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Ventil, insbesondere Arbeits-und Raubventil für Grubenstempel Die
Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere Arbeits- und Raubventil für Grubenstempel,
mit einem Sitzkörper und einem diesem gegenüber verschiebbaren, einerseits von mindestens
einem federnden Glied, andererseits vom Druck eines Druckmittels belasteten Schließglied,
das frei von Gleitlagerungen ausschließlich mit Hilfe eines elastisch nachgiebigen
Körpers befestigt und geführt ist und den Sitzkörper nur bei geschlossenem Ventil
und am Ventilsitz berührt.
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A derartige Ventile werden im Bergbau sehr hohe Anforderungen
gestellt; der öffnungsdruck soll stets genau auf dem eingestellten Wert bleiben,
das Ventil soll unterhalb dieses Drucks völlig dicht sein, aus einfachen Teilen
bestehen und eine lange Lebensdauer haben. Bekannte Bauforrnen konnten diese Anforderungen
nicht ausreichend befriedigen.
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Man hat zwar schon bei Ventilen, die nur bei kleinen Drücken arbeiten
und auf kleine Kräfte antworten müssen, ein Ventilteil mit Hilfe von aus Flachmaterial
ausgestanztenSchneckenfedern geführt, aber außer dieser Führung auch Gleitstellen
an dem Ventilteil vorgesehen, da die Schneckenfeder allein die Achse des Ventilteils
nicht in der richtigen Lage halten kann. Eine solche Schneckenfeder ist vielmehr
so weich, daß das von ihr allein gestützte Ventilglied kippen würde, so daß es nicht
mehr dicht abschließt und bei häufigem Schließen unter großer Kraft auch verhältnismäßig
rasch beschädigt würde. Dasselbe gilt, wenn das Ventilglied von einem Membran geführt
ist. Die Reibung einer zusätzlichen Führung wirkt sich aber wieder nachteilig auf
den öffnungsdruck aus.
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Es ist auch bekannt, einen Ventilring durch flache Lenkerfedern seitlich
festzulegen. In axialer Richtung müssen aber andere Bauteile die Führung übernehmen.
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Außerdem müssen die bekannten radial führenden Federn eine verhältnismäßig
große freieLänge haben, auf der sie sich durchbiegen können, so daß ihr Außendurchmesser
wesentlich größer als der Innendurchmesser ist, wenn sie am Innen- und Außendurchmesser
befestigt sind. Weiterhin sind zum Einspannen der bekannten weichen Federn stets
besondere Bauteile, wie Schraubringe, Paßstücke usw., nötig.
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Diese Nachteile werden nach der Erfindung dadurch vermieden, daß der
elastisch nachgiebige Körper vom Druck des Druckmittels entlastet und in der Art
einer an sich bekannten ringfönnigen Tellerfeder ausgebildet ist, die mit ihrem
inneren Rand an dem dem Schließglied gegenüber radial unverschieblichen Ventilteil
kraftschlüssig anliegt. Bei dieser Ausbildung des Ventils kann der abstützende,
als Tellerfeder ausgebildete elastische Ring verhältnismäßig kräftig gehalten werden
und braucht im Außendurchmesser nur wenig größer als im Innen-m durchmesser zu sein.
Trotzdem federt er noch in genügendem Maße, weil er keine fest eingespannte Stelle
hat, deren Lage und Durchmesser völlig unverändert festgehalten wären, während der
übrige Teil der Feder sich demgegenüber verbiegen müßte. Jedes Element des federnden
Ringes nach der Erfindung kann vielmehr um seine Auflagestelle kippen, und der Ring
kann sich als Ganzes verformen. Soweit durch diese Verformung am Außen- oder Innenrand
große Spannungen auftreten, können sie sich in geringfügigen elastischen Änderungen
des Außen- und Innendurchmessers auswirken, so daß die Spannung nirgends übermäßig
hoch wird. Die Durchmesseränderungen bleiben dabei so klein, daß die radiale Führung
des Schließkörpers nicht beeinträchtigt wird.
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Der kräftige federnde Ring ist dazu so steif, daß er das Schließglied
auch gegen Kippen abstützt. Das ist sehr wichtig, da sich das Schließglied, wenn
es belastet ist, vielfach im labilen Gleichgewicht befindet, welches nicht nur durch
seitliches Ausweichen, sondern auch durch Kippen nachhaltig gestört würde.
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Außerdem kann der Stützring ohne Zuhilfenahme besonderer Bauteile
in das Gehäuse eingelegt und zusammen mit Belastungsfedern durch ein gemeinsames
Glied festgespannt werden. Es ist also weder nötig, besondere Festklemmteile herzustellen,
noch
das besondere Bearbeiten anderer Ventilteile außer dem Andrehen
zweier Schultern; der Zusammenbau geht rasch und ohne Schwierigkeiten vor sich.
Das Ventil ist also nicht nur sicherer in der Wirkungsweise, sondern auch billiger
in der Herstellung gegenüber bekannten Ventilen. Diese Vorteile fallen besonders
ins Gewicht, wenn die Ventile in großer Stückzahl und als selbständige Einheit hergestellt
werden sollen.
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In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung ein Arbeits- und Raubventil für Grubenstempel im Längsschnitt dargestellt.
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Ein in einen Grubenstempelkopf einsetzbares Ventilgehäuse
1 weist eine Längsbohrung mit vier im Durchmesser unterschiedlichen Abschnitten
2 bis 5
auf. In Höhe des Abschnitts 4 liegt eine Querbohrung 6. Der
Abschnitt 2 ist mit einem Gewinde versehen, das zum Befestigen einer in ihrer Mitte
durchbohrten Verschlußschraube 7 dient. Zwischen den Abschnitten
3, 4 und 5 liegen je eine Schulter 8
und 9. An
der Schulter 8 liegt eine Lochscheibe 10
an, gehalten von einem in
einer Nut des Gehäuses 1
liegenden Sprengring 11. Auf der Stirnseite
der Lochscheibe 10 steht ein-Rand vor, an dessen Innenseite eine Tellerfeder
14 anliegt. In deren Öffnung ist ein Schheßglied 15 eingespannt.
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Das Schließglied 15 ist kolbenartig ausgebildet und hat an
seiner zu dem Abschnitt 5 der Innenbohrung des Gehäuses gerichteten Stirnseite
einen in einer Schließkante 15' endenden Vorsprung. Am entgegengesetzten
Ende des Schheßgliedes befindet sich ein Bund 16 zur Aufnahme der Tellerfeder
14. Die Wände eines von diesem Ende ausgehenden Einschnittes umgreifen einen Querstift
18, der von der Lochscheibe 10 in seiner Längsrichtung festgelegt,
aber quer dazu verschiebbar gehalten ist.
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In den Abschnitten 4 und 5 der Innenbohrung des Gehäuses
1 ist ein Sitzkörper 19 mit seinen Endabschnitten axial verschiebbar
gelagert. Er hat eine Längsbohrung mit zwei Abschnitten 20 und 21 unterschiedlichen
Durchmessers. Zwischen beiden liegt eine Schulter 22, die als Sitz für die Schließkante,
15"
des Schließgliedes 15 ausgebildet ist. Zwischen dem in den Abschnitt
20 hineinragenden Schließglied 15
und dem Sitzkörper 19 befindet sich
ein Zwischenraum, der so groß gewählt ist, daß selbst bei während des Betriebes
auftretenden Radialbewegungen das Schließglied 15 nicht den Sitzkörper
19 berührt oder an diesem streift. In Höhe des Abschnittes 20 liegt eine
Querbohrung 23 des Sitzkörpers. Zwischen dem Schließkörper 19 und
der Schulter 9 des Ventilgehäuses 1 ist eine Feder 27 eingespannt
die bestrebt ist, den Schließkörper gegen das Schließglied 15 zu drücken.
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Zwischen dem Schließglied 15 und der Verschlußschraube
7 ist ein Paket Tellerfedern 28 eingespannt, das bestrebt ist das
Schließglied 15 gegen den Sitzkörper 19 zu schieben. Die, links außen
dargestellte Feder des Tellerfederpaketes 28 sitzt auf einem stirnseitig
vorstehenden zentrischen Ring der Anschlußschraube 7, die rechts außen gezeichnete
Feder sitzt auf einer vom Bund 16 und dem Endabschnitt des Schließgliedes
15 gebildeten Schulter. Zwischen den einander jeweils zugewandten Rändern
benachbarter Tellerfedern sind im Querschnitt Mörmig ausgebildete Zentrierringe
29 angeordnet.
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In der Bohrung der Verschlußschraube 7 ist ein Bolzen
30 gelagert, der an seinem in das Ventilgehäuse 1 hineinragenden Ende
einen Zapfen 31
trägt. Dieser paßt in den benachbarten Ausschnitt des Schließgliedes
15 hinein. Der Bolzen 30 ist gegen Herausfallen durch einen Sprengring
32 gesichert. Ein Stift 33 dient zum Sichern der Lage der Verschlußschraube
7. Um das der Verschlußschraube 7
abgewandte Ende des Gehäuses
1 herum ist ein Sieb 36 befestigt.
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Die vom Sieb 36 abgedeckte Stirnseite des Ventilgehäuses
1 und die dieser benachbarte Stirnseite des Sitzkörpers 19 sowie der
Abschnitt 21 seiner Längsbohrung stehen mit dem Arbeitsraum eines nicht dargestellten
Grabenstempels in Verbindung. Der zwischen dem Schließglied 15 und dem Sitzkörper
19 liegende Zwischenraum sowie die Querbohrung 23 im Ventilkörper,
der Abschnitt 4 der Innenbohrung sowie die Querbohrung 6 im Gehäuse stehen
dagegen mit dem Vorratsbehälter des Grabenstempels in Verbindung.
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Der im Arbeitsraum des Grubenstempels herrschende Druck wirkt auf
die dem Sitzkörper 19 zu-
gewandte Stirnseite des Schließgliedes
15. Sobald der Druck eine bestimmte obere Grenze übersteigt, drückt er das
Schließglied15 nach links. Der Sitzkörper 19 folgt wegen der auf ihn wirkenden
Kraft der Feder 27 und wegen des Druckes auf seine Endfläche dieser Bewegung
so lange, bis der Sitzkörper 19 an die Lochscheibe 10 stößt. Dann
hebt sich das Schließglied 15 vom Sitzkörper 19 ab, und durch den
dabei gebildeten Spalt kann Druckmittel in den Ab-
schnitt 20 der Längsbohrung
des Sitzkörpers treten und über die Querbohrung 23, den Abschnitt 4 der Innenbohrung
und die Querbohrung 6 des Gehäuses zum Vorratsbehälter fließen.
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Während der Bewegung des Schließgliedes 15 hat sich die Tellerfeder
14 elastisch verformt. Sie hat dabei das Schließglied. 15 radial und gegen
Kippen unterstützt.
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Ist der Druck im Arbeitsraum auf den Schließdruck des Ventils gesunken,
so bewegt sich das Schließglied 15 nach rechts, sitzt mit seiner Schließkante
auf der Schulter 22 des Sitzkörpers 19 auf und drückt diesen ebenfalls so
lange nach rechts, bis sich die gegeneinander wirkenden Kräfte das Gleichgewicht
halten. Die Teile 15 und 19 berühren sich daher nur am Ventilsitz.
Durch das Ausschalten jeder vermeidbaren Reibung bei der Bewegung des Schließgliedes
15 schwankt der Öffnungsdruck des Ventils nur sehr wenig.
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Beim wUlkürlichen öffnen des Ventils zum Rauben des Grabenstempels
wird auf das äußere Ende des Bolzens 30 gedrückt so daß sich der Bolzen nach
rechts verschiebt. Er greift mit seinem Zapfen 31 in den Ausschnitt des Schließgliedes
15 ein und trifft auf den Querstift 18, der im Sitzkörper
19 anliegt. Dadurch wird dieser ebenfalls nach rechts verschoben. Das Schließglied
15 folgt dieser Bewegung so lange, bis die Tellerfeder 14 durch den Bund
16
flach gegen die Lochscheibe 10 gedrückt wird. Bewegt sich der Sitzkörper
19 weiter nach rechts, so wird zwischen diesem und dem Schließglied
15 ein Spalt geöffnet, durch den Druckmittel von dem Arbeitsraum des Grubenstempels
über den vorher beschriebenen Weg in den Vorratsbehälter fließen kann. Hört die
Kraftwirkung auf den Bolzen 30 auf, so verschieben die Federn 28 und
27 den Sitzkörper 19 und später auch das Schließglied 15 wieder
nach links, bis die Gleichgewichtslage erneut hergestellt ist.