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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil mit Demontageschutz sowie eine am/im Ventil vorgesehene Montagehilfe für den Demontageschutz vorzugsweise gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Im Stand der Technik sind hydraulische/pneumatische Ventile, beispielsweise in Form von Druckbegrenzungsventilen bekannt, grundsätzlich bestehend aus einem Gehäuse, in welchem zumindest ein Ventilkolben oder Spule axial verschiebbar gelagert ist. Bei einigen Ausführungsformen ist das Ventil als eine so genannte Ventilpatrone ausgebildet, die in das Gehäuse eines integrierten Hydraulik-/Pneumatikregelsystems eingepresst oder eingeschraubt ist. Um eine den Ventilkolben aufnehmende Kammer zu bilden, setzt sich das Ventilgehäuse vielfach aus mehreren hülsenförmigen Gehäuseteilen zusammen, die vorzugsweise in Axialrichtung des Ventilkolbens ineinander geschraubt oder -gesteckt sind.
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Damit ein unbeabsichtigtes nachträgliches Auseinanderziehen der vielfach unter hohem Hydraulik-/Pneumatikdruck stehenden Gehäuseteile in jedem Fall vermieden wird, ist im Stand der Technik eine Art Demontageschutz im Ventilgehäuse verbaut. Hierbei kann es sich u. a. um einen Sprengring handeln, der zwischen zwei ineinander geschraubte/gesteckte Gehäuseteile in entsprechend sich gegenüberliegenden Umfangsnuten eingesetzt ist und somit eine Axialsicherung gegen ein Auseinanderziehen der betreffenden Gehäuseteile bildet. Obgleich ein solcher Sprengring einen recht zuverlässigen Demontageschutz darstellt, so entstehen doch bei dessen Montage Schwierigkeiten dahingehend, dass sich der Sprengring beim Ineinanderstecken/-schrauben der Gehäuseteile verklemmen oder sogar die Gehäuseteile beschädigen kann.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ventil dieser Gattung bereitzustellen, mit einem Demontageschutz, der auf einfache Weise zu installieren ist.
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Diese Aufgabe wird allgemein durch ein Ventil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind dabei Gegenstand der Unteransprüche.
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Der prinzipielle Erfindungsgedanke sieht zur Lösung der gestellten Aufgabe die Anordnung/das Ausbilden einer Art Montagehilfe im Ventilgehäuse bzw. an dessen Gehäuseteile vor, die beim Zusammenbau der Gehäuseteile selbsttätig zum Einsatz kommt. Die Montagehilfe besteht im Wesentlichen aus einer Einführschräge, die an einem der zusammen zu steckenden/schraubenden Gehäuseteile ausgeformt oder angeordnet ist, sowie einem Sprengringmitnehmer, der an dem anderen der beiden Gehäuseteile ausgeformt oder angeordnet ist. Beim Ineinanderschrauben/-stecken der beiden Gehäuseteile wird der Sprengring selbsttätig vom Mitnehmer axial mitgeführt, wobei die Einführschräge bei in Anlage kommen mit dem Sprengring eine kontinuierliche Verringerung oder Aufweitung des Sprengringdurchmessers bewirkt, je nachdem, ob die Schräge am inneren oder äußeren Gehäuseteil ausgebildet/angeordnet ist. Sobald der Sprengring bei dessen fortlaufender Axialverschiebung einen radial vorstehenden Bund der Einführschräge passiert hat, schnappt dieser in die axial unmittelbar dahinter liegende Nut des betreffenden Gehäuseteils ein und verriegelt somit die beiden ineinander geschobenen/geschraubten Gehäuseteile in Axialrichtung.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird der Sprengringmitnehmer durch eine umlaufende Ringschulter oder radial vorragenden Noppen gebildet, die vorzugsweise eine radiale Verlängerung der Seitenwand einer Umfangsnut im betreffenden Gehäuseteil darstellen. Dies hat den Vorteil, dass sich der Sprengring bei dessen Montage bereits in der Umfangsnut des einen Gehäuseteils befindet und vom Mitnehmer nur noch in die (in Montagelage) gegenüberliegende Umfangsnut des anderen Gehäuseteils über die Schräge verschoben werden muss.
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Eine weitere Ausbildung der Erfindung sieht vor, die der Mitnehmerwand axial gegenüberliegende Seitenwand der Umfangsnut kegelförmig (in Axialrichtung) anzuschrägen, vorzugsweise in einem Winkel zwischen 30°–50° und insbesondere von ca. 30° bezüglich der Einschraubrichtung. Durch diese Schrägausrichtung der in Einschraubrichtung vorderen Nutenwand lässt sich unter Überwindung einer entsprechenden Aufspreizkraft am Sprengring das Ventilgehäuse wieder auseinander bauen. D. h., in diesem Fall gleitet der Sprengring beim Aufschrauben der beiden Gehäuseteile kontinuierlich über die kegelförmige Nutenwand ab und wird hierbei aufgespreizt/zusammengedrückt. In sofern stellt die kegelförmige Nutenwand ein Pendant zu der vorstehend beschriebenen Einführschräge jedoch in Aufschraubrichtung wirkend dar.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Einführschräge und vorzugsweise auch die kegelförmige Nutenwand in dem Gehäuseteil ausgeformt. Alternativ hierzu ist es aber auch denkbar, die Einführschräge und/oder die kegelförmige Nutenwand durch ein hülsenförmiges Adapterstück zu erzeugen, das auf/in das Gehäuseteil eingepresst/verschweißt/verklebt ist.
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Vorteilhaft ist es auch, den Mitnehmer einstückig an dem entsprechenden Gehäuseteil auszubilden, wobei auch hier alternativ der Mitnehmen durch einen auf-/eingepressten Wellenring erzeugt werden kann.
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Schließlich kann es in vorteilhafte Weise vorgesehen sein, die Einführschräge in einem Winkel zwischen 15°–30° und vorzugsweise von ca. 20° bezüglich der Einschraubrichtung auszurichten, um ein gleichförmiges Abgleiten des Sprengrings bei dessen Montage zu gewährleisten.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt
- – den Längsschnitt eines Druckbegrenzungsventils gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, in welchem beispielhaft die erfindungsgemäße Montagehilfe angewendet ist.
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Bevor nachstehend auf das konkrete Ausführungsbeispiel Bezug genommen wird, soll darauf hingewiesen werden, dass die erfindungsgemäße Montagehilfe grundsätzlich bei jeder Art von Ventilen eingesetzt werden kann, insbesondere für den Fall, dass zumindest zwei axial ineinander zu montierende Bauteile gegen ein unbeabsichtigtes Axialverschieben gesichert werden sollen. Auch ist es durchaus möglich, den nachfolgend alleinig beschriebenen Sprengring als Demontageschutz durch ein anders geartetes Ringelement zu ersetzen, welches sich elastisch/plastisch radial aufweiten lässt. Schließlich sind die nachfolgenden Winkelangaben nicht absolut sondern können von einem Durchschnittsfachmann in Abhängigkeit der Federkraft des verwendeten Rings variiert werden, solange die problemlose Montage/Demontage des Rings beim Zusammenbau der beiden zusammen zu steckenden/schraubenden Bauteile gewährleistet ist.
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Das in der anliegenden Figur dargestellte Ventil, hier in Form eines vorgesteuerten Druckbegrenzungsventils, welches als Ventilpatrone ausgeführt ist, hat ein Ventilgehäuse 1, in dem eine Druckkammer zur Aufnahme einer Kolbenanordnung ausgebildet ist. Das Ventilgehäuse 1 besteht vorliegend aus mehreren axial ineinander verschraubten Gehäuseteilen 1a–1d vorzugsweise jeweils in Hülsenform, die an ihren Innen bzw. Außenwänden mit Schraubengewinden 2–4 ausgebildet sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Ventilgehäuse 1 aus vier hülsenförmigen Gehäuseteilen aufgebaut, die über die vorstehend genannten Schraubengewinde in Axialrichtung ineinander geschraubt sind und dabei die in Axialrichtung sich erstreckende Druck- bzw. Ventilkolbenkammer definieren. Das jeweils innere Gehäuseteil eines jeden miteinander verschraubten Gehäuseteilepaares ist an einer inneren Stirnseite mit einer Außenumfangsnut 5–7 versehen, in die ein Dichtungsring 8–10 eingelegt ist, der mit der Innenwand des jeweils anderen, äußeren Gehäuseteils in dichtender Anlage ist. Im Axialabstand zu dem jeweiligen Dichtungsring 8–10 ist eine der jeweils zwei miteinander verschraubten Gehäuseteile, vorliegend vorzugsweise das innere Gehäuseteil, mit einer weiteren Außenumfangsnut 11–13 versehen. Diese Umfangsnut 11–13 wird durch eine Einkerbung in den Gehäuseteilmantel erzeugt, derart, dass sich eine in Einschraubrichtung gesehen vordere Nutenwand 14–16 zu einer Kegelform und die andere, hintere Nutenwand 17–19 zu einer im wesentlichen lotrecht zur Einschraubrichtung sich erstreckenden Steilwand ausbildet. Die kegel- oder konusförmige Nutenwand 14–16 weitet sich dabei ausgehend vom Nutengrund im wesentlichen kontinuierlich bis zur äußeren Mantelfläche des betreffenden hülsenförmigen Gehäuseteils auf und hat dabei einen Winkel zwischen 30°- max. 50° und vorzugsweise ca. 30° bezüglich der Einschraubrichtung des Gehäuseteils.
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Die axial gegenüberliegende Nutenwand 17–19 ist als Steilwand ausgebildet, die sich senkrecht zur Einschraubrichtung erstreckt und radial nach Außen über die Mantelfläche des jeweils inneren Gehäuseteils unter Ausbildung einer Ringschulter 20–22 oder Wulst ragt. In jede der Außenumfangsnuten 11–13 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Sprengring 23–25 eingesetzt. Der Sprengringdurchmesser sowie der radial äußere Durchmesser jeder Ringschulter 20–22 sind derart aufeinander abgestimmt, dass der Außendurchmesser der jeweiligen Ringschulter 20–22 größer ist als der mittlere Durchmesser des zugehörigen entspannten Sprengrings 23–25.
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Axial zwischen der Außenumfangsnut 11–13 sowie der den Dichtring 8–10 aufnehmenden Nut 5–7 des betreffenden inneren Gehäuseteils ist das Außengewinde 2–4 am jeweils inneren Gehäuseteil ausgebildet, welches mit einem Innengewinde des zugehörigen äußeren Gehäuseteils in Eingriff ist.
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Das in der Figur jeweils äußere Gehäuseteil ist mit einer Innenumfangsnut 26–28 versehen, die in Montagelage des jeweiligen Gehäuseteilpaares der Außenumfangsnut 11–13 des inneren Gehäuseteils radial gegenüberliegt, d. h. (in Einschraubrichtung gesehen) axial hinter dem Innengewinde 2–4 des äußeren Gehäuseteils platziert ist. Die Innenumfangsnut 26–28 befindet sich somit im Bereich der jeweils freien Stirnseite des äußeren Gehäuseteils. Die innere Mantelfläche des jeweils äußeren Gehäuseteils ist dabei im stirnseitigen Abschnitt zu einer Art Einführschräge 29–31 ausgeformt. Im Konkreten verläuft die innere Mantelfläche ausgehend von der freien Stirnseite des jeweils äußeren Gehäuseteils stetig radial nach innen und bildet so einen Innenkonus mit einem radial nach innen vorstehenden Bund 32–34 (Konusabschnitt mit kleinstem Durchmesser). Dieser Bund 32–34 bildet gleichzeitig die in Einschraubrichtung gesehen hintere Seitenwand der Innenumfangsnut 26–28.
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Der Konusabschnitt mit größtem Durchmesser ist so dimensioniert, dass der zugehörige Sprengring 23–25 auf Seiten des jeweils inneren Gehäuseteils problemlos eingeführt werden kann, d. h. der größte Konusdurchmesser entspricht (vorzugsweise mit geringem Übermaß) dem Außendurchmesser des entspannten Sprengrings 23–25.
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Grundsätzlich erfolgt die Montage eines der genannten Gehäuseteilepaare auf die folgende Weise:
Nachdem der Dichtring 8–10 sowie der Sprengring 23–25 in die jeweils vorgesehenen Außenumfangsnuten 5–7 und 11–13 des inneren Gehäuseteils eingesetzt sind, wird das innere Gehäuseteil in das äußere Gehäuseteil von dessen freier Stirnseite her durch eine Schiebebewegung eingeführt. Sobald das Außengewinde des inneren Gehäuseteils in das Innengewinde des äußeren Gehäuseteils greift, erfolgt die weitere Montage durch eine Schraubbewegung der beiden Gehäuseteile. Nach einer vorbestimmten Einschraubwegstrecke (in Abhängigkeit der jeweiligen Gewindelängen) kommt der noch entspannte Sprengring 23–25 in Anlage mit dem Innenkonus 29–31 des äußeren Gehäuseteils und wird durch den Sprengringmitnehmer 20–22 (Ringschulter) des inneren Gehäuseteils bei fortlaufender Einschraubbewegung am Innenkonus 29–31 in Axialrichtung vorwärts geschoben. Hierbei wird der Sprengring 23–25 allmählich zusammengedrückt, solange, bis er den radial inneren Bund 32–34 des Innenkonus 29–31 erreicht hat und diesen schnappartig überspringt. Infolge der schlagartigen Entspannung des Sprengrings 23–25 bei gleichzeitiger Aufweitung rastet der Sprengring 23–25 in die Innenumfangsnut 26–28 des äußeren Gehäuseteils ein und verriegelt so eine weitere Axialbewegung des inneren Gehäuseteils bezüglich des äußeren Gehäuseteils.
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Wie aus der vorstehenden Beschreibung und den dortigen Winkelangaben zu entnehmen ist, wird die Einführschräge 29–31 des äußeren Gehäuseteils mit einem kleineren Winkel bezüglich der Einschraubrichtung (Ventillängsachse) ausgeführt als die kegelförmige Nutenwand 14–16 am inneren Gehäuseteil. Dies bedeutet, dass der Kraftaufwand für das Einführen des Sprengrings 23–25 in die inneren Umfangsnuten 26–28 kleiner ist als der Kraftaufwand für das Herausziehen des Sprengrings aus der jeweiligen Innenumfangsnut 26–28.
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In anderen Worten ausgedrückt, muss für eine Demontage der Gehäuseteile durch Aufschrauben eine größere Kraft aufgewendet werden als für das Einschrauben. Dieser größere Kraftaufwand ist über das Winkelmaß der kegelförmigen Nutenwand 14–16 so hoch eingestellt, das ein ungewolltes Aufschrauben ausgeschlossen ist.
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Im nachfolgenden wird das erfindungsgemäße Ventil im Detail beschrieben.
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Das als Druckbegrenzungsventil ausgebildete Ventil ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch um seine Ventilachse ausgebildet. Die vier Gehäuseteile bilden ein Anschlussstück 1a, ein Reduzierstück 1b, eine Buchse 1c sowie eine Stellbuchse 1d. Am hülsenförmigen Anschlussstück 1a ist ein Außengewinde 35 ausgebildet, über das das Ventil in ein nicht weiter gezeigtes integriertes Hydrauliksystem eingeschraubt werden kann. Zu Dichtungszwecken ist in Einschraubrichtung gesehen hinter dem Außengewinde 35 ein Dichtring 36 in einer hierfür ausgebildeten Außennut des Anschlussstücks 1a eingesetzt. Das Reduzierstück 1b ist über das Außengewinde 2 in das Anschlussstück 1a eingeschraubt und über den Dichtring 8 abgedichtet. Zwischen dem Anschlussstück 1a und dem Reduzierstück 1b ist ein Demontageschutz mit vorstehender Konstruktion (in Einschraubrichtung hinter dem Gewinde 2) eingebaut.
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Die Buchse 1c ist auf gleiche Weise in das Reduzierstück 1b und die Stellbuchse 1d in die Buchse 1c eingeschraubt, wobei jede Verschraubung mittels eines Demontageschutzes mit erfindungsgemäßem Aufbau gesichert ist. Zusätzlich hat die Buchse 1c sowie die Stellbuchse 1d an ihrer äußeren Mantelfläche in Einschraubrichtung gesehen hinter der den Sprengring 24, 25 aufnehmenden Außenumfangsnut 12, 13 ein weiteres Außengewinde 37, 38, auf das eine Kontermutter 39, 40 aufgedreht ist, die gegen die jeweils freie Stirnseite des Reduzierstücks 1b bzw. der Buchse 1c anschlägt.
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Im Anschlussstück 1a ist eine Hauptstufe angeordnet, die im Wesentlichen aus einem Hauptkolben 41 besteht, der im Anschlussstück 1a entlang der Längsachse verschiebbar geführt ist. Hierbei ist er an seiner dem Hydrauliksystem zugewandten Stirnseite von einem Systemdruck beaufschlagbar, während an seiner anderen Stirnseite eine Hauptkolbenfeder 42 und der Druck des Federraums 43 angreifen. Der Systemdruck wirkt demzufolge in Öffnungsrichtung des Hauptkolbens 41 und die Federkraft sowie der Federraumdruck sind in Schließrichtung des Hauptkolbens 41 gerichtet. Die Hauptkolbenfeder 42 stützt sich hierfür an einem Zwischenstück 44 ab, das im Anschlussstück 1a aufgenommen ist und zwischen einem inneren Absatz 45 des Anschlussstücks 1a und dem Reduzierstück 1b fest eingeklemmt ist.
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Im Hauptkolben 41 ist ein Drosselkanal 46 vorgesehen, durch den der Systemdruck in den Federraum 43 geleitet wird.
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An einem vom Hauptkolben 41 in Konstruktionslage abgedeckten Innenumfangsabschnitt ist am Anschlussstück 1a eine Innenumfangsnut 47 ausgebildet. Ferner ist an einem vom Zwischenstück 44 abgedeckten Innenumfangsabschnitt eine umlaufende Nut 48 vorgesehen. Beide Nuten 47, 48 sind im eingebauten Zustand des Ventils über Tankleitungen mit einem Systemtank fluidverbunden.
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Im Zwischenstück 44 und im Reduzierstück 1b ist ein als Sitzventil ausgebildetes Druckbegrenzungsventil vorgesehen, das im Wesentlichen aus einem Längskanal 49, einem Ventilsitz 50 einem daran anschließenden Ventilkörper 51 (Kugel), der an einem Vorsteuerkolben 52 befestigt ist, einer Vorsteuerfeder 53 und zumindest zwei radialen Tankkanälen 54 besteht. Der Längskanal 49 verbindet den Federraum 43 mit dem Ventilsitz 50. Der Ventilkörper 51 ist über den Vorsteuerkolben 52 und über die Vorsteuerfeder 53 gegen den Ventilsitz 50 gepresst. Die radial verlaufenden Tankkanäle 54 verbinden den Ventilsitz 50 mit dem (nicht gezeigten) Tank.
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Die Vorsteuerfeder 53 ist im Reduzierstück 1b aufgenommen und stützt sich an einem stangenförmigen Steuerschieber 55 ab. Der Steuerschieber 55 ist in seinem zur Vorsteuerfeder 53 nahen Abschnitt über eine erste Kolbendichtung 56 in der Buchse 1c dichtend sowie axialverschieblich gelagert und weist in seinem Mittenabschnitt eine Ringschulter 57 mit eingebauter zweiter Kolbendichtung 58 auf, die in der Stellbuchse 1d gleitend und dichtend geführt ist. Schließlich ist in seinem zur Vorsteuerfeder 53 entfernten Abschnitt eine dritte Kolbendichtung 59 mit zur zweiten Kolbendichtung 58 kleinerem Durchmesser angeordnet, die sich ebenfalls dichtend und gleitend an der Stellbuchse 1d abstützt. Zwischen der zweiten und dritten Kolbendichtung 58, 59 ist eine Übersteuerfeder 60 angeordnet, die sich an der Stellbuchse 1d und der Ringschulter 57 abstützt und somit den Steuerschieber 55 in Richtung Druckbegrenzungsventil vorspannt. Des weiteren wird zwischen der ersten und der zweiten Kolbendichtung 56, 58 ein Ringraum 61 dichtend begrenzt, der über einen Steuerdruckkanal 62 mit einem Steuerdruckanschluss verbunden ist. Dieser ist an einem freien Endabschnitt der Stellbuchse 1d angeordnet. Der Druck innerhalb des Ringraums 61 spannt somit den Steuerschieber 55 gegen die Übersteuerfeder 60 vor.
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Schließlich ist an dem freien Endabschnitt der Stellbuchse 1d in axialer Verlängerung zum Steuerschieber 55 eine Anschlagschraube 63 in diese eingedreht. Diese hat einen radial erweiterten Abschnitt 63a, der über einen Dichtring 64 an der Stellbuchse 1d anliegt. Der erweiterte Abschnitt 63a dient als Anschlag für den Steuerschieber 55 und kann mittels des Anschlagschraubengewindes 63b in Längsrichtung verstellt und über eine Kontermutter 65 arretiert werden.
