DE2149627A1

DE2149627A1 - Hydraulisches Sicherheitsventil

Info

Publication number: DE2149627A1
Application number: DE19712149627
Authority: DE
Inventors: Raymond Bore
Original assignee: Bennes Marrel SA
Current assignee: Bennes Marrel SA
Priority date: 1970-10-09
Filing date: 1971-10-05
Publication date: 1972-04-13
Also published as: AU3430971A; US3750699A; ES198631U; GB1320439A; FR2109419A5; ES198631Y

Description

Patentanwälte
Dipl.-Ing. W. Beyer
Dipl.-Wirtsch,-Ing. B. Jochem

6 Frankfurt am Main Freihcrr-vom-Stein-Str.

Ir. Ha

BKNNEii _%MAlil?EL

Sociotn Anonyme Francaise

Rue Pierre Copel

Saint Etienne (Loire) Frankreich

Hydraulisches Sicherheitsventil

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches Sicherheitsventil, insbesondere für hydraulische Grubenstempel, bestehend aus einem Gehäuse mit einem Druckanschluß- und einem Ablaufkanal, sowie aus einem im Gehäuse aufGenommenen, mit dem Druck im Anschlußkanal beaufschlagten Sperrglied, welches entgegen diesem Druck entlastisch nachgiebig in einer eine Verbindung zwischen Anschluß-und Ablauf kanal unterbrechenden .. Schließstellung gehalten ist. ... .. . ^;

Hydraulische Grubenstempel müssen in der Lage.sein, in dem!:.^: - ;, Maße, wie sich die gestützte Decke verdrückt,\ nachzugeben.:;■■;'. ;^j Zu diesem Zweck ist" es bekannt, in. dem hydraulischen Kreier ;V^;* -·.; lauf ein Sicherheitsventil anzuordnen, welches bis .zu einem ■>,;.<! bestimmten Höchstdruck geschlossen bleibt und einen schwachen ^v; j ölstrom abfließen läßt, sobald die vorbestiramte Druckschwelle /. ' überschritten wird. Die bekannten--Ventile der· oben bezeichAöteh:^v Art haben jedoch gewisse Nachteile, wie z. B. die mit der Zeit nachlassende Dichtwirkung des als Sperrglied wirkenden Ventilkörpers oder-dessen mangelhafte Widerstandsfähigkeit gegenüber Druckwellen oder z.B. durch einen Rammbär hervor-

ΐοΐ9?1 209816/0054

2H9627

gerufenen Stoß- oder Schlagwellen. Insbesondere, wenn das Sperrglied aus weichem, nachgiebigem Material besteht und so angeordnet ist, daß es sich unter dein hydraulischen. Druck dehnt, führen die Rammbärschläge zur Sprengung und Zerstörung. Bei Ventilen, die mit einer auf das Sperrglied wirkenden Gasdruckfeder arbeiten, tritt dann Lecköl in die das Gas,, z.B. Stickstoff, unter Druck enthaltende Kammer ein.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Sicherheitsventil der eingangs genannten Art zu schaffen, welches •Druckstößen besser Stand hält als die bisher bekannten Ventile.

Die vorstehende. Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Ventil gelöst, bei welchem das Sperrglied ein stufenförmig abgesetzter Stopfen aus einem guramielastischen Material ist, welcher bei normalem Betriebsdruck dicht in einer passenden, stufenförmig abgesetzten Bohrung sitfci; und auf der kleineren Stirnfläche mit dem Druck des AnschluiÜkanals beaufschlagbar ist, wobei auf dem kleineren Druchmesser dea^ Stopfens zwischen dessen Absatz und dem Absatz der Gehäusebohrung ein steifer Hing sitzt, und kleine Abflußwege zwischen aäfrvRing und dem _s. Absatz der Gehäusebohrung vorgeeehen sind, die ^V4jaschluß an den Ablaufkanal haben. '■*

Der als Sperrglied dienende gummielastische Stopfen wira*>bei der vorgeschlagenen Ausführung nur auf Druck beansprucht. \ Der vorgesehene steife Hing verhindert dabei, daß der Stopfen in den Ablaufkanal gedrückt wird.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind die Abflußwege zwisehem dem Ring und dem Absatz der Gehäusebohrung durch radiale Nuten in der am Absatz der Gehäusebohrung anliegenden Stirnseite des ^ings gebildet.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sitztvor der kleineren Stirnfläche des Stopfens zwischen dieser \ind einer

μ « Α,η λ ac™ 209816/095A

M 33oV4.1o.1971

die Kündungsöffnung des Druckanschlußkanals enUhaltendenden Planflache dor Gohäusebohrung eine Scheibe , welche mit von der Vorderseite zur Rückseite führenden Strömungswegen ausgebildet ist. Die letzteren sind zweckmäßigerweise durch radiale Nuten auf der Vorderseite der Scheibe und einen Spalt zwischen den Umfangsflächen der Scheibe und der Gehäusebohrung gebildet'. Hierbei ist der Stopfen am vorderen Ende vorzugsweise angefast,

Tn der Praxis wird eine Ventilausführung bevorzugt, bei. welcher der Stopfen hohl und der Hohlraum, zur Rückseite hin offen ist. Hinter dem Stopfen befindet sich ein unter Gasdruck stehender, abgeschlossener Raum« Ein Gasdruckanschlußkanal zu dieser Druckkammer, welche eine Gasdruckfeder für den Stopfen bildet, ist durch eine am hinteren Ende des letzteren ausgebildete Lippendichtung verschließbar, welche sich unter dem inneren Gasdruck dicht vor die Mündungsöffnung des Gasdruckanschlußkanals legt.

Um die Beweglichkeit des Stopfens in axialer Richtung zu begrenzen, int hinter.dem Stopfen ein axialer Anschlag angeordnet .

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.· Es

zeigen: ··.-■"-■? ■ ; /·

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Sicherheitsventils gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine auseinander gezogene perspektivische Darstellung der inneren Hauptteile des Ventils nach Pig. 1,

Fig. 3 einen anxialen Längsschnitt durch das Ventil nach

Ϊ gemäß Schnittlinie III-III, wobei die inneren

M 33o1A.1o.1971 209816/095 4

2H9627

Teile des Ventils in Ruhestellung gezeigt sind,

Fig. 4- eine dor Fig. 3 entsprechende Sehnittansicht unter Annahme eines Überdrucks in der durch das Ventil überwachten hydraulischen Druckleitung,

Fig. 5 ebenfalls eine Fig. 3 entsprechende Schnittansicht des Ventils, während des Vorspannens durch ■ Einpressen von Gas· ·

^ In der Zeichnung dargestellt ist ein Sicherheitsventil ' oder Druckbegrenzungsventil, welches zur Verwendung bei hydraulischen Grubenstempeln bestimmt ist. Das hydraulische Druckmittel, mit welchem der Grubenstempel beaufschlagt ist, findet über einen axialen Druckanschlußkanal 2 Einlaß in das Gehäuse 1 des Ventils. Der Kanal mündet zentral in einer inneren Plan- oder Schulterfläche 3 des Gehäuses 1 am Grunde einer zylindrischen Bohrung 4-, Diese endet an einem Absatz 5» von wo aus sich eine im Durchmesser weitere zylindrische Bohrung 6' nach hinten erstreckt. Die letztere geht am hinteren Ende 'des Ventils über einen sich erweiternden konischen Sitz 8 und eine Schulterfläche 9 über eine in Druchmesser noch größere Gewihdebohrung 1o, Die Bohrung im Ventilge- W häuse ist also iivsgesamt mehrmals abgesetzt, mit sich von vorn nach hinten zunehmend erweiterendem Durchmesser.

An der Schulterfläche 3 liegt eine feste Scheibe 11 an, die beispielsweise aus Metall besteht. Auf der ebenen Vorderfläche 1? der Scheibe 11 sind sich radial erstreckende Kerben oder Nuten 13 vorgesehen. Der Durchmesser der Scheibe 11 ist merklich kleiner als der Durchmesser der Gehäusebohrung 4-, so daß ein beträchtliches Radialspiel vorhanden ist.

Zu den Innenteilen des Ventils gehört weiterhin ein beispielsweise aus Metall bestehender Rin£#14·, dessen Innendurchmesser

2098 1 6/0954

M 330I/4.I0.I97I

2U9627

^5 CFj π;. ?) im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser dor Bohrung 4 ist. Die vordere Stirnfläche 16 des Rings 14 ist mit einer Anzahl radialer Nuten 17 versehen und liegt am Absatz 5 des Venti-lgOhäus.es an. In die äußere Mantelfläche des Rings 14 ist eine Umfangs'nut 18 eingedreht, in welcher ■

alle radialen Nuten 17 münden. · · . . .-.;,·. '"

Venn sich der Ring 14 an seiner vorbestimmten Stelle im''.·.-:;-, -■ ''.'··■ .■ C Ventil befindet (Pig. 5), liegt der Umfangsnut 18 eine: in v_;:V. ·■ ■ ._:;> die Gehäusebohrung 6 eingedrehte Ringnut 19 gegenüber,· die^::,'^;· · 7 ' *,' einen ringförmigen S,ammelraum bildet, an welchen<eine als v7 Abflußkanal dienende radiale Gehäusebohrung 2ö Anschluß hat.- ·

Das Schließ- bzw. Sperrorgan des Ventils ist ein aus einem , verformbaren Material, z.B. Gummi: oder Kunststoff,·bestehender Ma Stopfen 21. Dieser gliedert sich in einen im wesentlichen zylindrischen Vorderteil 22, der spielfrei in der Bohrung 4 sitzt und am vorderen Ende,- welche durch ane Stirnfläche 23 gebildet ist, eine Fase 24 besitzt· .

Im hinteren Bereich hat der Stopfen 21 einen im Durchmesser . größeren zylindrischen Teil 25 ait einem stufenförmigen Ab- · satz 26 am Übergang vom dünneren Vorderteil 22 zum dickeren hinteren Teil 25. Im montierten Zustand liegt der Stopfen 21 mit dem Absatz 26 an der hinteren Stirnfläche des festen Ringes 14 an, der verhindert, daß sieh der Stopfen unter Druck in den Ringkanal' 19 drückt.

Das hintere Ende des dickeren Teils 25 des Stopfens 21 ist' mit so großer Mitteloffnung hohl ausgeführt, daß die yerbleibende geringe Wandstärke eine weiche Dichtungslippe 27 bildet. Im übrigen ist der Stopfen 21 auch insgesamt hohl ausgeführt, in^dem sich von der hinteren großen Mittelöffnung, welche vorn durch eine Schulterfläche 35 begrenzt wird, ein darin zentral mündendes Sackloch 28 nach vorn erstreckt.

η 33ο1/4.1ο.1971· 209816/0984

2U9627

Das Ventilgehäuse ist hinten abgeschlossen durch einen in die Gewindebö-hrung 1o eingeschraubten Dichtungsstopfen 3°» durch den beim Einschrauben ein Dichtungsring 3I gegen die konische Fläche 8 der Gehäusebohrung gedrückt wird, so daß ein absolut dichter hinterer Abschluß erhalten wird.

Auf der Vorderseite trägt der Verschlußstopfen 3o einen Anschlagdorn 3?, dessen vordere Stirnfläche 33 in einem geringen Abstand 3^ hinter der Schulterfläche 35 des Stopfens 21 liegt.

In der Gehäusebohrung 6 mündet, in dem Bereich, welcher normalerweise durch die Dichbungslippe 27 des Stopfens abgedeckt ist, ein abgesetzter Gasdruckanschlußkanal 36, 37>a& welchen in bekannter Weise eine nicht gezeigte Gasdruckleitung ange_r '■·'. schlossen werden kann. . ' . .

Das vorstehend beschriebene Ventil arbeitet wie; i^olgtt . ''.

Um das Ventil betriebsbereit zu machen, wird es über den -'-'.' Kanal 37 unter Gasdruck gesetzt, wozu beispielsweise Stickstoff dienen kann. Das eingepresste Gas (Pfeil 38 in Fig. 5) hebt vorübergehend die Dichtungslippe 2? von der Mündungsöffnung des Kanals 36, 37 ab, und es wird der Raun in der Gehäusebohrung 6 zwischen dem Stopfen 21 und dem Verschlußstopfen 3o mit Gasdruck beaufschlagt. Dieser teilt sich auch dem Sackloch 28 im Stopfen 21 mit, wodurch der letztere hermetisch dichtend an der Wand der Bohrung 4· anliegt.

Das Ventil ist auf diese Weise geschlossen und vermag einem bestimmten Betriebsdruck im hydraulischen System, mit welchem der Druftkanschlußkanal 2 in Verbindung steht, standzuhalten. Tritt jedoch im Druckanschlußkanal 2 ein z.B. durch übergroßen Druck auf die Deckenstütze entstandener Überdruck auf, der sich über die Nuten 13 in der Scheibe 11 und den radialen Spalt zwischen dieser und der Bohrung 4 auch dem Stopfen 21 mitteilt, so wird, wenn der Flüssigkeitsdruck H 53o1A.1o.1971 209816/0964

2H9627

Stärker ist als"dr>r Gasdruck im Sackloch 28, der Stopfen 21 am vorderen Teil 22 soweit zusammengedrückt, daß ein Leckspalt 39 -am Umfang entsteht, der hydraulische Flüssigkeit vom Kanal 2 zu den radialen Nuten 17 des Rings 14- und von dort weiter über die Umfangsnut 18 und die Ringnut 19 zum Ablaufkanal 2o gelangen laßt. Gleichzeitig hat der hydraulische Druck das Bestreben, den Stopfen 21 axial zurückzudrängen, der feste Anschlag 32 verhindert jedoch eine zu weitgehende axiale Verschiebung.

Sobald der geringe Lockstrom genügend Flüssigkeit abfließen gelassen hat, um den Druck im angeschlossenen hydraulischen System auf den vorbestimmten Maximaldruck zu senken, überwiegt im Ventil wieder der vom Gaskissen auf den Gummistopfen 21 ausgeübte Druck, welcher den Stopfen wieder bis zur dichten Anlage an der Gehäusebohrung A- aufweitet.·

Die vorgeschlagene Ventilausführung hat die folgenden Vor-r teile:

Der Stopfen 21 wird durch die hydraulische Flüssigkeit im Druckanschlußkanal 2 nur auf Druck beansprucht. Diese Belastung ist im Hinblick auf Betriebssicherheit und lange Standfestigkeit sehr günstig. Das Ventil verträgt bei dieser Konstruktion auch plötzliche Druckwellen im angeschlossenen hydraulischen System. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß sich bei überdruck oder Stoßwellen der vordere Teil des Stopfens 21 zusammenzieht und dann die Flüssigkeit auf direktem Wege vom Druckanschlußkanal 2 zum AbIaufkanal 2o fließt: der Stopfen 21 kann also nicht gesprengt werden. Schließlich verhindern die feste Ring 14 und die Scheibe eine unerwünschte stellenweise Verformung und damit Verschlechterung des Materials des Stopfens 21.

Schutzansprüche

■Μ 53οΐΛ.1ο.1971·

209816/0954

Claims

Schutzansprüche

hydraulisches Sicherheitsventil, insbesondere für hydraulische Grubenstempel, bestehend aus einem Gehäuse mit einem Druckanschluß- und einem Ablaufkanal, sowie aus einem im Gehäuse aufgenommenen, mit dem Druck im Anschlußkanal beaufschlagten Sperrglied, welches entgegen diesem Druck elastisch nachgiebig, in einer eine Verbindung zwischen Anschluß- und Ablaufkanal unter-

" brechenden Schließstellung gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrglied (21) ein stufenförmig abgesetzter Stopfen aus einem gummielastischen Material ist, welcher bei normalem Betriebsdruck dicht in einer passenden, stufenförmig abgesetzten Bohrung (4,6) sitzt und auf der kleineren Stirnfläche (23) mit dem Druck des Anschlußkanals (2) beaufschlagber ist, wobei auf dem kleineren Durchmesser (23) des Stopfens (21) zwischen dessen Absatz (267 und dem Absatz (5) der Gehäusebohrung (4, 6) ein steifer Ring (14) sitzt und kleine Abflußwege (17) zwischen dem Ring (14) und dem Absatz (5) der Gehäusebohrung (4,6) vorgc-

) sehen sind, die Anschluß an den Ablaufkanal (2o) haben.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t,· daß die Abflußwege zwischen dem Ring (14) und dem Absatz (5) der Gehäusebohrung (4,6) durch radiale Nuten (17) in der am Absatz (5) der Gehäusebohrung (4,6) anliegenden Stirnseite (16) des Rings (14) gebildet sind.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurc*h g e kennzeichnet, daß vor der kleineren Stirnfläche (23) des Stopfens (21) zwischen dieser und einer die f^ündungsöffnung des Druckanschlußkanals (2) enthaltenden

M 33c1A.1o.i97i 209816/0954

Planfläche (3) der Gehäusebohrung (4) eine Scheibe (11) sitzt, welche mit von der Vorderseite (12) zur Rückseite führenden Strömungswegen (1?) ausgebildet ist.

^ZU Ventil nnch Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strojnungswege (13) durch radiale Nuten auf der Vorderseite (12) der Scheibe (11) und einen Spalt zwischen den Umfangsflachen der Scheibe (11) und der Gehäusebohrung (4) gebildet sind.

5. Ventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (21) am vorderen Ende (24) angefast ist.

6. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e: ke nnzeichnet, daß der Stopfen (21) hohl ist und der Hohlraum (28) zur Rückseite hin offen ist.

7. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, & daß hinter dein Stopfen (21) ein unter Gasdruck stehender, abgeschlossener Raum (6) angeordnet ist.

8. Ventil nach Anspruch 7» d a d u r c h g e k' e η η- ·Τ : ■ zeichnet, daß ein Gasdruckanschlußkanal (36, 37)' zu dem abgeschlossenen Raum (6) durch eine asi hintereny'.; , Ende des Stopfens (21) ausgebildete Jjippendichtrahg {2?}·. ^! verschließbar ist, welche sich unter dem inneren:Gasdruck _;; dicht ' vor. die Mündungsöf fnung dea Gäsdrttcka%^^; ■:>; Schlußkanals (36, 37) legt. .' . ^:· ' ' ; . · V. ·\-

). Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden; An,*-":·*■ !V-'; Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Stopfen (21) ein axialer Anschlag (32) angeordnet ist.

fi 330I/4.I0.I97I

209816/0954