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Die Erfindung betrifft ein Druckbegrenzungsventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Bei bekannten Druckbegrenzungsventilen ist das Gehäuse üblicherweise aus Stahl, insbesondere einem massiven Stahlblock, wobei Aufnahmen für Druckverstelleinrichtungen und Druckmittelkanäle in dem Gehäuse gebohrt werden müssen. Teilweise müssen aus fertigungstechnischen Gründen eingebrachte Bohrungen auch wieder verschlossen werden, da sie lediglich für die Herstellung der für den Betrieb benötigten Bohrungen erforderlich waren und für den Betrieb aber hinderlich wären. Dieses übliche Vorgehen ist fertigungstechnisch aufwändig und damit kostenintensiv.
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Aus der
DE 10 2004 040 359 B4 ist eine allgemeine Druckregelarmatur bekannt, deren Gehäuse mittels eines Gussverfahrens hergestellt ist. Bei der Herstellung des Gehäuses sind benötigte Druckmittelkanäle und Aufnahmen auf kostengünstige Weise zwar mit herstellbar, aber die dort offenbarte Armatur hat nicht zuletzt wegen eines von beiden Seiten zugänglichen Ventilsitzes einen sehr großen Platzbedarf. Diese Zugänglichkeit des Ventilsitzes ist aber bei der dort für ein Härten des Ventilsitzes offenbarten Methode, der Kaltverfestigung, erforderlich, um einerseits die Kaltverfestigung mittels geeigneten Werkzeugen durchzuführen, aber auch, um eine nach der Kaltverfestigung erforderliche spanende Nachbearbeitung mittels dazu geeigneten Werkzeugen wie beispielsweise Fräsern zu ermöglichen, um die Maßhaltigkeit des Ventilsitzes zu gewährleisten.
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Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Druckbegrenzungsventil zu schaffen, das auf eine kostengünstige Weise herstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Druckbegrenzungsventil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventils sind in den weiteren Unteransprüchen beschrieben.
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Ein Druckbegrenzungsventil gemäß der vorliegenden Erfindung enthält ein Gehäuse und einen in dem Gehäuse ausgebildeten Ventilsitz, der über ein federbelastetes Schließelement des Druckbegrenzungsventils verschließbar ist. Erfindungsgemäß besteht das Gehäuse aus Gusseisen mit Kugelgraphit, insbesondere GGG oder GJS – genannt "Sphäroguss", wobei das Gehäuse mindestens in einem Bereich des Ventilsitzes oberflächengehärtet ist.
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Oberflächenhärten enthält Härteverfahren wie beispielsweise Induktionshärten, Laserstrahlhärten oder Flammhärten.
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Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventil ist, dass Druckmittelkanäle und andere Aufnahmen beim Gießen des Gehäuses entstehen und nicht nach Fertigstellung des Gehäuses durch spanende Bearbeitung hergestellt werden müssen, wobei das Oberflächenhärten eine kostengünstige Härtemethode ist, weil wegen der guten Maßhaltigkeit eine spanende Nachbearbeitung meist nicht nötig ist oder sich zumindest in engen Grenzen hält und somit einen Werkzeugeinsatz reduziert.
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Vorteilhafterweise ist das Gehäuse über ein Präzisions- oder Feingussverfahren, wie beispielsweise ein Wachsausschmelzverfahren, insbesondere mit aus feuerfestem Formstoff umhülltem Wachsmodell, hergestellt. Dadurch ist eine erhöhte Maßhaltigkeit erzielbar, die einen Werkzeugeinsatz für eine spanende Nachbearbeitung reduziert. Weiter beispielsweise können auch Sandkerne, hergestellt aus Sand und Phenolharz, sowie sogenannte Printkerne, hergestellt aus Kunststoff nach dem Rapid Prototyping und/oder Rapid Manufacturing Verfahren, verwendet werden.
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Vorteilhaft ist in dem Gehäuse mindestens eine, insbesondere sacklochförmige, Aufnahme vorgesehen, in der zumindest teilweise die Druckverstelleinrichtung angeordnet ist, wobei die Aufnahme den Ventilsitz enthält. Dadurch ist eine kompakte und platzsparende Ausbildung des Druckbegrenzungsventils realisierbar. Weiter ist so eine vereinfachte Herstellung des Gehäuses und somit des Druckbegrenzungsventils erreichbar.
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Bevorzugt ist die Aufnahme etwa rotationssymmetrisch ausgebildet. Dadurch können insbesondere rotierende Werkzeuge in die Aufnahme eingebracht werden, beispielsweise für eine gegebenenfalls erforderliche Nachbearbeitung des Ventilsitzes vor oder nach dem Oberflächenhärten. Darüber hinaus lässt sich somit ein Gewinde in die Aufnahme einbringen, über das die Druckverstelleinrichtung in der Aufnahme befestigt werden kann. Weiter bevorzugt ist die Aufnahme als eine Ausnehmung in dem Gehäuse ausgebildet.
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Vorteilhafterweise ist der Ventilsitz von der Druckverstelleinrichtung aus etwa in einer Schließrichtung des Schließelements angeordnet. Dadurch ist weiter eine kompakte und platzsparende Ausbildung des Druckbegrenzungsventils erreichbar.
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Das oben genannte Oberflächenhärten hat neben den oben genannten Vorteilen weiter den Vorteil, dass wegen des dadurch reduzierten Werkzeugeinsatzes für die Nachbearbeitung eine deutlich kompaktere und platzsparendere Anordnung insbesondere der Druckverstelleinrichtung und der Aufnahme in dem Gehäuse gewählt werden kann. Insbesondere dadurch ist der Ventilsitz derart anordenbar, dass er ausschließlich von einer einzigen Seite aus, insbesondere über die Aufnahme, für das Oberflächenhärten, insbesondere mittels eines Werkzeugs, und/oder für eine Nachbearbeitung mittels eines Werkzeugs zugänglich ist, insbesondere im Wesentlichen in Schließrichtung des Schließelements.
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Vorteilhafterweise weist das Schließelement einen Schließkegel auf, von dem ausgehend in Schließrichtung ein Führungskolben an dem Schließelement angeordnet ist. Der Schließkegel, insbesondere eine Kontaktfläche des Schließkegels, ist in geschlossenem Zustand des Schließelements in Kontakt mit dem Ventilsitz. Vorteilhafterweise sind das Schließelement und der Führungskolben einstückig ausgebildet.
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Vorteilhafterweise ist von dem Schließkegel ausgehend entgegen der Schließrichtung ein Federteller der Druckverstelleinrichtung an, insbesondere benachbart zu, dem Schließelement angeordnet.
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Das Schließelement und der Federteller können einstückig oder mehrstückig ausgebildet sein.
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Vorteilhafterweise ist ein Übergang der Aufnahme zwischen dem Federteller und dem Ventilsitz zumindest teilweise konisch ausgebildet. Insbesondere ist der Übergang von einem Bereich des Federtellers in einer Schließstellung des Schließelements zu dem Ventilsitz zumindest teilweise konisch zulaufend ausgebildet. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Übergangs wird das Gehäuse weniger geschwächt. Insbesondere bleibt im Vergleich zu einem Übergang mit konstantem Durchmesser bei der erfindungsgemäßen Gestaltung des Übergangs mehr Gehäusematerial bestehen zwischen der Aufnahme und einer benachbart zu der Aufnahme in dem Gehäuse vorgesehenen Befestigungsausnehmung, mit der das Druckbegrenzungsventil an einer oder zwischen zwei Platten befestigbar ist. Vorteilhafterweise sind mehrere Befestigungsausnehmungen in dem Gehäuse vorgesehen, die bevorzugt als Durchgangslöcher ausgebildet sind, um das Druckbegrenzungsventil auf einfache Art und Weise zu befestigen, beispielsweise mit Durchgangsschrauben. Weiter bevorzugt ist der Federteller an einem Abschnitt, der über eine Feder der Druckverstelleinrichtung hinausragt, in Schließrichtung konisch zulaufend ausgebildet.
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Der Durchmesser der Aufnahme kann in Schließrichtung abnehmen, insbesondere stufenweise und/oder kontinuierlich.
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Hiermit wird darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäße Gestaltung der Aufnahme, insbesondere des Übergangs, als eine eigenständige Erfindung angesehen wird; die Anmelderin behält sich das Recht vor, gegebenenfalls darauf zu einem späteren Zeitpunkt eine eigene Patentanmeldung zu richten.
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Bevorzugt ist das Druckbegrenzungsventil in einer Zwischenplattenbauweise ausgebildet, wobei das Gehäuse vorteilhafterweise zwei zueinander planparallele Anlageflächen aufweist. Durch das erfindungsgemäße Oberflächenhärten ist, wie oben beschrieben, die kompakte Anordnung der einzelnen Bereiche in dem Druckbegrenzungsventil gemäß der vorliegenden Erfindung erreichbar und die somit die platzsparende Ausführung desselben realisierbar, was für eine Ausführung in Zwischenplattenbauweise günstige Voraussetzungen sind.
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Bevorzugt ist das Druckbegrenzungsventil direktgesteuert, was weiter eine kompakte und platzsparende Ausführung des erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventils begünstigt.
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Vorteilhafterweise sind in dem Gehäuse zwei im Wesentlichen spiegelbildlich zueinander angeordnete Aufnahmen vorgesehen. Dabei ist in jeder der Aufnahmen – wie oben beschrieben – zumindest teilweise eine Druckverstelleinrichtungen angeordnet. Weiter ist der Ventilsitz – wie oben beschrieben – in jeder der Aufnahmen enthalten. Mit dieser Anordnung lässt sich auf platzsparende Weise ein jeweiliger Druck in zwei voneinander unabhängigen Druckmittelkreisen auf den an der jeweiligen Druckverstelleinrichtung eingestellten Wert begrenzen. Alternativ dazu können die beiden Druckbegrenzungsventile fluidisch hintereinander geschaltetsein.
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Mehrere Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventils sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 in einem Längsschnitt eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, und
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2 in einem Längsschnitt eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventils gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Das in 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventils 1 enthält ein Gehäuse 2, in dem eine Aufnahme 4 für eine in dem Gehäuse 2 vorgesehene Druckverstelleinrichtung 6 vorgesehen ist.
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Die Druckverstelleinrichtung 6 enthält ein Reduzierstück 8, eine darin vorspannbare Feder 10, und einen Federteller 12. Hier ist der Federteller 12 einstückig mit einem federbelasteten Schließelement 14 ausgebildet, das ausgehend von dem Federteller 12 in Schließrichtung 24 einen Schließkegel 16 und einen Führungskolben 18 aufweist.
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Das Reduzierstück 8 ist in die Aufnahme 4 eingeschraubt, wobei in der Aufnahme 4 ein Innengewinde vorgesehen ist und ein entsprechendes Außengewinde an dem Reduzierstück 8 vorgesehen ist.
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Die Aufnahme 4 enthält einen Ventilsitz 20 und einen Übergang 22 von einem Bereich des Federtellers 12 in einer Schließstellung des Schließelements 14 zu dem Ventilsitz 20. Im Bereich des Ventilsitzes 20 ist das Gehäuse 2 ob erflächengehärtet, um eine Abdichtfunktion zwischen Ventilsitz 20 und Schließkegel 16 dauerhaft zu gewährleisten und somit eine Lebensdauer des Druckbegrenzungsventils zu erhöhen.
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Über die Feder 10 ist das Schließelement 14 in seiner Schließrichtung 24 gegen den Ventilsitz 20 vorgespannt.
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Der Übergang 22 ist in Schließrichtung 24 konisch zulaufend ausgebildet. Der Federteller 12 ist an seinem über die Feder 10 hinausragenden Abschnitt in Schließrichtung 24 konisch zulaufend ausgebildet.
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Ausgehend von der Lage des Federtellers 12 in seiner Schließstellung in der Aufnahme 4 für die Druckverstelleinrichtung 6 ist in der Schließrichtung 24 des Schließelements 14 der Übergang 22 zu dem Ventilsitz angeordnet und weiter in Schließrichtung 24 ist der Führungskolben 18 in der Aufnahme 4 angeordnet. In seiner Schließstellung steht der Schließkegel 16 mit einer Kontaktfläche mit dem Ventilsitz 20 in Kontakt und dichtet eine Hochdruckseite gegen eine Niederdruckseite ab.
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Zwischen dem Führungskolben 18 und dem Schließkegel 16 ist ein Stababschnitt des Schließelements 14 mit einem im Vergleich zu dem Führungskolben 18 und/oder der Kontaktfläche des Schließkegels 16 reduzierten Durchmesser angeordnet. Mit der Aufnahme 4 begrenzt der Stababschnitt einen Ringraum 26 und der Führungskolben 18 einen Kolbenraum 28, wobei zwischen Führungskolben 18 und Aufnahme 4 ein Ringspalt vorgesehen ist. Der Ringspalt dient dem Druckmittelausgleich zwischen dem Ringraum 26 und dem Kolbenraum 28, sobald sich das Schließelement in der Aufnahme bewegt. Die Größe des Ringspaltes bestimmt einen Dämpfungsgrad, mit dem die Bewegung des Schließelements 14 in der Aufnahme 4 gedämpft wird, da es sich bei dem Zusammenspiel aus Feder 10 und Schließelement 14, insbesondere mit dem Federteller 12, physikalisch betrachtet um ein Feder-/Massesystem handelt, das ansonsten ungedämpft schwingen könnte.
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In dem Ringraum 26 und in dem Kolbenraum 28 herrscht ein Hochdruck und in einem entgegen der Schließrichtung 24 benachbart zu dem Ventilsitz 22 angeordneten Druckmittelraum 30 herrscht ein Niederdruck. Überschreitet der Hochdruck im Zusammenspiel mit dem Schließelement 14 einen Wert, der dem Äquivalent der Feder 10 entspricht, wird das Schließelement 14 entgegen der Schließrichtung 24 mit seinem Schließkegel 16 von dem Ventilsitz 20 abgehoben und Druckmittel kann über den Druckmittelraum 30 in eine Druckmittelsenke (nicht dargestellt) abfließen. Der Hochdruck ist damit auf den Wert, der dem Äquivalent der Feder 10 entspricht, begrenzt, wobei der Wert einstellbar beziehungsweise verstellbar ist.
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In dem in 2 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventils 1 sind in dem Gehäuse 2 zwei Druckverstelleinrichtungen 6 mit jeweils einer zugeordneten Aufnahme 4 im Wesentlichen spiegelbildlich angeordnet.
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Die in dem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellten Aufnahmen 4 entsprechen der in 1 gezeigten und oben beschriebenen Aufnahme 4 des ersten Ausführungsbeispiels. Die in dem zweiten Ausführungsbeispiel eingesetzten Druckverstelleinrichtungen 6 entsprechen weitgehend der in 1 gezeigten und oben beschriebenen Druckverstelleinrichtung 6 des ersten Ausführungsbeispiels, wobei zwei unterschiedliche Varianten von mehrstückig ausgeführten Schließelementen 14 und Federtellern 12 dargestellt sind. Nachfolgend sollen diese unterschiedlichen Varianten beschrieben werden.
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Bei der auf der in der Zeichnung linken Seite dargestellten Variante sind der Federteller 12 und das Schließelement 14 derart mehrstückig ausgebildet, dass ein kugelförmiger Endabschnitt des Schließelements 14 mit einer dementsprechend ausgebildeten Gegenfläche des Federtellers 12 in Anlage kommt. Dadurch können vorteilhafterweise Fluchtungsfehler zwischen der Feder 10 beziehungsweise dem Federteller 12 und dem Schließelement 14 ausgeglichen werden.
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Bei der auf der in der Zeichnung rechten Seite dargestellten Variante sind der Federteller 12 und das Schließelement 14 derart mehrstückig ausgebildet, dass ein zylinderförmiger Endabschnitt des Schließelements 14 mit einer dementsprechend ausgebildeten Gegenfläche des Federtellers 12 in Anlage kommt. Der Federteller 12 ist hier etwa hutförmig ausgebildet. Dadurch kann das Schließelement 14 mit seinem zylinderförmigen Endabschnitt gut in dem Federteller 12 geführt werden.
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Offenbart ist ein Druckbegrenzungsventil mit einem Gussgehäuse, dessen Ventilsitz oberflächengehärtet ist. Auf diese Weise ist ein Vorteil einer kostengünstigen Herstellung des Gehäuses mit innenliegenden Druckmittelkanälen Aufnahmen, insbesondere für eine Druckverstelleinrichtung, kombiniert mit einem Vorteil einer langlebigen Abdichtfunktion, gewährleistet über ein sicher durchzuführendes Verfahren, das wegen seiner guten Maßhaltigkeit – wenn überhaupt – lediglich eine reduzierte Nachbearbeitung erfordert. Wegen dieser Voraussetzung ist eine kompaktere und somit platzsparende Anordnung von in dem Gehäuse untergebrachten Funktionsbereichen, insbesondere einer Druckverstelleinrichtung und einer zugeordneten Aufnahme, ermöglicht. Insbesondere ist ein Ventilsitz derart anordenbar, dass er ausschließlich von einer einzigen Seite aus für das Oberflächenhärten und/oder für eine Nachbearbeitung mittels eines Werkzeugs zugänglich ist, insbesondere im Wesentlichen in Schließrichtung des Schließelements.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Druckbegrenzungsventil
- 2
- Gehäuse
- 4
- Aufnahme
- 6
- Druckverstelleinrichtung
- 8
- Reduzierstück
- 10
- Feder
- 12
- Federteller
- 14
- Schließelement
- 16
- Schließkegel
- 18
- Führungskolben
- 20
- Ventilsitz
- 22
- Übergang
- 24
- Schließrichtung
- 26
- Ringraum
- 28
- Kolbenraum
- 30
- Druckmittelraum
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004040359 B4 [0003]
