DE102005025916A1 - Color-coded differential valve cartridge, used in underground water-hydraulic systems, includes valve- and control pistons with selective carrier assistance - Google Patents

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Abstract

The valve piston (78) and a control piston (76) are contained in the cartridge casing (72, 74), together with a piston spring (84). On the valve piston and/or the control piston, a carrier (90) is provided for the other piston. A colored marking is applied in a blind bore (95) of the valve cartridge. The carrier is designed to move the other piston in one direction but not in the opposite direction. The carrier is formed by an annular flange (90) on the control piston (76). The valve piston includes a projecting disc (92), its outer circumference matching the inner circumference of the annular flange. In an intermediate position of the control piston, a return flow opening (R) in the cartridge casing is fully closed, without sealing it off completely. The marking is provided by a colored plate (99). It is recessed into the cartridge, in a blind bore in part of its casing.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilpatrone für ein Ventil mit Differenzansteuerung, insbesondere zur Anwendung in eigensicherer Umgebung, beispielsweise zum Schalten von Schreit- oder Eckzylindern im Untertagebau.The The present invention relates to a valve cartridge for a valve with differential control, in particular for use in intrinsically safe Environment, for example for switching of walking or corner cylinders in underground mining.

Hydraulische Ventile zur Steuerung von Bergbauhydraulik umfassen üblicherweise ein Gehäuse, eine Betätigungseinrichtung mit einem Elektromagneten und einem manuellen Betätigungselement, wobei das Betätigungselement eine Vorderseite des Ventils definiert, sowie ein Vorsteuerventil und ein Hauptsteuerventil. Das Hauptsteuerventil weist dabei eine Ventilpatrone auf, die in das Gehäuse eingesetzt ist.hydraulic Valves for controlling mining hydraulics usually include a housing, an actuator with an electromagnet and a manual actuator, wherein the actuating element defines a front of the valve, and a pilot valve and a main control valve. The main control valve has a Valve cartridge, which is inserted into the housing.

Grundsätzlich werden Ventile für Wasserhydraulik im Untertagebau in drei unterschiedlichen Technologien angeboten. So gibt es O-Ring-Schieberventile, Sitzventile mit einem hydraulischen Kurzschluss während des Schaltvorgangs oder Sitzventile ohne hydraulischen Kurzschluss jedoch mit einem Rückschlagventil zwischen P und A. Um für Zylinder mit weniger Kraft, aber auch mit geringerem Bedarf an Druckmittel anzusteuern, wird die Differenzansteuerung benutzt. Hierbei wird sowohl die Kol benfläche wie auch die Ringfläche des Zylinders mit Druck beaufschlagt. Der Zylinder drückt dann mit der Querschnittsfläche der Kolbenstange.Basically Valves for Water hydraulics in underground mining in three different technologies offered. So there are O-ring gate valves, Seat valves with a hydraulic short circuit during the Switching operation or seat valves without hydraulic short circuit however with a check valve between P and A. order for Cylinder with less force, but also with less pressure medium to control, the differential control is used. This is both the Kol benfläche as well as the ring surface the cylinder is pressurized. The cylinder then presses with the cross-sectional area the piston rod.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Ventilpatrone für ein Ventil mit Differenzansteuerung zu schaffen.It The object of the invention is an improved valve cartridge for a valve to create with differential control.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.The solution This object is achieved by the features of claim 1.

Aufgrund des erfindungsgemäß vorgesehenen Mitnehmers kann der Steuerkolben vor Erreichen des Dichtsitzes am Ventilkolben anschlagen und diesen mit erhöhter Kraft mitnehmen. Hierdurch wirkt beim Öffnen des Ventils der Außendurchmesser des Steuerkolbens als wirksamer Außendurchmesser des Ventilkolbens.by virtue of of the inventively provided Mitnehmers the control piston before reaching the sealing seat on Apply valve piston and take it with increased force. This works When opening of the valve is the outside diameter of the Control piston as effective outer diameter of the valve piston.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Beschreibung, der Zeichnung sowie den Unteransprüchen beschrieben.advantageous embodiments The invention are in the description, the drawings and the dependent claims described.

Nach einer ersten vorteilhaften Ausführungsform kann der Mitnehmer derart ausgebildet sein, dass eine Mitnahme des jeweils anderen Kolbens bei Bewegung in einer Richtung, nicht aber bei einer Bewegung in einer dazu entgegengesetzten Richtung erfolgt. Hierdurch sind Ventilkolben und Steuerkolben voneinander entkoppelt, wobei jedoch beispielsweise der Steuerkolben den Ventilkolben bei Druckbeaufschlagung mitnimmt.To a first advantageous embodiment the driver can be designed such that a take of the each other piston when moving in one direction, but not when moving in a direction opposite thereto. As a result, the valve piston and control piston are decoupled from each other, however, for example, the control piston at the valve piston Pressurization takes.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Mitnehmer ein an dem Ventilkolben vorgesehener Ringflansch sein, wobei der Steuerkolben vorzugsweise einen scheibenförmigen Fortsatz aufweist, dessen Außenumfang dem Innenumfang des Ringsflansches entspricht. Auf diese Weise kann der scheibenförmige Fortsatz das Innere des Ringflansches nahezu vollständig ausfüllen, so dass die wirksame Gesamtkolbenfläche der Summe der Flächen von scheibenförmigem Fortsatz und Ringflansch entspricht.To a further advantageous embodiment, the driver be provided on the valve piston annular flange, wherein the Control piston preferably has a disc-shaped extension whose outer periphery corresponds to the inner circumference of the ring flange. This way you can the disc-shaped Extension fill the interior of the annular flange almost completely, so that the effective total piston area of Sum of the areas of disc-shaped Extension and ring flange corresponds.

Nach einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform ist für den Ventilkolben eine Zwischenposition vorgesehen, in der dieser eine Rücklauföffnung im Patronengehäuse vollständig verschließt, ohne jedoch diese Öffnung bereits abgedichtet zu verschließen. Auf diese Weise ist der hydraulische Kurzschluss innerhalb der Ventilpatrone bereits beseitigt, so dass die Verbindung zu P öffnen kann.To Another particularly advantageous embodiment is for the valve piston an intermediate position provided in which this a return opening in cartridge housing Completely closes, but without this opening sealed already sealed. That way is the hydraulic short circuit inside the valve cartridge already eliminated, so that the connection to P can open.

Eine besonders vorteilhafte Ventilpatrone für das oben beschriebene Ventil kann so ausgebildet sein, dass – abgesehen von Dichtmitteln wie beispielsweise O-Ringen oder Dichtsitzen – ausschließlich zwei Patronengehäusehälften vorgesehen sind, die miteinander verschraubbar sind, wobei in dem Patronengehäuse lediglich ein Ventilkolben und ein Steuerkolben sowie eine Kolbenfeder angeordnet sind. Eine derartige Ventilpatrone ist nicht nur besonders einfach herzustellen und zu montieren. Zusätzlich bildet die fertig montierte Ventilpatrone eine eigenständig handhabbare Einheit, die als solche in das Ventil eingesetzt oder aus dem Ventil entnommen werden kann. Mit anderen Worten muss der Bergmann beim Austausch der Ventilpatrone lediglich ein einziges Bauteil aus dem Ventilgehäuse entfernen und wieder in das Ventilgehäuse einsetzen.A particularly advantageous valve cartridge for the valve described above can be designed so that - apart of sealants such as O-rings or sealing seats - only two Cartridge housing halves provided are, which are screwed together, wherein in the cartridge case only a valve piston and a control piston and a piston spring are arranged. Such a valve cartridge is not only particularly easy to manufacture and assemble. additionally forms the fully assembled valve cartridge independently handled Unit inserted as such in the valve or out of the valve can be removed. In other words, the miner must Replacing the valve cartridge only a single component from the valve housing Remove and reinsert in the valve body.

Eine weitere Vereinfachung der Bauweise ergibt sich, wenn in dem Patronengehäuse ein einziger Dichtsitzring, insbesondere aus einem Elastomermaterial, vorgesehen ist, der als Dichtsitz sowohl für den Ventilkolben wie auch für den Steuerkolben dient. Auf diese Weise ist die Anzahl der verwendeten Bauteile weiter reduziert und die Herstellung wie auch die Montage vereinfacht.A further simplification of the design results when in the cartridge housing a single sealing seat ring, in particular made of an elastomer material, is provided, which serves as a sealing seat for both the valve piston as well for the Control piston is used. In this way, the number of used Components further reduced and the manufacturing as well as the assembly simplified.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand einer vorteilhaften Ausführungsform und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:following The present invention is purely exemplary by way of an advantageous embodiment and with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 einen Schnitt durch eine Ventilpatrone; und 1 a section through a valve patrons ne; and

2–5 verschiedene Schaltstellungen der Ventilpatrone von 1. 2 - 5 different switching positions of the valve cartridge of 1 ,

1 zeigt eine Ventilpatrone 70 eines Ventils für Differenzansteuerung, die ein zweiteiliges Patronengehäuse aufweist, das aus zwei miteinander verschraubbaren Gehäusehälften 72 und 74 besteht. Im Inneren des Patronengehäuses 70 ist verschiebbar ein Steuerkolben 76 angeordnet, der hülsenartig ausgebildet ist und das vordere Ende eines Ventilkolbens 78 in sich aufnimmt. Das vordere Ende des Ventilkolbens 78 ist dichtend im Innern des hohlen Steuerkolbens 76 aufgenommen. Im hinteren Bereich des Ventilkolbens 78 ist eine Sackbohrung 80 vorgesehen, die über Durchflussöffnungen 82 eine Verbindung zum Außenumfang des Ventilkolbens 78 herstellt. 1 shows a valve cartridge 70 a valve for differential control, which has a two-part cartridge housing, consisting of two housing halves screwed together 72 and 74 consists. Inside the cartridge housing 70 is displaceable a control piston 76 arranged, which is sleeve-like and the front end of a valve piston 78 absorbs. The front end of the valve piston 78 is sealing inside the hollow control piston 76 added. In the rear area of the valve piston 78 is a blind hole 80 provided, via flow openings 82 a connection to the outer circumference of the valve piston 78 manufactures.

Der Ventilkolben 78 ist durch eine Feder 84 in seiner Ruhestellung gehalten, in der ein Dichtabschnitt 86 des Ventilkolbens 78 an einem Dichtsitzring 88 anliegt. Der Dichtsitzring 88 besteht aus einem Elastomermaterial und ist in einer ringförmigen Aussparung zwischen der ersten Gehäusehälfte 72 und der zweiten Gehäusehälfte 74 des Patronengehäuses gehalten.The valve piston 78 is by a spring 84 held in its rest position, in which a sealing section 86 of the valve piston 78 on a sealing seat ring 88 is applied. The sealing seat ring 88 consists of an elastomeric material and is in an annular recess between the first housing half 72 and the second housing half 74 held the cartridge housing.

An dem Steuerkolben 76 ist ein Mitnehmer für den Ventilkolben 78 vorgesehen, der beim dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen in Richtung der Mittelachse vorstehenden Ringflansch 90 gebildet ist. Ferner weist der Steuerkolben 76 einen scheibenförmigen Fortsatz 92 auf, dessen Außenumfang dem Innenumfang des Ringflansches 90 entspricht. Wenn somit der Steuerkolben 76 an dem Ventilkolben 78 anschlägt (vgl. beispielsweise 2), so bilden beide Kolben gemeinsam eine effektive Kolbenfläche, die der Querschnittsfläche der Führungsbohrung entspricht, in welcher der Steuerkolben 76 gleitet.On the control piston 76 is a driver for the valve piston 78 provided in the illustrated embodiment by a projecting in the direction of the central axis annular flange 90 is formed. Furthermore, the control piston 76 a disk-shaped extension 92 on, the outer circumference of the inner circumference of the annular flange 90 equivalent. Thus, if the control piston 76 on the valve piston 78 strikes (see, for example 2 ), so both pistons together form an effective piston area, which corresponds to the cross-sectional area of the guide bore, in which the control piston 76 slides.

Es sei bemerkt, dass der Mitnehmer nicht notwendigerweise an dem Steuerkolben oder an der dargestellten Seite des Steuerkolbens vorgesehen sein muss.It It should be noted that the driver is not necessarily on the spool or be provided on the illustrated side of the control piston got to.

1 zeigt die Ruhestellung des Ventils, in der sich der Ventilkolben 78 und der Steuerkolben 76 in der dargestellten Ausgangsposition befinden. Der Ringflansch 90 des Steuerkolbens 76 schlägt hierbei am Boden der ersten Gehäusehälfte 72 an. Hierbei ist die mit dem Bezugszeichen S versehene Bohrung mit einer Steuerleitung A eines Vorsteuerventils in Verbindung, wohingegen die mit dem Bezugszeichen R versehenen Öffnungen mit dem Rücklauf in Verbindung stehen. Die mit dem Bezugszeichen P versehenen Öffnungen sind mit Hochdruck in Verbindung. Der Anschluss im Bereich des Bezugszeichens 90 ist mit dem A-Anschluss des Ventils verbunden. 1 shows the rest position of the valve, in which the valve piston 78 and the control piston 76 are in the illustrated starting position. The ring flange 90 of the control piston 76 beats at the bottom of the first half of the case 72 at. Here, the bore provided with the reference symbol S is in communication with a control line A of a pilot valve, whereas the openings provided with the reference symbol R are in communication with the return passage. The openings provided with the reference numeral P are connected to high pressure in connection. The connection in the area of the reference mark 90 is connected to the A port of the valve.

Wenn sich das Vorsteuerventil öffnet und Hochdruck P in die Steuerleitung S gelangt, wird die Bohrung 94 unter Hochdruck gesetzt, so dass sich zunächst der Steuerkolben 76 nach links bewegt, bis dieser die in 2 dargestellte Position einnimmt. In dieser Position ist der Rücklauf R durch den Steuerkolben 76 bereits geschlossen, ohne dass jedoch der Steuerkolben 76 an dem Dichtsitzring 88 dichtend anliegt. Hierdurch ist der hydraulische Kurzschluss zwischen A und R beseitigt, so dass bei weiterer Druckbeaufschlagung der Ventilkolben 78, der jetzt vollständig am Ringflansch 90 des Steuerkolbens 76 anliegt, nach links bewegt wird, so dass die Verbindung zwischen A und P öffnet. 3 zeigt, dass bei weiterer Druckbeaufschlagung der Steuerkolben 76 am Dichtsitzring 88 dichtend anliegt, so dass die Verbindung zu dem Rücklauf R nunmehr abgedichtet verschlossen ist, wobei die Verbindung zu P mit großer Kraft geöffnet wurde. Wenn die Druckdifferenz weiter ansteigt und der Durchfluss steigen sollte, so zeigt 4, dass das Ventil noch weiter öffnet, indem der Ventilkolben 78 weiter nach links bewegt wird, bis der Dichtabschnitt 86 des Ventilkolbens 78 am Gehäuse 74 anschlägt. In dieser vollständig geöffneten Stellung, die in 4 gezeigt ist, liegt der Ventilkolben 78 nicht mehr am Ringflansch 90 des Steuerkolbens an. Wenn der Druck P den Ausgang A erreicht hat, bleibt das Ventil geöffnet, wie 5 zeigt.When the pilot valve opens and high pressure P enters the control line S, the bore becomes 94 put under high pressure, so that initially the control piston 76 moved to the left until this one in 2 shown position occupies. In this position, the return R is through the spool 76 already closed, but without the control piston 76 on the sealing seat ring 88 sealingly rests. As a result, the hydraulic short circuit between A and R is eliminated, so that upon further pressurization of the valve piston 78 now completely on the ring flange 90 of the control piston 76 is applied, is moved to the left, so that the connection between A and P opens. 3 shows that upon further pressurization of the control piston 76 at the sealing seat ring 88 sealingly rests, so that the connection to the return R is now sealed sealed, the connection to P was opened with great force. If the pressure difference continues to rise and the flow rate should increase, so shows 4 in that the valve opens even further by the valve piston 78 continues to move to the left until the sealing section 86 of the valve piston 78 on the housing 74 strikes. In this fully open position, in 4 is shown, the valve piston is located 78 no longer on the ring flange 90 of the control piston. When the pressure P has reached the output A, the valve remains open as 5 shows.

Das Bezugszeichen 96 bezeichnet eine in der Gehäusehälfte 74 ausgebildete Dämpfungstasche, um ein hartes Anschlagen des Ventilkolbens 78 abzudämpfen. Hierzu ist neben der Dämpfungstasche 96 im Gehäuse eine Umströmtasche 97 vorgesehen, durch die das Hydraulikmedium entweichen kann.The reference number 96 denotes one in the housing half 74 trained damping bag to a hard striking the valve piston 78 dampen. This is in addition to the damping bag 96 in the housing a Umströmtasche 97 provided through which the hydraulic medium can escape.

In gleicher Weise bezeichnet das Bezugszeichen 98 ein Dämpfungsvolumen, das durch den Ringspalt am Außenumfang des scheibenförmigen Fortsatzes 92 gebildet wird. Hierdurch ist ein hartes Anschlagen des Steuerkolbens 76 an den Ventilkolben 78 verhindert, da das Hydraulikmedium durch den sich verringernden Spalt zwischen Ventilkolben und Steuerkolben im Bereich zwischen Ringflansch 90 und scheibenförmigem Fortsatz 92 strömen muss, der in 4 erkennbar ist.In the same way, the reference numeral designates 98 a damping volume through the annular gap on the outer circumference of the disk-shaped extension 92 is formed. This is a hard hitting the spool 76 to the valve piston 78 prevents, as the hydraulic medium through the decreasing gap between the valve piston and the control piston in the area between the annular flange 90 and disc-shaped extension 92 has to flow in 4 is recognizable.

Das Bezugszeichen 99 bezeichnet eine in einer Sackbohrung der Patrone angebrachte Markierung, beispielsweise eine Farbplatte, um die Art der Ventilpatrone zu markieren, so dass von außen ohne Weiteres erkennbar ist, ob es sich um eine herkömmliche Ventilpatrone oder um eine solche für ein Ventil mit Differenzansteuerung handelt.The reference number 99 denotes a mark placed in a blind bore of the cartridge, for example a color plate to mark the type of valve cartridge, so that it is readily apparent from the outside whether it is a conventional valve cartridge or a differential valve.

7070
Ventilpatronevalve cartridge
7272
erste Gehäusehälftefirst housing half
7474
zweite Gehäusehälftesecond housing half
7676
Steuerkolbenspool
7878
Ventilkolbenplunger
8080
Sackbohrungblind hole
8282
DurchflussöffnungenFlow openings
8484
Federfeather
8686
Dichtabschnittsealing portion
8888
DichtsitzringSealing seat ring
9090
Ringflanschannular flange
9191
Ausgangoutput
9292
scheibenförmiger Fortsatzdisc-shaped extension
9494
Bohrungdrilling
9696
Dämpfungstaschedamping pocket
9797
Umströmtasche (Überströmkammer)Umströmtasche (Overflow chamber)
9898
Dämpfungsvolumendamping volume
9999
Farbplattecolor plate
AA
Ausgangoutput
PP
Hochdruckhigh pressure
RR
Rücklaufreturns
SS
Steuerleitungcontrol line

Claims (5)

Ventilpatrone für ein Ventil mit Differenzansteuerung, umfassend ein Patronengehäuse (72, 74), in dem ein Ventilkolben (78) und ein Steuerkolben (76) sowie eine Kolbenfeder (84) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Ventilkolben (78) und/oder dem Steuerkolben (76) ein Mitnehmer (90) für den jeweils anderen Kolben vorgesehen ist.Valve cartridge for a valve with differential control, comprising a cartridge housing ( 72 . 74 ), in which a valve piston ( 78 ) and a control piston ( 76 ) and a piston spring ( 84 ) are arranged, characterized in that on the valve piston ( 78 ) and / or the control piston ( 76 ) a driver ( 90 ) is provided for the other piston. Ventilpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (90) derart ausgebildet ist, dass eine Mitnahme des jeweils anderen Kolbens bei Bewegung in einer Richtung, nicht aber bei einer Bewegung in einer dazu entgegengesetzten Richtung erfolgt.Valve cartridge according to claim 1, characterized in that the driver ( 90 ) is designed such that a entrainment of the respective other piston takes place during movement in one direction, but not during a movement in a direction opposite thereto. Ventilpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer ein an dem Steuerkolben (78) vorgesehener Ringflansch (90) ist.Valve cartridge according to claim 1, characterized in that the driver on the control piston ( 78 ) provided annular flange ( 90 ). Ventilpatrone nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (78) einen scheibenförmigen Fortsatz (92) aufweist, dessen Außenumfang dem Innenumfang des Ringflansches (90) entspricht.Valve cartridge according to claim 3, characterized in that the valve piston ( 78 ) a disk-shaped extension ( 92 ), whose outer circumference the inner circumference of the annular flange ( 90 ) corresponds. Ventilpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Zwischenposition für den Steuerkolben (78) gibt, in der dieser eine Rücklauföffnung (R) im Patronengehäuse vollständig verschließt, ohne dabei diese Öffnung jedoch abgedichtet zu verschließen.Valve cartridge according to claim 1, characterized in that it has an intermediate position for the control piston ( 78 ) in which it completely closes a return opening (R) in the cartridge housing, but without closing this opening sealed.
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