere Zusatzfeder 22 weggelassen.
Dementsprechend ist eine Vergrößerung des
Durchlassspaltes S bei plötzlichem
Druckanstieg des Eingangsanschlusses 20 gegenüber dem
unteren Anschluss 18 nicht vorgesehen. Die volle Funktionalität der Ventilfeder 14 bleibt erhalten,
so dass der Durchlassspalt S im Falle eines hinreichenden Druckabfalls
des Eingangsanschlusses 20 gegenüber dem unteren Anschluss 18 den Durchlassspalt
S schließt.
Eine derartige Ausbildung ohne obere Zusatzfeder 22 kann
auch bei der Ausführungsform
der 3 vorgesehen sein.
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Die
Ausführungsform
der 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Rohrbruchventil, bei dem
der Durchlassspalt S bzw. das Axialspiels einstellbar ist. Gegenüber der
Ausführungsform
der 3 sind hierbei ein oder mehrere Unterlegscheiben 42 zwischen dem
Spannring 12 und dem Durchlassteil 5 angeordnet.
Eine derartige Verstellung des Durchlassspaltes S entsprechend auch
bei der in 2 gezeigten Ausführungsform
mit einteiliger Ausbildung des Durchlassmittels und der Einschraubverschraubung
möglich.
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Der
Durchlassspalt S kann durch Einfügen einer
geeigneten Anzahl von Unterlegscheiben 42 eingestellt werden.
Bei Bedarf können
hierbei auch Unterlegscheiben 42 mit verschiedener Dicke
eingesetzt werden. Eine Änderung
des Durchlassspaltes S ist auch nachträglich von dem oberen Anschluss 20 her
möglich,
indem ein Benutzer den Sprengring 12 entfernt, die geeignete
Anzahl von Unterlegscheiben 42 einfügt und den Sprengring 12 wieder
einsetzt. Hierbei ist lediglich ein Zugang von dem oberen Anschluss 20 her
erforderlich, so dass es nicht erforderlich ist, das Rohrbruchventil 1 aus
dem Bauteil 30 auszubauen.
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Gemäß 5 wird
die Einschraubverschraubung 2 mit dem Außengewinde 36 in
das Innengewinde 37 der Bohrung 38 des Bauteils 30,
z. B. eines Hydraulikzylinders, eingeschraubt. Nachfolgend wird
auf die Einschraubverschraubung 2 wiederum eine Überwurfmutter 110 zum
Anschluss eines Anschlussrohres 112 aufgeschraubt, an das
wiederum ein Rohr 114 angesetzt wird.