DE1258224B - UEberdruckventil, insbesondere fuer hohe Druecke - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

F16k

Deutsche Kl.: 47 g-47/02

Nummer: 1258 224

Aktenzeichen: B 68733 XII/47 g

Anmeldetag: 6. September 1962

Auslegetag: 4. Januar 1968

Die Erfindung betrifft ein Überdruckventil, insbesondere für hohe Drücke, dessen Absperrkörper vom Druckmitteldruck im Öffnungssinn und durch mindestens ein Federelement im Schließsinn belastet ist. Bei allen bislang in der Praxis verwendeten Überdruckventilen für hohe Drücke hat man als Federelement eine aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus Stahl, bestehende Schließfeder verwendet, die meist als Tellerfeder oder auch als Schraubenfeder ausgebildet ist. Darüber hinaus bestehen vor allem bei Ventilen für mittlere und hohe Druckmitteldrücke, d. h. für einen Druckbereich von etwa 100 bis 600 atü, auch sämtliche weiteren kraftbeanspruchten Teile des Ventils aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus Stahl. Vor allem der Absperrkörper und der Ventilsitz dieser bekannten Ventile werden regelmäßig aus Stahl, und zwar meist einem hochwertigen Stahl, hergestellt, wobei diese einer sehr sorgfältigen Oberflächenbearbeitung bedürfen und meist geschliffen, poliert oder geläppt werden. Außerdem müssen auch die bei diesen Ventilen verwendeten Schließfedern, die meist als Tellerfedern ausgebildet sind, sehr sorgfältig bearbeitet werden, wobei zur Verminderung der Reibung zwischen den Tellerfedern vielfach noch besondere, ebenfalls sehr feinbearbeitete Führungsringe vorgesehen werden. Da überdies die bekannten federbelasteten Überdruckventile regelmäßig aus einer größeren Anzahl von Einzelteilen bestehen und einen verhältnismäßig komplizierten Aufbau besitzen, ist ihre Herstellung — vor allem jedoch infolge der notwendigen, sehr genauen Oberflächenbearbeitung ihrer wesentlichen Teile — unverhältnismäßig teuer.

Trotz der sehr sorgfältigen und infolgedessen kostspieligen Bearbeitung weisen die bekannten federbelasteten Überdruckventile mit metallischer Schließfeder den Nachteil auf, daß sie insbesondere unter rauhen Betriebsbedingungen, wie z. B. im untertägigen Grubenbetrieb, nur eine verhältnismäßig kurze Lebensdauer besitzen. Dies kommt einmal daher, daß die mit einem hohen Genauigkeitsgrad bearbeiteten Oberflächenteile dieser Ventile gegen Korrosionserscheinungen außerordentlich empfindlich sind, die sich bei ihrer Verwendung unter feuchten Arbeitsbedingungen bzw. im untertägigen Grubenbetrieb nicht vermeiden lassen. Außerdem treten bei diesen Ventilen mit meist aus Stahl bestehenden Sitzen und Absperrkörpern schnell Erosionserscheinungen auf, die ein zuverlässiges, absolut dichtes Schließen des Ventils nach relativ kurzer Einsatzdauer nicht mehr gewährleisten. Darüber hinaus wirkt sich eine Korrosion der Tellerfedern — da diese sich beim Anspre-Überdruckventil, insbesondere für hohe Drücke

Anmelder:

Bochumer Eisenhütte Heintzmann & Co.,

4630 Bochum, Blücherstr. 33

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Karl Hertel, 4330 Mülheim;

Erwin Blenkle, 4630 Bochum

Beanspruchte Priorität:
Luxemburg vom 25. Oktober 1961

chen und Schließen des Ventils aneinander reiben — auch auf die Öffnungscharakteristik des Ventils in äußerst nachteiliger Weise aus. Außerdem besitzen diese Ventile den Nachteil, daß auch bei einem Schleifen der Tellerfedern und einer Zwischenschaltung reibungsvermindernder Einlagen durch die starke Reibung zwischen den einzelnen Federteilen ein ziemlich starker Abrieb erfolgt, durch den die Öffnungscharakteristik des Ventils in einem solchen Maße verändert wird, daß ein zuverlässiges und gleichmäßiges Ansprechen bzw. Schließen sich auch durch eine Nachregelung der Federvorspannung nicht mehr erreichen läßt und das Ventil nach einer gewissen Zeit unbrauchbar wird.

Außerdem besitzen die bekannten, mit metallischen Schließfedern ausgerüsteten Ventile den Nachteil eines verhältnismäßig großen Gewichtes sowie relativ großer Abmessungen, was sich vor allem dann ungünstig auswirkt, wenn derartige Ventile in transportable Geräte eingebaut werden. Besonders nachteilig ist dies bei der Verwendung derartiger Ventile als Überdruckventile für hydraulische Grubenstempel bzw. andere hydraulische Ausbauelemente für den untertägigen Grubenbetrieb, da diese hydraulischen Ausbauelemente in engen Grubenräumen sowie unter schwierigen Arbeitsbedingungen transportiert sowie

ein- und ausgebaut werden müssen.

Es ist bei Überdruckventilen, und zwar auch bei Überdruckventilen für hydraulisch betriebene Hebeoder Stützvorrichtungen sowie insbesondere für hydraulische Grubenstempel, bereits bekannt, als Federelement einen aus Gummi oder einem sonstigen elastischen Werkstoff bestehenden Formkörper zu verwenden. Dieser Formkörper ist hülsenförmig ausge-

709 717/331

bildet und mit dem als Ventilspindel ausgebildeten heitsventil, sondern ein großer Unsicherheitsfaktor, Absperrkörper sowie einer den Formkörper umschlie- da es praktisch ausgeschlossen ist, ein Öffnen dieses ßenden Metallbüchse durch Aufvulkanisieren fest Ventils bei einem vorherbestimmten und jeweils auch verbunden. Ventilspindel, Formkörper und Metall- nur annähernd gleich hohen Druckmitteldruck zu erbüchse bilden hierbei einen einheitlichen Körper, der 5 reichen.

in das Ventilgehäuse eingesetzt und in diesem durch Diese Nachteile von aus Gummi oder den geeine Schraubkappe gehalten ist. bräuchlichen gummiartigen Kunststoffen bestehenden

Diese bekannten Überdruckventile mit aus Gummi Formkörpern spielen naturgemäß dann keine Rolle, oder sonstigen elastischen Werkstoffen bestehenden wenn sie — was ebenfalls bekannt ist — für Ventile Federelementen sind bislang in der Praxis nicht ein- io verwendet werden, die für ausgesprochen geringe mal für die Überwachung auch nur mäßiger oder Drücke von einigen wenigen Atmosphären bestimmt mittlerer Drücke — geschweige denn von hohen sind. Als Federelement für ein Überdruck- oder Druckmitteldrücken in einer Größenordnung von Sicherheitsventil für besonders hohe Drücke von beimehreren hundert Atmosphären, wie sie bei hydrau- spielsweise mehreren hundert Atmosphären, wie sie lischen Ausbaueinrichtungen für den Grubenbetrieb 15 bei hydraulischen Ausbaueinrichtungen für den unterbenötigt werden — eingesetzt worden. Der Grund tägigen Grubenbetrieb angewendet werden, sind jehierfür ist in erster Linie der, daß sowohl Gummi als doch derartige, aus normalem Gummi oder einem auch die gebräuchlichen sonstigen kautschukartigen gummiartigen Werk- oder Kunststoff bestehende Werkstoffe einschließlich der üblichen kautschuk- Federelemente praktisch unbrauchbar, da man von artigen Kunststoffe eine viel zu geringe Shore-Härte 20 einem derartigen Überdruck- oder Sicherheitsventil und einen viel zu niedrigen Elastizitätsmodul auf- verlangt, daß es bis zu einem genau definierten Anweisen, der außerdem stark temperaturabhängig ist. sprechdruck absolut dicht schließt und dann inner-Die gebräuchlichen kautschukartigen Kunststoffe be- halb eines sehr kleinen Druckintervalls unabhängig sitzen im Höchstfall eine Shore-Härte von etwa 60° von der Einsatzdauer, der Ansprechhäufigkeit sowie Shore A und einen Elastizitätsmodul, der bei den 25 der Schnelligkeit des Druckanstiegs sich in jeweils normalerweise in Frage kommenden Temperaturen genau der gleichen Weise öffnet und beim Absinken weit unter 100 kg/cm², liegt. Bei den üblichen Gummi- des Druckmitteldruckes unter den Ansprechdruck sorten liegen die entsprechenden Härte- und Elasti- wieder zuverlässig schließt, wobei Öffnungs- und zitätswerte noch weit niedriger. Infolgedessen sind Schließdruck praktisch gleich sein müssen. Diese Naturgummi sowie auch alle gebräuchlichen kau- 30 Eigenschaften lassen sich nicht im entferntesten ertschukartigen Kunststoffe für die Herstellung von reichen, wenn man bei einem Überdruck- oder Federelementen für Ventile, die auch nur mäßige Sicherheitsventil die üblicherweise aus Metall be-Drücke zu überwachen haben, viel zu weich und viel stehende Schließfeder durch einen aus Gummi oder zu nachgiebig. Außerdem ist der Elastizitätsmodul den üblichen kautschukartigen Werkstoffen hergedieser Werkstoffe in solchem Maße temperaturabhän- 35 stellten Federkörper ersetzt.

gig, daß sich jede Temperaturänderung in erheb- Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein

lichem Maße auf die Federcharakteristik der Ventil- insbesondere für hohe Drücke bestimmtes Überfeder und damit auch auf die Öffnungscharakteristik druckventil zu schaffen, bei welchem unter Verwendes Ventils auswirken würde. Schließlich sind Gummi dung eines Federelementes, das als aus einem kau- und die gebräuchlichen kautschukartigen Kunststoffe 40 tschukartigen Werkstoff bestehender Formkörper für die Herstellung von Schließfedern für Überdruck- ausgebildet ist, die eingangs geschilderten Nachteile und Sicherheitsventile auch deshalb völlig ungeeignet, der bekannten Überdruckventile vermieden werden, weil aus ihnen hergestellte Federn eine völlig wild Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, und unkontrollierbar streuende Hysteresis besitzen, daß der Formkörper aus einem extrem harten und so daß einmal der Öffnungs- und der Schließdruck 45 besonders strukturfesten Elastomer besteht, welches eines mit einem solchen Federelement ausgerüsteten eine Shore-Härte A von mindestens 80° und einen Ventils erheblich voneinander abweichen und zum Elastizitätsmodul (bei Zimmertemperatur) von minzweiten außerordentlich starke Schwankungen des destens 100 kg/cm² besitzt, und daß der Formkörper Öffnungs- und Schließdruckes auftreten wurden, die zur möglichst weitgehenden Verringerung bzw. Vorvöllig untragbar wären. Es ist daher gänzlich ausge- 50 wegnähme seiner Restverformung bis weit über seine schlossen, aus Gummi oder den üblichen gummiarti- im normalen Betrieb auftretende Druckbeansprugen Kunststoffen Federelemente herzustellen, die chung vorgepreßt ist. Die Erfindung beruht auf der eine auch nur einigermaßen gleichbleibende Feder- Erkenntnis, daß aus der überaus großen Anzahl der charakteristik besitzen und damit eine auch nur halb- gummiartigen Werkstoffe sowie aus der immer noch wegs gleichbleibende Öffnungscharakteristik eines mit 55 sehr großen Zahl der kautschukartigen Kunststoffe einem solchen Federkörper ausgerüsteten Ventils ge- ein sehr kleiner Teil, nämlich diejenigen Elastomere, währleisten. Infolge der geringen Alterungsbeständig- die extrem hart und besonders strukturfest sind sowie keit von Gummi sowie auch von zahlreichen kau- eine Shore-Härte A von mindestens 80° und einen tschukartigen Kunststoffen würde sich ferner die Elastizitätsmodul (bei Zimmertemperatur) von min-Federcharakteristik von aus solchen Werkstoffen her- 60 destens 100 kg/cm² besitzen und die ferner zur möggestellten Federkörpern vom Zeitpunkt der Herstel- liehst weitgehenden Verringerung bzw. Vorwegnahme lung des Federkörpers an laufend ändern. Ein exaktes ihrer Restverformung bis weit über ihre im normalen sowie über längere Zeiträume gleichbleibend genaues Betrieb auftretende Druckbeanspruchung vorgepreßt Ansprechen eines mit einem solchen, aus Gummi worden sind, völlig überraschende und nicht vorher- oder einem kautschukartigen Kunststoff bestehenden 65 sehbare Federungseigenschaften aufweisen, die sich Federkörper ausgerüsteten Ventils ist daher nicht zu für die Herstellung von Ventilfederkörpern hervorerreichen. Ein mit einem solchen Gummi- oder Kunst- ragend eignen. Hierbei war es zunächst erforderlich, stoffederkörper ausgerüstetes Ventil wäre kein Sicher- aus der außerordentlich großen und selbst von einem

5 6

hervorragenden Fachmann nicht mehr zu übersehen- übermäßig starke Belastung als dieser. Infolgedessen den Vielzahl von gummiartigen Werkstoffen und der mußte man von dem Ersatz der gummiartigen kaum geringeren Anzahl von kautschukartigen Kunst- Werkstoffe einschließlich konventionellem Gummi, Stoffen diejenige außerordentlich kleine Gruppe her- die bei dem weiter oben behandelten bekannten auszufinden, die sich in ganz besonderer Weise für 5 Überdruckventil für die Herstellung des Federkörden der Erfindung zugrunde liegenden besonderen pers vorgeschlagen werden, durch ein extrem hartes Zweck eignet. Letzteres war jedoch weder zu erwar- und besonders strukturfestes Elastomer kein besseten noch vorherzusehen, da extrem harte und beson- res, sondern ein noch schlechteres Ergebnis erwarten, ders strukturfeste Elastomere in noch stärkerem Es erschien daher der Fachwelt undenkbar, aus exMaße als Gummi zum »Fließen« bzw. »Kriechen«, io trem harten und besonders strukturfesten Elastomed. h. zu einem permanenten Spannungsabfall, neigen ren Ventilfedern herzustellen, die eine exakt vorherbe- und daher für die Herstellung von Ventilfedern, die stimmbare und über lange Einsatzdauer genau gleicheine exakt vorherbestimmbare und über lange Ein- bleibende Öffnungscharakteristik und eine sehr kleine satzdauer genau gleichbleibende öffnungscharakteri- Hysteresis aufweisen. Vielmehr war zu befürchten, stik und eine sehr kleine Hysteresis aufweisen müs- 15 daß sich bei Verwendung derart extrem harter und sen, als völlig ungeeignet erscheinen mußten. Es be- besonders strukturfester Elastomere für die Hersteldurfte daher zur Schaffung des erfindungsgemäß vor- lung von Ventilfedern, insbesondere bei Ansprechgeschlagenen Überdruckventils auch noch der Er- drücken von mehreren hundert Atmosphären, wie sie kenntnis, daß der aus der allein in Frage kommenden beispielsweise bei hydraulischen Grubenstempeln allengbegrenzten kleinen Kunststoffgruppe bestehende 20 gemein üblich sind, sich nicht nur eine starke Hyste- und ganz spezielle Eigenschaften aufweisende Feder- resis des Elastomer-Federkörpers, sondern außerdem körper bis weit über seine im normalen Betrieb auf- eine lauf ende Veränderung der öffnungscharakteristik tretende Druckbeanspruchung vorgepreßt werden bzw. ein fortschreitendes Absinken des Öffnungsmuß, um seine Restverformung möglichst weitgehend druckes sowie ein permanenter Spannungsabfall inzu verringern bzw. völlig vorwegzunehmen. 25 folge des starken »Fließens« bzw. »Kriechens« der-Es hat sich gezeigt, daß eine derartige Vorpressung artiger extrem harter und besonders strukturfester des Kunststofformkörpers unbedingt erforderlich ist, Elastomere ergeben würde, was derart ausgebildete um die gerade bei extrem harten und besonders Ventile für alle Anwendungszwecke, bei denen es auf strukturfesten Elastomeren besonders starke Neigung die Einhaltung eines ständig gleichbleibenden Anzum »Fließen« bzw. Kriechen« zu beseitigen und um 30 Sprechdruckes ankommt, unbrauchbar machen die große Hysteresis auch dieser von der Erfindung würde.

als allein brauchbar erkannten kleinen Kunststoff- Diese nachteiligen Eigenschaften von extrem hargruppe auf ein solch geringes Maß zu verringern, daß ten und besonders strukturfesten Elastomeren, die sie mit solchen Elastomer-Federkörpern ausgerüstete für die Herstellung von Ventilfedern für Überdruck-Ventile für die Praxis brauchbar sind. Nur auf diese 35 ventile, und zwar insbesondere für solche, die für Weise ist es möglich, dem Elastomer-Federkörper hohe Drücke bestimmt sind, als besonders ungeeignet eine auch im Dauerbetrieb mit hinreichend großer erscheinen ließen, lassen sich jedoch — was weder Genauigkeit gleichbleibende Federcharakteristik zu zu erwarten noch vorherzusehen war — durch eine geben, die unabdingbare Voraussetzung dafür ist, daß besondere Vorbehandlung von aus derartigen Elastodas mit einem solchen Elastomer-Federkörper ausge- 40 meren hergestellten Federkörpern völlig beseitigen, rüstete Ventil eine über seine gesamte Einsatzdauer Gegen eine solche Vorbehandlung, die aus einer Vorgleichbleibende Öffnungscharakteristik besitzt. Auch pressung des Elastomer-Formkörpers bis weit über extrem harte und besonders strukturfeste Elastomere die im normalen Betrieb auftretenden Druckbeanwürden ohne die erfindungsmäß vorgeschlagene Vor- spruchungen, d. h. bis über die Elastizitätsgrenze hinpressung des Formkörpers nach dem Ansprechen des 45 aus, besteht, mußten jedoch gerade bei einem Elasto-Ventils eine gewisse Restverformung aufweisen, die merkörper noch stärkere Bedenken bestehen als bei zur Folge hätte, daß das Ventil nach dem erstmaligen konventionellem Gummi, da ein Elastomerkörper Öffnen nicht beim Öffnungsdruck, sondern bei einem vorwiegend Zwischenvalenzbindungen besitzt, die anetwas niedriger liegenden Druck schließen würde. einander abgleiten können, und nur in sehr geringem Dieser niedrigere Schließdruck würde dann dem Öff- 50 Maße echte Verletzungsstellen aufweist, so daß er in nungsdruck des Ventils für das zweite Ansprechen weitaus stärkerem Maße zum »Fließen« bzw. »Krieentsprechen, bei welchem es wiederum zu einer Ver- chen« neigt als die konventionellen, hier allein in ringerung des Schließdruckes und damit des Öffnungs- Frage kommenden hochwertigen Gummisorten. Erst druckes für das nächstfolgende Ansprechen käme. durch die Erfindung ist erkannt worden, daß die von Darüber hinaus würden aus derartigen extrem harten 55 Gummi durchaus abweichende makromolekulare und besonders strukturfesten Elastomeren hergestellte Struktur der erfindungsgemäß verwendeten Elasto-Federkörper — ohne die erfindungsgemäß vorge- mere durch eine Vorpressung nicht nur nicht beeinschlagene Vorpressung bis weit über die im normalen trächtigt, sondern in einer nicht vorherzusehenden Betrieb auftretende Druckbeanspruchung — einem Weise modifiziert und allem Anschein nach im Sinn nicht zu vermeidenden permanenten »Fließen« bzw. 60 einer Verschiebung der Elastizitätsgrenze nach oben »Kriechen« unterliegen, wodurch die Schließkraft des verändert wird.

Federkörpers laufend abnimmt und sich seine Feder- Es konnte daher keineswegs damit gerechnet wer-

charakteristik ständig ändert. Elastomere, und zwar den, daß ein Vorpressen dieser extrem harten und

auch extrem harte und besonders strukturfeste EIa- besonders strukturfesten Elastomere ihre Neigung

stomere, neigen nämlich in weitaus stärkerem Maße 65 zur Dauerverformung beseitigen würde. So war es in

als konventioneller Gummi zum »Fließen« bzw. der Tat ein nicht vorauszusehender Effekt, daß die

»Kriechen« und besitzen eine wesentlich geringere durch Vorpressen bewirkte, nicht unbeträchtliche

Widerstandsfähigkeit gegen Dauerbelastungen sowie bleibende Verformung eine beim weiteren Zusam-

7 8

menpressen dieses vorgepreßten Elastomer-Formkör- möglichst hohe Dämpfung haben, d. h.₅ er soll mögpers zu erwartende weitere bleibende Verformung liehst viel kinetische Energie verzehren und nur einen verhindern bzw. die sogenannte Restverformung weit- möglichst geringen Teil der aufgenommenen kineti-

gehend beseitigen werde. sehen Energie wieder abgeben. Bei dem erfindungs-Läßt sich dieses erstaunliche Verhalten mit der 5 gemäß vorgeschlagenen Vorpressen des Elastomermolekularen Struktur und den üblichen Vorstellen Federkörpers wird demgegenüber die Elastizitäts-

vom Verhalten der in Rede stehenden elastomeren grenze nach oben verschoben und der Federkörper in

Stoffe zwar nicht erklären, so liegt es immerhin nahe, einen bislang unbekannten Zustand sogenannter

den Grund für diesen überraschenden Effekt in einer »Hochelastizität« versetzt, in dem die Restverforstrukturellen Umorientierung anzunehmen mit der io mung praktisch beseitigt ist, ohne daß die elastischen

Folge, daß die Elastizitätsgrenze des Werkstoffes nach Eigenschaften nachteilig beeinflußt werden oder gar

oben im Sinn einer »Hochelastizität« verschoben eine hohe Dämpfung eintritt. Ein weiterer wesent-

wixd, so daß nunmehr alle Beanspruchungen beim licher Unterschied zwischen diesem vorbekannten

Ansprechen des in solcher Weise manipulierten Verfahren zur Behandlung von Eisenbahnpuffern und

Federkörpers sich innerhalb des elastischen Berei- 15 dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Überdruck-

ches₃ d. h. unterhalb der Elastizitätsgrenze, abspielen. ventil besteht darin, daß es sich im ersteren Fall um

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorpres- die Aufnahme von Schwingungsenergie bzw. das Ab-

sung der extrem harten und besonders strukturfesten fangen von Stoßen handelt, während die erfindungs-

Elastomere bis weit über ihre im normalen Betrieb gemäß vorgeschlagene Vorpressung die Erzeugung

auftretende Druckbeanspruchung ist somit eine bis- 20 einer konstanten statischen Federkraft bezweckt,

lang unbekannte und nicht zu erwartende Eigenschaft Außerdem soll bei dem erfindungsgemäß vorgeschla-

dieser Elastomere aufgedeckt worden, durch die diese genen Überdruckventil die aufgebrachte Energie

Elastomere, die im nicht vorgepreßten Zustand für gleich der abgegebenen Energie sein, mithin also

den der Anmeldung zugrunde liegenden Zweck in keine Energie verlorengehen und insbesondere keine

noch stärkerem Maße unbrauchbar sind als konven- 25 nennenswerte Dämpfung stattfinden, während die

tionelle Gummiqualitäten, in einen bislang bei der- nach dem vorbekannten Verfahren behandelten

artigen Elastomeren unbekannten Zustand einer so- Pufferkörper eine möglichst große Dämpfung besit-

genannten »Hochelastizität« versetzt werden, die sie zen sollen.

in einer nicht vorauszusehenden und nicht zu erwar- Ein weiterer wesentlicher Unterschied besteht dartenden Weise für die Herstellung von Federkörpern 30 in, daß bei dem bekannten Verfahren nur ein vorvon Überdruckventilen, und zwar insbesondere sol- sichtiges Vorpressen der Pufferkörper erfolgen soll, chen für hohe Drücke, hervorragend geeignet macht. das bei mehrmaliger Belastung sich etwa auf die Die überaus starke Neigung derartiger extrem harter Hälfte der Nennlast und bei Einzelbelastung sich nur und besonders strukturfester Elastomere zum »Krie- auf etwa 85 % der Nennbelastung der Pufferung bei chen« bzw. »Fließen« wird durch diese Vorbehand- 35 dem maximalen (Soll·) PufEerangsweg belaufen soll, lung völlig beseitigt. Die Restverformung derartiger Es wird somit bei diesem bekannten Verfahren aus-Elastomer-Formkörper wird durch die Vorpressung drücklich eine Kraftbeschränkung vorgeschrieben, die bis weit über die im normalen Betrieb auftretende in jedem Fall wesentlich unter der Nennbelastung der Druckbeanspruchung so weitgehend verringert, daß Pufferung liegt, so daß die Elastizitätsgrenze der bei sie praktisch als vorweggenommen angesehen werden 40 diesen bekannten Eisenbahnpuffern verwendeten kann. Die Folge hiervon ist, daß der Elastomer- Naturkautschuk- und synthetischen Kautschukarten Federkörper bei den beim Ansprechen des Ventils mit Sicherheit nicht erreicht wird. Bei dem erfinauftretenden hohen Druckbelastungen — und zwar dungsgemäß vorgeschlagenen Überdruckventil erfolgt auch bei einem sehr häufigen Ansprechen — keinerlei demgegenüber eine Vorpressung der Elastomerbleibende Verformung mehr erfährt. Durch die erfin- 45 Formkörper bis weit über ihre im normalen Betrieb dungsgemäß vorgeschlagene Vorpressung wird zwar auftretende Druckbeanspruchung, die — damit die auch das elastische Formänderungsvermögen des sogenannte Restverformung möglichst weitgehend Formkörpers etwas verringert, jedoch vermag dieser verringert bzw. vorweggenommen wird — bis weit auch nach der Vorpressung ohne weiteres zum Öffnen über die Elastizitätsgrenze dieser Elastomere hinausdes Ventils in ausreichendem Maße federnd elastisch 50 gehen muß.

nachzugeben. Andererseits wird durch die Vorpres- Bei Naturkautschuk und synthetischen Kautschuksung des Formkörpers jedoch der wesentliche Vorteil arten würde — wie durchgeführte Versuche bestäerzielt, daß die Elastomer-Federkörper nicht nur eine tigt haben — ein Vorpressen daraus hergestellter sehr kleine Hysteresis, d. h. eine sehr geringe Abwei- Formkörper bis über die Elastizitätsgrenze zu einer chung zwischen dem Öffnungs- und Schließdruck des 55 weitgehenden Zerstörung der Struktur des Werk-Ventils, sondern auch eine über lange Betriebszeiten stoffes führen, wobei sie teils bröckelig, teils teigig mit großer Genauigkeit gleichbleibende Öffnungs- und plastisch werden, erhebliche bleibende Formcharakteristik und keinerlei Spannungsabfall bei änderungen erleiden und weitgehend ihre elastischen Dauerbelastungen aufweist, d. h., daß der Öffnungs- Eigenschaften verlieren, so daß sie nach einer solchen und Schließdruck des Ventils während seiner gesam- ffo Vorpressung als Federkörper für ein Überdruckten Einsatzdauer mit großer Genauigkeit gleichbleibt, ventil völlig unbrauchbar sind.

Bei aus Naturkautschuk oder synthetischen Kau- Bei extrem harten und besonders strukturfesten

tschukarten bestehenden Eisenbahnpuffern ist es an Elastomeren der erfindungsgemäß vorgeschlagenen

sich bekannt, die Pufferkörper einer begrenzten, die Art mußte man wegen ihrer Molekularstruktur in

Elastizitätsgrenze bei weitem nicht erreichenden Vor- 65 noch weitaus stärkerem Maße bei einer über die EIa-

pressung zu unterwerfen, um hierdurch das Stoß- stizitätsgrenze hinausgehenden Vorpressung eine Zer-

dämpfungsvermögen zu stabilisieren. Der in dieser störung der Struktur und einen Verlust der elasti-

Weise durch Vorpressen behandelte Puffer soll eine sehen Eigenschaften befürchten. Völlig überraschend

und ohne daß dies vorherzusehen oder zu erwarten war, hat sich jedoch herausgestellt, daß bei einem solchen, weit über die Elastizitätsgrenze hinausgehenden Vorpressen von Federkörpern aus den erfindungsgemäß vorgeschlagenen extrem harten und besonders strukturfesten Elastomeren nicht nur diese befürchteten nachteiligen Wirkungen nicht eintreten, sondern daß im Gegenteil die Elastizitätsgrenze nach oben verschoben und der Elastomer-Formkörper in einen bislang unbekannten Zustand sogenannter »Hochelastizität« versetzt wird, in dem die starke Neigung aller extrem harten und besonders strukturfesten Elastomere zum »Kriechen« bzw. »Fließen« vollständig beseitigt ist und die derart vorbehandelten Elastomer-Formkörper Federungseigenschaften besitzen, die sie nicht nur allen bislang bekannten Federn aus gumrsiartigen Werkstoffen und kautschukartigen Kunststoffen, sondern auch allen bislang bekannten Metallfedern, die für Überdruck bzw. Sicherheitsventile verwendet worden sind, bei weitem überlegen machen.

Gegenüber den bislang bei Überdruckventilen für mittlere und hohe Drücke in der Praxis ausschließlich verwendeten metallischen, insbesondere aus Stahl bestehenden Ventilfedern besitzt ein gemäß der Erfindung ausgebildetes, aus einem extrem harten und besonders strukturfesten Elastomer bestehendes Federelement ferner den Vorteil einer wesentlich einfacheren und um ein Vielfaches billigeren Herstellung, da ein derartiger, aus einem Elastomer bestehender Formkörper beispielsweise durch Pressen, Spritzen, Schleudern oder Gießen hergestellt werden kann und im Gegensatz zu den bekannten Metallfedern keinerlei nachträglicher Oberflächenbearbeitung bedarf. Infolgedessen belaufen sich die Herstellungskosten des erfmdimgsgemäß vorgeschlagenen Ventils bei gleichem Ansprechdruck und gleichem Öffnungsquerschnitt nur auf einen kleinen Bruchteil, beispielsweise etwa ein Zehntel, der Herstellungskosten eines mit einer metallischen Schließfeder ausgerüsteten Überdruckventils, so daß schon allein aus diesem Grund die Erfindung eine wesentliche Verbesserung gegenüber den in der Praxis bislang ausschließlich verwendeten Überdruck- und Sicherheitsventilen mit sich bringt. Trotz dieser wesentlich geringeren Herstellungskosten sind jedoch die Federungseigenschaften dem bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ventil verwendeten Elastomer-Federkörpers wesentlich günstiger und besser als die der bekannten metallischen Schließfedern.

Des weiteren weist das erfindungsgemäß vorgeschlagene Ventil gegenüber den bekannten Überdruck- und Sicherheitsventilen den Vorteil eines wesentlich einfacheren Aufbaus und einer geringeren Zahl von Einzelteilen auf, was deren Zusammenbau bzw. deren laufende Überwachung und Wartung erheblich vereinfacht und überdies eine weitere Verminderung der Herstellungskosten zur Folge hat. Der aus einem extrem harten und besonders strukturfesten Elastomer bestehende Federkörper ist weitgehend unempfindlich gegen aggressive Flüssigkeiten, gegen Öl, Basen und Säuren, so daß seine Federcharakteristik auch unter ungünstigen bzw. rauhen Arbeitsbedingungen, wie sie beispielsweise bei für den Untertagebetrieb bestimmten hydraulischen Grubenstempeln gegeben sind, durch derartige Einflüsse praktisch keinerlei Veränderung erfährt. Da bei einem solchen, aus einem besonders harten und strukturfesten Elastomer bestehenden Formkörper im Gegensatz zu den meist aus mehreren, übereinander angeordneten Tellerfedern bestehenden Schließfedern der bekannten Ventile lediglich eine gewisse innere Walkarbeit, jedoch praktisch keinerlei äußere Reibung eintritt, wird auch die bei den bekannten Ventilen unvermeidliche Veränderung der Öffnungscharakteristik des Ventils durch Korrosion und Abrieb der Federelemente vermieden, so daß sich eine über sehr lange Betriebszeiten praktisch gleichbleibende Öfinungscharakteristik und damit eine gegenüber den bekannten Ventilen um ein Vielfaches längere Lebensdauer ergibt. Schließlich zeichnet sich das erfindungsgemäß vorgeschlagene Ventil noch durch ein gegenüber den bekannten, durch metallische Schließfedern belasteten Überdruckventilen wesentlich geringeres Gewicht sowie durch erheblich kleinere Abmessungen aus, was vor allem für seine Verwendung bei transportablen Gegenständen, wie z. B. hydraulischen Grubenstempeln für den untertägigen Grubenbetrieb, von besonderer Bedeutung ist.

Für den Formkörper hat sich eine im wesentlichen zylindrische oder prismatische Grundform als besonders zweckmäßig erwiesen. Hierbei wird der Formkörper ferner im allgemeinen als homogener VoIlkörper ausgebildet. Ein derartiger Formkörper läßt sich auf sehr einfache Weise und außerdem billig herstellen, beispielsweise durch Strangpressen, Gießen oder Spritzen, gegebenenfalls in Form eines endlosen Stranges, der anschließend dann durch einen einfachen Schneidvorgang unterteilt und auf die jeweils erforderliche Länge zurechtgeschnitten wird. Ferner empfiehlt sich im allgemeinen eine in bezug auf die Öffnungsrichtung des Ventils rotationssymmetrische Ausbildung des Formkörpers. Derart ausgebildete, insbesondere zylindrische Formkörper zeichnen sich außer durch ihre einfache und billige Herstellung, ferner durch besonders günstige Federungseigenschaften sowie durch verhältnismäßig kleine Abmessungen auch bei hohen Federkräften aus, so daß sie mit zu einer besonders gedrängten und kompakten Bauweise des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ventils beitragen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Formkörper in Öffnungsrichtung des Ventils größere Abmessungen als quer dazu auf. Als besonders zweckmäßig hat sich bei im wesentlichen zylindrischer Ausbildung des Formkörpers ein Verhältnis der Abmessungen in Öffnungsrichtung des Ventils und quer dazu von etwa 7:5 herausgestellt. Bei derartigen Formkörpern ergibt sich ein Form-So faktor, d. h. ein Verhältnis der druckbelasteten Oberfläche zur freien, d. h. nicht druckbelasteten Oberfläche, von etwa 0,18, der sich vor allem für Druckmitteldrücke von etwa 350 Atmosphären als besonders günstig herausgestellt hat. Es ist jedoch auch möglich, mit etwas kleineren bzw. etwas größeren Formfaktoren des Formkörpers in dem Bereich zwischen etwa 0,15 und 0,20 zu arbeiten. Als druckbelastete Oberflächen ist bei einem zylindrischen Formkörper — wie er bei der Erfindung in erster Linie verwendet wird — nur eine der beiden Grundflächen des Körpers — obwohl beide Grundflächen druckbelastet sind — in die Verhältnisgleichung für die Ermittlung des Formfaktors einzusetzen, während als freie Oberfläche die Zylindermantelfläche des Formkörpers einzusetzen ist.

Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform besteht der Formkörper aus einem kautschukartigen Kunststoff mit einer Shore-Härte von etwa

709 717/331

95° Shore A. Besonders vorteilhaft ist ferner die Verwendung von kautschukartigen Kunststoffen mit
einem Elastizitätsmodul (bei Zimmertemperatur) von
etwa 800 bis 1000 kg/cm². Die günstigsten Eigenschaften weisen alterungsbeständige und abriebfeste
Polyurethan-Kautschuke mit einer Shore-Härte von
etwa 95° Shore A auf. Derart extrem harte Polyurethan-Kautschuke zeichnen sich nicht nur durch einen
besonders hohen und von Temperaturänderungen

sein, so daß sich dieser beim öffnen des Ventils ohne Behinderung in dem erforderlichen geringen Maße tonnenförmig ausbauchen kann.

Der Formkörper kann mit einer seiner Grundflächen entweder unmittelbar oder aber unter Zwischenschaltung eines an dieser vorgesehenen Abstützelementes am Ventilsitz anliegen. Ein unmittelbares Anliegen des Ventilsitzes kommt ins-

Das oder die Abstützelemente werden zweckmäßig mit der oder den Grundflächen des Formkörpers, beispielsweise durch Kleben, Vulkanisieren, Einpassen od. dgl. druck-, schub- und torsionsfest verbunden. 5 Außerdem oder gegebenenfalls auch statt dessen kann ferner das Abstützelement den Formkörper auf einem geringen Teil seiner Länge hülsenförmig umschließen. Hierdurch wird nicht nur eine besonders gleichmäßige Kraftübertragung von dem Abstützrelativ unabhängigen Elastizitätsmodul von etwa io element auf den federelastischen Formkörper er-1000 kg/cm² aus, sondern haben darüber hinaus nach reicht, sondern außerdem die Möglichkeit geschaffen, der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Vorpressung den Formkörper durch derart ausgebildete hülsenbis weit über ihre im normalen Betrieb auftretende förmige Metallkörper in dem Ventilgehäuse zu zen-Druckbeanspruchung den Vorteil einer sehr geringen trieren und zu führen. Andererseits sollte der Form-Hysteresis und sind außerdem außerordentlich be- 15 körper auf dem überwiegenden Teil seiner Länge ständig gegen aggressive Medien, Öl, Benzin und umfangsseitig mit allseitigem radialen Spiel gelagert Sauerstoff. Schließlich zeichnen sich derartige extrem
harte Polyurethan-Kautschuke auch durch eine sehr
hohe Abriebfestigkeit und Strukturfestigkeit aus, während sie andererseits leicht im Preß-, Gieß- oder 20
Schleudergußverfahren zu verarbeiten sind.

In aller Regel empfiehlt es sich, den Formkörper
bis mindestens auf das Doppelte seiner beim Ansprechdruck auftretenden Druckbeanspruchung vorzupressen. Insbesondere bei Formkörpern, die in Öff- 25 besondere bei mäßigen bzw. geringeren Druckmittelnungsrichtung des Ventils größere Abmessungen be- drücken in Frage, während bei mittleren und höhesitzen als quer dazu, erfolgt diese Vorpressung in der ren Drücken zumindest die dem Ventilsitz zugekehrte Weise, daß der Formkörper in Richtung der im Be- Grundfläche des Formkörpers, vorzugsweise jedoch trieb auftretenden Druckbeanspruchung um etwa auch dessen gegenüberliegende Grundfläche, mit einem 20 % gegenüber seiner Ausgangslänge in dieser Rieh- 30 insbesondere plattenförmigen Abstützelement vertung zusamengepreßt wird. Durch eine solche Vor- sehen wird. Das dem Ventilsitz zugekehrte Abstützpressung erhält man einen Formkörper, der keinerlei
Neigung zum »Kriechen« bzw. »Fließen« aufweist,
der nahezu hysteresisfrei ist und bei einem auch bei

längerer Einsatzdauer praktisch unveränderten 35 und hohem Elastizitätsmodul bestehen. Dies läßt sich Druckmitteldruck öffnet und schließt. beispielsweise in der Form verwirklichen, daß das dem

Der Querschnitt des aus Kunststoff bestehenden
Formkörpers wird im allgemeinen so gewählt, daß
dieser beim Ansprechen des Ventils mit einem
Flächendruck von etwa 50 bis 60 kg/cm² belastet ist. 40 sehen ist.
Ein derartiger Formkörper wird dann gemäß vor- Bei sämtlichen bislang bekanntgewordenen Überstehendem mit einer Flächenbelastung von minde- druckventilen für mittlere und höhere Druckmittelstens 100 bis 120 kg/cm² vorgepreßt, wodurch die drücke werden aus Metall, insbesondere aus Stahl, Restverformung eines derartigen Formkörpers mit hergestellte Absperrkörper und Ventilsitze verweneiner für den praktischen Betrieb ausreichenden 45 der, die mit einer sehr hohen Genauigkeit bearbeitet Genauigkeit beseitigt wird. und insbesondere genau aufeinander eingeschliffen

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Er- werden müssen, was verhältnismäßig hohe Kosten findung ist der aus Kunststoff bestehende Formkörper verursacht. Trotzdem weisen diese bekannten Venauf mindestens einer seiner quer zur Öffnungsrichtung tile den Nachteil auf, daß sie insbesondere unter des Ventils angeordneten Grundflächen mit einem 50 rauhen und ungünstigen Einsatzbedingungen, wie starren Abstützelement versehen, welches zweck- z. B. im untertägigen Grubenbetrieb, bereits nach mäßig als plattenartiger Metallkörper ausgebildet verhältnismäßig kurzer Benutzungsdauer nicht mehr wird. Ein derartiges, insbesondere plattenartiges Ab- zuverlässig abdichten. Dies ist einmal darauf zurückstützelement gewährleistet eine gleichmäßige Kraft- zuführen, daß der Absperrkörper und der Ventilsitz Übertragung auf den gesamten Querschnitt des aus 55 starken Korrosions- und Erosionsangriffen ausgesetzt Kunststoff bestehenden Federkörpers auch in den sind, und zum zweiten dadurch bedingt, daß sich Fällen, in denen die mittelbar auf den Formkörper zwischen Absperrkörper und Ventilsitz Verunreinieinwirkenden Kräfte nur auf einem Teil seines Quer- gungen festsetzen können, die ein vollständiges schnittes angreifen. Wird beispielsweise ein derarti- Schließen des Ventils verhindern. Das erfindungsger, insbesondere plattenartiger Metallkörper auf der 60 gemäß vorgeschlagene Ventil zeichnet sich zunächst dem Ventilsitz zugekehrten Grundfläche des aus gegenüber den bekannten Bauarten dadurch aus, Kunststoff bestehenden Formkörpers angeordnet, so daß die Herstellung des Absperrkörpers und des läßt sich auch bei einem gegenüber dem Öffnungs- Ventilsitzes wesentlich einfacher und um ein Vielquerschnitt des Ventils wesentlich größeren Quer- faches billiger ist, da bei einer Abdichtung eines schnitt des Formkörpers eine im wesentlichen gleich- 65 metallischen Ventilsitzes gegenüber einem aus kaumäßige Druckbeanspruchung desselben durch den tschukartigem Kunststoff bestehenden Abdicht-Druckmitteldruck über seinen gesamten Querschnitt element mit erheblich geringeren Genauigkeiten geerreichen, arbeitet werden kann als bei den bekannten Ven

element kann hierbei ferner mindestens im Bereich seiner am Ventilsitz anliegenden Oberfläche aus einem kautschukartigen Kunststoff mit großer Shore-Härte

Ventilsitz zugekehrte Abstützelement mit einem vorzugsweise aus demselben Kunststoff wie der Formkörper bestehenden, scheibenförmigen Einsatz ver-

13 14

tilen, bei denen der Absperrkörper jeweils auf den kes wird der in dieser Weise ausgebildete Absperr-

Ventilsitz eingeschliffen werden muß. Hinzu kommt, körper in seinem äußeren Querschnittsbereich ela-

daß jegliche Korrosions- oder Erosionserscheinungen stisch verformt und gibt einen Ringspalt für den

an dem aus kautschukartigem Kunststoff bestehenden Durchtritt des Druckmittels frei.

Absperrelement fortfallen, während andererseits 5 Obwohl das erfindungsgemäß vorgeschlagene Ven-

Verunreinigungen, die sich zwischen Absperrkörper til für zahlreiche Anwendungszwecke zur Steuerung

und Ventilsitz festsetzen können, durch den Kunst- von flüssigen und gasförmigen Druckmedien geeignet

stoff vollständig eingebettet werden, so daß das ist, ist es mit besonderem Vorteil als Überdruckventil

Ventil auch bei Verunreinigungen des Druckmittels, für hydraulische Grubenstempel und sonstige hy-

wie sie z. B. bei hydraulischen Grubenstempeln nicht io draulische Ausbauelemente für den untertägigen

zu vermeiden sind, zuverlässig abdichtet. Grubenbetrieb oder aber für andere hydraulische

Im allgemeinen empfiehlt es sich, abströmseitig Stempel, Stützen od. dgl anwendbar. Bei einer derdes Formkörpers ein verstellbares Widerlager vor- artigen Anwendung wird in weiterer Ausgestaltung zusehen, durch welches der Formkörper auf die der Erfindung vorgeschlagen, daß das Überdruckjeweils gewünschte Federspannung bzw. den jeweils 15 ventil aufnehmende Ventilgehäuse durch eine im gewünschten Öffnungsdruck des Ventils vorspann- Stempel vorgesehene, mit dem Ventilsitz versehene bar ist. Das verstellbare Widerlager kann hierbei Bohrung zu bilden, in der der vorzugsweise beidseitig durch eine Differential-Schraubverbindung gebildet mit Abstützelementen versehene Formkörper leicht sein, die eine feinfühlige Einstellung auf den jeweils auswechselbar sowie gegen den Ventilsitz verspanngewünschten Ansprechdruck ermöglicht. Um eine 20 bar gelagert ist. Hierdurch werden sämtliche inneren gleichmäßige Druckübertragung auch auf der dem Teile des Ventils zu einer baulichen Einheit zusamverstellbaren Widerlager zugekehrten Grundfläche mengefaßt, die sich mit wenigen Handgriffen in das des Formkörpers zu gewährleisten, wird dieser zweck- durch eine Bohrung des Stempels bzw. eines Stemniäßig durch ein an diesem abströmseitig vorgesehe- pelteiles gebildete Ventilgehäuse ein- und ausbauen nes Abstützelement von platten- oder hülsenförmiger 25 läßt. Das von Zeit zu Zeit erforderliche Reinigen des Grundform gegen das verstellbare Widerlager ab- Ventils bzw. auch ein etwaiges Auswechseln des aus gestützt. Kunststoff bestehenden Federelementes läßt sich be-

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, sonders einfach durchführen, da sämtliche inneren daß der Ventilsitz durch eine Stirnseite eines im Teile des Ventils miteinander verbunden sind und Ventilkörper um ein begrenztes Maß längsverschieb- 30 keine leicht verlierbaren Teile vorhanden sind. Viellich und dichtend geführten Hohlzylinders gebildet mehr läßt sich bei dem erfindungsgemäß vorgeschlaist, dessen entgegengesetzte Stirnseite durch den genen Ventil nach Lösen des verstellbaren Wider-Druckmitteldruck belastet ist. Diese Ausbildung hat lagers für die Vorspannung des aus Kunststoff beden Vorteil, daß bis zur Erreichung des Ansprech- stehenden Federelementes der gesamte Ventileinsatz druckes der durch die Stirnseite des Hohlzylinders 35 herausnehmen und mit wenigen Handgriffen im Begebildete Ventilsitz durch den Druckmitteldruck darfsfall gegen einen neuen ersetzen. Dies ist insbegegen den mit dem aus Kunststoff bestehenden sondere für die Verwendung des erfindungsgemäß Formkörper verbundenen Absperrkörper angepreßt vorgeschlagenen Ventils als Überdruckventil für hywird, so daß bis kurz unterhalb des Ansprechdruckes draulische Grubenstempel im untertägigen Grubendas Ventil mit einer verhältnismäßig großen Kraft 40 betrieb von Bedeutung, bei denen das Reinigen bzw. geschlossen gehalten wird. Nach Erreichen des An- etwaige Ausbauen des Ventils bei schlechter Beleuchsprechdruckes wird die bislang nur teilweise durch tung sowie vielfach in unbequemer Arbeitshaltung den Druckmitteldruck belastete, als Ventilsitz die- vorgenommen werden muß und wo es bei den benende Stirnseite des Hohlzylinders auf ganzer Fläche kannten Ventilen häufig zu einem Verlust einzelner durch den Druckmitteldruck beaufschlagt sowie 45 Ventilteile kommt.

außerdem durch den hohen Strömungsdruck des Bei einer derartigen Ausbildung und Anordnung austretenden Druckmittels belastet, so daß der Hohl- des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ventils wird zylinder in seine Ausgangsstellung zurückgedrückt das Ventilgehäuse zweckmäßig durch die Bohrung wird und das Austreten des Druckmittels nicht be- eines zwischen Stempelkopf und Stempelkolben anhindert. Dieser Hohlzylinder bewirkt somit bis zum 50 geordneten Bauteiles des Innenstempels gebildet, wo-Ansprechen des Ventils eine Vergrößerung der wirk- bei dieses Gehäusebauteil in der Regel zwischen zwei samen Schließkraft, die im Augenblick des Öffnens rohrförmigen Teilen des Innenstempels, d. h. im Abschlagartig fortfällt, so daß ein Flattern des Ventils stand vom Stempelkopf und vom Stempelkolben, anim Bereich des Ansprechdruckes mit Sicherheit ver- geordnet wird. Eine zweckmäßige Ausführungsform mieden wird. 55 besteht hierbei darin, daß das Gehäusebauteil als im

Bei einer derartigen Ausbildung des Ventilsitzes wesentlichen zylindrischer Baukörper ausgebildet wird der Absperrkörper zweckmäßig durch einen wird, welcher mindestens mit einer Radialbohrung den Ventilsitz allseitig in radialer Richtung überkra- für die Aufnahme des aus Kunststoff bestehenden genden, scheibenförmigen Kunststoffkörper gebildet, Formkörpers versehen und mit den rohrförmigen der an dem ventilsitzseitig des Formkörpers vorge- 60 Teilen des Innenstempels, vorzugsweise durch eine sehenen Abstützelement derart befestigt ist, daß er Schraubverbindung, lösbar verbunden wird. Diesel mindestens in seinem äußeren Bereich biegeverform- zylindrische Baukörper wird jedoch vorzugsweise bar ist. Hierzu kann der scheibenförmige Kunststoff- auch mit den Bohrungen für die Aufnahme der körper beispielsweise an einem zapfenförmigen Vor- übrigen dem Druckraum des Stempels zugeordneten sprung des ventilsitzseitigen Abstützelementes be- 65 Ventile versehen, so daß diese zu einem einheitfestigt werden, der einen gegenüber dem Durchgangs- liehen Bauteil zusammengefaßt sind, welcher als querschnitt des Ventilsitzes wesentlich kleineren Ganzes aus dem Innenstempel ein- und ausgebaut Querschnitt besitzt. Bei Erreichen des Ansprechdruk- werden kann. Dadurch, daß die beiden rohrförmigen

Teile des Innenstempels mit dem Ventilgehäuse durch eine Schraubverbindung verbunden sind, ergibt sich die Möglichkeit, zumindest den mit dem Stempelkopf verbundenen Innenstempelteil auszuwechseln und zur Anpassung des Stempels an unterschiedliche Flözmächtigkeiten gegen ein Rohrstück anderer Länge auszutauschen.

In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand mehrerer Ausführungsbeispiele veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 einen hydraulischen Grubenstempel teilweise im Schnitt, mit einem eingebauten Ventil nach der Erfindung,

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie H-II der F i g. 1 in größerem Maßstab,

F i g. 3 eine andere Ausführungsform eines Ventils nach der Erfindung, im Schnitt,

F i g. 4 eine dritte Ausführungsform, ebenfalls im Schnitt,

F i g. 5 abermals eine andere Ausführungsform, wiederum im Schnitt,

F i g. 6 eine fünfte Ausführungsform der Erfindung, ebenfalls im Schnitt.

Die F i g. 1 und 2 veranschaulichen einen Anwendungsfall der Erfindung, bei dem das erfindungsgemäße Überdruckventil in einen hydraulischen Grubenstempel eingebaut ist. Der hydraulische Grubenstempel weist die übliche Ausbildung auf, die in der Zeichnung nur schematisch angedeutet ist, und besteht im wesentlichen aus einem Außenstempel 1, einem Innenstempel 2, einer als Führung für den Innenstempel 2 dienenden, am inneren Ende des Außenstempels vorgesehenen Abschlußkappe 3 sowie einer Kopfplatte 4 und einer Fußplatte 5. Der Innenstempel ist in dem Außenstempel mittels eines Stempelkolbens 6 längsverschieblich und dichtend geführt. Der Stempelkolben 6 weist eine Durchgangsbohrung 7 auf, die die Innenräume 8 und 9 des Außen- bzw. Innenstempels 1, 2 druckmittelleitend miteinander verbindet, so daß nicht nur der Innenraum des Außenstempels, sondern auch der größere Teil des Innenraumes des Innenstempels als Druckraum dient.

Die den Druckräumen 8, 9 zugeordneten Ventile sind bei dem in Fig. 1 dargestellten Grubenstempel in einem Ventilgehäuse 10 von im wesentlichen zylindrischer Grundform zusammengefaßt. Das Ventilgehäuse 10 ist zwischen der Kopfplatte 4 und dem Stempelkolben 6 in den Innenstempel eingeschaltet und mit den beiden rohrförmigen Teilen des Innenstempels 2 durch eine Schraubverbindung 11 lösbar verbunden.

Wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht, sind innerhalb des Ventilgehäuses 10 sämtliche dem Stempeldruckraum zugeordneten Ventile angeordnet, und zwar in radialer Anordnung sowie um etwa 120° sternförmig versetzt. Diese Ventile bestehen aus einem Überdruckventil 12, einem Einfüllventil 13 und einem Raubventil 14. Die Ventile .12,13,14 stehen über Kanäle 15,16,17 mit der Druckmittelzu- und -ableitung 18 der Druckräume 8, 9 in Verbindung. Die in der Zeichnung nur schematisch angedeutete Vorrichtung für die Betätigung des Raubventils 14 ist mit 23 bezeichnet.

Im Gegensatz zu den Ventilen 13 bzw. 14 ist das Federelement des Überdruckventils 12 als aus einem kautschukartigen Kunststoff mit großer Shore-Härte und hohem Elastizitätsmodul bestehender Formkörper ausgebildet, der in sämtlichen Ausführungsbeispielen mit 24 bezeichnet ist. Als Werkstoff kommen kautschukartige extrem harte Kunststoffe, und zwar vorzugsweise Kunststoffe aus der Gruppe der vernetzten Polyurethane, z. B. Vulkollane oder Phoenolane (eingetragene Warenzeichen), mit einer Shore-Härte A von etwa 95° und einem Elastizitätsmodul von etwa 1000 kg/cm² in Frage. Der Kunststofformkörper 24 weist bei den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen eine im weo sentlichen zylindrische Grundform mit einer gegenüber seinem Durchmesser größeren Höhe auf, wobei sich das Verhältnis zwischen Höhe und Durchmesser etwa auf 7: 5 beläuft. Der Kunststofformkörper 24 ist in einer radialen Bohrung 25 des Ventilgehäuses 10 mit verhältnismäßig großem radialem Spiel sowie mit anstellbarer Vorspannung gelagert. Die Vorspannung des Formkörpers 24 kann durch ein einstellbares Widerlager 26, das bei dem in den F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel als Schraubverbindung ausgebildet ist, geändert bzw. eingestellt werden. Die Schraubverbindung 26 besteht aus einer Schraubenmutter 27 großen Querschnitts für die Grobeinstellung und einer mittig zu dieser gelagerten kleineren Einstellmutter 28 für die Feineinstellung der Vorspannung.

Der Formkörper 24 ist an beiden quer zur Öffnungsrichtung des Ventils angeordneten Grundflächen mit je einem Abstützelement 29 bzw. 30 verbunden, das bei dem in den F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel als in ihrem mittleren Bereich verstärkt ausgebildete metallische Platte ausgebildet ist, welche den Formkörper 24 mit um ein geringes Maß vorspringenden, hülsenförmigen Ansätzen auf einem geringen Teil seiner Länge umschließen. Die Stützplatten 29 und 30 sind mit den diesen zugekehrten Grundflächen des Formkörpers 24 beispielsweise durch Kleben oder Vulkanisieren druck-, torsions- und schubfest verbunden und dienen außer zur Gewährleistung einer gleichmäßigen Druckübertragung über den gesamten Querschnitt des Formkörpers 24 auch zu dessen Führung und Zentrierung innerhalb der Bohrung 25 des Ventilgehäuses 10.

Das einstellbare Widerlager 27, 28 stützt sich gegen die Außenseite des Abstützelementes 29 ab, während das dem Ventilsitz 32 zugekehrte Abstützelement 30 mindestens im Bereich des Ventilsitzes 32 mit einem scheibenförmigen Einsatz 31 versehen ist, der aus demselben Kunststoff besteht wie der Federkörper 24. Somit besteht der Absperrkörper des Überdruckventils 12 mindestens in seinem an dem aus Metall bestehenden Ventilsitz 32 anliegenden Oberflächenbereich aus einem kautschukartigen Kunststoff von hoher Shore-Härte und hohem EIastizitätsmodul.

Beim Überschreiten des Ansprechdruckes des Überdruckventils 12 innerhalb der Druckräume 8, 9 hebt sich der Absperrkörper 30, 31 des Überdruckventils von dem ringförmigen Ventilsitz 32 unter zunehmender Zusammenpressung des Formkörpers 24 ab, wobei letzterer außer einer axialen Zusammenpressung auch eine geringfügige tonnenförmige Ausbauchung in seinem mittleren Bereich erfährt. Nach Absinken des Drückmitteldruckes innerhalb der Druckräume 8,9 unter den Ansprechdruck des Überdruckventils wird der Absperrkörper 30,31 durch den Federkörper 24 wieder dichtend gegen den Ventilsitz 32 gedruckt, wobei sich der Form-

17 18

körper 24 wieder elastisch in seine ursprüngliche und mittels einer Dichtung 35 gegenüber dem Ventil-Form zurückverformt. gehäuse 34 abgedichtet ist. Die dem Ventilsitz 33 ab-

Um jegliche bleibende Verformung des Form- gekehrte Stirnseite 37 dieses Hohlzylinders ist durch körpers 24 auch nach einem sehr häufigen Anspre- den innerhalb der Bohrung 38 herrschenden Druckchen des Überdruckventils zu vermeiden, wird dieser 5 mitteldruck belastet, während die Sitzfläche 33 nur Formkörper 24, und zwar nicht nur bei dem in den in ihrem inneren Querschnittsbereich, und zwar in F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel, son- entgegengesetzter Richtung, druckbeaufschlagt ist. dem auch bei den Ausführungsformen nach F i g. 3 Infolgedessen wird der Hohlzylinder 36 durch den bis 6, vor dem Einbau bis weit über seine im norma- Druckmitteldruck gegen den ihm zugeordneten Ablen Betrieb auftretende maximale Druckbeanspru- 10 sperrkörper angedrückt, der bei der in Fig. 3 darchung in Richtung dieser Druckbeanspruchung vor- gestellten Ausführungsform aus einem scheibenförgepreßt. Man belastet bei diesem Vorpressen den migen Kunststoffkörper 44 und bei der in F i g. 4 Formkörper im allgemeinen bis mindestens auf das dargestellten Ausführungsforni aus der dem Ventil-Doppelte seiner beim Ansprechdruck auftretenden sitz 33 zugekehrten Stirnfläche des Kunststofform-Druckbeanspruchung, wodurch die Restverformung 15 körpers 24 besteht. Das Ventilgehäuse 34 ist bei des Formkörpers mit einer für die Praxis ausreichenden beiden Ausführungsformen mittels eines schrauben-Genauigkeit beseitigt und somit eine auch bei länge- förmigen Ansatzes 39 mit dem zu überwachenden rer Einsatzdauer praktisch gleichbleibende Feder- Gerät — beispielsweise einem hydraulischen Grucharakteristik des Formkörpers 24 gewährleistet benstempel, einem Preßzylinder, einer hydraulischen wird. 20 Presse oder einem Druckmittelspeicher ·—· lösbar

Der in den F i g. 1 und 2 dargestellte Formkörper verbunden.

24, der aus einem besonders abriebfesten struktur- Bei dem in F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeifesten Polyurethan-Kautschuk mit einer Shore- spiel weist der Formkörper 24, der aus dem gleichen Härte von etwa 95° Shore A und einem Elastizitäts- Kunststoff besteht wie der Formkörper 24 der Fi g. 1 modul von etwa 1000 kg/cm² besteht, ist für einen 25 und 2, ebenfalls eine im wesentlichen zylindrische Ansprechdruck des Ventils von etwa 350 Atmo- Grundform auf, jedoch ist seine Höhe im Gegensatz Sphären bestimmt. Dieser Formkörper ist als zylin- zu den Fig. 1 und 2 wesentlich kleiner als sein drischer Vollkörper ausgebildet, der vor dem Vor- Durchmesser. Das Verhältnis von Höhe zu Durchpressen einen Durchmesser von 25 mm und eine messer beläuft sich etwa auf 3 : 5. Dieser Fremd-Höhe von 35 mm aufweist. Dieser Formkörper wird 30 körper ist ebenfalls vor seinem Einbau in axialer dann zur Beseitigung seiner Restverformung in Richtung zur Beseitigung von Restverformungen voraxialer Richtung um 20% seiner Ausgangslänge, das gepreßt worden, wobei wiederum die Vorpressung ist um 7 mm, zusammengepreßt. Hierzu ist eine Kraft bei einer Druckbeanspruchung erfolgt ist, die minvon etwa 590 kg erforderlich, was bei den vorstehend destens doppelt so hoch liegt wie die beim Öffnungsangegebenen Abmessungen des Formkörpers einen 35 druck des Ventils auftretende Druckbeanspruchung Flächendruck von etwa 120 kg/cm² zur Folge hat. des Formkörpers 24. Da die in den F i g. 3 und 4 Unter dieser weit oberhalb der im Betrieb auftreten- dargestellten Ausführungsformen für mittlere Druckden Druckbeanspruchung liegenden Belastung baucht mitteldrücke von z. B. etwa 100 Atmosphären besieh die Zylindermantelfläche des Formkörpers ton- stimmt sind, kann hierbei bei-der Vorpressung mit nenförmig aus und erreicht in dessen mittleren Be- 40 geringeren Flächendrücken gearbeitet werden als bei reich einen größten Durchmesser von 26,1mm, was der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2.
einer Durchmesservergrößerung von 4,4% entspricht. Der Formkörper 24 stützt sich bei der in F i g. 3

Nach Wegnahme der Belastung behält der Form- dargestellten Ausführungsform auf der dem Ventilkörper in seinem mittleren Längenbereich einen sitz 33 abgekehrten Seite unter Zwischenschaltung größten Durchmesser von etwa 25,1 mm, während 45 eines als metallische Platte ausgebildeten Abstützseine Länge sich gegenüber der Ursprungslänge von elementes 41 gegen ein verstellbares Widerlager 42 35 mm auf 43,2 mm verkürzt hat. Er hat somit in ab, durch welches der Formkörper 24 auf den geaxialer Richtung durch die Vorpressung eine blei- wünschten Öffnungsdruck des Ventils vorgespannt bende Verformung von etwa 2,3 % erfahren, durch werden kann. Während das Abstützelement 41 den die jedoch erreicht wird, daß bei den erheblich nied- 50 Formkörper 24 mit einem ringbundartigen Ansatz riger liegenden im Betrieb auftretenden Druckbean- auf einem kleinen Teil seiner Länge hülsenförmig spruchungen des Formkörpers 24 keine weiteren blei- umschließt, ist auf der gegenüberliegenden Stirnseite benden Verformungen desselben eintreten. So treten des Formkörpers 24 ein weiteres Abstützelement 43 beispielsweise bei dem in den Fig. 1 und 2 darge- vorgesehen, das einen derartigen Ansatz nicht aufstellten Ausführungsbeispiel — sofern der Formkör- 55 weist, sondern lediglich durch Kleben, Vulkanisieren per 24 auf eine einem Ansprechdruck von 350 atü od. dgl. mit der ventilsitzseitigen Grundfläche des entsprechende Vorspannung gebracht ist — beim Formkörpers 24 fest verbunden ist. Dieses Abstützöffnen des Ventils innerhalb des Formkörpers 24 element 43 weist einen zapfenförmigen Vorsprung Druckbeanspruchungen von nur etwa 55 kg/cm² auf, 45 auf, an dem der scheibenförmige Absperrkörper die um mehr als die Hälfte niedriger liegen als die 60 44 befestigt ist, der ebenso wie der Formkörper 24 Druckbeanspruchungen, denen der Formkörper 24 aus einem kautschukartigen Kunststoff hoher Shorebeim Vorpressen ausgesetzt worden ist. Härte und hohen Elastizitätsmodul besteht.

Bei dem in den F i g. 3 und 4 dargestellten Aus- Der zapfenförmige Vorsprung 45 des Abstütz-

führungsbeispiel ist der Ventilsitz im Gegensatz zu elementes 43 ist zentrisch zu der Durchtrittsöffnung

den F i g. 1 und 2 nicht fest im Ventilgehäuse ange- 65 40 des Ventils angeordnet und weist einen wesentlich

ordnet, sondern durch die eine Stirnseite 33 eines kleineren Querschnitt als diese auf. Der Absperr-

Hohlzylinders 36 gebildet, der im Ventilgehäuse 34 körper 44 ist als kreisförmige Platte ausgebildet und

um ein begrenztes Maß längsverschieblich gelagert überragt sowohl den zapfenförmigen Vorsprung 45

als auch die ringförmige Sitzfläche 33 allseitig um ein wesentliches Maß.

Bei einer Zunahme des Druckmitteldruckes innerhalb des zu überwachenden Druckraumes wird der Absperrkörper 44 durch den sich bis zur Ventilöffnung 40 fortpflanzenden Druckmitteldruck im Öffnungssinn belastet, während andererseits der Absperrkorper 44 durch den vorgespannten Kunststoffformkörper 24 im Schließsinn belastet ist. Gleichzeitig wird jedoch auch der Hohlzylinder 36 infolge der unterschiedlichen Größe seiner in entgegengesetzter Richtung druckbeaufschlagten Stirnflächen gegen den Absperrkörper 44 angepreßt, wodurch dieser in seinem Randbereich elastisch verformt wird. Diese elastische Verformung wird noch vergrößert durch den Absperrkörper 24 in dem zwischen dem Zapfen 45 und dem Ventilsitz 33 belastenden Druckmitteldruck.

Sobald der durch die Vorspannung des Formkörpers 24 eingestellte Öffnungsdruck des Ventils erreicht ist, wird die Vorspannung des Formkörpers 24 durch den Druckmitteldruck überwunden, so daß der Absperrkörper 44 sich von dem Ventilsitz 33 abhebt und das Druckmittel durch den Ringspalt zwischen Absperrkörper 44 und Ventilsitz 33 austreten kann. In diesem Augenblick erfährt die Sitzfläche 33 des Hohlzylinders 36 durch den statischen und den Strömungsdruck des austretenden Druckmittels eine größere Druckbelastung als die entgegengesetzte Stirnfläche 37, so daß der Hohlzylinder in seine Ausgangslage zurückgedrückt wird und ein verhältnismäßig großer Ringquerschnitt für das Austreten des Druckmittels zur Verfügung steht.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform, die ebenfalls für mäßige bis mittlere Druckmitteldrücke bestimmt ist, ist der aus einem kautschukartigen Kunststoff mit hoher Shore-Härte und hohem Elastizitätsmodul bestehende Formkörper 24 unmittelbar gegen das verstellbare Widerlager 42 und die als Sitzfläche dienende Stirnseite 33 des Hohlzylinders 36 abgestützt. Das Widerlager 42 weist auf seiner dem Formkörper 24 zugekehrten Seite einen zapfenförmigen Vorsprung 43 auf, der in seinen Querschnittsabmessungen wesentlich kleiner bemessen ist als der freie Durchströmquerschnitt 40 des Ventils. Der Formkörper 24, der zur Beseitigung seiner Restverformung in axialer Richtung vorgepreßt ist, wird mittels des verstellbaren Widerlagers 42 auf die dem jeweils gewünschten Ansprechdruck des Ventils entsprechende Vorspannung gebracht. Nach Überschreiten dieses Ansprechdruckes wird der Formkörper 24 derart verformt, daß er einen Ringspalt für den Durchtritt des Druckmittels freigibt.

Bei dem in F i g. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Kunststofformkörper 24 die Form eines flachen Zylinders auf, dessen Durchmesser sich etwa auf das Doppelte seiner Höhe beläuft. Diese Ausführungsform ist für Druckmitteldrücke von weniger als 100 atü bestimmt.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform weist der gleichfalls aus einem kautschukartigen Kunststoff mit hohem Elastizitätsmodul und hoher Shore-Härte bestehende Formkörper 24 eine etwa tonnenfÖrmige Ausbildung auf, die allerdings sich von einer zylindrischen Form nur wenig unterscheidet. Der Durchmesser dieses Formkörpers beträgt hierbei mehr als das Doppelte seiner Höhe. Auf seiner oberen Seite stützt sich der Formkörper 24 unmittelbar gegen die konkave Ausnehmung 53 eines verstellbaren Widerlagers 42 ab, während er auf der entgegengesetzten Seite unmittelbar gegen einen mit dem Ventilgehäuse 34 einstückig ausgebildeten Ventilsitz 54 abgestützt ist. Beim Überschreiten des mittels des Widerlagers 42 einstellbaren Ansprechdrukkes wird der Formkörper 24 durch den sich durch den Kanal 38 fortpflanzenden Druckmitteldruck derart in axialer Richtung zusammengepreßt bzw. in die konkave Ausnehmung 53 des Widerlagers 42 hineinverformt, daß er sich von dem Ventilsitz 54 abhebt und einen Ringspalt für den Durchtritt des Druckmittels freigibt.

is Bei dem in F i g. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Formkörper 24 wiederum ähnliche Form und Abmessungen wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 auf, d. h. eine zylindrische Grundform, deren in Öffnungsrichtung gemessene Höhe größer ist als der quer dazu gemessene Durchmesser des Zylinders. Das Ventilgehäuse besteht bei dieser Ausführungsform aus zwei Teilen 46 und 47, die durch eine Schraubverbindung 48 miteinander verbunden sind. Der Formkörper 24 ist innerhalb des Gehäuseteiles 47 gelagert und mittels eines einstellbaren Widerlagers 42 vorspannbar. Das Widerlager 42 stützt sich mit einem zapfenartigen Vorsprung 49 unter Zwischenschaltung eines Abstützelementes eines plattenförmig ausgebildeten Abstützelementes 50 gegen den Formkörper ab, das mit einem ringbundartigen Ansatz geringer Höhe den Formkörper 24 auf einem sehr geringen Teil seiner axialen Länge umschließt.

Mit seiner dem Widerlager 42 gegenüberliegenden Grundfläche ist der Formkörper 24 gegen eine als Ventilsitz dienende Abdichtfläche 51 abgestützt. Beim Überschreiten des durch das verstellbare Widerlager 42 eingestellten Ansprechdruckes wird der Formkörper 24 in axialer Richtung durch den auf ihn stirnseitig einwirkenden Druckmitteldruck zusammengepreßt und von der Ventilsitzfläche 51 abgehoben, so daß ein Teil des Druckmittels durch den Ringspalt zwischen Absperrkörper und Ventilsitz und die Austrittsbohrungen, die bei sämtlichen Ausführungsformen mit 52 bezeichnet sind, abfließen kann. Das in F i g. 6 dargestellte Überdruckventil ist in erster Linie für geringere Druckmitteldrücke von z. B. etwa 10 bis 20 atü bestimmt. Das erfindungsgemäße Ventil läßt sich nicht nur bei hydraulischen Grubenstempeln, Stützen oder sonstigen hydraulischen Ausbauelementen für den untertägigen Grubenbetrieb anwenden, sondern überall da, wo bei hydraulischen oder pneumatischen Einrichtungen, Anlagen und Geräten Überdruck- bzw. Sicherheitsventile benötigt werden bzw. eine Überwachung von Druckmitteldrücken erforderlich ist. Beispielsweise läßt es sich daher unter anderem als Überdruck- oder Sicherheitsventil für hydraulische Arbeitsmaschinen der verschiedensten Art, beispielsweise hydraulische Rieht- und Biegepressen, verwenden oder aber für hydraulische Vorschuboder Hebevorrichtungen verschiedenster Art.

Patentansprüche:

1. Überdruckventil, insbesondere für hohe Drücke, dessen Absperrkörper vom Druckmitteldruck im Öffnungssinn und durch mindestens ein Federelement im Schließsinn belastet ist, welches

Claims (32)

1. als aus einem kautschukartigen Werkstoff bestehender Formkörper ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (24) aus einem extrem harten und besonders strukturfesten Elastomer besteht, welches eine Shore-Härte A von mindestens 80° und einen Elastizitätsmodul (bei Zimmertemperatur) von mindestens 100 kg/cm² besitzt, und daß der Formkörper (24) zur möglichst weitgehenden Verringerung bzw. Vorwegnahme seiner Restverformung bis weit über seine, im normalen Betrieb auftretende Druckbeanspruchung vorgepreßt ist.
2. 2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (24) eine im wesentlichen zylindrische oder prismatische Grundform aufweist.
3. 3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (24) als homogener Vollkörper ausgebildet ist.
4. 4. Ventil nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (24) in bezug auf die Öffnungsrichtung des Ventils (12) rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
5. 5. Ventil nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (24) in Öffnungsrichtung des Ventils (12) größere Abmessungen besitzt als quer dazu.
6. 6. Ventil nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß bei im wesentlichen zylindrischer Ausbildung des Formkörpers (24) das Verhältnis seiner Abmessungen in Öffnungsrichtung des Ventils (12) und quer dazu sich auf etwa 7 : 5 beläuft.
7. 7. Ventil nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet daß der Formkörper (24) einen Formfaktor (Verhältnis der druckbelasteten zur freien Oberfläche) von etwa 0,15 bis 0,20, vorzugsweise von etwa 0,18, aufweist.
8. 8. Ventil nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch die Verwendung eines kautschukartigen Kunststoffes mit einer Shore-Härte A von etwa 95° Shore A.
9. 9. Ventil nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch die Verwendung eines kautschukartigen Kunststoffes mit einem Elastizitätsmodul (bei Zimmertemperatur) von etwa 800 bis 1000 kg/cm².
10. 10. Ventil nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch die Verwendung eines alterungsbeständigen und abriebfesten Polyurethan-Kautschuks mit einer Shore-Härte von etwa 95° Shore A.
11. 11. Ventil nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (24) bis mindestens auf das Doppelte seiner beim Ansprechdruck auftretenden Druckbeanspruchung vorgepreßt ist.
12. 12. Ventil nach Anspruch 11 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch eine derartige ⁶Q Vorpressung des Formkörpers (24), daß dieser in Richtung der im Betrieb auftretenden Druckbeanspruchung um etwa 2O°/o gegenüber seiner Ausgangslänge in dieser Richtung zusammengepreßt wird.
13. 13. Ventil nach Anspruch 11 oder 12 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Formkörpers (24) so gewählt ist, daß dieser beim Ansprechdruck des Ventils mit einem Flächendruck von etwa 50 bis 60 kg/cm² belastet ist.
14. 14. Ventil nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (24) auf mindestens einer seiner quer zur Öffnungsrichtung angeordneten Grundflächen mit einem starren Abstützelement (30) versehen ist.
15. 15. Ventil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstützelement (30) als plattenartiger Metallkörper ausgebildet ist.
16. 16. Ventil nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Abstützelemente (29,30) mit der oder den Grundflächen des Formkörpers (24) beispielsweise durch Kleben, Vulkanisieren, Einpassen od. dgl. druck-, schub- und torsionsfest verbunden sind.
17. 17. Ventil nach Anspruch 14 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstützelement (30) den Formkörper (24) auf einem geringen Teil seiner Länge hülsenförmig umschließt.
18. 18. Ventil nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (24) auf dem überwiegenden Teil seiner Länge umfangseitig mit allseitigem radialem Spiel gelagert ist.
19. 19. Ventil nach Anspruch 14 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (24) mit einer seiner Grundflächen unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines an dieser vorgesehenen Abstützelementes (30) am Ventilsitz (32) anliegt.
20. 20. Ventil nach Anspruch 14 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Ventilsitz (32) zugekehrte Abstützelement (30) mindestens im Bereich seiner am Ventilsitz anliegenden Oberfläche aus einem kautschukartigen Kunststoff (31) mit großer Shore-Härte und hohem Elastizitätsmodul besteht.
21. 21. Ventil nach Anspruch 19 und 20, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Ventilsitz (32) zugekehrte Abstützelement (30) mit einem vorzugsweise aus demselben Kunststoff wie der Formkörper bestehenden, scheibenförmigen Einsatz (31) versehen ist.
22. 22. Ventil nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (24) mittels eines abströmseitig vorgesehenen verstellbaren Widerlagers (26) vorspannbar ist.
23. 23. Ventil nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das verstellbare Widerlager durch eine Schraubverbindung (27,28) gebildet ist.
24. 24. Ventil nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (24) durch das an diesem abströmseitig vorgesehene Abstützelement (29) gegen das verstellbare Widerlager (26) abgestützt ist.
25. 25. Ventil nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (33) durch eine Stirnseite eines im Ventilkörper (34) um ein begrenztes Maß längsverschieblich und dichtend geführten Hohlzylinders (36) gebildet ist, dessen entgegengesetzte Stirnseite (37) durch den Druckmitteldruck belastet ist.
26. 26. Ventil nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Absperrkörper (44) durch einen den Ventilsitz (33) allseitig in radialer Richtung überkragenden, scheibenförmigen Kunststoffkörper gebildet ist.
27. 27. Ventil nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß der scheibenförmige Kunststoffkörper (44) an dem ventilsitzseitig des Form-. körpers (24) vorgesehenen Abstützelement (43) derart befestigt ist, daß er mindestens in seinem äußeren Bereich biegeverformbar ist.
28. 28. Ventil nach Anspruch 25 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der scheibenförmige Kunststoffkörper (44) an einem zapfenförmigen Vorsprung (45) des ventilsitzseitigen Abstützelementes (43) befestigt ist, der einen gegenüber dem Durchgangsquerschnitt (40) des Ventilsitzes (33) wesentlich kleineren Querschnitt aufweist.
29. 29. Ventil nach Anspruch 1 oder einem der folgendes, welches als Überdruckventil eines hydraulischen Stempels, Stütze od. dgl., insbesondere eines hydraulischen Grubenstempels, ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (25) durch eine im Stempel vorgesehene, mit dem Ventilsitz- (32) versehene Bohrung gebildet ist, in der der vorzugsweise beidseitig mit Abstützelementen (29, 30) ver-

    25

    sehene Formkörper (24) auswechselbar sowie gegen den Ventilsitz (32) verspannbar gelagert ist.
30. 30. Ventil nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse durch die Bohrung (25) eines zwischen Stempelkopf (4) und Stempelkolben (6) angeordneten Bauteiles (10) des Innenstempels (2) gebildet ist.
31. 31. Ventil nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäusebauteil (10) zwischen zwei rohrförmigen Teilen des Innenstempels (2) angeordnet ist.
32. 32. Ventil nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäusebauteil (10) als im wesentlichen zylindrischer Baukörper ausgebildet ist, welcher mindestens mit einer radialen Bohrung (25) für die Aufnahme des aus Kunststoff bestehenden Formkörpers (24) versehen und mit den rohrförmigen Teilen des Innenstempels (2), vorzugsweise durch eine Schraubverbindung (11), lösbar verbunden ist.

    In Betracht gezogene Druckschriften:
    Deutsche Patentschriften Nr. 1 000 203, 1 036 584; schweizerische Patentschrift Nr. 219 734;
    USA.-Patentschriften Nr. 2 669 252, 2 669 253;
    E. F. Göbel, »Gummifedern«, Springer-Verlag, Berlin, 1945, S. 6.

    Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

    709 717/331 12.67 © Bundesdruckerei Berlin