DE2113268A1

DE2113268A1 - Druckventil

Info

Publication number: DE2113268A1
Application number: DE19712113268
Authority: DE
Inventors: Guenter Strauff
Original assignee: Langen and Co
Current assignee: Langen and Co
Priority date: 1971-03-19
Filing date: 1971-03-19
Publication date: 1972-09-21

Description

Patentanme ldung

Gegenstand: Druckventil

Anmelderin. Fa. Langen & Co.

4 Düsseldorf, Klosterstr. 49

Die Erfindung bezieht sich auf ein Druckventil zum Begrenzen eines Druckes in einem Druckmittelkreislauf auf einen vorbestimmten Viert oder zum Erzeugen eines Druckgefälles zwischen zwei Kreisläufen oder dergleichen mit einem Gehäuse, welches mit mindestens je einem Einlaß und Auslaß sowie mindestens einem Durch-

gang zwischen Einlaß und Auslaß, welcher einen Ventilsitz aufweist, auf welchem unterhalb eines vorbestinuten Druckes am Einlaß bzw. einer vorbestimmten Druckdifferenz zwischen Einlaß und Auslaß eine als iJchließkörper dienende Platte dicht aufliegt, welche über einen Kolben, Stößel oder dergleichen von einer Vorspanneinrichtung in Richtung des Ventilsitzes belastet ist und welche nach dem Abheben vom Ventilsitz einen Strömungsweg zwischen Einlaß und Auslaß freigibt.

Derartige Druckventile sind allgemein unter dem Begriff "Plattenventile" bekannt. Die Platten sind üblicherweise etwa in ihrer Mitte fest mit einem Kolben oder Stößel verbunden oder zumindest spielfrei auf einem sie zentrisch durchdringenden Kolben oder Stößel geführt. Die Vorspanneinrichtungen bestehen aus Federn, welche entweder direkt oder unter Zwischenschaltung von Übertragungsgliedern wie z.B. Federteller, Kolben oder Stößel auf die Platten einwirken. Die se bekannten Anordnungen weisen verschiedene Nachteile

- 2 + vergehen ist

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auf. Zunächst erfordert jede Durchdringung der Platte innerhalb des Ventilsitzes eine spezielle Abdichtung, wenn man nicht Leckagen in Kauf nehmen will, die für gewisse Anwendungsfälle unerwünscht und funktionmindern sein können. Weiterhin bedeutet eine dichte Führung der Platte einen bestimmten Passungsaufwand. Eine Befestigung mittels Gewinde und Mutter oder dergleichen ist ebenfalls relativ aufwendig. Schließlich hat sich in der Praxis gezeigt, daß Plattenventile sehr stark zum Flattern und der damit verbundenen unangenehmen Geräuschentwicklung neigen, sofern nicht besondere Dämpfungseinrichtungen vorgesehen werden. Die Flatterneigung rührt daher, daß infolge der Zwangsführung jeweils ein relativ großer Ringspalt aufgesteuert wird, über den in kurzer Zeit so viel Druckmittel abströmen kann, daß der Druck am Einlaß zusammenbricht. Die Platte schließt dann wieder und der Zyklus Abheben - Druckabfall - Schließen - Druckaufbau beginnt von neuem. Dadurch treten Druckschwingungen im Leitungssystem sowie Geräusche auf, die z.B. durch das Aufschlagen der Platte auf ihren Sitz hervorgerufen werden»

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Druckventil der eingangs erwähnten Art konstruktiv zu vereinfachen, in der Herstellung zu verbilligen und dennoch eine längere Lebensdauer und geringere Geräuschentwicklung zu erreichen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß die Kraft der Vorspanneinrichtung etwa in der Mitte des Ventilsitzes an der Platte angreift und

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die Platte Kippbewegungen um den jeweiligen Kraftangriffspunkt ausführen kann. Zweckmäßigerweise sollte der Kraftangriff punktförmig erfolgen. In an sich bekannter Weise kann der Durchgang einen runden Querschnitt besitzen. Anlalog dazu kann der Ventilsitz drehsymmetrisch ausgeführt sein und eine messerartige Kante aufweisen. Dabei kann der Ventilsitz in den ihn umgebenden Raum hineinragen. Zweckmäßigerweise besitzt auch die Platte einen runden Querschnitt. An den Ventilsitz sollte sich im Bereich des möglichen Hubes der Platte ein zylindrischer, im wesentlichen koaxial zum Ventilsitz liegender Hohlraum anschließen, wobei die Platte so ausgebildet ist, daß sich ein Dämpfungsspalt ergibt. Der auf die Platte .einwirken Kolben, Stößel oder dergleichen sollte an seinem der Platte zugewandten Ende eine konvexe Partie haben. Die Platte könnte dann auf ihrer der Vorspanneinrichtung zugewandten Seite in der Mitte eine konkave Vertiefung besitzen, in welche die konvexe Partie eingreift, deren Krümmungsradius kleiner ist als jener der konkaven Vertiefung. In an sich bekannter Weise besteht die Vorspanneinrichtung aus einer mechanischen Feder. Diese Feder kann auf einen dicht im Gehäuse oder in einer mit dem Gehäuse verbundenen Buchse gleitenden Kolben oder Stößel wirken , welcher eine die stirnseitig angrenzenden Räume verbindende Drosselstelle besitzt. Die Vorspannein-

auch

richtung kann xn an sich bekannter Weise aus einem Kolben-Zylinder-System bestehen, dessen Kolben direkt oder indirekt auf die Platte wirkt und dessen Druckraum

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von einem im wesentlichen konstanten Druck beaufschlagt wird. Einen solchen konstanten Druck erhält man bekanntlich dadurch, daß an den Druckraum ein Druckbegrenzungsventil angeschlossen wird und die Zuführung von Druckmittel entweder von entfernter Stelle oder aber vom Einlaß über eine Drosselstelle erfolgt.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Druckventils liegt darin, daß keine engen Fertigungstoleranzen eingehalten werden müssen. Da die Platte nicht zwangsgeführt ist, nimmt sie selbstätig die richtige Lage zum Ventilsitz ein, selbst wenn dieser zur Achse des Druckventils geneigt sein sollte. Hinzu kommt, daß die Platte ein relativ einfaches, unkompliziertes Bauteil ist, welches sich mit wenig Aufwand herstellen läßt. Wie sich in der Praxis gezeigt hat, ist auch die Flatterneigung wesentlich geringer und bei bestimmten Baugrößen sogar ganz verschwunden. Vermutlich wird diese Tatsache dadurch erklärt, daß die Platte beim öffnen keinen vollständigen Ringspalt freigibt, sondern zunächst einseitig abhebt und dabei um einen Auflagepunkt kippt. Der Öffnungsquerschnitt wächst dadurch wesentlich langsamer an als beim öffnen eines Ringspaltes.

Anhand von in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert.

Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch ein direkt gesteuertes Druckbegrenzungsventil.

Figur 2 zeigt vergrößert den Ventilsitz mit der Platte.

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Figur 3 zeigt die gleiche Anordnung mit einseitig abgehobener Platte.

Figur 4 stellt ein vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil dar.

In einem Gehäuse 1 befindet sich ausgehend von einer Stirnfläche 2 eine zum Teil mit Gewinde versehene Bohrung 3, die sich zu einer Bohrung 4 größeren Durchmessers erweitert. Die Bohrung 4 erstreckt sich bis zur gegenüberliegenden Stirnflä- Jj ehe 5 und ist dort durch einen verstellbaren Gewindestopfen 6 dicht verschlossen. In die Bohrung 3 ist eine Hülse 7 geschraubt, welche einen zentrischen,als Einlaß dienenden Anschluß 8 aufweist, der in eine zentrische Bohrung 9 übergeht. Die Hülse 7 durchdringt die Bohrung 3 ganz und ragt um ein gewisses Maß in die Bohrung 4 hinein. In dieser Partie besitzt die Hülse 7 einen die Bohrung 9 umgebenden messerartigen Rand Io, der als Ventilsitz für eine Platte 11 dient. Die Platte 11 hat eine im wesentlichen zylindrische Form mit einem kleineren Durchmesser als jener der Bohrung 4. Auf

ihrer dem Ventilsitz abgewandten Seite besitzt die "

Platte 11 e.ine konkave Vertiefung 12, in die ein konvex geformtex^rP?^reingreift, der mit einem Kolben 14 fest verbunden ist. Der Kolben 14 gleitet in der Bohrung 4 und wird von einer Feder 15 belastet, welche sich andererseits an dem Stopfen abstützt. Der die Feder 15 aufnehmende Raum der Bohrung 4 bzw. innerhalb des Kolbens 14 ist mit 16 bezeichnet und mit dem den Ventilsitz und die Platte 11 enthaltenden Raum 17 der Bohrung 4 über eine Dämpfungsbohrung 18 verbunden. Der Raum 17 wird von einer Querbohrung 19 angeschnitten, die zu einem als Auslaß dienenden Anschluß 2o führt.

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In der nicht druckbeaufschlagten Ausgangsstellung (Figuren 1 und 2)liegt die Platte 11 durch die Vorspannung der Feder 15 auf dem Ventilsitz Io auf und dichtet die Bohrung 9 hermetisch gegen den Raum 17 ab. Über den Anschluß 8 und die Bohrung 9 gelangt Druckmittel unter die Platte 11, welche zunächst geschlossen bleibt und erst nach Überschreiten eines durch die Vorspannung der Feder 15 und die Größe der wirksamen Fläche des Ventilsitzes Io bestimmten Mindestdruckes abhebt. Dieses Abheben erfolgt bis zu einem bestimmten Durchflußstrom, wie in Figur 3 dargestellt, derart, daß die Platte 11 einseitig abhebt, so daß Druckmittel in den Raum 17 und.von dort über die Querbohrung 19 zum Anschluß 2o strömen kann.

Genäß Figur 4 befindet sich in einem Gehäuse 21 ausgehend von einer Stirnfläche 22 eine zum Toil mit Gewinde versehene Bohrung 23, die sich zu einer Bohrung 24 größeren Durchmessers erweitert. Die Bohrung 24 erstreckt sich bis zur gegenüberliegenden Stirnfläche 25 und ist dort durch ein angeflanschtes Gehäuse 26 für ein Vorsteuerventil verschlossen. In die Bohrung 23 ist eine Hülse 27 abgedichtet eingeschraubt, welche einen zentrischen, als Einlaß dienenden Anschluß 28 besitzt, der in eine zentrische Bohrung 2 9 übergeht. Die Hülse 27 durchdringt die Bohrung 23 ganz und ragt um ein gewisses Maß in die ,Bohrung 24 hinein. In dieser Partie besitzt die hülse 27 einen die Bohrung 29 umgebenden, messer-

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artigen Rand 3o_f der als Ventilsitz für eine Platte 31 dient. Die Platte 31 hat eine im wesentlichen zylindrische Form mit einem kleineren Durchmesser als jener der Bohrung 24. Auf ihrer dem Ventilsitz abgewandten Seite besitzt die Platte 31 eine konkave Vertiefung 32, in die ein konvex geformter Körper 33 eingreift, der mit einem Kolben 34 festverbunden ist. Der Kolben 34 gleitet dicht in der Bohrung 24 und wird von einer schwachen Feder 35 belastet, welche sich an dem Gehäuse 26 abstützt, Der Kolben 34 wird v/eiterhin durch einen einstellbaren hydraulischen Druck belastet.

Zur Erzeugung dieses Druckes wird Druckmittel aus der Bohrung 29 entnommen und über eine Querbohrung 3ü. einen Ringkanal 37 sowie eine Bohrung 33, in die eine Drosselstelle 39 eingebaut ist, zu dem Raum 4o zwischen Kolben 34 und Genäuse 26 geleitet, Vom Raum 4o führt eine Bohrung 41 im Gehäuse 26 zu einem Ventilsitz 42, der mit einem von einer Feder 43 belasteten Schließglied 44 zusammen ein Druckbegrenzungsventil bildet. Die Verstellung der Feder 43 erfolgt über eine dicht geführte Verstellschraube 45. Stromab vom Ventilsitz 42 durchströmt das Druckmittel einen die Feder 43 umgebenden Raum 46, von dem eine Bohrung 47 abzweigt, die eine Bohrung 43 im Gehäuse 21 trifft, welche zu einer den Raum 49 unterhalb des Kolbens 34 anschneidenden Querbohrung 5o führt. Die Querbohrung 5o mündet

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- 8 in einen als Auslaß dienenden Anschluß 51.

Die Funktion ist die gleiche wie der für die Figuren 1-3 beschriebene mit dem Unterschied, daß auf Grund der schwachen Feder 35 und des konstanten, überlagerten Druckes die Druck-Voluraen-Kennlinie einen flacheren Verlauf hat. Außerdem besteht natürlich ein gewisser Bedarf an Druckmittel für die Vorsteuerung.

Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondre kann die Form und Anordnung der Ventilsitze anders gewählt werden. Die Platte braucht nicht unbedingt eine rein zylindrische Form haben. Sie kann auch mit einer den Sitz mit Abstand umgebenden Schürze versehen sein, um eine Umlenkung des Druckmittels zu erzielen. Durch eine solche Umlenkung und den dadurch resultierenden Impuls kann es zuweilen möglich sein, die Steigung der Druck-Volumen-Kennlinie zu verkleinern. Die Ausbildung der Vorspanneinrichtungen ist nicht Gegenstand der Erfindung, so daß auf die verschiedenen möglichen Varianten nicht eingegangen werden braucht.

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Claims

- 9 Patentansprüche:

1. Druckventil zum Begrenzen eines Druckes in einem Druckmittelkreislauf auf einen vorbestimmten Wert oder zum Erzeugen eines Druckgefälles zwischen zwei Kreisläufen oder dergleichen mit einem Gehäuse, welches mit mindestens je einem Einlaß und Auslaß sowie mindestens einem Durchgang zwischen Einlaß und Auslaß versehen ist, welcher einen Ventilsitz aufweist, auf welchem unterhalb eines vorbestimmten Druckes am Einlaß Λ bzw. einer vorbestimmten Druckdifferenz zwischen Einlaß und Auslaß eine als Schließkörper dienende Platte dicht aufliegt, welche über einen Kolben, Stößel oder dergleichen von einer Vorspanneinrichtung in Richtung des Ventilsitzes belastet ist und welche nach dem Abheben vom Ventilsitz einen Strömungsweg zwischen Einlaß und Auslaß freigibt , dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft der Vorspanneinrichtung etwa in der Mitte des Ventilsitzes (lo, 3o) an der Platte (11, 31) angreift und die Platte (11, 31) Kippbewegungen um den jeweiligen Kraftangriffspunkt ausführen kann. \

2. Druckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftangriff im wesentlichen punktförmig erfolgt.

3. Druckventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgang in an sich bekannter Weise einen runden Querschnitt besitzt.

- Io -

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- Io -

4. Druckventil nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise der Ventilsitz (Io, 3o) drehsymmetrisch ausgeführt ist.

5. Druckventil· nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (Io, 3o) in den ihn umgebenden Raum (17, 49) hineinragt,

6. Druckventil nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (Io, 3o) einen messerartigen Rand besitzt.

7. Druckventil nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte(11,31), wie bekannt, einen runden Querschnitt hat.

8. Druckventil nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, daß sich zwischen Platte (11, 31) und diese umgebende Bohrung (17, 49) ein Dämpfungsspalt ergibt.

9. Druckventil nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte. (11, 31) auf ihrer dem Ventilsitz (lo, 3o) abgewandten Seite eine konkave Vertiefung (12, 32) aufweist, mit der ein konvex geformter Körper (13, 33) zusammenwirkt, dessen Krümmungsradius kleiner als jener der konkaven Vertiefung (12, 32) ist, und der direkt oder über übertragungsmittel (Kolben 14, 34) von der Kraft der Vorspanneinrichtung beaufschlagt wird.

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-· ii -

Io. Druckventil nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Vorspanneinrichtung aus einer mechanischen Feder (15) besteht.

11. Druckventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1- Io, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (35} relativ schwach ist und, wie an sich bekannt, auf einen Kolben (34) eines Kolben-Zylinder -Sy stems wirkt, der direkt oder indirekt auf die Platte (31) einwirkt und der zusätzlich zur Feder (35} von einem im wesentlichen konstanten Druck beaufschlagt wird.

12. Druckventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise an den Raum (4o) ein Druckbegrenzungsventil (42-45) angeschlossen ist, und die Zuführung von Druckmittel vom Einlaß (28) her über eine Drosselstelle

(39) erfolgt.

13. Druckventil nach Anspruch Io, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (15) auf einen Kolben (14) wirkt, der seinerseits auf die Platte (11) einwirkt, in einer Bohrung (4i dicht geführt ist und eine die stirnseitig angrenzenden Räume (16, 17) verbindende Drosselbohrung (18) aufweist.

14. Druckventil nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Platte (11, 31} infolge der Kraft der Vorspanneinrichtung elastisch in Richtung des Ventilsitzes (Io, 3oJ verformt, wenn kein hydraulischer Druck vorhanden ist.

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