DE10227976A1 - Druckbegrenzungsventil mit zweiteiligem Federtellerstößel und Dämpfungskammer - Google Patents
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Abstract
Zum Schutz des hydraulischen Strebausbaus dient ein Druckbegrenzungsventil 1, bei dem eine Dämpfungskammer 15 innerhalb eines zweiteiligen Zwischenstückes 12 ausgebildet ist. Das Zwischenstück 12 besteht aus einem Federtellerstößel 18, der gleichzeitig auch den Federteller 16 mit bildet und einen in eine Sackbohrung 19 im Federtellerstößel 18 einschiebbaren Einschubstempel 20. Die Dämpfungskammer 15 ist über einen Ringspalt 29 mit dem Wasserkasten 21 bzw. den Querbohrungen 13, 14 verbunden.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Druckbegrenzungsventil für den hydraulischen Ausbau im untertägigen Berg- und Tunnelbau mit einem Ventilfeder und Federteller aufnehmenden Ventilgehäuse sowie einem in der dem Ventilgehäuse zugeordneten Führung gegen die Kraft der Ventilfeder verschieblichen Ventilkolben, der über ein in einer axialen Bohrung geführtes Zwischenstück auf die Ventilfeder einwirkt, wobei zwischen Ventilkolben und Federteller eine Dämpfungskammer ausgebildet ist, die mit den das Druckmedium bei Ansprechen des Ventils abführenden Querbohrungen verbunden ist.
- Solche Druckbegrenzungsventile sind grundsätzlich aus der
DE-OS 35 08 986 - Die
DE-OS 198 49 829 DE-OS 199 46 848.6 - Der Endung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein vor allem für den untertägigen Strebausbau geeignetes, einfach aufgebautes und sicher wirkendes Druckbegrenzungsventil zu schaffen, dessen zum Einsatz kommende Dämpfungskammer unabhängig vom Einsatzort im oder am Stempel voll wirksam wird und eine gezielte Dämpfungsleistung erbringt.
- Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass die Dämpfungskammer dem Zwischenstück zugeordnet ist, das mit einer mit den Querboh rungen verbundenen Sackbohrung ausgerüstet ist, die einen in die Dämpfungskammer begrenzt verschieblichen Einschubstempel aufweist.
- Bei einem derart ausgebildeten gedämpften Druckbegrenzungsventil ist sichergestellt, dass bei auftretenden Druckschwankungen bzw. insbesondere Druckschlägen auch durch die unterschiedlichen Geschwindigkeiten in den Leitungen Beschädigungen nicht auftreten, weil die Dämpfungskammer immer und sicher und vor allem auch schnell anspricht und dafür sorgt, dass das Druckbegrenzungsventil immer sicher und den zugeordneten Ausbaustempel sichernd wirken kann. Das die Dämpfung und damit Sicherung bewirgende Bauelement ist sicher im Druckbegrenzungsventil angeordnet und zwar so, dass der eventuell durch Druckschwankungen oder ähnliches beaufschlagte Ventilkolben entsprechend gedämpft auf die Ventilfeder und damit den Öffnungs- und Schließmechanismus einwirkt.
- Nach einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Dämpfungskammer vom Bohrungstiefsten der Sackbohrung, dem Kopf des Einschubstempels und der Sackbohrungswandung gebildet und begrenzt ist. Bei einer derartigen Ausbildung der Dämpfungskammer sind deren Abmessungen genau vorgegeben und es handelt sich um eine die Dämpfung auch wirklich sichernde Ausbildung, weil eine gleichmäßige Formgebung vorhanden ist.
- Um sicherzustellen, dass der Dämpfungsvorgang auch bei Bewegen des Ventilkolbens wirksam wird, ist vorgesehen, dass der Einschubstempel über eine Einschubbegrenzung verfügt, die ein Mindestvolumen der Dämpfungskammer wahrend ausgebildet und/oder angeordnet ist. Der Einschubstempel kann somit nicht bis zum Anschlag in die Dämpfungskammer hineingeschoben werden, sondern immer nur einen begrenzten Einschubweg, sodass der Dämpfungskammer ein Mindestvolumen zugesichert und zugeordnet ist. Dementsprechend bleibt auch immer eine bestimmte Menge an Druckflüssigkeit in der Dämpfungskammer auch dann, wenn das Ventil geschlossen ist.
- Eine solche Einschubbegrenzung wird gemäß der Erfindung zweckmäßig und sicher dadurch verwirklicht, dass der Einschubstempel am den Querbohrungen zugewandten Ende über einen sich gegen den unteren Rand des Federtellerstößels abstützenden Kragen verfügt. Dieser Kragen verhindert aufgabengemäß ein zu weites Einschieben des Einschubstempels in die Sackbohrung und damit in die Dämpfungskammer. Ein die Effizienz der Dämpfungskammer sicherndes Polster an Druckflüssigkeit bleibt somit immer gewährleistet und damit ist auch sichergestellt, dass bei Öffnen des Ventils zunächst Druckflüssigkeit sicher in die Dämpfungskammer einströmen kann, sodass das wieder Schließen des Ventils entsprechend verzögert wird, da erst die Druckflüssigkeit aus der Dämpfungskammer wieder herausgedrückt werden muss.
- Ein „ungehemmtes Einströmen" der Druckflüssigkeit über den Ringspalt zwischen Einschubstempel und Federtellerstößel wird dadurch gewährleistet, dass der Kragen gegenüber der Außenwand des Federtellerstößels zurückspringend ausgebildet und der untere Rand des Federtellerstößels angefast ist. Damit ist für die Druckflüssigkeit der Weg vorgegeben, um durch den besagten Ringspalt hindurch in die Dämpfungskammer einströmen zu können.
- Ein den Vorgang nicht unterstützendes Abströmen von Druckflüssigkeit in den Federraum hinein wird zweckmäßigerweise dadurch verhindert, dass der axialen Bohrung federraumseitig ein gegen die Außenwand des Federtellerstößels abdichtender O-Ring zugeordnet ist. Damit kann Druckflüssigkeit nur durch den Ringspalt abströmen, wenn innerhalb der Querbohrungen bzw. des vorgeordneten Wasserkastens entsprechender Druck ansteht. Der O-Ring verhindert das Eindringen in den Federraum und verhindert damit gleichzeitig eine Verschmutzung dieses Bereiches und eventuelle Beeinflussung der Ventilfeder.
- Weiter vorn ist bereits darauf hingewiesen worden, dass der Federteller die Ventilfeder abstützt, die am gegenüberliegenden Ende gegen die Stellschraube andrückt. Ein sicheres Aufliegen der Ventilfeder auf dem Federteller ist gesichert, weil gemäß der Erfindung der Federtellerstößel federraumseitig einen Rundkragen aufweist, der einmal als Widerlager für die Ventilfeder und einmal als Einschubbegrenzung für den Federtellerstößel dienend ausgebildet ist. Genauer gesagt bildet der Rundkragen zusammen mit dem in den Federraum hineinreichenden Teil des Federtellerstößels den bekannten Federteller, weil der in den Federraum hineinreichende Stößelteil eine Führung der Ventilfeder zusätzlich mitbewirkt.
- Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass dem Einschubstempel ein gegen die Sackbohrungswandung schleifend angeordneter Abdicht-O-Ring zugeordnet ist, wobei die Dämpfungskammer über eine dem Einschubstempel zugeordnete Versorgungsbohrung mit den Querbohrungen verbunden ist. Hier dient also nicht der Ringspalt zwischen Einschubstempel und Federtellerstößel als Verbindung zu den Querbohrungen und dem Wasserkasten, sondern es wird gezielt eine Bohrung dafür vorgesehen, weshalb es dann auch zweckmäßig und notwendig ist, dem Einschubstempel einen entsprechenden Abdicht-O-Ring zuzuordnen, um nämlich den Ringspalt zu verschließen. Denkbar ist es zwar auch, den Ringspalt zusätzlich einzusetzen, doch ist wegen der optimalen Funktionsweise die beschriebene Ausführung zweckmäßig. Die Versorgungsbohrung sorgt dafür, dass die Dämpfungskammer immer in direkter und praktisch ungedrosselter Verbingung zu den das Druckmedium abführenden Querbohrungen steht.
- Die genaue Führung des Druckmediums in die Dämpfungskammer ist insbesondere dann gegeben, wenn die Versorgungsbohrung über einen axialen Stamm und mindestens eine davon rechtwinklig abgehende Kragenbohrung verfügt. Da der Kragen des Einschubstempels nicht bis an die Wandung der axialen Bohrung heranreicht, ist ein entsprechender Zufluss immer gesichert und zwar ein ungedrosselter Zufluss. Gleichzeitig kann das Druckmedium natürlich auch bei entsprechender Auflast durch die Ventilfeder gleichmäßig abströmen, wenn der Ventilkolben in die Ausgangslage zurückfährt bzw. wenn die Überlast nicht mehr auf den Stempel einwirkt.
- Ein möglichst optimaler Weg für das Druckmedium auch vor allem im Bereich des Kragens des Einschubstempels ist gegeben, wenn der Kragen rundum abgerundete Kanten aufweist. Er kann dennoch seine Begrenzungs und Führungsfunktion erfüllen, wobei das Druckmedium gezielt um die abgerundeten Kanten herumgeführt werden kann.
- Der Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass ein sicher funktionierendes gedämpftes Druckbegrenzungsventil geschaffen ist, das im Aufbau einfach und sicher ist, das ohne zusätzliche Federn und ähnliche Bauteile auskommt und das schon aufgrund der kompakten Bauweise sich gerade für den untertägigen Bergbau besonders eignet. Die Dämpfungskammer ist vorteilhafterweise so angeordnet und so ausgebildet, dass ein sicherer Mindestinhalt sich immer in der Dämpfungskammer befindet und damit auch eine dauernd sichere Betätigung bzw. Funktionsweise des Druckbegrenzungsventils gegebenist.
- Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt ist. Es zeigen:
-
1 eine Gesamtansicht des Druckbegrenzungsventils im Längsschnitt, -
2 einen Schnitt durch den Bereich der Dämpfungskammer mit Verbindung der Dämpfungskammer und den Querbohrungen über einen Ringspalt sowie -
3 einen Schnitt durch den Bereich der Dämpfungskammer mit Verbindung zwischen Dämpfungskammer und Querbohrungen über eine Verbindungsbohrung. - Bei dem in
1 wiedergegebenen Druckbegrenzungsventil1 ist die Ventilfeder3 , die Stellschraube4 mit der Schraubenbohrung5 und dem Federteller16 aufnehmenden Ventilgehäuse2 erkennbar. Außerdem ist erkennbar, dass sich die Ventilfeder3 einmal an der Stellschraube4 und zum anderen am Federteller16 abstützt. Bei der Wiedergabe des Federtellers16 ist dieser bzw. sind die dazugehörigen Teile teilweise im Schnitt, teilweise nicht im Schnitt wiedergegeben. - Über ein nicht näher gekennzeichnetes Gewinde ist das Ventilgehäuse
2 mit einer Führung6 verbunden, die eine Kolbenbohrung7 aufweist, in der Ventilkolben10 axial verschiebbar angeordnet ist. Der Ventilkolben10 wird über die Führung6 zuströmende Druckflüssigkeit belastet und bei entsprechender vorgegebener Überlast bzw. Belastung gegen die Ventilfeder3 in der Kolbenbohrung7 verschoben. Dabei überfährt der Ventilkolben10 die O-Ringdichtung9 , sodass das Druckmedium über die Radialbohrungen17 in den sogenannten Wasserkasten bzw. in die Querbohrungen13 ,14 abströmen kann. - Die Führung
6 verfügt über ein Außengewinde8 , um das gesamte Druckbegrenzungsventil1 beispielsweise mit dem Hydraulikstempel im Streb verbinden zu können. - Im Bereich des nicht näher bezeichneten Verbindungsgewindes zwischen Ventilgehäuse
2 und Führung6 weist die Führung6 eine axiale Bohrung11 auf, in der ein Zwischenstück12 angeordnet ist, das die Ventilfeder3 bzw. den Federteller16 entsprechend belastet. Hier ist eine Dämpfungskammer15 angeordnet, deren Funktion weiter hinten noch erläutert wird. - Das Zwischenstück
12 wird durch den Federtellerstößel18 , der hier Teil des Federtellers16 ist und einen in einer Sackbohrung19 des Federtellerstößels18 verschiebbaren Einschubstempel20 gebildet. Zwischen beiden, d. h. also zwischen dem Bohrungstiefsten22 , der Sackbohrungswandung23 und dem Kopf25 des Einschubstempels20 ist die schon erwähnte Dämpfungskammer15 ausgebildet. - Bei der Ausbildung nach
1 und2 ist die Dämpfungskammer15 über den Ringspalt29 mit den Querbohrungen13 ,14 bzw. dem Wasserkasten21 ver bunden. Das Druckmedium strömt um den Kragen28 , der das den Querbohrungen13 ,14 zugewandte Ende27 des Einschubstempels20 bildet in den entsprechenden Ringraum zwischen Kragen28 und axialer Bohrung11 bzw. deren Wand hinein, dann in den Bereich des unteren Randes24 , der angefast ist und von dort in den Ringspalt29 , um so die Dämpfungskammer15 zu erreichen. Beim Abströmen des Druckmediums aus der Dämpfungskammer15 ist der umgekehrte Weg einzuhalten. - Zweckmäßigerweise ist der axialen Bohrung
11 bzw. der Führung6 in diesem Bereich ein gegen die Außenwand30 des Federtellerstößels18 abdichtender O-Ring32 vorgesehen, sodass Druckflüssigkeit über diesen Weg nicht in den Federraum31 des Ventilgehäuses2 gelangen kann. - Der Federtellerstößel
18 verfügt im Bereich des Federraums31 über einen Rundkragen33 , der gleichzeitig auch als Einschubbegrenzung für den Federtellerstößel18 und damit das gesamte Zwischenstück12 dient. Bei der Darstellung nach1 und2 ist einmal der geöffnete und einmal der geschlossene Zustand des Ventils wiedergegeben, sodass auch die Funktionsweise des Ventils erkennbar ist. - Nach
3 ist statt des Verbindungsweges über den Ringspalt29 für die Druckflüssigkeit zur Dämpfungskammer15 eine Versorgungsbohrung36 im Einschubstempel20 vorgesehen. Diese Versorgungsbohrung36 verfügt über einen axialen Stamm37 und eine Kragenbohrung38 , sodass das Druckmedium entsprechend in die Dämpfungskammer15 einströmen bzw. aus dieser wieder herausströmen kann. Auch hier wird eine genaue Menge dadurch gesichert, dass ein Abdicht-O-Ring35 vorgesehen ist, der den vorher erwähnten Ringspalt29 hier verschließt, sodass das Druckmedium gezielt nur durch die Versorgungsbohrung36 strömen kann. - Der Kragen
28 wirkt als Einschubbegrenzung26 für den Einschubstempel20 , wobei die Kanten40 zweckmäßigerweise abgerundet oder abgefast sind, um den Widerstand der beim Abströmen bzw. Vorbeiströmen des Druckmediums in Richtung Ringspalt bzw. Versorgungsbohrung36 weitgehend einzuschränken. - Wird der Ventilkolben
10 durch das Druckmedium im Bereich der Kolbenbohrung7 aus seinem Sitz herausgeschoben, so muss er zunächst das in der Dämpfungskammer15 anstehende Druckmedium beispielsweise durch den Ringspalt29 herausdrücken, bevor die Ventilfeder3 beansprucht wird und zusammengedrückt wird. Erst wenn der Einschubstempel20 die in2 gezeigte Position eingenommen hat, d. h. am unteren Rand24 des Federtellerstößels18 anliegt, können diese beiden gemeinsam den Federteller16 mit bildend in Richtung Ventilfeder3 verschoben werden. Erst jetzt kann das Druckmedium über den Wasserkasten21 und die Querbohrungen13 ,14 abströmen. - Lässt der Druck im Bereich der Kolbenbohrung
7 nach, so kann umgekehrt die Kraft der Ventilfeder3 zunächst einmal nur gedämpft wirksam werden, weil Druckmedium zunächst einmal durch den Ringspalt in die Dämpfungskammer15 zurückströmt, weil dort ein entsprechender Druckstau herrscht. Erst wenn hier ein entsprechender Ausgleich geschafft ist, schiebt die Ventilfeder3 das gesamte Zwischenstück12 und dann auch den Ventilkolben10 in die Ausgangsposition jenseits der O-Ringdichtung9 zurück. - Alle genannten Merkmale, auf die den Zeichnungen allein zu entnehmenden, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen.
Claims (10)
- Druckbegrenzungsventil für den hydraulischen Ausbau im untertägigen Berg- und Tunnelbau mit einem Ventilfeder (
3 ) und Federteller (16 ) aufnehmenden Ventilgehäuse (2 ) sowie einem in der dem Ventilgehäuse (2 ) zugeordneten Führung (6 ) gegen die Kraft der Ventilfeder (3 ) verschieblichen Ventilkolben (10 ), der über ein in einer axialen Bohrung (11 ) geführtes Zwischenstück (12 ) auf die Ventilfeder (3 ) einwirkt, wobei zwischen Ventilkolben (10 ) und Federteller (16 ) eine Dämpfungskammer (15 ) ausgebildet ist, die mit den das Druckmedium bei Ansprechen des Ventils (1 ) abführenden Querbohrungen (13 ,14 ) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungskammer (15 ) dem Zwischenstück (12 ) zugeordnet ist, das mit einer mit den Querbohrungen (13 ,14 ) verbundenen Sackbohrung (19 ) ausgerüstet ist, die einen in die Dämpfungskammer (15 ) begrenzt verschieblichen Einschubstempel (20 ) aufweist. - Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungskammer (
15 ) vom Bohrungstiefsten (22 ) der Sackbohrung (19 ), dem Kopf (25 ) des Einschubstempels (20 ) und der Sackbohrungswandung (23 ) gebildet und begrenzt ist. - Druckbegrenzungsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einschubstempel (
20 ) über eine Einschubbegrenzung (26 ) verfügt, die ein Mindestvolumen der Dämpfungskammer (15 ) wahrend ausgebildet und/oder angeordnet ist. - Druckbegrenzungsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einschubstempel (
20 ) am den Querbohrungen (13 ,14 ) zugewandten Ende (27 ) über einen sich gegen den unteren Rand (24 ) des Federtellerstößels (18 ) abstützenden Kragen (28 ) verfügt. - Druckbegrenzungsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (
28 ) gegenüber der Außenwand (30 ) des Federtellerstößels (18 ) zurückspringend ausgebildet und der untere Rand (24 ) des Federtellerstößels (18 ) angefast ist. - Druckbegrenzungsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der axialen Bohrung (
11 ) federraumseitig ein gegen die Außenwand (30 ) des Federtellerstößels (18 ) abdichtender O-Ring (32) zugeordnet ist. - Druckbegrenzungsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federtellerstößel (
18 ) federraumseitig einen Rundkragen (33 ) aufweist, der einmal als Widerlager für die Ventilfeder (3 ) und einmal als Einschubbegrenzung für den Federtellerstößel (18 ) dienend ausgeführt ist. - Druckbegrenzungsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Einschubstempel (
20 ) ein gegen die Sackbohrungswandung (23 ) schleifend angeordneter Abdicht-O-Ring (35 ) zugeordnet ist, wobei die Dämpfungskammer (15 ) über eine dem Einschubstempel (20 ) zugeordnete Versorgungsbohrung (36 ) mit den Querbohrungen (13 ,14 ) verbunden ist. - Druckbegrenzungsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsbohrung (
36 ) über einen axialen Stamm (37 ) und mindestens eine davon rechtwinklig abgehende Kragenbohrung (38 ) verfügt. - Druckbegrenzungsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (
28 ) rundum abgerundete Kanten (40 ) aufweist.
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Owner name: VOSS, WOLFGANG, 58239 SCHWERTE, DE |
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