DE1998797U

DE1998797U - Entlastungsventil

Info

Publication number: DE1998797U
Application number: DE19681998797
Authority: DE
Original assignee: Langen and Co
Current assignee: Langen and Co
Priority date: 1968-09-28
Filing date: 1968-09-28
Publication date: 1968-12-19

Description

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Gebrauchsmusteranm^¹^'^^ ' ^{J J Jl Jl}

Gegenstand: Entlastungsventil

Anmelder: LANGEN & CO., Düsseldorf

Die Neuerung bezieht sich auf ein Entlastungsventil mit einem Kolbenscnieber, welches nach Erreichen eines bestimmten Druckes in einem Arbeitskreislauf scnlagartig eine Verbindung zwischen dem Arbeitskr-eisiaüf und dem Ablauf zwecks drucklosen Umlaufs der Arbeitsflüssigkeit herstellt, wobei die Verbindung nur durch Einwirken einer äußeren, insbesonder einer manuellen Kraft geschlossen werden kann.

Bekanntlich werden in fast allen hydraulischen Arbeitskreisläufen Vorricntungen eingebaut, die ein zu hohes Ansteigen des Arbeitsdruckes und eine damit verbundene Überlastung oder Zerstörung der Anlage verhindern sollen. Zu diesen Vorrichtungen gehören beispielsweise Druckbegrenzungsventile. Durch diese Ventile v*ird der Druck auf einen eingestellten rfert begrenzt. In gewissen Anwendungsfällen entsteht dabei der Nachteil, daß ein Ansprecnen des Ventils infolge unerwünschter Fehler in der Hydraulikanlage erst nacn langer Zeit bemerkt wird. Das kann bedeuten, daß wänrend dieser Zeit die Anlage unter einem Druck steht und arbeitet, der bei kurzzeitigem Auftreten unscnädlich ist, während längerer Zeit aber Senaden anrichten kann. Eine bekannte Möglichkeit f hier Abhilfe zu schaffen, besteht darin, mit Hilfe eines elektro-ßydraulischen Druckscnal^ers die Pumpe stillzusetzen oder mittels eines Magnetventils auf drucklosen Umlauf zu schalten.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Vermeidung eineraLektrischen Installation und der damit verbundenen Fehlermöglichkelten einen wirksamen Schutz hydraulischer Anlagen mit einer äußerlich sichtbaren Anzeigemöglichkeit des Fehlers zu erreichen. Die Scnaltstellung des Ventils für drucklosen Umlauf soll dabei bis zum Einwirken einer äußeren Kraft erhalten bleiben.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt neuerungsgemäß durch die Kombination folgender, einzeln zum Teil bekannter Merkmale:

a) Der Kolbenschieber weist eiue Schulter auf, die mit einer umlaufenden Nut versehen ist und in einer im Gehäuse geführten federbelasteten Hülse gleitet, die mit radial gerichteten, in

der Ausgangsstellung des Kolbenschieber der Nut gegenüberliegenden Bonrungen versenen ist, welche zur Aufnahme von Kugeln dienen, während sich eine weitere umlaufende lut im Genäuse um ein geringes axiales Maß von der Nutj in öffnungorichtung des Koltenscniebers gesenen, entfernt befindet, wobei der Durchmesser der Kugeln kleiner ist als die Wandstärke der Hüls© vermenrt um die Tiefe einer Nut, nna die Tiefs der Nuten so gewählt i t, daß der Mittelpunkt der Kugeln sich immer innerhalb der Bohrungen befindet»

b) Der Kolbenscnieber wird von einer in Üffnungsrichtung wirkenden Feder belastet.

c) Ein die Stellung des Kolbenscniebers anzeigender Verßtellknopf , ist mit dem Kolbenschieber durch eine Betätigungsstange verbun den.

Weitere Merkmale ergeben sich aus der Besenreibung und den Jnteransprüchen.

Buren die US-Patentschrift 2.644.4-80 ist swar sins Se tung bekannt, die in inren wesentlichen Teilen der beim Anraöldungsgegenstand verwendeten gleicht, jedocn wird diese cJonnappvörriehtung bei einem Abschaltventil verwendet, welches den Druck in einem Arbeitskreis zwischen zwei Werten pendeln läßt. Der Kolbenschieber des Abscnaltventile öffnet und scnließt abnängig vom Druck automatisch und wird nicht durch eine Feder in der Offnungssteilung gehalten. Seine Schaltstellung ist zudem von außen nicht sichtbar. Ein Sicherheitsventil mit einer von außen sichtbaren Signalvorrichtung ist dagegen durch die deutsche Patentscnrift 953.650 bekannt geworden, Es besitzt einen Kolben, der von einer Feder belastet wird und der mit einer nach außen führenden Jtange versehen ist₉ weiche die Stellung des Kolbens bzw. den auf ihm lastenden Druck anzeigt. Die Stellung des Kolbens ändert sicn dabei aber kontinuierlich in Abhängigkeit vom Druck. Die .Rückkehr in die Ausgangslage erfolgt ohne äußere Krafteinwirkung. Ein druckloser Abfluß von Gas oder Flüssigkeit kann nicnt erreieat werden. Scnlisßlicn ist es durch die englische Fatentscnrift 1.054.494 bekannt, ein gegenständlich allerdings vollkommen anders geartetes Entlastungsventil durch Federkraft in Öffnungsstellung zu nalten. Als Feder wird dabei eine vorgespannte Membran verwendet, die mittels einer Flacndicntung auf ein Verschlußstück ein-

wirkt und die bei Überschreiten eines bestimmten auf ihr lastenden Druckes in ihre zweite stabile Lage schnappt. Dor Nachteil dieser Konstruktion liegt darin, daß derartige Membranen erfahrungsgemäß nur für niedrige Drücke oder Unterdrücke anwendbar sind. Keinesfalls sind sie für die üblicherweise in der Hydrau~ lik auftretenden hohen Drücke geeignet. Ein weiterer Nachteil bestünde bei nohen Drücken auch darin, daß zum Zurückschalten in die Schließstellung etwa die gleiche Kraft aufgebracht vnr-Λ α v\ mi ΙΩ4-α tj 4 λ mim ^λΙλλ! +am Ί w /ί 4 α ίΐ"ί*^*νιτιν*η·«Ω+.£Λ*1Τΐινΐ£*

Abb. 1 zeigt anhand eines schematisch dargestellten AusfünrungK-beispieles die Ausgangsstellung des Kolbenscniebers.

Abb. 2 zeigt den Kolbenschieber in Öffnungsstellung für drucklosen Umlauf. Ein Genäuse 1 ist mit einer axial gerichteten Bohrung 2 versehen, die sich in eine Bohrung 3 und eine daran anschließende Sackbonrung 4 verjüngt. In fien Bohrungen 3 und 4 gleitet flüssigkeitsdicht ein Kolbenschieber 5, der als Stufenkolben ausgebildet ist. An einem Kolbenteil 5a, der in der Bohrung 4 gleitet und in die Bohrung 5 hineinragt, schließ" sich eine Schulter 5o vom Durchmesser aer Bohrung 3 an, wodurch ein .d.ngraum 6 gebildet wird. Der Schulter 5b folgt eine Taille 5c und dann eine weitere Scnulter 5d, die um einen geringen Betrag in die Bohrung 2 hineinragt und sich, dort zu einer Schulter 5e erweitert. Die Schulter 5e weist eine umlaufende Wut 7 auf, deren obere axiale Begrenzungsfläche 8 senkrecht zur Kolbenscnieberachse verläuft, während die untere axiale Begrenzungsfläche 9 Teil eines Kegelmant Is 1st, dessen Spitze dem freien Ende des Kolbenscniebers 5 zugewandt ist. In der Ausgangsstellung (Abb. 1) durcneetzt die Schalter 5d einen zu einem Ringkanal 10 erweiterten Teil der Bonrung 3 vollständig in axialer Richtung. Durch einen Steg 11 ist der Ringkanal 10 von einem zweiten Ringraum 12 getrennt, in den ein Druckanscnluß P mündet. Eine Leitung 13 verbindet den Druckanscnluß P mit dem Ende der Bohrung 4. In den Ringraum 10 mündet der Ablauf T, der durch eine Leitung 14 mit dem Ringraum 6 verbunden ist. Eine im Ringraum 6 gefünrte Feder 15 stützt sich am Gehäuse 1 ab und öeauxscnlägt den Kolbenschieber 5 über die Schulter 5b. Die Schulter 5e gleitet in einer Hülse 16, die von einer Feder 17 beaufschlagt wird, die sich an einem verstellbaren Gewindestopfen 18, der die Bohrung 2 verscnließt, abstützt. In der Hülse 16 befinden sich radial gerichtete Bohrungen 19, die La der Ausgangsstellung der Rut 7 gegenüberliegenden und zur Führung von Kugeln 20 dienen, deren Durchmesser etwa gleich der r/andstärke der Hülse 16 plus der Tiefe der Nut 7 ist.

Um ein geringes Maß in axialer Ricntung von den Berührungspunkten zwischen Bonrung 2 und Kugeln 20 entfernt, erweitert sich die Bonrung 2 zu einer Ringnut 21, deren obere axiale Begrenzungsfläche 22 senkrecht zur Bohrungsacnse verläuft, während die untere Eegrenzungsflache 23 konisch geneigt ist, wobei die Kegelspitze in Ricntur*ß Bonrung 5 zeigt* Mit dem Kolbenschieber 5 ist eine Betätigungsstange 24 verbunden, deren unterer Teil 24a zylindrisch ist und den Boden 25 der topfförmigen Hülse 16 durchsetzt,, Der obere Teil 24b ist von quadratischem i^uerscnnitt und durchsetzt gleitbar den Gewindaatopfen 18. Ein Verstellknopf 26 ist mit Teil 24b verbunden.

Lie «Virkungaweise des Entlastungsventils ist wie folgt:

In der in Abb. 1 dargestellten Schaltstellung sperrt der Kolbenschieber 5 mit seiner Sonuiter 5d die Verbindung P-T. Bei einem Druckanstieg im ArbeitsJcreislauf pflanzt sich der Druck über den Druckanscnluß P und die Leitung 13 in die Bonrung 4 auf die Unterseite des Kolbentölls 5a fort, £ir. aswoic »en des Kolbenscniebers 5 wird zunäcnst durch die Kugeln 20 verhirK^lfrt, die den Kolbenschieber 5 formschlüssig mit der durch die r'eder 17 belasteten Hülse 16 verbinden. Dabei wird die auf den ΚοΙΊ /.teil 5a wirkende Druckkraft durch die untere konisene BegrenaungsfläcrtQ 9 der iiut ? auf die Kugeln 20 übertragen. Buren den bezüglich der Mitte der Kugeln 20 exzentrischen Kraftangriff ergeben sich zwei Kraftkomponenten, von denen die radialgericnteten die Kugeln 20 gegen die r/and der Bohrung 3 drücken, während die axial gerichteten die Kugeln 20 gegen die Hülse 16 pressen, \ierm nun die auf den Kolbenteil 5a wirkende Druckkraft die um einen gewissen Reibungsanteil vermehrte Vorspannung der Feder 17 übersteigt, bewegen sich Kolbenschieber 5 und Hülse 16 nach oben. Bei weiter steigendem Druck gelangen schließlich die Kugeln 20 in den Bereich der Nut 21. Durch die auswärts gericntete axiale Kraftkomponente werden die Kugeln 20 entsprechend den Bewegungen von Kolbenschieber 5 und Hülse 16 über die Begrenzungsfläche 23 in die rlut 21 gedrückt, deren Tiefe etwas größer ist als die Differenz zwischen Durchmesser der Kugeln 20 und Wandstärke der Hülse 16. In dem Augenblick, in dem die Kugeln 20 den letzten Kontakt mit der Begrenzungsfläche 9 verlieren, wirkt der weiteren, Aufwä-rtsbewegung des Kolbenschiebers 5 ein nur noch geringer Reibwiderstand entgegen, der vom anstehenden Druck in Verbindung mit der Kraft &er Feder 15 schlagartig überwunden wird. Der Kolbenscnieber 5 bewegt sich dabei solange, bis er am Boden 25 der Hülse «6 anstößt, womit die in Abb. 2 gezeicnnete Schaltstellung erreicat ist. Der Gesasitnubweg des Kolbenschiebers 5 setzt sich zu-

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sammen aus einem Hub, wänrenddessen si cn Kolbenschieber 5, Ku- i_:

geln 20 und Hülse 16 gemeinsam bewegen und dem Hub, den der KoI- I

benschieber 5 dann nocn relativ zur nunmenr ruhenden Hülse macht. ;

Dieser Gesamtnub ist so benfesen, daß ein ausreichender Durchfluß- j

querschnitt von P nach T freigegeben wird. Die Feder 15 ist so j

stark, daß der Kolbenschieber 5 auch bei sehr schnell zusammen- j

brecnenden Druck in seine obere Endlage bewegt und dort gehalten ] wird. Der mit dem Kolbenscnieber 5 durch die Betätigungsstange 24

verbundene Verstellknopf 26 wird um den gleichen Hub bewegt und '■■■

zeigt durcn seine Stellung relativ zum Gehäuse 1 die Schaltstellung f

des iLolbenschieberspauch äußerlich an. Durch diese Anzeige oder j

durcn den fenlenden Arbeitsdruck ist der Bedienende gehalten, die |

Ursacne des unerwünschten Druckanstieges zu suchen und zu besei- ;,

tigen. Ist dies gescnehen, kann die Verbindung r » T wieder ge- |

scr.lossen werden. Zu diesem Zwecke wird der Verstellknopf 26 nach i

unten gedrückt. Gegen den >7iderstand der Feder 15 und eine von den f

Kugeln 20 auf die Scnulter 5e ausgeübte lieibkraft wird diese Bewe- j

gung durch die Betätigungsstange 24 auf den Kolbenscnieber 5 über- i

tragen. Die Hülse 16 bleibt dabei zunächst weiter unter der Kraft ;

der Feder 17 in ihrer Lage, da sie durch die Kugeln 20_t die sich t·

auf der Begrenzungsfläcne 23 und an der Schulter 5e abstützen, an |

einer Abwärtsbewegung gehindert wird. Erst wenn die Hut 7 wieder ^r in den Bereich der Kugeln 20 kommt, gleiten diese durch die radial
einwärts gericntete Kraftkomponente aus der Nut 21 in die Nut 7.
Sobald die Kugeln 20 den letzten Kontakt mit der Begrenzungsfläche

23 verloren haben, kann sich die Feder 17 scnlagartig entspannen
und die Hülse 16 unter Mitnahme des Kolbenschiebers 5 in ihre untere Endlage bewegen, womit wieder die in Abb. 1 gezeigte Schalt-

stexlung erreicht wird.

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gung der Kugeln 20 erleicntsrt. Natürlich müssen die Neigungswinkel
so ausgebildet sein, daß keine oelbstnemmung auftritt, die zu einem
Verklemmen von Kugeln 20, Hülse 16 und Kolbenschieber 5 führen kann.
Die Vorspannung der Feder 17 ist durch Drehen des Verstellknopfes 26
veränderbar. Durch den vierkantigen Teil 24b der Betätigungsstange

24 wird die Drehbewegung auf den Gewindestopfön 18 übertragen.

Selbstvorotändlich ist die Neuerung nicht auf das Ausführungobeispiel·
bescnrUnkt. Insbesondere sind andere Formen von Kolbenschieber]! und
Vorstellmecnanismon denkbur.

Claims

RA.5219S3-3.9.6; Schutzansprüche

1) Entlastungsventil mit einem Kolbenschieber, welches nach Erreichen eines bestimmten Druckes in einem Arbeitskreislauf scnlagartig eine Verbindung zwischen dem Arbeitskreislauf und den Ablauf zwecks drucklosen Umlaufs der ArLeitsflüssigkeit herstellt, wobei die Verbindung nur durcn Einwirken einer äußeren, insbesondere einer manuellen Kraft geschlossen werden kann, gekennzeichnet durch die Kombination f:Igender, einzeln zura Teil bekannter Merkmale:

a) Der Kolbenscnieber (5) weist eine Schulter (5e) auf, die mit oiner umlaufende« Nut (7) versehen ist uns in einer im Gehäuse (1) geführten federbelasteten Hülse (H) gleitet, die mit radial gerichteten, in der Ausgangsstellung des Kolbenschiebers (5) df.r Wut (7) gegenüberliegenden Bobrungen (19) versehen ist, welche zur Aufnahme von Kugeln [20) dienen, während sich eine weitere umlaufende Hut (21) im Gehäuse (1) UIu ein geringes axiales Maß von der Nut (7), in üffnungsrichtung de.*? Kolbenschiebers (5) gesehen, entfernt befindet, wobei der Durcnmesser der Kugeln (20) kleiner ist als die Wandstärke der Hülse (16) vermehrt um die Tiefe einer Nut (7) bzw. (21), und die Tiefe der Nuten (7, 21) so gewählt ist, daß der Mittelpunkt der Kugelü (20) sieh immer innerhalb der Bohrungen (19) befindet.

b) Der Kolbenschieber (5) wird von einer in Iffnungsricntung wirkenden Feder (15) belastet,

c) Ein die Jtellung des Kolbenschiebers (5) anzeigender Verstellknopf (26) ist mit dem Kolbenscnieber (5) durch eine Betätigungsstange (24) verbunden.

2) Entlastungsventil nach Anspruch 1, dadurcn gekennzeichnet, daß ein Teil (24b) der Betätigungsstange (24)_; welcher einen als Widerlager für die die Hülse (16) belaetende Feder (17) dienenden Gewindestopfen (18) durchsetzt, Gin soloii&s Profil aufweist, daß die Betätigungsstange (24) in dom Gewindeotopfen (18) wfthl axial gleiten, sich aber nicht relativ zum Gewindeotopfen (18) drehen kann,

3) Entlastungsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

Schieber (5) dient.

4) Entlastungsventil nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Senulter (5e) so groß ist, daß die Kugeln (20) auch in der oberen Eiidstellung des Kolbenschiebers (5) an einer radial gerichteten Einwärtsbevvegung gehindert werden,

5) Entlastungsventil nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, dadurch gekennseiehnet, daß die \xn\£Te Begrenzungsfläche (9) der Nut (7) und/oder die untere Begrenzungsfläche (23) der Nut (21) derart gensigt 3lnd, daß die radialen Kraftkomponenten, die auf die Kugeln (20) wirken, vergrößert werden.

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