DE1182005B - UEberdruckventil - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. KI.: F 06 k

Deutsche KL: 47 g-47/02

Nummer: 1182 005

Aktenzeichen: St 16984 XII / 47 g

Anmeldetag: 7. Oktober 1960

Auslegetag: 19. November 1964

Die Erfindung betrifft ein Überdruckventil mit einem in Hubrichtung begrenzt verschiebbaren, mit einem Ventilsitz versehenen Kolben, der bis zum Erreichen des Öffnungsdruckes vom Zuflußdruck gegen ein belastetes Verschlußstück gepreßt wird.

Es ist bereits eine Reihe von derartigen Überdruckventilen bekanntgeworden, die jedoch durchweg einen Kolben aufweisen, der einseitig durch eine Feder beaufschlagt ist. Andererseits ist es auch bereits bekannt, für die Beaufschlagung von Kolben Metallfedern oder Gasfedern zu verwenden. Bei solchen Ventilen mit einseitig beaufschlagten Kolben tritt der Nachteil auf, daß der Kolben mit hohem Druck gegen das Verschlußstück gepreßt werden muß, was einerseits die Lebensdauer der Verschlußeinrichtung mindert und andererseits die Verwendung der für Ventilsitze an sich bekannten elastischen Materialien erschwert. Außerdem ist es bereits bekannt, Membranen am Verschlußstück anzuordnen, die durch den Druck des Mediums durchgebogen werden. Es ist bei dieser Konstruktion als Nachteil zu betrachten, daß die Kraft, die das Abschlußorgan auf den Sitz niederdrückt, abnimmt, wenn innerhalb des Gehäuses der Druck des Mediums wächst. Unterschreitet gegebenenfalls der Druck des Mediums innerhalb des Gehäuses um etwas den Höchstdruck, so zieht dies ein ungenügendes Sperren durch das Abschlußorgan nach sich. Weist der Sitz bzw. die Dichtfläche des Abschlußorgans geringe Unebenheiten auf, so wird das Medium längs dieser mit großer Geschwindigkeit entweichen und mithin starker Verschleiß an der betreffenden Stelle auftreten. Infolge des bei hohen Drücken niedrigen Schließdruckes schließt sich ein gehobenes Abschlußorgan erst, wenn der Druck des Mediums innerhalb des Gehäuses bis weit unter den Höchstdruck zurückgegangen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Überdruckventil so auszubilden, daß es bei hohen Mediendrücken, d. h. bei Drücken von etwa 200 bis 400 atü, bereits bei geringen Druckänderungen anspricht und kleine Flüssigkeitsmengen abgeben kann, ohne daß dabei ein merklicher Druckverlust entsteht. Außerdem soll ein Flattern des Verschlußstückes vermieden werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Raum oberhalb des Kolbens durch eine Umlaufleitung mit dem Raum unterhalb des Kolbens in Verbindung steht und das Verschlußstück mit einer Membran versehen ist, die durch den Druck des Mediums beaufschlagt wird.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der frei bewegliche Kolben mit einer Überdruckventil

Anmelder:

Stamicarbon N.V., Heerlen (Niederlande)

ίο Vertreter:

Dr. F. Zumstein,

Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Assmann
und Dipl.-Chem. Dr. R. Koenigsberger,
Patentanwälte, München 2, Bräuhausstr. 4

Als Erfinder benannt:

Hermanus Antonius van der Velden, Heerlen
20

(Niederlande)

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 9. Oktober 1959 (244 202)

axialen Bohrung versehen, die an einer Seite durch das Verschlußstück gesperrt werden kann und an der anderen Seite an eine mit einer in der Zylinderwand vorhandenen Austrittsöffnung in Verbindung stehenden radiale Bohrung anschließt.

Besonders zweckmäßig ist es, den Kolben als Differentialkolben auszubilden, der so eingebaut wird, daß der Teil mit dem kleinsten Durchmesser dem Verschlußstück zugewandt ist.

Obwohl für den Sitz ein beliebiges Material verwendet werden kann, so hat sich insbesondere ein elastisches Material, z. B. Polyurethan, als zweckmäßig erwiesen.
Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert, in deren einziger Figur ein Schnitt durch ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Überdruckventil dargestellt ist.
Ein Gehäuse 1 ist mit einer zentralen Bohrung 2 versehen, in der ein frei verschiebbarer Kolben 3 angebracht ist. Die Bohrung ist an einer ihrer Seiten durch einen Flansch 4 verschlossen, der durch

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Schrauben 5 am Gehäuse befestigt ist, wobei ein Dichtungsring 6 die Abdichtung besorgt. Eine Feder 7 drückt den Kolben von dem Flansch weg.

Die Bohrung 2 schließt an eine Kammer 8 kleineren Durchmessers an, die wiederum an eine öffnung 9 anschließt, die an ihrer oberen Seite durch eine Membran 10 verschlossen ist, die mittels Schrauben 11 zwischen dem Gehäuse 1 und einem Deckel 12 festgeklemmt ist. Dichtungsringe 13 besorgen die Abdichtung der Membran innerhalb des Gehäuses.

Die Kammer 8 ist über eine Bohrung 14 und einen Nippel 15 an die zu sichernde Vorrichtung, z. B. einen hydraulischen Grubenstempel, angeschlossen. Der frei bewegliche Kolben hat bei diesem speziellen Ausführungsbeispiel eine mit einer radialen Bohrung

17 in Verbindung stehende axiale Bohrung 16. Die radiale Bohrung mündet an der Peripherie des frei verschiebbaren Kolbens in eine in der Bohrung 2 vorhandene ringförmige Aussparung 18 aus, die mit einer Bohrung 19 in Verbindung steht, über die das Medium abgeführt werden kann. Dichtungsringe 20 besorgen auf beiden Seiten des ringförmigen Kanals

18 in der Bohrung 2 die Abdichtung des frei verschiebbaren Kolbens.

Letzterer ist mit einem aus einem elastischen Kunststoff, beispielsweise aus Polyurethan, angefertigten Sitz 21 versehen, der mittels einer Mutter 22 an dem Kolben befestigt ist. Über Bohrungen 24 und 25 steht der Raum 23 zwischen dem Kolben und dem Flansch mit der Bohrung 14 in Verbindung. Diese Bohrungen sind durch Schraubstöpsel 26 und 27 nach außen abgedichtet.

Ein Verschlußstück 28 ist mittels einer Schraube

29 an der Membran 10 befestigt. Dieses Verschlußstück weist an seinem äußeren Ende einen Kegelstift

30 auf, der in den Sitz 21 ragt. In dem Deckel ist eine mittels eines Rückschlagventils 32 abgeschlossene Bohrung 31 vorhanden. Über dieses Rückschlagventil wird in die Bohrung 31 Luft mit einem dem Höchstdruck des Mediums in der zu sichernden Vorrichtung gleichkommenden Druck eingelassen. Das Verschlußstück kann sich über eine begrenzte Strecke in einer Kammer 33 bewegen, die durch Ausweiten der einander zugewendeten äußeren Enden der Bohrungen 9 und 31 in dem Gehäuse und Deckel gebildet wird.

Das Ventil arbeitet folgendermaßen: Der in der Bohrung 31 wirkende Druck drückt die Membran nieder, bis das Verschlußstück 28 von dem Rand 34 aufgehalten wird. Hierbei wird der Stift 30 in den Sitz 21 gedrückt. Der Kolben 3 hat dann einen geringen Abstand von dem Übergangsrand 35 zwischen der Bohrung 2 und der Kammer 8. Nimmt der Druck des Mediums in der zu sichernden Vorrichtung zu, so steigt auch in der Kammer 8 und dem Raum 23 der Druck unterhalb des Kolbens an. Weil der an dem Kolben angebrachte Führungsstift 36 nicht gegen die Bohrung 37 abgedichtet ist, wirkt der Druck des Mediums auf die ganze untere Kolbenfläche. Der innerhalb der Kammer herrschende Druck wirkt aber nur auf die Kolbenoberfläche, abzüglich der Querschnittsfläche der Durchlaßöffnung des Sitzes, so daß der Kolben mit einer Kraft hochgedrückt wird, die dem mit der Querschnittsfläche der Durchlaßöffnung des Sitzes multiplizierten Druck des Mediums entspricht, zuzüglich der von der Feder 7 ausgeübten Kraft. Die Schließkraft wächst demnach bei Zunahme des Drucks des Mediums. Ist eine noch steilere Zunahme des Drucks des Mediums gewünscht, so kann ein Differentialkolben angewandt werden, dessen schmäleres Ende dem Verschlußstück zugewendet ist. Der Übergangsquerschnitt wird dann vorzugsweise an der Stelle der ringförmigen Aussparung 18 angebracht. Da die Feder 7 nur das Verschlußstück geschlossen halten muß, wenn in der zu sichernden Vorrichtung kein Druck wirkt, ist die Spannung der Feder nur gering, und es wird von vornherein vermieden, daß der Kolben infolge seines Eigengewichts oder durch die abwärts strömende Flüssigkeit verstellt wird. Weiterhin sorgt die Feder dafür, daß bei etwas abgenutztem Sitz das Verschlußstück und der Sitz dauernd gegeneinandergedrückt werden.

Überschreitet der Druck des Mediums den der Druckluft in der Bohrung 31, so bewegt sich die Membran samt dem Verschlußstück aufwärts. Der frei schwebende Kolben rückt nach, bis er von dem Rand 35 aufgehalten wird. Die Zusammendrückung der Luft in der Bohrung 31 ist vernachlässigbar, da die Verstellung der Membran in bezug auf den Rauminhalt der Bohrung nur gering ist. Bei geringem Überschreiten des Höchstdruckes bewegt sich die Membran, demnach aufwärts, bis sich der Stift 30 des Verschlußstückes 28 aus dem Sitz 21 hebt. Die Flüssigkeit kann nunmehr über die Bohrung 16 entweichen. Ist bei Verminderung des Druckes des Mediums ein Druckwert erreicht, der wenig unterhalb des Höchstdruckes liegt, so bewegt sich die Membran sofort wieder abwärts, worauf der Stift die Austrittsöffnung sperrt.

Die Erfindung ist insbesondere bei hydraulischen Vorrichtungen, beispielsweise bei hydraulischen Grubenstempeln, brauchbar, bei denen ein Druck eingehalten werden muß, der einen bestimmten (zulässigen) Wert unterschreitet, wobei, wenn das Ventil arbeitet, kein nennenswerter Rückgang des Druckes der Flüssigkeit in der zu sichernden Vorrichtung auftritt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich für Drücke von 300 Atm und darüber hinaus verwenden. Bezogen auf den Höchstdruck beträgt der Unterschied zwischen dem Ventilhebedruck und dem Ventilschließdruck nur etwa 1 %>.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Überdruckventil mit einem in Hubrichtung begrenzt verschiebbaren, mit einem Ventilsitz versehenen Kolben, der bis zum Erreichen des Öffnungsdruckes vom Zuflußdruck gegen ein belastetes Verschlußstück gepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (8) oberhalb des Kolbens (3) durch eine Umlaufleitung mit dem Raum (23) unterhalb des Kolbens in Verbindung steht und das Verschlußstück (28) mit einer Membran (10) versehen ist, die durch den Druck des Mediums beaufschlagt wird.

2. Überdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der frei schwebende Kolben mit einer axialen Bohrung versehen ist, die an einer ihrer Seiten durch das Verschlußstück (28) gesperrt werden kann und an der anderen Seite an einer mit einer in der Zylinderwand vorhandenen Austrittsöffnung in Verbindung stehenden radialen Bohrung ausschließt.

3. Überdruckventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der frei schwebende

Kolben als Differentialkolben ausgeführt ist, dessen Teil mit dem kleinsten Durchmesser dem Verschlußstück (28) zugewendet ist.

4. Überdruckventil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz aus elastischem Material, z. B. Polyurethan, besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 54 150, 102 541, 102, 823 381, 1 058 803, 1059 259;

französische Patentschriften Nr. 520 807, 925 168; französische Zusatzpatentschrift Nr. 22 949 (Zusatz zur franz. PS. Nr. 520 807).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

409 728/222 11.64 © Bundesdruckerei Berlin