DE1450558C

DE1450558C - Pressure relief valve for hydraulic pit support elements

Info

Publication number: DE1450558C
Authority: DE
Inventors: Donald Thomas Hall Lane Hindley near Wigan Lanc. Walsh (Großbritannien)
Original assignee: Gullick Ltd., Wigan, Lancashire (Grossbritannien)
Publication date: 1972-06-29

Description

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Die Erfindung betrifft ein Überdruckventil für ausbauelemente kommt es vor allem auf eine exakteThe invention relates to a pressure relief valve for expansion elements, it comes above all to an exact one

hydraulische Grubenausbauelemente, z. B. für hy- Einstellungsmöglichkeit des öffnungs- bzw. Schlicß-hydraulic pit lining elements, e.g. B. for hy- setting option of the opening or closing

draulische Grubenstempel, dessen Verschlußkörper druckes an. Außerdem muß von solchen Ventilenhydraulic pit stamp, the breech block pressure on. In addition, must of such valves

von einem im Ventilgehäuse befindlichen vciform- gefordert weiden, daß der einmal eingestellte baren Körper aus einem halbflüssigen oder llüssigen 5 öfTnungs- bzw. Schließdruck über lange Zeit auchof a vciform located in the valve housing demand that the once set bar body from a semi-liquid or liquid 5 opening or closing pressure over a long period of time

Medium im Schließsinne druckbelastet ist. bei wechselnden Temperalurbedingungen beibehaltenMedium is pressurized in the closing direction. Maintained with changing temperature conditions

Überdruckventile an hydraulischen Grubenausbau- wird. Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein Ventil elementen, insbesondere an Grubenstempeln, dienen der eingangs genannten Art zu schalten, das bei bedazu, bei infolge des Gebirgsdruckes auftretender sonders kompakter Bauform eine exakte Einstellung übermäßiger Belastung des Ausbauelementes einen io eines sehr hohen ÖiTnungs- bzw. Schließdruckcs ergeringen Teil der im Druckraum des Ausbau- möglicht und das den eingestellten Druck über lange elementes vorhandenen Druckflüssigkeit abzulassen Zeit auch bei Temperaturschwankungen möglichst und hierdurch das Ausbauelement zu entlasten. unverändert beibehält.Pressure relief valves on hydraulic pit support. It is therefore an object of the invention to provide a valve elements, in particular on pit punches, are used to switch the type mentioned at the beginning, which is in the case of a particularly compact design due to the rock pressure, an exact setting excessive load on the expansion element resulted in a very high opening or closing pressure Part of what is possible in the pressure chamber of the expansion and that the set pressure over a long period of time element to drain the hydraulic fluid present, even with temperature fluctuations, if possible and thereby relieve the expansion element. remains unchanged.

Schwierigkeiten treten hierbei vor allem wegen der Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt crfindungscxliLin hohen Drücke auf, bei denen das Ventil ein- 15 gemäß dadurch, daß bei einem Überdruckventil derDifficulties arise here mainly because of the solution to this problem high pressures at which the valve is 15 according to the fact that with a pressure relief valve the

wandfrei öffnen und schließen muß. eingangs angegebenen Gattung der verformbaremust open and close wall-free. initially specified genus deformable

Nach dem Stande der Technik ist es bekannt, bei Körper durch die Rückstellkraft eines fedcrelastisch derartigen Überdruckventilen den Verschlußkörper ausgebildeten Wandabschnittes des Ventilgehäuscs des Ventils im Schließsinne durch Federn zu be- mit Druck belastet ist, der dem im Schließsinne auf lasten oder aber auch an die Stelle dieser Federn 20 den Verschlußkörper wirkenden Druck entspricht, ein hochgespanntes Gas oder eine unter hohem Die Federcharakteristik des erfindungsgemäß mit Druck stehende Flüssigkeit treten zu lassen. Die einem federelastischcn Wandabschnitt versehenen Verwendung von Gas als Federelement ist vor allem Vcntilgehäuses zeichnet sich gegenüber dem beim Hinblick auf die dabei auftretenden Abdichtungs- kannten starren Ventilgehäuse durch eine relativ Schwierigkeiten problematisch, weil ein Gas bei 25 Hache Kennlinie aus, so daß Volumenveränderungen 200 bis 400 atü nach entsprechender Zeit durch alle mir zu vergleichsweise sehr kleinen Druckvcrändebekannten Dichtungsmassen diffundiert. Außerdem riingcn führen. Infolgedessen bleibt beim Überdruckändert sich der Gasdruck bei Temperaturschwankun- ventil gemäß der Erfindung der eingestellte Druck gen relativ stark, so daß ein solches Ventil den ein- auch bei Temperaturschwankungen oder unvermeidgestcilten ülfnungs- bzw. Schlicßdruck nicht exakt 30 baren geringfügigen Verlusten an Druckmedium beibehält. Die Verwendung einer unter Druck nahezu konstant. Außerdem läßt sich der Druck von stehenden Flüssigkeit an Stelle eines Federeleinentes vornherein sehr genau einstellen. Weiterhin ergeben bringt das Problem mit sich, daß in diesem Falle sich eine vorteilhafte kompakte Bauform sowie ein ständig eine Druckmittelquelle an das Ventil ange- Minimum von beweglichen Teilen innerhalb des schlossen sein muß, die die an sich unelastische 35 Ventils.According to the prior art, it is known to act on the body through the restoring force of a spring-elastic such pressure relief valves the closure body formed wall section of the valve housing of the valve in the closing direction is loaded with pressure by springs, which opens in the closing direction load or at the point of these springs 20 corresponds to the closure body acting pressure, a highly stressed gas or a under high The spring characteristics of the invention with To pass pressurized liquid. Those provided with a resilient wall section Use of gas as a spring element is mainly characterized by the valve housing With regard to the sealing known rigid valve housing by a relatively Difficulties problematic because a gas at 25 Hache characteristic curve, so that volume changes 200 to 400 atmospheres after a corresponding time by everyone I know of comparatively very small printing pressures Sealants diffused. Also lead riingcn. As a result, the overpressure remains changed the gas pressure in the case of a temperature fluctuation valve according to the invention is the set pressure gen relatively strong, so that such a valve can be used even with temperature fluctuations or unavoidable Opening or closing pressure not exactly 30 bar minor losses of pressure medium maintains. Using one under pressure almost constant. In addition, the printing of Set the standing liquid very precisely from the start instead of a spring element. Still surrender brings with it the problem that in this case there is an advantageous compact design as well A pressure medium source is constantly connected to the valve. Minimum of moving parts within the must be closed that the inherently inelastic 35 valve.

Flüssigkeit auf dem benötigten Druck hält. Der zu- Der Verschlußkörper des Ventils gemäß der Ersätzliche Anschluß einer Druckmittelquclle ist in findung ist zweckmäßig als biegsame oder nachbaulicher Hinsicht sehr aufwendig und kommt des- giebige Membran ausgebildet, während die Ein- und/ halb für Überdruckventile, die an Grubenausbau- oder Austrittsöffnungen als vorzugsweise ringförmige elementen verwendet werden sollen, nicht in Frage. 40 öffnungen von geringer Breite ausgebildet sind, umHolds fluid at the required pressure. The to- The closure body of the valve according to the Substitute Connection of a pressure medium source is in the making is useful as a flexible or replica Respect very complex and comes from the generous membrane formed, while the inlet and / half for pressure relief valves, which are preferably ring-shaped at pit support or outlet openings elements to be used are out of the question. 40 openings of small width are formed to

Nach dem Stande der Technik ist weiterhin ein das Eindringen des Verschlußkörpers in die ölfnuii-According to the state of the art, the penetration of the closure body into the oil nui-

Überdruckventil bekannt, bei dem der Verschluß- gen zu verhindern.Pressure relief valve known to prevent closures.

körper durch einen im Ventilgehäuse befindlichen Zum Einbringen des flüssigen oder halbHüssigen verformbaren Körper im Schließsinne druckbelastet Materials in das Ventilgehäuse ist das Ventilgehäuse ist. Der verformbare Körper besteht bei diesem 45 zweckmäßig mit einem Füllventil versehen. Durch Ventil aus einem halbflüssigcn Material, das sich dieses Füllventil kann das flüssige oder halbflüssige unter Druck wie eine Flüssigkeit verhält. Die Druck- Material zwecks Einstellung des Überdruckventils bcaufschlagung des verformbaren Körpers erfolgt auf den gewünschten Druck mit dem vorgesehenen durch eine Stellschraube, die in das unelastisch aus- öffnungs- bzw. Schließdruck eingebracht werden, gebildete Ventilgehäuse einschraubbar ist und dabei 50 Um die Änderung des Öffnungs- bzw. Schließden für den verformbaren Körper vorhandenen druckes in Abhängigkeit von Temperaturschwankun-Uuum verkleinert, so daß sich in diesem ein hoher <r,cn noch zu vermindern, kann im Ventilgehäuse zuDruck aufbaut. Dabei tritt das Problem auf, daß sich sätzlich ein Körper aus einem Material angeordnet der T)IfIiUiIgS- bzw. Schlicßdruck des Ventils nur sein, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient klein oder sehr ungenau einstellen läßt, da wegen der In- 55 praktisch gleich Null ist. Dieser Körper füllt den kompatibilität des sich wie eine Flüssigkeit ver- »roßten Teil des Ventilgehäuses aus, so daß die haltenden Materials kleinste Volumenänderiingen des relativ große Wärmedehnung der Flüssigkeit nur zu Vcntilguhäuses bzw. kleinste Mengenverluste des einem kleinen Bruchteil wirksam wird,
halbllüssigen Materials sehr große Druckänderungen Im folgenden sind zwei Ausführungsbeispielc von nach sich ziehen. So können beispielsweise Volumen- 60 Überdruckventilen gemäß der Erfindung an Hand Veränderungen, die sich aus Temperaturschwankun- der Zeichnung beschrieben, in der
gen ergeben, zu sehr großen Druckschwankungen Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführen. Auch die infolge von Abdichtungsschwierig- führungsforin undbody through a material located in the valve housing, which is located in the valve housing. The deformable body in this 45 is expediently provided with a filling valve. By valve made of a semi-liquid material, this filling valve can behave the liquid or semi-liquid under pressure like a liquid. The pressure material for the purpose of setting the pressure relief valve bcaufschlagung the deformable body is carried out to the desired pressure with the provided by an adjusting screw, which is inserted into the inelastic opening or closing pressure, formed valve housing can be screwed and thereby 50 um the change in opening - or closing the pressure existing for the deformable body is reduced as a function of the temperature fluctuation, so that a higher <r, cn in this can still be reduced, pressure can build up in the valve housing. The problem arises that, in addition, a body made of a material can only be arranged at the temperature or closing pressure of the valve, the coefficient of thermal expansion of which can be set to be small or very imprecise, since it is practically zero because of the pressure. This body fills the compatibility of the part of the valve housing, which is enlarged like a liquid, so that the holding material, the smallest volume changes of the relatively large thermal expansion of the liquid, only becomes effective for valve housing or the smallest loss of quantity of a small fraction,
semiliquid material very large changes in pressure. The following are two exemplary embodiments. Thus, for example, volume overpressure valves according to the invention can be based on changes that result from temperature fluctuations described in the drawing
gene result in very large pressure fluctuations Fig. 1 is a longitudinal section through a first run. Also those as a result of difficult sealing forin and

keitui unvermeidbaren kleinen Mengenverlusle des Fi g. 2 einen Längsschnitt durch eine zweite Aus-keitui unavoidable small volume losses of the Fi g. 2 a longitudinal section through a second

halblliissigen Materials bewirken bei dem bekannten 65 l'iilirungsforni eines Ventils gemäß der Erfindungsemi-liquid material cause the known 65 ventilation shape of a valve according to the invention

Überdruckventil ein sehr schnelles Absinken des ein- zeigt.Pressure relief valve shows a very rapid drop in the on.

gestellten öffnungs- bzw. .Schließdruckes. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsformset opening or closing pressure. In the embodiment shown in FIG

Hei Überdruckventilen für hydraulische Gruben- des Überdruckventils gemäß der Erfindung ist dasHei overpressure valves for hydraulic pit-the overpressure valve according to the invention is that

Ventilgehäuse in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet. Es kann beispielsweise aus einer Beryllium-Kupfer-Legierung oder einem anderen, möglichst elastischen Material hergestellt sein und besitzt einen dünnwandigen elastischen Wandabschnitt 20 a, der als Umhüllung für eine als verformbarer Körper dienende Flüssigkeit dient, z.B. für ein flüssiges Silikon, das sich im Flüssigkeitsraum 21 befindet.The valve housing is designated in its entirety by the reference number 20. It can, for example, be made of a beryllium-copper alloy or another material that is as elastic as possible and has a thin-walled elastic wall section 20 a, which serves as a cover for a liquid that serves as a deformable body, e.g. for a liquid silicone that is in the liquid space 21 is located.

An einem Ende des Ventilgehäuses 20 befindet sich ein Anschlußstück 22, mit Hilfe dessen das Überdruckventil an das hydraulische System eines Grubenstempels oder Ausbauelementes angeschlossen wird. Das Anschlußstück hat eine Bohrung 23, die mit einer Öffnung 24 im Ventilsitz 25 verbunden ist. In der Öffnung 24 befindet sich ein darin eingepaßter Stopfen 26 aus Sintermetall, der eine ausreichende Porosität besitzt, um den Durchfluß von Flüssigkeit zu ermöglichen. Der Durchfluß von Flüssigkeit durch die Öffnung 24 und den Stopfen 26 wird bei geschlossenem Ventil durch eine biegsame Membran 27 verhindert, die an ihrem Rande durch einen Absatz des Ventilgehäuses gegen eine Stirnfläche einer Scheibe 28 angepreßt ist. Die Scheibe 28 besteht ebenfalls aus Sintermetall und ist ausreichend porös, um den Flüssigkeitsdurchtritt zu ermöglichen. Hinter der Scheibe 28 befindet sich ein Hohlraum 29, der mit den Flüssigkeitsauslaßöffnungen 30 in Verbindung steht.At one end of the valve housing 20 there is a connecting piece 22, with the help of which the Pressure relief valve connected to the hydraulic system of a pit ram or extension element will. The connecting piece has a bore 23 which is connected to an opening 24 in the valve seat 25. In the opening 24 is a fitted therein plug 26 made of sintered metal, which has a sufficient Has porosity to allow liquid to flow through it. The flow of liquid through the opening 24 and the plug 26 are covered by a flexible membrane when the valve is closed 27 prevents the at its edge by a shoulder of the valve housing against an end face of a Disc 28 is pressed. The disk 28 is also made of sintered metal and is sufficiently porous, to allow liquid to pass through. Behind the disk 28 is a cavity 29, the with the liquid outlet openings 30 is in communication.

An seinem dem Anschlußstück 22 abgewandten Ende besitzt das Ventilgehäuse 20 ein Schlauchanschlußstück 31, in dem sich ein als Rückschlagventil ausgebildetes Füllventil 32 befindet.At its end facing away from the connection piece 22, the valve housing 20 has a hose connection piece 31, in which a filling valve 32 designed as a check valve is located.

Innerhalb des Flüssigkeitsraumes 21 befindet sich ein fester Körper 33. Dieser Körper besteht aus einem Material, das einen sehr geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt oder dessen Wärmeausdehnungskoeffizient gleich Null ist. An die Stelle des einen festen Körpers 33 kann eine größere Anzahl von kleineren Körpern oder auch eine Suspension von sehr kleinen festen Körpern in der im Flüssigkeitsraum 21 enthaltenen Flüssigkeit verwendet werden, soweit diese festen Körper die gewünschten Wärmeausdehnungseigenschaften besitzen. Der feste Körper 33 vermindert das Volumen der im Flüssigkeitsraum 21 befindlichen Flüssigkeit beträchtlich, so daß Temperaturschwankungen, denen das Ventil ausgesetzt sein könnte, den eingestellten öffnungsdruck des Ventils nicht erheblich beeinflussen, und zwar insbesondere dann, wenn das Ventilgehäuse 20 aus einem solchen Metall hergestellt ist, daß es, wenigstens annähernd, die von Temperaturschwankungen abhängigen Volumenänderungen der im Flüssigkeitsraum 21 befindlichen Flüssigkeit ausgleicht.A solid body 33 is located within the liquid space 21. This body consists of one Material that has a very low coefficient of thermal expansion or its coefficient of thermal expansion equals zero. In place of the one solid body 33, a larger number of smaller bodies or one Suspension of very small solid bodies in the liquid contained in the liquid space 21 is used as long as these solid bodies have the desired thermal expansion properties. The solid body 33 reduces the volume of the liquid located in the liquid space 21 considerable, so that temperature fluctuations to which the valve could be exposed to the set do not significantly influence the opening pressure of the valve, especially if the Valve housing 20 is made of such a metal that it, at least approximately, the Volume changes that are dependent on temperature fluctuations in the volume changes in the liquid space 21 Liquid balances.

Um das Überdruckventil gebrauchsfertig zu machen, wird eine Driickflüssigkeitsquellc mit dem Schlauchanschlußstück31 verbunden und die Flüssigkeit durch das Füllventil 32 in den Fliissigkeitsraum 21 eingeleitet, bis der Flüssigkeitsdruck 6_U gegen die Membran 27 groß genug ist, die öffnung 24 so lange geschlossen zu halten, bis der Druck im hydraulischen System des angeschlossenen Grubenaiisbauelement'.'s einen vorbestimmten Wert übersteigt. To make the pressure relief valve ready for use, a pressurized fluid source is connected to the hose connector 31 and the fluid is introduced through the filling valve 32 into the fluid space 21 until the fluid pressure 6 _U against the membrane 27 is high enough to keep the opening 24 closed until the pressure in the hydraulic system of the connected pit component exceeds a predetermined value.

Beim Einfüllen des halbflüssigen oder flüssigen Mediums in das Ventilgehäuse 20 wird bei entsprechender Druckbeaufschlagung der federclastisch ausgebildete Wandabschnitt 20 a des Gehäuses 20 elastisch verformt, d. h., er wird nach außen ausgebaucht. Die Rückstellkraft des federelastischen Wandabschnittes 20 α belastet nach erfolgter Füllung das flüssige bzw. halbflüssige Medium und hält somit den eingestellten Druck innerhalb des Ventilgehäuses aufrecht. Die Federcharakteristik des federelastischen Wandabschnittes kennzeichnet sich durch eine relativ flache Kennlinie, so daß relativ große Volumenveränderungen nur sehr kleine Druckschwankungen nach sich ziehen. Infolge des federelastischen Wandabschnittes ist es also möglich, den Ansprechdruck des Ventils von vornherein sehr genau einzustellen. Dieser Ansprechdruck bleibt nach erfolgter Füllung auch bei Temperaturschwankungen oder bei geringfügigen Verlusten an Druckmedium über lange Zeit nahezu gleichbleibend erhalten.When the semi-liquid or liquid medium is poured into the valve housing 20, the spring-clastic wall section 20 a of the housing 20 is elastically deformed when the pressure is applied accordingly, ie it is bulged outward. The restoring force of the resilient wall section 20 α loads the liquid or semi-liquid medium after filling and thus maintains the set pressure within the valve housing. The spring characteristic of the resilient wall section is characterized by a relatively flat characteristic curve, so that relatively large changes in volume result in only very small pressure fluctuations. As a result of the resilient wall section, it is therefore possible to set the response pressure of the valve very precisely from the outset. This response pressure remains almost constant for a long time after filling, even with temperature fluctuations or with slight losses of pressure medium.

Bei Überschreiten des zulässigen Druckes in dem Grubenausbauelement wird die Membran 27 von dem Stopfen 26 und der Öffnung 24 abgehoben, und die Flüssigkeit strömt aus der Öffnung 24 durch den Stopfen 26 und die Scheibe 28 in die Flüssigkeitsauslaßöffnungen 30. Ist der Druck in dem Grubenausbauelement wieder auf den zulässigen Wert abgesunken, wird die Öffnung 24 wieder durch Anpressen der Membran 27 gegen den Ventilsitz 25 geschlossen. If the permissible pressure in the pit lining element is exceeded, the membrane 27 is from the stopper 26 and the opening 24 is lifted, and the liquid flows from the opening 24 through the Plug 26 and disc 28 into the liquid outlet openings 30. Is the pressure in the pit lining element has fallen back to the permissible value, the opening 24 is pressed again the membrane 27 is closed against the valve seat 25.

Die in F i g. 2 dargestellte Ausführungsform des Überdruckventils gemäß der Erfindung ist der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform weitgehend ähnlich, und soweit wie möglich werden in der folgenden Beschreibung der Ausführungsform gemäß F i g. 2 die gleichen Bezugszeichen verwendet wie bei der Beschreibung der Ausführungsform gemäß Fig. 1.The in F i g. 2 illustrated embodiment of the pressure relief valve according to the invention is that in Fig. 1 is largely similar to the embodiment shown, and as far as possible in the the following description of the embodiment according to FIG. 2 uses the same reference numerals as in the description of the embodiment according to FIG. 1.

Die Ausführungsform gemäß der Fig. 2 unterscheidet sich von der gemäß F i g. 1 dadurch, daß die Druckeinstellung des Ventils, d. h. also die Einstellung desjenigen Druckes, der auf die Membran 27 durch die im Flüssigkeitsraum 21 enthaltene, als verformbarer Körper dienende Flüssigkeit ausgeübt wird, mit Hilfe eines Tauchkolbens 34 einstellbar ist. Der Tauchkolben 34 ist mit einem Gewindebolzen 35 verbunden, so daß er durch Drehen des Gewindebolzens 35 in den Flüssigkeitsraum 21 hinein oder aus diesem heraus verschoben werden kann. Mit Hilfe dieses Tauchkolbens kann der eingestellte Öffnungs- bzw. Schließdruck des Überdruckventils gegebenenfalls von Zeit zu Zeit nachgestellt werden.The embodiment according to FIG. 2 differs from that according to FIG. 1 in that the pressure setting of the valve, d. H. that is, the setting of the pressure that acts on the membrane 27 exercised by the liquid contained in the liquid space 21 and serving as a deformable body is adjustable with the aid of a plunger 34. The plunger 34 is threaded with a bolt 35 connected so that by turning the threaded bolt 35 into the liquid space 21 or can be moved out of this. With the help of this plunger the set The opening or closing pressure of the pressure relief valve can be readjusted from time to time if necessary.

Claims

Patent claims:

1. Overpressure valve for hydraulic pit support elements, z. B. for hydraulic pit rams, the closure body of a deformable body located in the valve housing from a semi-liquid or liquid medium is pressure-loaded in the closing sense, thereby characterized in that the deformable body by the restoring force of a resilient wall section (20.α) of the valve housing (20) is loaded with pressure equal to that acting in the closing direction on the closure body (27) Pressure corresponds.

2. Pressure relief valve according to claim I, characterized in that the closure body (27) as Membrane is made of flexible or resilient material.

3. Pressure relief valve according to claims I.

and 2, characterized in that the inlet and / or outlet openings (24) are annular openings of small width are formed. 4. Pressure relief valve according to claims 1 to 3, characterized by a filling valve (31, 32) opening into the valve housing (20).

5. Pressure relief valve according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that that in the valve housing (20) there is also a body (33) made of a material whose The coefficient of thermal expansion is small or practically zero.

1 sheet of drawings