DE1945206U

DE1945206U - Ueberdruckventilpatrone.

Info

Publication number: DE1945206U
Application number: DEG33802U
Authority: DE
Original assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Current assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Priority date: 1966-01-20
Filing date: 1966-01-20
Publication date: 1966-09-01

Description

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⁵.A.318 778*18.6.66

Patentanmeldung ' -■ _Λ

So»

der !irma

T EISENHÜTTE WESTl¹ALIA₉ 4628 Wethmar/Post Lünen.

Überdruckventilpatrone.

Die Erfindung -"betrifft eine Überdruekventilpa&rone mit einer der Einstellung der Vorspannung der Ventilfeder dienenden Deekelschraube und einem axial beweglichen Verschlußkörper_? wie sie insbesondere als Hochdruekventilpatrone für hydraulische Stempel unter Tage verwendbar ist.

Bekanntlich müssen hydraulische Stempel gegen das Auftreten von unzulässig großem Innendruck geschützt werden, der bei der Verkürzung des Stempels unter der Wirkung des Gebisgsdrucks auftreten kann. Die hydraulischen Stempel sind daher üblicherweise mit einem Überdruckventil ausgestattet, das bei Erreichen eines vorgegebenen Druckes anspricht und eine Entlastungsöffnung freigibt, die nach Verminderung des Druckes im Stempel wieder geschlossen wird.

Die Anforderungen, die an die Zuverlässigkeit und Unempfindlichkeit derartiger Überdruckventile gestellt werden, sind außerordentlich hoch. Andererseits wird verlangt, dass die betreffenden Ventile im Bedarfsfall ohne besondere Schwierigkeiten an Ort und Stelle auswechselbar, dabei jedoch leicht zu erreichen sind und nach außen nicht wesentlich über den Stempel hinausragen. Es kommt hinzu, dass Ventile der genannten Art den im Grubenbetrieb unvermeidlich rauhen Betriebsbedin-

gungen standhalten müssen, ohne dass darunter ihre Ansprechgenauigkeit leidet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ventil der erwähnten Art zu schaffen, das die oben aufgeführten besonderen Bedingungen erfüllt, dabei nur wenige bewegte Teile aufweist und ohne Schwierigkeiten an den verschiedensten Stempeltypen angebracht werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, dass der Verschlußkörper, der aus einem als Schieber arbeitenden Kolben besteht, dessen eine Stirnfläche unter dem Druck des hydraulischen Mediums steht und auf dessen andere Stirnfläche die Kraft der Ventilfeder wirkt, in einer ihn führenden zylindrischen Bohrung durch einen O-Ring abgedichtet ist und von einer Axialbohrung ausgehende Radialbohrungen aufweist, die an den außen liegenden Enden konisch erweitert sind. Auf diese Weise wird erreicht, dass eine besonders gute und zuverlässige Abdichtung am Ventilkörper eintritt, weil der Druck des im Stempel befindlichen Mediums ©4ek durch den feinen Spalt, der zwischen Ventilkörper und der ihn führenden zylindrischen Wand besteht, auf den O-Eing einwirkt und ihn verformt. Unter der Wirkung des Druckmitteldrucks wölbt sich jedoch der O-Ring auch radial nach innen, wenn die radialen Bohrungen am Kolben sich an ihm vorbei bewegen. Damit der O-Ring von den Kanten der Bohrungen nicht beschädigt wird₉ sind diese an ihren außen liegenden "Enden konisch erweitert. Würde am Kolben eine Ringnut vorgesehen sein, würde sich der O-Ring in diese Ringnut unter der Wirkung des Druckmittels hineinwölben und dadurch so weit entspannen, dass Undichtigkeiten entstehenund der O-Ring inei weiterer Bewegung des Kolbens möglicherweise abgequetscht und zerstört würde.

In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Vorschlags ist vorgesehen, dass sich die zylindrische Führung des Kolbens in Durchflußrichtung an ihrem Ende konisch erweitert, während die Führung £Ir den Kolben in dem unmittelbar an die den O-Ring haltende Nut angrenzenden Abschnitt den ursprünglichen Durchmeaser hat. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass einerseits der O-Ring an der dem Druckmitteldruck abgewandten Seite sicher abgestützt ist, während andererseits die radial am Kolben nach außen gerichteten Durchflußöffnungen beim Öffnen des Ventils nicht schlagartig freigegeben werden, sondern eine verhältnismäßig sanft einsetzende Druckverminderung bei Überschreiten des zulässigen Höchstdrucks bewirken. Das stoßfreie Einsetzen der Druckverminderung im Stempel ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der eingestellte Druck nur wenig übersehritten \vird und das erfindungsgejmäße Ventil die Möglichkeit hat, sich nach einer kurzzeitigen Druckentlastung wieder zu schließen.

lach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung trägt' der Kolben einen Kugelkopf, mit dem er an einem mit einer entsprechenden konischen oder kugelpfannenförmigen Auflagefläche versehenen Druckkörper anliegt, wobei der Druckkörper mit einem Ringflansch versehen und an seinem Ende axial geführt ist. Die den Kolben normalerweise in Schließstellung haltende Feder wirkt auf den am Druckkörper vorgesehenen Ringflansch ein. Durch die in gewissem Ausmaß gelenkige Anlage des Kolbens an dem Druckkörper werden sonst möglicherweise bei Fertigungsungenauigkeiten auftretende Verklemmungen vermieden.

Damit der Kolben seine Führung auch bei extremen Betriebsbedingungen nicht verlassen kann, ist fernerhin vorgesehen, dass das innerhalb seiner Führung mögliche axiale ■Bewegungsspiel des Kolbens größer als das axiale Bewegungsspiel des Druckkörpers ist. Der größte Hub des Kolbens wird somit durch

-n-

ΪΑ.35Ί 563-7.7.66 ,--

den größten Hub des Druckkörpers bestimmt, der so bemessen ist, daß einerseits die Durehtrittsöffnungen für das Medium freigegeben werden, andererseits der Kolben aber mit einer ausreichenden Länge in seiner Führung verbleibt«

Eine besonders einfache und vorteilhafte Ausführungeform des erfindungsgemäßen Überdruckventils ergibt sieh* wenn die zylindrische Führung des Kolbens in einem als Verschlußglied der Patronenhülse dienenden Deckel, Pfropfen oder dergl. angeordnet ist. Die Ventilpatrone kann vorteilhaft aus einer zylindrischen Hülse bastenen, die an ihren beiden Enden mit vorzugsweise einschraubbaren Versohlußglledern vergehen ist, deren Abstand voneinander die Vorspannung der Feäe^ bestimmt.

Es ist ;Jedoeh auch möglich, die den Patronenkörper bildende Zylinderhülse topfförmig auszubilden und im Boden des topf" förralgen Körpers eine Bohrung zur Aufnahme eines Führungs» Stiftes für den Druckkörper anzubringen,

Damit der durch die Bewegung des Kolbens gegenüber dem Q-Ring unvermeidbare Verschleiß gleichmäßig verteilt wird, ist es ferner vorteilhaft, den Druckkörper odeae den Kolben mit Anschlägen, Führungen oder dergl. zu versehen, die der Hubbewegung des Kolbens eine Drehbewegung überlagern. , Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles.

Ventile nach der Art des erfindungsgemäßen Ventile« können nach, einem weiteren Merkmal der Erfindung auch gleichzeitig als Druckanzeiger verwendet werden. Derartige Druckanzeiger werden benötigt, um festzustellen, ob der Stempel unter ausreichendem Druck steht. In diesem Falle wird einfach der axial bewegliehe Druckkörper durch den Deckel hindurch geführt und bildet ein äußerlich sichtbares Zeichen. Dabei ändert sich die konstruktive Ausgestaltung des Ventiles gerjagfügig, ohne daf dabei, grundsätzliche Änderungen auftreten. Die Anwendung dieses Merkmales streckt sich daher auch auf alle Ventile, bei denen druckabhängig axial bewegliche Teile vorgesehen sind,

- 5 - Gw, 16?4

Es zeigt»

Fig. 1 eine Uberdruekventilpatrone Ira Längsschnitt und Fig»· 2 einen vergrößerten Aueschnitt aus Flg» 1.

Die Veatilpatrone besteht aus einer zylindrischen Hülse 1, die an ihrem (in der Zeichnung) oberen Ende durch eine Deckelschraube 8 und an ihrem (in der Zeichnung) unteren Ende durch eine ähnliche Deekelschraube J verschlossen ist*

Der bewegbare Verschluökörper ist in der unteren, pfropfeaartigen Deckelschraube 5 angeordnet. Zu diesem Zweck ist im Teil 3 eine zylindrische Führung y vorgesehen, die eine den feil 5 in axialer Richtung durchdringende Bohrung bildet. In der Bohrung "*> ist ein Kolben 4 verschiebbar, dessen Außeiiumfang gegenüber der Führung 5' durch einen Q-Ring 5 abgedichtet lsi*.. Der O-Ring 5 liegt in einer Nut 5¹»

Der Kolben weist eine sum unteren Ende hin offene Axialbohrung 6 auf, die nicht bis zum anderen Ende des Kolbens 4 durchgeführt ist, sonderen von deren innen liegendem Ende aus Radialbohrungen f_t zum Außenumfang des Kolbens 4 führen« Die über den Umfang des Kolbens 4 verteilten Radialbohrungen sind an ihren außen liegenden Endteilen 8 konisch erweitert»

Der Kolben 4 1st an seinem innen liegenden Ende mit einem Kugelkopf 1 0 versehen, der an einem im Inneren der Hülse 1 axial verschiebbaren Druckkörper 11 anliegt. Das dem Kugelkopf 10 zugewandte Ende des Druckkörpers 11 ist mit einer entsprechenden kugelpfannenartigen Vertiefung versehen. Der Druckkörper ti b&i&afe an dem dem Kolben 4 zugewandten Ende einen Ringflansch 12, auf den sich eine Ventilfeder 15 abstützt, deren anderes Ende an der Innenseite der Deckelschraube 2 anliegt. Die Peekelsohraube 2 wird durch ein Innengewinde 15 am oben liegenden Ende äer Hülse 1 gehalten, wobei eine Dichtung 14 für einem flüssigkeitsdichten Abschluß sorgt.

In ähnlicher Weise ist das den Kolben 4 führende Teil 3 in einem Innengewinde 16 am gegenüberliegenden Ende der Hülse 1 befestigt.

Wie sich insbesondere aus Fig. 2 ergibt, ist die zylindrische Führung 3' für den Kolben 4 an dem dem Innenraum der Hülse.1 zugewandten Ende bei 18 konisch erweitert. Dabei bleibt zwischen dem innenliegenden Ende der konischen.Erweiterung und der den O-Ring 5 aufnehmenden Nut 5' ein kurzer zylindrischer Abschnitt 3" der Führung zur sicheren Abstützung des O-Rings 5 erhalten.

Zur Führung des Druckkörpers 11 in axialer Richtung dient gemäß Fig. 1 ein in der Deckelschraube 2 befestigter Stift der in eine Axialbohrung des Körpers 11 eingreift. Die Führung des Druckkörpers 11 auf dem Stift 19 und die Anlage üfoor ©in© sphärisch© lläone am gegenüberliegenden Ende am Kugelkopf 10 ermöglicht eine gewisse Seitenbeweglichkeit der Teile zueinander;, so dass auch bei gewissen Herstellungsungenauigkeiten eine Selbstausrichtung stattfindet und Klemmungen vermieden werden.

Im Betrieb wirkt der Druck des hydraulischen Mediums in Richtung des Pfeils A auf die (in der Zeichnung) unten liegende Stirnfläche des Kolbens 4 ein. Sobald der Druckmitteldruck einen größeren Wert erreicht hat, als es der Gegenkraft der Yantilfeder 13 entspricht; bewegt sich der Kolben 4 nach oben und gibt durch die Axialbohrung 6 und die Radialbohrungen 7 eine Verbindung zum Innenraum der Hülse 1 frei. Der Innenraum der Hülse 1 steht durch eine Auslaßöffnung 9 mit der Außenseite in Verbindung. Nachdem der in Richtung A wirkende Druck in ausreichendem Maße entlastet ist₉ kehrt der Kolben 4 unter der Kraft der Feder 13 wieder in seine Ausgangsstellung zurück und das Ventil ist'geschlossen.

" 1 - Gw, 167¹

Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Ventils besteht darin, daß der zur Abdichtung des Kolbens 4 vorgesehene O-Ring 5 sich im Bereich der Mündungen 8 der Radialbohrungen in diese hineinwölbt und dadurch die Abdichtung gewährleistet, weil auch auf den O-Ring 5 ein gewisser hydraulischer Druck einwirkt, der sich durch den zwischen Kolben 4 und Führung befindlichen Spalt fortpflanzt. Das Maß der möglichen Einwölbung des O-Rings ist abhängig von der Schurhärte des Ringes und von dem in Richtung A wirkenden Druck. Unabhängig von der Größe des Druckes ,Jedoch treten keine Beschädigungen des Q-Rings 5 auf» auch wenn sich der Ring in der genanten Weise beim Vorbeigang in die Mündungen 8 der öffnungen 7 hineinwölbt» weil nur einige* verhältnismäßig wenige Stelen zur Einwölbung des O-Rings nach innen vorhanden sind und die Mündungen bei 8 glatte und sanfte Obergänge zur Außenseite des Kolbens 4 bilden. Würde dagegen statt einer Anzahl von Radialbohrungen 7 eine Urafangnut am Kolben 4 vorgesehen sein, würde sich der O-Ring 5 in diese Ringnut hineinwölsn und so weit entspannen,, daß einerseits Undichtigkeiten entstünden und andererseits der Ring bei der Bewegung des Kolbens 4 abgequetscht und zerstört würde.

Claims

P.A. 35k 563-7.7. ansprüche 2

1. Überdruckventilpatrone mit einer der Einstellung der Vorspannung der Ventilfeder dienenden Deckelschraube und einem axial beweglichen Verschlußkörper, insbesondere Hochdruckventilpatrone für hydraulische Stempel unter Tage, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlußkörper, der aus einem als Schieber arbeitenden Kolben (4) besteht, dessen eine Stirnfläche (Pfeil A) unter dem Druck des hydraulischen Mediums steht und auf dessen andere Stirnfläche (10) die Kraft der Ventilfeder (13) wirkt, in einer ihn führenden zylin-"drischen Bohrung (3^S) durch einen D-Ring (5) abgedichtet ist und von einer Axialbohrung (6) ausgehende Eadialbohrungen (7) aufweist, die an .den außen liegenden Enden (8) konisch erweitert sind.

2. Überdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Endteile (8) der Sadialbohrungen (7) gratlos von den konischen Schrägflächen (8) in die Außenfläche des Kolbens (4) übergehen.

3. Überdruckventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , dass der Schnurdurchmesser des O-Einges (5) etwa gleich oder größer als der Durchmesser der Endteile der radialen Bohrungen (8) ist.

4. Überdruckventil nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet , dass sich die zylindrische IHihrung (3') des Kolbens (4) in Durchflußrichtung an ihrem Ende konisch erweitert (bei 18), während die Führung (3') für den Kolben (4) in dem unmittelbar an die den O-Ring (5) haltende Nut (5") angrenzenden Abschnitt (3") den ursprünglichen Durchmesser hat.

5. Überdruckventil nach Anspruch 1-4» dadurch gekennzeichnet , dass der Kolben (4) einen Kugelkopf (10) trägt, mit dem er an einem mit einer entsprechenden konischen oder kugelpfannenförmigen Auflagefläche versehenen Druckkörper (11) anliegt, der einen unter Pederdruck stehenden Ringflansch (2) aufweist und an seinem dem Kolben (4) abgewandten Ende axial geführt ist (bei 19).

6. Überdruckventil nach Ansprach 1-5» dadurch gekennzeichnet , dass das innerhalb seiner ]?ührung (3") mögliche axiale Bewegungsspiel des Kolbens (4) größer als das axiale Bewegungsspiel des Druckkörpers (11) ist.

7. Überdruckventil nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet , dass die zylindrische Führung (3') des Kolbens (4). in einem als Verschlußglied der Patronenhülse (l) dienenden Deckel(2), Pfropfen od. dgl. angeordnet ist.

8. Überdruckventil nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet , dass die Ventilpatrone aus einer zylindrischen Hülse (l) besteht, die an ihren beiden Enden mit vorzugsweise einschraubbaren Verschlußgliedern (2ρ 3) versehen ist, deren Abstand voneinander die Vorspannung der Peder (13) bestimmt.

9· Überdruckventil nach Anspruch 1-7? dadurch gekennzeichnet , dass die den Patronenkörper bildende Zylinderhülse topfförmig ausgebildet .ist und der Boden des topfförmigen Körpers eine Bohrung zur Aufnahme eines .Führungsstiftes (19) für den Druckkörper (11) aufweist.

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10. Überdruckventil nach Anspruch. 1-9? dadurch gekennzeichnet , dass das mit der zylindrischen Führung (3') für den Kolben (4) versehene Verschlußglied (3) nach Art eines Stopfens mit Außengewinde (16) in das Innengewinde der Patronenhülse (l) eingeschraubt ist und einen Gewindesockel aufweist, der in ein Anschlußgewinde, beispielsweise an einem Stempel- oder Steuerblocksockel, einschraubbar ist, derart, dass die Ventilpatrone nach Art bekannter Installationsselbstschalter od. dgl» äußerlich ansetzbar ist.

11. Überdruckventil nach Anspruch 1-10, dadurch gekennzeichnet , dass das mit der zylindrischen Führung (3^!) für den Kolben (4) versehene Verschlußglied (3) eine Ringwulst aufweist, auf deren einen Seite ein Gewindeansatz zum Einschrauben in die Patronenhülse (l) und auf deren anderen Seite ein G-ewindeansatz zum -.Anschrauben an den entsprechenden Aufnahmekörper der Ventilpatrone vorgesehen ist, wobei die Eingwulst Einrichtungen zum Ansetzen von Werkzeugen, z.B. eines Schraubenschlüssels od. dgl., aufweist*

12. Überdruckventil nach Anspruch 1-11, dadurch gekennzeichnet , dass die Ventilfeder in bekannter Weise aus Tellerfedern besteht»

13· Überdruckventil nach Anspruch 1-12, dadurch gekennze ichnet , dass die von außen zugängliche Stirnfläche des Kolbens (4) einen der Verdrehung des Kolbens dienenden Schlüsselansatzschlitz od. dgl. aufweist.

14. Überdruckventil nach Anspruch 1-13? dadurch gekennzeichnet , dass der Druckkörper (ll) oder der Kolben (4) mit Anschlägen, Führungen od. dgl. versehen ist, die der Hubbewegung des Kolbens eine Drehbewegung überlagern«

15. Überdruckventil nach Anspruch 1-14? dadurch gekennzeichnet , dass die vorzugsweise symmetrisch über den Umfang des Kolbens (4) verteilten radialen Bohrungen (7) in einer gleichen, zur Kolbenachse senkrechten Ebene angeordnet sind.

16. Überdruckventil nach Anspruch 1-15? dad.urch gekennzeichnet » dass der am Kolben (4) befestigte "Kugelkopf (10) einen größeren Durchmesser als der Kolben (4) aufweist und dass die ebene untere Pläche (17) des Kugelkopfes (1O) bei geschlossenem Ventil an der Mündung (18) der zylindrischen !führung (3^!) anliegt.

17- Überdruckventil nach Anspruch 1-16, dadurch gekennzeichnet , dass der Druckkörper (11) mit einem zylindrischen Endteil in eine Bohrung des topfartigen Hülsenbodens und/oder eine entsprechende Deckelschraube (2) eingreift.'

18. Überdruckventil nach Anspruch 1-17? dadurch gekennzeichnet. , dass die oberen Ränder der elliptischen oder runden Mündungen (8) der radialen Bohrungen (7) in einer gemeinsamen, zur Kolbenachse senkrechten Ebene liegen.

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19. Überdruckventil nach Anspruch. 1-18, dadurch gekennzeichnet , dass die Patronenhülse (l) mit einem durchgehenden Innengewinde versehen ist.

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