DE102008053930A1 - Überdruckventil - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Überdruckventil (1), das einen ersten Druckraum (2) und einen zweiten Druckraum (3) aufweist, wobei die beiden Druckräume (2, 3) über einen Strömungsweg (4) miteinander verbunden sind und wobei ein Ventilelement (5) zwischen den beiden Druckräumen (2, 3) im Strömungsweg (4) angeordnet ist, das bei der Überschreibung einer vorgegebenen Druckdifferenz zwischen den beiden Druckräumen (2, 3) öffnet und bei der Unterschreitung der vorgegebenen Druckdifferenz zwischen den beiden Druckräumen (2, 3) schließt. Um eine einfachere und kostengünstigere Bauart des Überdruckventils insbesondere beim Einsatz in Riemen- und Kettenspannern zu erreichen, sieht die Erfindung vor, dass das Ventilelement (5) aus einer Hülse besteht, die in einem Mittenbereich eine Einschnürung (6) aufweist, die so ausgebildet ist, dass sie bei der Unterschreitung der vorgegebenen Druckdifferenz einen Verschluss des Strömungsweges (4) zwischen dem ersten und dem zweiten Druckraum (2, 3) bildet.

Description

• Gebiet der Erfindung
• Die Erfindung betrifft ein Überdruckventil, das einen ersten Druckraum und einen zweiten Druckraum aufweist, wobei die beiden Druckräume über einen Strömungsweg miteinander verbunden sind und wobei ein Ventilelement zwischen den beiden Druckräumen im Strömungsweg angeordnet ist, das bei der Überschreibung einer vorgegebenen Druckdifferenz zwischen den beiden Druckräumen öffnet und bei der Unterschreitung der vorgegebenen Druckdifferenz zwischen den beiden Druckräumen schließt.
• Hintergrund der Erfindung
• In verschiedenen maschinenbautechnischen Anwendungen, die mit der Beaufschlagung durch einen Mediendruck arbeiten, ist es erforderlich, Vorkehrrungen dafür zu treffen, dass der Druck in den druckbeaufschlagten Bereichen nicht über ein gewisses Maß ansteigt, um die Belastungen von Bauteilen zu begrenzen. Beispielsweise sei ein hydraulischer Riemen- oder Kettenspanner genannt, bei dem der Fluiddruck ein definiertes Maß nicht übersteigen darf, damit die Kettenbelastung einen vorgegebenen Grenzwert nicht übersteigt. Ab einer vorgegebenen Kettenspannung muss vielmehr dafür Sorge getragen werden, dass der Druck im druckbeaufschlagten Bereich abgebaut wird. Damit wird insbesondere erreicht, dass die Reibung gering gehalten wird und weniger Verschleiß auftritt. Ferner kann so eine Auslegung des Riemen- oder Kettenspanners erfolgen, der zu einem geringeren Gewicht führt. Für den Druckabbau werden Überdruckventile der eingangs genannten Art eingesetzt.
• Ein solches System ist beispielsweise aus der DE 600 27 227 T2 bekannt. Hier wird ein hydraulischer Kettenspanner beschrieben, bei dem ein solches Überdruckventil eingesetzt wird. Dabei befindet sich in einem Strömungsweg eine gestufte Bohrung, in der eine Kugel angeordnet ist, die mit einer Feder in Richtung der Bohrungsachse vorgespannt ist und an einem Dichtsitz anliegen kann.
• Bei Druckanstieg in einem Druckraum wirkt der Mediendruck auf die federvorgespannte Kugel und versucht, die Kugel gegen die Federkraft zu drücken. Wird dieser Druck entsprechend hoch, d. h. wird die Druckdifferenz in den beiden benachbarten Druckräumen groß genug, reicht die Federkraft zur dichten Anlage der Kugel am Dichtsitz nicht mehr aus, so dass es zum Druckausgleich kommt. Sinkt die Druckdifferenz ab, drückt die Feder die Kugel wieder dichtend an den Dichtsitz an, so dass das Überdruckventil wieder schließt.
• Nachteilig ist, dass für ein solches Ventil eine Anzahl von Bauteilen erforderlich ist, so dass die Herstellung, d. h. die Produktion der Teile und deren Montage, entsprechend aufwändig ist.
• Aufgabe der Erfindung
• Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Überdruckventil der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass es die benötigte bzw. gewünschte Funktion mit einer einfacheren Bauweise erfüllen kann. Dadurch sollen nicht nur die Kosten für die Herstellung der benötigten Komponenten reduziert werden, sondern auch die Montagekosten geringer werden.
• Zusammenfassung der Erfindung
• Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement des Überdruckventils aus einer Hülse besteht, die in einem Mittenbereich eine Einschnürung aufweist, die so ausgebildet ist, dass sie bei der Unterschreitung der vorgegebenen Druckdifferenz einen Verschluss des Strömungsweges zwischen dem ersten und dem zweiten Druckraum bildet.
• Diese Einschnürung ist bevorzugt rotationssymmetrisch zu einer Längsachse des Überdruckventils ausgebildet. Die Einschnürung kann auch spiegelsymmetrisch zu einer Ebene sein, die senkrecht auf der Längsachse des Überdruckventils steht.
• Dabei hat die Einschnürung bevorzugt im Radialschnitt eine X-förmige Gestalt.
• Die Hülse kann an einem axialen Ende einen sich radial erstreckenden Flansch aufweisen. Dieser Flansch kann eine Schulter in einem Gehäuse des Überdruckventils hintergreift, wodurch eine einfache und zuverlässige axiale Festlegung des einen Endes der Hülse bewerkstelligt werden kann. Die Hülse ist indes an ihrem anderen axialen Ende vorzugsweise axial verschieblich in einer Bohrung in dem Gehäuse angeordnet, um hier eine freie axiale Ausdehnung zuzulassen.
• Auch eine freie radiale Ausdehnung der Hülse wird möglich, wenn weiterbildungsgemäß vorgesehen wird, dass der Durchmesser der Bohrung größer ist als der Außendurchmesser der Hülse im geschlossenen Zustand des Strömungsweges.
• Das Ventilelement ist dabei bevorzugt einstückig ausgebildet. Es besteht bevorzugt aus Kunststoff oder aus Metall.
• Das Überdruckventil ist dabei bevorzugt Bestandteil eines Riemen- oder Kettenspanners.
• Die Erfindung stellt also auf den Einsatz einer bevorzugt einteiligen Hülse als Ventilkörper ab, die infolge einer Einschnürung die benötigte Abdichtung bei geringer Druckdifferenz zwischen den beiden aneinandergrenzenden Druckräumen bewerkstelligt, wobei bei Anstieg der Druckdifferenz die Hülse im Bereich der Einschnürung durch den Druck aufgeweitet wird, so dass sich eine zentrale Öffnung für den Druckausgleich bzw. Druckabbau ergibt.
• Die benötigen Teile für das Ventil sind entsprechend gering in der Anzahl und kostengünstig in der Herstellung. Vor allem die Montage gestaltet sich sehr einfach im Vergleich mit dem vorbekannten Überdruckventil.
• Kurze Beschreibung der Figuren
• In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
• 1 schematisch in geschnitten dargestellter Vorderansicht ein Überdruckventil eines Riemen- oder Kettenspanners im geschlossenen Zustand und
• 2 das Überdruck in der Darstellung gemäß 1 im geöffneten, d. h. druckabbauenden Zustand.
• Ausführliche Beschreibung der Figuren
• In den Figuren ist ein Überdruckventil 1 skizziert, das ein Gehäuse 12 aufweist, das aus Metall bestehen kann. Das Gehäuse 12 weist eine zentrale Bohrung 14 auf, die sich entlang der Längsachse 7 erstreckt. Die Bohrung hat im unteren Bereich des Gehäuses 12 einen größeren Durchmesser als im oberen Be reich, in dem der Durchmesser den eingetragenen Wert D aufweist. Demgemäß ergibt sich etwa im Bereich der Hälfte der axialen Erstreckung des Gehäuses 12 eine Schulter bzw. ein Absatz 11.
• Im unteren Bereich des Gehäuses 12 kann ein Kolben 15 in der Gehäusebohrung verschoben werden, um Druck zu erzeugen. Oberhalb des Kolbens 15 ergeben sich zwei Druckräume 2 und 3, die durch ein Ventilelement 5 in Form einer Hülse voneinander getrennt sind.
• Die beiden Druckräume 2, 3 sind über einen Strömungsweg 4 miteinander verbunden, wobei dieser Strömungsweg 4 allerdings geschlossen ist, wenn die Druckdifferenz zwischen den beiden Druckräumen unterhalb eines vorgegebenen Wertes liegt. Steigt die Druckdifferenz über diesen vorgegebenen Wert an, öffnet das Ventilelement, d. h. der Strömungsweg 4 wird zwecks Druckabbaus freigegeben.
• Zentraler Teil des Überdruckventils 1 ist das Ventilelement 5 in Form einer Hülse. Wie aus dem skizzierten Radialschnitt zu sehen ist, hat die Hülse 5 eine X-förmige Ausgestaltung, die sich durch eine Einschnürung 6 im Mittenbereich der Hülse 5 ergibt. Dabei ist die Hülse 5 einmal rotationssymmetrisch zur Längsachse 7 ausgebildet; dann besteht auch weitgehend Spiegelsymmetrie zu einer Ebene 8, die senkrecht auf der Längsachse 7 und senkrecht auf der Zeichenebene in 1 und 2 steht.
• Diese Spiegelsymmetrie wird nur durch einen Flansch 10 gestört, die sich im unteren axialen Ende 9 der Hülse befindet. Dieser Flansch 10 erstreckt sich radial nach außen und ist so ausgebildet, dass er die Schulter 11 in der Bohrung 14 hintergreifen kann. Damit ist die Hülse 5 im Gehäuse 12 axial festgelegt. Das andere axiale Ende 13 der Hülse 5 ist frei in der Bohrung 14 angeordnet. Dadurch, dass der Außendurchmesser d der Hülse 5 kleiner ist als der Durchmesser D der Bohrung 14 in dem Bereich, in dem die Hülse 5 angeordnet ist, kann sich die Hülse 5 bei Druckbeaufschlagung frei radial ausdehnen.
• Dies ist in 2 skizziert. Hier ist die Druckdifferenz zwischen den beiden Druckräumen 2 und 3 so groß geworden, d. h. der Druck im Druckraum 2 ist um so viel höher als im Druckraum 3, dass sich die Hülse 5 im Bereich der Einschnürung 6 aufweitet, den dichten Verbund der Einschnürung überwindet und so den Druckausgleich zulässt.
• Die Hülse 5 ist also als elastisches Element ausgebildet. Sie kann aus einem Elastomer bestehen, das ölbeständig sein sollte. Auch ein Metall kann als Material für die Hülse 5 genutzt werden.
• Ab einem definierten anstehenden Druck im Druckraum 2 verformt sich die Hülse 5, so dass der Strömungsweg 4 freigegeben wird und der Druckausgleich stattfindet. Die Spannkraft auf den Riemen bzw. auf die Kette des Spanners wird damit entlastet.
• Eine reproduzierbare Einstellung dieses Druckpunktes, ab dem das Ventil öffnet, ist möglich, weil die Hülse 5 so eingebaut ist, dass sie sich bei Druckänderungen sowohl radial als auch axial frei ausdehnen kann.
• Durch entsprechende Wahl der Werkstoffe der Hülse 5 sowie deren Geometrie (insbesondere der Wanddicke der Hülse) lässt sich der Öffnung- bzw. Schließdruck einstellen, bei dem das Überdruckventil 1 ansprechen soll.

1

Überdruckventil

2

erster Druckraum

3

zweiter Druckraum

4

Strömungsweg

5

Ventilelement (Hülse)

6

Einschnürung

7

Längsachse

8

Ebene

9

axiales Ende

10

Flansch

11

Schulter

12

Gehäuse

13

axiales Ende

14

Bohrung

15

Kolben

D

Durchmesser

d

Durchmesser

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• - DE 60027227 T2 [0003]

Claims (12)

1. Überdruckventil (1), das einen ersten Druckraum (2) und einen zweiten Druckraum (3) aufweist, wobei die beiden Druckräume (2, 3) über einen Strömungsweg (4) miteinander verbunden sind und wobei ein Ventilelement (5) zwischen den beiden Druckräumen (2, 3) im Strömungsweg (4) angeordnet ist, das bei der Überschreibung einer vorgegebenen Druckdifferenz zwischen den beiden Druckräumen (2, 3) öffnet und bei der Unterschreitung der vorgegebenen Druckdifferenz zwischen den beiden Druckräumen (2, 3) schließt, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (5) aus einer Hülse besteht, die in einem Mittenbereich eine Einschnürung (6) aufweist, die so ausgebildet ist, dass sie bei der Unterschreitung der vorgegebenen Druckdifferenz einen Verschluss des Strömungsweges (4) zwischen dem ersten und dem zweiten Druckraum (2, 3) bildet.
2. Überdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnürung (6) rotationssymmetrisch zu einer Längsachse (7) des Überdruckventils (1) ist.
3. Überdruckventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnürung (6) spiegelsymmetrisch zu einer Ebene (8) ist, die senkrecht auf der Längsachse (7) des Überdruckventils (1) steht.
4. Überdruckventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnürung (6) im Radialschnitt zumindest abschnittsweise eine X-förmige Gestalt hat.
5. Überdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (4) an einem axialen Ende (9) einen sich radial erstreckenden Flansch (10) aufweist.
6. Überdruckventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (10) eine Schulter (11) in einem Gehäuse (12) des Überdruckventils (1) hintergreift.
7. Überdruckventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (4) an ihrem anderen axialen Ende (13) axial verschieblich in einer Bohrung (14) in dem Gehäuse (12) angeordnet ist.
8. Überdruckventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (D) der Bohrung (14) größer ist als der Außendurchmesser (d) der Hülse (4) im geschlossenen Zustand des Strömungsweges (4).
9. Überdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (5) einstückig ist.
10. Überdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (5) aus Kunststoff besteht.
11. Überdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (5) aus Metall besteht.
12. Überdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es Bestandteil eines Riemen- oder Kettenspanners ist.