DE2049818A1

DE2049818A1 - Überdruckventil

Info

Publication number: DE2049818A1
Application number: DE19702049818
Authority: DE
Inventors: Eckhard Dipl.-Ing. 2807 Achim Renner
Original assignee: Vereinigte Flugtechnische Werke Fokker GmbH
Current assignee: Vereinigte Flugtechnische Werke Fokker GmbH
Priority date: 1970-10-10
Filing date: 1970-10-10
Publication date: 1972-04-13
Also published as: FR2109652A5

Description

7o-B III-o17 Bremen, den 7. Oktober 197o

Sm/ka

Vereinigte Flugtechnische Werke-Pckker Gesellschaft mit beschränkter Haftung

Überdruck ventil

Die Erfindung betrifft ein Überdruckventil zur Druckbegrenzung für Hydraulikanlagen mit einem in einem Gehäuse angeordneten ersten federbelasteten Kolben als Hauptventil und einem federbelasteten zweiten Kolben als Vorsteuerventil für das Hauptventil.

Bei Hydraulikanlagen ist es notwendig, Überdruckventile zur Druckbegrenzung vorzusehen. Es sind sowohl Überdruckventile mit einer Vorsteuerung als auch solche ohne Vorsteuerung bekannt.

Bei Überdruckventilen mit Vorsteuerung wird das Hauptventil durch einen Druckabfall im Vorsteuerventil geöffnet. Die bekannten hydraulischen Überdruckventile sind aber relativ groß, da die Vorsteuereinrichtung konstruktiv hinter dem Hauptventil angeordnet ist und daher einen beträchtlichen Raum und Materialbedarf erfordern.

Das ist aber im Flugzeugbau ein Nachteil, da hierbei Forderungen in bezug auf geringes Gewicht und kleinen Raum bestehen. Weiterhin besitzen die bekannten Überdruckventile keine Dämpfungseinrichtungen, so daß sie bei ungünstigen Bedingungen zwischen Vorsteuer- und Überdruckventil sowie ungünstigen Betriebszuständen sehr leicht schwingungsanfällig werden können.

-2-

209816/07Q2

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile zu vermeiden und ein Überdruckventil mit einem Haupt- und einem Vorsteuerventil vorzusehen, das in seiner Funktion sehr zuverlässig und stabil ist und darüberhinaus · klein und gewichtsarm ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Kolben, des Hauptventils als Hohlkolben ausgebildet ist und eine verschiebbare Ventilbuchse in seiner axialen Zylinderbohrung aufweist und daß der Kolben des Vorsteuerventils, ^ dessen Ventilsitz im Boden der Ventilbuchse vorgesehen ist, in der axialen Zylinderbohrung der Ventilbuchse geführt ist.

In Weiterbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, den Kolben des Hauptventils über den Ventilkegel hinaus durch eine Kolbenstange, an deren Ende ein Dämpfungskolben sitzt, zu verlängern und in der Kolbenstange, die ein von der Zylinderbohrung des Kolbens ausgehendes Sackloch aufweist, als Drosseln wirkende Bohrungen vorzusehen.

Weiterhin ist es zweckmäßig, den Durchmesser der Zylinderbohrung im Kolben des Hauptventils größer auszubilden, als den Durchmesser des an der Kolbenstange sitzenden Dämpf ungs- ψ kolbens. Dadurch ergibt sich durch den Betriebsdruck eine Schließkraft für den Kolben des Hauptventils.

Durch die vorgesehene Maßnahme läßt sich ein in seiner Funktion sehr stabiles Überdruckventil aufbauen. Dabei ergibt sich gleichzeitig durch die integrierende Bauweise von Haupt- und Vorsteuerventil eine erhebliche Raum- und Gewichtsersparnis. Da das Vorsteuer- und das Hauptventil ineinander geführt sind, wirkt eine auf den Kolben des Vorsteuerventils drückende Feder über die Ventilbuchse auch schließend auf den Kolben des Hauptventils. Durch eine weitere zwischen dem Kolben des Hauptventils und der Ventilbuchse einsetzbare Druckfeder kann der Reibung der Ventilbuchse im Hauptkolben entgegengewirkt werden. _·>

209816/0702

20A9818

Weiterhin ist es möglich, die Führung und die Dichtsitze in einem Arbeitsgang herzustellen und damit die bestmögliche Voraussetzung für einen guten Dichtsitz zu erzielen.

Die Ventilkolben können gleichzeitig als Ventilkegel ausgebildet werden, die sich zur Erlangung optimaler Abdichtung darüberhinaus noch einläppen lassen.

Anhand der beili3genden Zeichnung wird dia Erfindung näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel im Schnitt

und

Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel im Schnitt.

Das in Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel besteht aus einem Gehäuseteil 1, das eine Zylinderbohrung 2 und ein in einer Zwischenwand 8 vorgesehenes Sackloch 3 aufweist. Im Sackloch 3» das zur Führung einer Druckfeder 4 vorgesehen ist, können Unterlegscheiben 5 zur Einstellung der Druckfeder eingelegt werden.

Das Gehäuseteil 1 besitzt auf der anderen Seite einen als Anschluß dienenden Gewindestutzen 6 mit einer Bohrung 7, die über eine in der Zwischenwand 8 vorgesehene. Bohrung mit der Zylinderbohrung 2 Verbindung hat. In der Zylinderbohrung 2 ist eine Ringnut "Io vorgesehen, in die ein zur Abdichtung dienender O-Ring 11 eingelegt ist. Der obere Teil der Zylinderbohrung 2 ist etwas erweitert und mit einem Innengewinde 12 versehen. In dieses Innengewinde ist nach dem Einbau aller Bauelemente eine Schraubkappe 13 einschraubbar, die ebenfalls einen Anschlußstutzen 14 aufweist.

-4-

209816/0702

In die Zylinderbohrung des Gehäuseteils 1 ist eine Ventilbuchse 15 einsetzbar, in der sowohl das Haupt- als auch das Vorsteuerventil untergebracht sind. Die Ventilbuchse 15 besitzt eine koaxiale Zylinderbohrung 16, in die ein Kolben 17 eingesteckt ist.

Die Zylinderbohrung 16 der Ventilbuch'se 15 endet an einem hinterdrehten Ventilsitz 18, von dem aus ein Zylinder 19 für einen Dämpfungskolben 2o vorgesehen ist. Der Dämpfungskolben 2o sitzt an einer Kolbenstange 21, die ^ von der Stirnseite eines in die Zylinderbohrung 16 einführbaren Kolbens 17 ausgeht.

In der Stirnseite des Kolbens 17 ist eine Ringnut 22 vorgesehen, die zur Mitte hin in einem Ventilkegel 23 ausläuft und nach außen die Innenseite eines zur Beeinflussung der Durchflußcharakteristik dienenden Ringsteges 24 bildet. Der Kolben 17 besitzt an seinem oberen Ende einen an den Durchmesser der in der Ventilbuchse 15 vorgesehenen Zylinderbohrung 16 angepaßten Bund 25» in dem Längsnuten 26 zum Durchströmen der hydraulischen Flüssigkeit vorgesehen sind. Der Kolben 17 des Hauptventils ist als Hohlkolben ausgebildet, in dessen Zylinderbohrung 3o eine Ventilbuchse 31 ) eingeführt ist.

Von dieser Zylinderbohrung 3o im Kolben des Hauptventils geht ein Sackloch 32 in die Kolbenstange 21, an dessen Ende der Dämpfungskolben 2o sitzt. In dieses Sackloch 32 ist eine Druckfeder 33 eingeführt, die sich am Boden des Sackloches und an der Stirnseite der eingeführten Ventilbuchse abstützt.

-5-

20981 6/0702

In der Wand der Kolbenstange 21 sind als Drosseln wirkende Bohrungen 34 vorgesehen, welche das Sackloch 32 mit dem Zylinder 19 verbinden. Die in den Zylinder 3o des Kolbens eingeführte Ventilbuchse 31 weist etwa in der Mitte eine Ringnut 36 auf. Von dieser Ringnut 36 führen Bohrungen zu einer in. der Ventilbuchse vorgesehenen Zylinderbohrung 38, in die ein bolzenförmiger Kolben 4o eingesteckt ist. Die Zylinderbohrung 38 ist etwa bis zur halben Tiefe erweitert und den Durchmesser eines als Därapfungskolben dienenden und etwa in der Mitte des bolzenförmigen Kolbens 4o liegenden Bundes 41 angepaßt.

Über den aus der Ventilbuchse 31 hervorstehenden Teil des bolzenförraigen Kolbens 4o ist die Druckfeder 4 gestreift, die sich einerseits an dem Bund und andererseits an dem Boden der in der Zwischenwand vorgesehenen Bohrung 3 abstützt. Die andere Seite des bolzenförmigen Ventilkolbens ist kegelförmig ausgebildet, dessen Spitze in eine im Boden der Ventilbuchse 31 vorgesehenen Bohrung 45 eingreift. Etwa in der Mitte zwischen Ventilkegel und Bund des bolzenförmigen Kolbens 4o ist eine Ringnut 46 vorgesehen, von der Längsnuten 47 zum Ventilkegel führen.

Die Ringnut 46 ist derart im bolzenförmigen Kolben 4o vorgesehen, daß sie auf einer Höhe mit der Ringnut 36 in der Ventilbuchse 31 liegt.

In der Wand des Kolbens 17 des Hauptventils sind auf dem Umfang ebenfalls Bohrungen 48 vorgesehen, die derart liegen, daß eine Verbindung von der Ringnut 46 des bolzenförmigen Kolbens 4o über die Bohrungen 37 und die Ringnut 36 der Ventilbuchse 31 und über die Bohrungen 48 zu den Längsnuten 26 besteht.

-6-

209818/0702

Die in der Zylinderbohrung 3o des Kolbens 17 eingeführte Ventilbuchse 31 weist auf ihrem vorderen Teil eine Ringnut 5o auf, in die zur Abdichtung Dichtungsringe 51 eingelegt sind.

Zur Abdichtung der Yentilbuchse 15 gegenüber der Schraubkappe 13 ist in der Ventilbuchse 15 ebenfalls eine Ringnut 54 vorgesehen, in die ebenfalls ein O-Hing 55 eingelegt ist.

Die Ventilbuchse 15 ist in Höhe des Zylinders 19 etwas verjüngt und besitzt in dieser Verjüngung ein Durchgangsloch 56, das eine Verbindung vom Anschlußstutzen 14 zum Zylinder 19 schafft.

Über die mit den Bauelementen versehene eingeführte Ventilbuchse 15 ist anschließend die Schraubkappe 13 geschraubt» deren Anschlußstutzen 14 den Anschluß für die Hochdruckseite bildet. Aus diesem Grunde ist für die Schraubkappe 13 eine für den Hochdruck notwendige Stahllegierung vorgesehen.

Das Gehäuseteil 1, dessen Anschlußstutzen 6 die Verbindung zur Niederdruckseite darstellt, kann dagegen aus einer Leichtmetalllegierung hergestellt werden.

Das zweite Ausführungsbeispiel nach Figur 2 unterscheidet sich nur dadurch, daß zwischen der Ventilbuchse 31 und dem Hohlkolben 17 keine Feder vorgesehen ist, und daß auf den Ringsteg 24 am Ventilkegel 23 des Hauptventils verzichtet wurde. Bei entsprechender Bemessung der Feder 4, welche auf den bolzenförmigen Kolben 4o drückt, des Durchmessers des Ventilsitzes 1Ö und des Durchmessers der Ventilbuchse 17 ist es möglich, auf die Feder 33, welche im Sackloch 32 der Kolbenstange 21 geführt ist, zu verzichten.

-7-

209816/0702

In der Punktion beider Ausführungsbexspxele ergeben sich keine wesentlichen Unterschiede. Durch die unterschiedliche Ausbildung lassen sich aber unterschiedliche Durchflußcharakteristiken erzielen. In drucklosem Zustand nehmen die Teile der Überdruckventile die in der Zeichnung dargestellten Lagen ein. Bei Druckzuführung auf der Hochdruckseite bis unterhalb des Öfi'nungsdruckes bleiben sowohl das Hauptventil mit dem Kolben 17 als auch das Vorsteuerventil mit dem Koxben 4o geschlossen.

Die hydraulische Flüssigkeit von der Hochdruckseite gelangt über die Bohrung 56 in den Zylinder 19 und über die Drosseln 34 in das Sackloch 32 der Kolbenstange 21. Gleichzeitig dringt diese hydraulische Flüssigkeit an dein Dämpfungskolben vorbei in den Raum, der sich zwischen dem Boden der Ventilbuchse 15 und der Stirnseite dieses Dämpfungskolbens 2o bildet. Da aber der Durchmesser der Ventilbuchse 31 größer ist als der Durchmesser des Dämpfungskolbens 2o, ergibt sich durch diese Flächendifferenz und dem Druck der hydraulischen Flüssigkeit eine auf den Kolben wirkende Schließkraft. Steigt der Druck auf der Hochdruckseite an, so wird die Ventilbuchse 31 gegen die Kraft der auf den Ventilkolben 4o drückenden Feder 4 bis zur Zwischenwand 8 bewegt. In Figur 1 wirkt zusätzlich die Feder 33· Erreicht der Druck von der Hochdruckseite den festgelegten Öffnungsdruck, so hebt der bolzenförmige Kolben 4o von seinem Ventilsitz ab und die hydraulische Flüssigkeit strömt von der Hochdruckseite über die Bohrung 56ι die Drosselbohrungen 34, das Sackloch 32, die Bohrung 45t die Längsnuten 47 _f die Bohrung 37, die auch zur Beeinflussung der Öffnungs-- und Schließeigenschaften des VorSteuerventils entsprechend bemessen sein können, auf die Niederdruckseite. Die Bewegung des bolzenförmigen Ventilkolbens 4o wird durch den als Bund ausgebildeten Dajipfungskolben 41 gedämpft, so daß sich eine stabile Arbeitsweise der Vorsteuerung bei

-8-

209816/070

Druckspitzen und schwankenden Drücken ergibt.

Der Durchfluß der hydraulischen Flüssigkeit verursacht hinter den Drosselbohrungen 34 einen Druckabfall, so daß die auf den Kolben 17 wirkende Schließkraft abnimmt und in Abhängigkeit vom Druck auf der Hochdruckseite so gering wird, daß der Ventilkegel 23 vom Ventilsitz 1Ö abhebt. Durch den Ringsteg 24 wird dabei die durchströmende hydraulische Flüssigkeit umgelenkt und so die Durchflußcharakteristik beeinflußt.

Der Öffnungsvorgang wird hierbei ebenfalls durch den Dämpfungskolben 2o gedämpft, da die hydraulische Flüssigkeit an dem Dämpfungskolben vorbei in den vor dem Dämpfungskolben liegenden Raum eindringen muß. Hierdurch ergibt sich ebenfalls ein stabiles und von Druckschwankungen nahezu unabhängiges öffnungsverhalten.

Sinkt der Druck auf der Öffnungsseite des Überdruckventils unter den festgelegten Öffnungsdruck ab, dann schiebt die Feder 4 den bolzenförmigen Vorsteuerkolben 4o etwas zurück, so daß der Durchfluß durch die als Drosseln wirkenden Bohrungen 34 abnimmt. Damit steigt der Druck hinter diesen als Drosseln wirkenden Bohrungen 34 an, so daß sich eine auf den Kolben 17 ansteigende Schließkraft ergibt und diesen Kolben 17 gegen den Ventilsitz 18 bewegt.

Der Schließvorgang ist ebenfalls gedämpft, da die hydraulische Flüssigkeit/den Raum vor dem Dämpfungskolben 2o an dem Kolben vorbeiströmen muß.

Der Wert des Überdruckes, bei dem das Ventil öffnet, kann durch eine Veränderung der Kraft der Druckfeder 4 bzw. des Durchmessers der Bohrung 45 festgelegt werden. Ebenso kann die Charakteristik des Überdruckventils durch eine Veränderung der Drosselparameter (Bohrungen 34 und 37) geändert werden. · -9-

20981 6/0702

Das erfindungsgemäße Überdruckventil hat den Vorteil einer kompakten Bauweise und eines geringen Gewichtes. Bei größeren, noch unterhalb des Öffnungsdruckes liegenden Drücken wird der anstehende Druck darüberhinaus zum Dichthalten des Überdruckventils benutzt.

Durch die Tatsache, daß Dichtsitze und Führung der Ventile in einem Arbeitsgang herstellbar sind und Kegelventile verwendet wurden, ist eine größtmögliche Zuverlässigkeit und Abdichtung bei einwandfreier Funktion gesichert.

~Patentansprüche-

209816/0702

Claims

Patentansprüche

Überdruckventil zur Druckbegrenzung für Hydraulikanlagen mit einem in einem Gehäuse angeordneten ersten federbelasteten Kolben als Hauptventil und einem federbelasteten zweiten kolben als Vorsteuerven"til für das Hauptventil, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (17) des Hauptventils als Hohlkolben ausgebildet ist und eine ver- ^ schiebbare Ventilbuchse (31) in seiner axialen

Zylinderbohrung (3o) aufweist und daß der Kolben (4°) des Vorsteuerventils, dessen Ventilsitz (45) im Boden der Ventilbuchse (31) vorgesehen ist, in der axialen Zyiinderbohrung (38) der Ventilbuchse (31) geführt ist.

Überdruckventil nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der Kolben (17) des Hauptventiis über den Ventilkegel hinaus durch eine Kolbenstange (21)» an deren Ende ein Dämpfungskolben (2o) sitzt, verlängert ist, und daß in der Kolbenstange (21)» die ein von der Zylinderbohrung .(3p) des Kolbens (17) ausgehendes Sackloch (32) aufweist, als Drosseln wirkende Bohrungen (34) vorgesehen sind.

Überdruckventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Durchmesser der Zyiinderbohrung (3o) im Kolben (17) des Hauptventiis größer ist als der Durchmesser seines Ventilsitzes (18)

-10-

BADOBlQiNAL 209816/0702

4. Überdruckventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Kolben (17) des Hauptventils mit an der Außenseite angeordneten Längsnuten (26) zum Durchströmen der hydraulischen Flüssigkeit versehen ist, und daß in der Stirnseite des Kolbens (17)» von der die Kolbenstange (21) zum Dämpfungskolben (2o) ausgeht, eine Ringnut (22) vorgesehen ist, die zur Mitte hin in einem Ventilkegel (23) ausläiift und nach außen dia Innenseite eines zur Beeinflussung der Durchflußcharakteristik dienenden Ringsteges (24) bildet.

Überdruckventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4_f dadurch gekennzeichnet , daß der Kolben (4o) des Vorsteuerventils die Form eines Bolzens mit einem etwa in der Mitte angeordneten und als Dämpfungskolben dienenden Bund (41) aufweist und daß ein Ende dieses Bolzens als Ventilkegel ausgebildet ist, von dem Längsnuten (47) zum Durchströmen der hydraulischen Flüssigkeit bis zu einer etwa in der Mitte zwischen Bund (41) und Ventilkegel vorgesehenen Ringnut (46) führen.

Überdruckventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Zylinderbohrung (38) der in den Hohlkolben (17) des Hauptventils eingeführten Ventilbuchse (31) auf der dem Ventilsitz gegenüber liegenden Seite bis etwa zur halben Tiefe erweitert und dem Durchmesser des als Bund (41) ausgebildeten Dämpfungskolbens des Vorsteuerventils angepaßt ist.

—11 —

209816/0702

Überdruckventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Ventilbuchse (31) auf ihrem Umfang eine mit Durchgangslöchern (37) zur Zylinderbohrung (38) versehene Ringnut (36) aufweist, die derart angeordnet ist, daß sie nach dem Einführen des als Bolzen ausgebildeten Kolbens (4o) etwa in gleicher Höhe wie die an dem Bolzen vorgesehene Ringnut (46) und die auf dem Umfang des Kolbens (17) des Hauptventils vorgesehenen Bohrungen (48) liegt.

8. Überdruckventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7_f dadurch gekennzeichnet , daß über eine Seite des als Bolzen ausgebildeten Kolbens (4o) des Vorsteuerventils eine Druckfeder (4) gestreift ist, die sich einerseits an einer im Gehäuse (1) vorgesehenen Zwischenwand (8) und andererseits an dem als Dämpfungskolben dienenden Bund (41) des Bolzen abstützt und dabei den Bolzen gegen den Ventilsitz (45) drückt.

9. Überdruckventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß in das " Sackloch (32) der an dem Kolben (17) des Hauptventils

vorgesehenen Kolbenstange (21) eine Druckfeder (33) eingeführt ist, die sich am Boden des Sacklochs (32) und an der Stirnseite der anschließend in die Zylinderbohrung (3o) des Kolbens (17) eingesteckten Ventil-/buchse (31) abstützt.

-12-

209816/0702

1o. Überdruckventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet , daß der Kolben (17) des Hauptventils in eine Ventilbuchse (15) eingeführt ist, in der ein hinterdrehter Ventilsitz (18) für den Ventilkegel (23) und ein Zylinder (19) für den Dämpfungskolben (2o) vorgesehen ist und daß die Ventilbuchse (15) in Höhe des Dämpfungskolbens (2o) eine Verjüngung aufweist, von der eine Bohrung (56) zum Zylinder (19) des Dämpfungskolbens (2o) führt.

11. Überdruckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Ventilbuchse (15) mit den eingesetzten Elementen in ein Gehäuse (1) eingesteckt, durch eine Schraubkappe (13) arretier-r und verschließbar ist und daß der Hub des Hauptventils durch eine im Gehäuse (1) vorgesehene Zwischenwand (8) begrenzt ist,gegen die die Ventilbuchse (31) aufläuft.

209816/0702

Leerseite