DE2424272C2 - Hubventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Hubventil gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ein solches Hubventil ist beisp -'"isweise durch das DE-Gm 16 97 755 bekannt. Ferner ist ein solches Hubventil im Prinzip auch durch die US-PS 35 42 062 und die US-PS 19 94 320 bekannt, wobei allerdings bei den aus den !etztgenannten beiden Vorveröffenthchungen bekannten Hubventilen die Führungshülse am Ventilelement angeformt ist und von einem Führungsschaft geführt wird.

Solche Ventile mit einem geführten Ventilelement haben grundsätzlich gegenüber ungeführten Ventileleinenten, wie sie beispielsweise durch die DE-PS 11 19 615 und die DE-PS Il 88 400 bekannt sind, den Vorteil, daß das Ventilelement nur Bewegungen in Axialrichtung ausführen kann und dadurch weniger unerwünschte Bewegungen des Ventilelementes auftrelen können, die sogenanntes Flattern verursachen.

Ein Nachteil dieser bekannten Ventile mit geführtem Ventilelement liegt jedoch darin, daß Mehrfachpassungen auftreten. Der Sitz der Führungshülsr im Gehäuse, die Führungshülseninnenbohrung, der Schaft des Ventilelementes. das Ventilelement und der Ventilsitz müssen genau zentrisch zueinander liegen, damit das Ventilelcment sauber auf dem Ventilsitz aufsitzen kann. Damit diese Forderung erfüllt wird, müssen bei mehreren Passungen sehr enge Toleranzen eingehalten werden. Wenn dies nicht geschieht, besteht die Gefahr, daß das Ven ;ilelement nicht sauber auf dem Ventilsitz zu sitzen kommt, so daß das Ventil undicht ist. Nachteil der herkömmliclien Ventile dieser Art ist also, daß ihr Heniteüungsaufwand wegen der engen Toleranzen großist und daß die Gefahr¹ der Undichtheit besieht,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zügrüfide, ein Hubventil der angegebenen Art zu schaffen, das Weniger empfindlich gegen Fertigungsfehler ist bzw. weitere Toleranzen zuläßt Und dennoch zuverlässig dicht; schließen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Führungshülse an ihrem vom Ventilelement abgewandten Ende eine konvexe Stützfläche aufweist, die mit einer entsprechend pfannenartig ausgebildeten konkaven Gegenfläche des Gehäuses oder eines damit verbundenen Einsatzes ein Gelenk bildet

Die Abstützung der Führungshülse in einem Gelenk nach Art einer Kugelpfanne ermöglicht, daß sich das Ventilelement in Grenzen frei einstellen kann und dadurch beispielsweise geringe Fluchtfehler ausgleichen

ίο kann, ohne daß diese zu Undichtheiten führen. Da das erfindungsgemäße Ventil somit weniger empfindlich gegen Fertigungsfehler bzw. große Toleranzen ist, kann es mit geringerem Aufwand hergestellt werden.

Trotz der unstarren lagerung der Führungshülse erfüllt diese unverändert ihre Funktion, den Schaft axial zu führen, da die Führungshülse von der Feder mit ihrer Stützfläche in die konkave Gegenfläche hineingedrückt wird, so daß die Führungshülse nicht unerwünscht auswandern kann.

Durch die FR-PS 11 23 507, insbesondere deren Ausführungsform gemäß Fig. 1, ist ein Ventil bekannt, bei dem ein kugelförmiges Ventiieiement einstückig mit einem kurzen Schaft und einem im wesentlichen zylindrischen Kolben ausgebildet ist, dessen Mantelfläehe einen kugelförmigen Abschnitt aufweist, der sich an einer zylindrischen Gehäusewand abstützt. Zwischen dem Kolben und einem in das Gehäuse eingeschraubten Verschlußstück sitzt eine Druckfeder. Aufgrund dieser Ausbildung kann das Ventilelement um den Mittelpunkt

des kugelförmigen Mantelflächenabschnittes schwenken, was eine Selbstzentrierung bezüglich des Ventilsitzes ermöglichen soll. Weder eine konvexe Stützfläche am Ende eines das Ventilelement führenden Teiles noch eine konkave Gegenfläche für diese Stützfläche sind bei diesem bekannten Ventil vorgesehen. Zudem hat es insofern eine ungünstige Wirkungsweise, als es zum Verkanten neigt, da der energetisch günstigste Zustand, den die Druckfeder jeweils anzustreben versucht, derjenige ist, daß sich die Längsachse der Druckfeder und die Längsachse der Einheit ai.s Ventilelement, Schaft und Kolben nicht miteinander decken, sondern unter einem spitzen Winkel schneiden, da in diesem Fall die Länge, auf die sich die Druckfeder ausdehen kann, am größten ist. Aus der FR-PS 11 23 507. Figur 5. ist ferner ein Ventil bekannt, bei dem das an seiner Vorderseite kugelförmige Ventilelement an seiner Rückseite einstückig mit einer kleineren Kugel verbunden ist. die sich an einer Stützfläche abstützt, die in einem axial im Gehäuse verschiebbaren Kolben ausgebildet ist, der wiederum von einer Druckfeder beaufschlagt ist. Auch durch diese Ausbildung soll ein: Selbstzentrierung des Ventilelementes erreicht werden. Es 'veist allerdings den vorstehend erläuterten Nachteil der Gefahr des Verkantens auf. Für das den Ventilelement führende Teil ist kein stützendes Gelenk vorgesehen.

Aus der US-PS 30 48 188 ist ein Ventil bekannt bei dem sich das Ventilelement auf einer ebenen Stui/lLuhe zum Zweck der Selbstzentrierung radial verschieben kann. Die Stützfläche geht in ein hüKenformiges Element über, das an einem gabelförmigen Schaft geführt ist. Eine bewegliche Lagerung des der Führungshülse des erfindungsgemäßgen Ventiles entsprechenden Schaftes ist dagegen nicht vorgesehen.
Die Gegenfläche des erfindungsgemäßen Ventiles kann sowohl am Gehäuse ausgebildet sein als auch an einem damit verbundenen Einsatz, der vorzugsweise in Axiälfichtung verstellt werden kann, wodurch die

Federkraft auf das Ventilelement und somit der Ansprechdruck des Ventiles eingestellt werden können.

Da beim erfindungsgemäßen Ventil das Innere der Führungshülse nicht mehr zur umgebenden Atmosphäre entlüftet werden kann, sondern vielmehr mit einem Druckmittel gefüllt ist, sollte vorzugsweise eine Abflußmöglichkeit für dieses Druckmittel vorhanden sein. Beispielsweise kann vorgesehen sein, daß das Innere der Führungshülse über eine Bohrung mit der Stützfläche verLunden ist und daß die Stützfläche Kanäle bildende Ausnehmungen aufweist Alternativ kann jedoch in vorteilhafter Ausbildung auch vorgesehen sein, daß der Schaft eine axiale Durchgangsbohrung aufweist. Dadurch wird zusätzlich dafür gesorgt, daß die Stirnfläche des Schaftes unter dem Druck des Druckmittels steht, was die Flatterneigung des Ventiles weiter verringert und dazu führt, daß die am Ventilelement wirkende, resultierende Druckkraft kleiner ist und somit die Druckfeder schwächer dimensioniert werden kann. Dies wirkt sich insbesondere bei großen Ventilbohrungen in einer Verminderung des benötigten Bauraumes aus.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform, bei der das Ventil als Druckbegrenzungsventil mit stufenlos verstellbarem Ansprechdruck ausgebildet ist; und

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform, bei der das Ventil als Rückschlagventil ausgebildet ist.

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 in Form eines Druckbegrenzungsventiles mit stufenlos verstellbarem Ansprechdruck weist das Ventil ein äußeres Gehäuse 1 auf, das mit zwei jeweils als Bohrung ausgebildeten Anschlüssen 2 und 3 direkt beispielsweise in eine Hauptölleitung (nicht dargestellt) eines Öldruckversorgungssysiems eingefügt sein kann. Außer über diese Anschlüsse 2 und 3 lassen sich auch über einen mit einer Schraube 4' verschlossenen Anschluß 4 sowie über nicht dargestellte ./eitere, beispielsweise senkrecht zur Zeichenebene angeordnete Anschlüsse mehrere Geräte unmittelbar an das Ventil anschließen.

Sobald der Öldruck in der durch das Gehäuse 1 zwischen den Anschlüssen 2 und 3 verlaufenden Leitung 5 einen vorgegebenen Wert überschreitet, wird ein Ventilelement 6 von einem Ventilsitz T. der an einem Ventilsitzteil 7 ausgebildet ist, entgegen der Kraft einer als Schraubenfeder ausgebildeten Druckfeder 8 abgehoben, wodurch eine Öffnung zu einer Nebenleitung freigegeben wird, über die öl in einen nicht dargestellten Tank des Ölversorgungssystems zurückfließen kann. Dadurch wird der Druck in der Leitung 5 bis auf einen vorgegebenen Wert reduziert. Dabei strömt das Öl durch eine Kammer 9 und Bohrungen 10a sowie durch Anschlüsse 10 und 11 im äußeren Gehäuse 1. Die Anschlüsse 10 und 11 können außerdem einem Zusammenschluß von zwei oder mehreren Druckbegrenzungsventilen der dargestellten Art dienen.

Zur Lagerung und Führung des Ventilelementes 6 weist dieses auf seiner vom Ventilsitz T abgewandten Seite eine axiale Verlängerung in Form eines Schaftes 12 auf, der in eine einseitig offene, als Höhlzylinder ausgebildete Führungshülse 13 eingepaßt und in dieser verschiebbar geführt ist. Auf der Führungshülse 13 jowi« dem Schaft \1 ist die Druckfeder 8 angeordnet, die sich sowohl am entsprechend ausgebildeten Ende 23 der Führungshülse 13 als auch am Ventilelement 6 abstützt und den Diuck bestimmt, bei dem das Druckbegrenzungsventil anspricht.

Aufgrund der vorstehend beschriebenen Ausbildung

ragt das Ventilelement 6 in seiner Schließstellung — wie dargestellt — nicht in die Leitung 5, so daß der Strom des Öls durch die Leitung 5 vom Ventilelement 6 nicht behindert wird.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind bei der dargestellten Ausführungsform des Ventils das Ventilelement 6, die Druckfeder 8, der Schaft 12 und die Führungshülse 13 in einem inneren, patronenartigen und in das äußere Gehäuse 1 geschraubten Gehäuse 14 angeordnet und dadurch zu einer Einheit zusammengefaßt Das innere Gehäuse sichert im äußeren Gehäuse 1

is das Ventilsitzteil 7. Im Inneren des Gehäuses 14 ist die Kammer 9 ausgebildet Durch die Wand des Gehäuses 14 verlaufen die Bohrungen 10a. Durch diese Ausbildung werden die Reinigung, die Instandsetzung oder auch der Austausch bei Änderung der Sollwerte erheblich vereinfacht.

Wie weiterhin aus F i g. 1 ersieht¹ u ist, ist die das Venliielement 6 bzw. den Schaft ί2 verschiebbar führende Führungshülse 13 an ihrem vom Ventilelement 6 abgewandten Ende 23 kipp- bzw. verschwenkbar im inneren Gehäuse 14 gelagert. Dies ist dadurch erreicnt, daß das Ende 23 der Führungshülse 13 eine konvex gewölbte Stützfläche 28 aufweist die mit einer entsprechend pfannenartig ausgebildeten konkaven Gegenfläche 29 eines Einsatzes 31 im Gehäuse 14

3ü zusammenwirkt. Hierdurch lassen sich auf einfache Weise Toleranzen ausgleichen, so daß stets gewährleistet ist. daß das Ventilelement 6 auf seinem Ventilsitz T zuverlässig aufsitzt. Sowohl das kegelförmig ausgebildete Ventilelement 6 als auch der entsprechende Ventilsitz T am Ventilsitzteil 7 sind gehärtet. Die Sitzfläche bzw. die Sitzlinie des Ventikitzteils 7 ist scharfkantig ausgebildet, so daß Abriebteilchen von Metallen keine Möglichkeit haben, sich auf die Dichtfläche zu set> en.

Wie ferner aus Fig. 1 ersichtlich ist, weiten sowohl das Ventilelement 6 als auch sein in der Führungshülse 13 geführter Schaft 12 eine mittige, axial verlaufende Dun_ngangsbohrung 6' auf, die in einen gesonderten Druckraum 30 inneralb der Führungshülse 13 mündet der von einem in das Ende 23 eingesetzten Endteil 23' begrenzt wird, das das Ende 23 verschließt. Auf diese Weise läßt sich mittels des von der Leitung 5 durch die Durchgangsbohrung 6' in den Druckraum 30 eintretenden Öls bzw. Druckmittels ein Gegendruck auf den Schaft 12 aufbauen, der verhindert, daß das Druckbc grenzungsventil schon bei kleineren Druckschwankungen bzw. Überdrucken öffnet und dadurch in unerwünschter Weise flattert.

Im übrigen ist die wirksame Querschnittsfläche des VentiKe.nentes 6 an seinem Ventilsitz T größer als die wirksame Querschnittsfläche am Schaft 12. so daß das Druckbegrenzungsv ;ntil dann bei einem in der Leitung 5 herrschenden unzulässigen Überdruck öffnet, wenn die vom angreifenden Druck aufgrund der Querschnitts flächendifferenz erzeugte Kraft größer ist als die von der Druckfeder fc in entgegengesetzter Richtjng ausgeübte Kraft. In diesem Fall strömt dann Öl bzw. Druckmittel, das zuvor durch die Leitung 5 beispielsweise in Richtung der Pfeile A, B geflossen war, nunmehr teilweise in Richtung der Pfeile A, B'.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Druckbegrenzungsventil läßt sich der Ansprechdruck stufenlos verstellen, Was über eine Änderung der Vorspannung der Druckfeder 8 erfolgt. Zu diesem Zweck läßt sich die den

Schaft 12 des Ventilelementes 6 führende Führungshülse 13, zwischen deren Ende 23 und dem Ventilelement 6 die Druckfeder 8 abgestützt ist, dadurch in axialer Richtung verstellen, daß der in das innere Gehäuse 14 an dessen außen aus dem Gehäuse I herausgeführtem Ende eingesetzte Einsatz 31 verlagert wird. Am Einsatz 31 ist eine Gewindespindel angeformt, die in das Gehäuse 14 geschraubt ist und mittels einer an ihr befestigten Rändelmutter 15 in axialer Richtung zur Verstellung der Vorspannung der Druckfeder 8 hin* und herschraubbar ist. Zur Arretierung der jeweiligen Einstellung dient ein Feststellhebel 16.

Auf ähnliche Weise, wie dies vorstehend anhand von F i g. 1 erläutert wurde, kann ein Druckbegrenzungsventil ausgebildet sein, bei dem der Ansprechdruck nicht stufenlos verstellbar ist. Ein solches Druckbegrenzungsventil unterscheidet sich vom dargestellten und vorstehend beschriebenen Druckbegrenzungsventil dadurch, daß der Einsatz 31 einstückig mit dem Gehäuse fehlen. Ferner ist das Ventilelement 6 nicht mit der Durchgangsbohrung6'(siehe Fig. 1) versehen,sondern derart ausgebildet, daß durch das Ventilelemeni 6 und seinen Schaft 12 hindurch keine Verbindung zum Inneren der Führungshülsc 13 besteht. Das Innere der Führungshülse 13 steht jedoch an ihrem in Fig.2 rechten Ende 23 dadurch, daß die Führungshiilse 13 aufgebohrt ist, in Verbindung mit der Stützfläche 28, in der beim dargestellten Ausführungsbeispiel zwei radiale

ίο Ausnehmungen 35 ausgebildet sind, die Kanäle bilden, durch die das Innere der Führungshülse 13 in Verbindung mit der Kammer 9 im Inneren des inneren Gehäuses 14 steht. Dadurch ist für Druckausgleich zwischen dem Inneren der Führungshülsc 13 und der Kammer 9 gesorgt.

Im Betrieb wird das in Fig.2 dargestellte Rückschlagventil vom Anschluß 4 zum Anschluß 10 und/oder zum Anschluß 11 durchströmt. Der Druck des Öls bzw. Druckmittels in Strömungsrichtung braucht dabei nur

if iiusgcunuei ist uuu uau uemcnispreeiienu uie Gewindespindel am Einsa(z31.die Rändelrnuttef 15 und der Feststellhebel 16 nicht vorhanden sind, wie dies am in F i g. 2 rechten Ende des Gehäuses 14 erkennbar ist.

In Fig.2 ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventiles dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist das Ventil als Rückschlagventil ausgebildet. Es weist im wesentlichen die gleichen Elemente wie das Ventil gemäß Fig. 1 auf. Für gleiche bzw. entsprechende Elemente sind gleiche Bezugszeichen verwendet, so daß sich eine erneute Beschreibung aller Teile und Elemente erübrigt. Das in Fig.2 dargestellte Ventil unterscheidet sich von dem in Fi g. 1 dargestellten Ventil dadurch, daß die Anschlüsse 2 und 3 zu öle Κπίΐί ücf Dfiiciucucr S Hü üucfwifiucfi, uic

dimensioniert ist, so daß im Betrieb des Rückschlagventiles das Ventilelement 6 vollständig aufgestoßen wird, d. h. vom Ventilsitz T abgehoben wird. In dieser Stellung des Rückschlagventils kann das öl bzw. Druckmittel weitgehend ungehindert durchströmen. Im Falle der entgegengesetzten Strömungsrichtung, d. h. einer Strömungsrichtung zum Anschluß 4, würde das Ventilelement 6 auf seinen .Ventilsitz T gedrückt werde,*, so daß keine Durchströmung des Ventiles erfolgen kann. Das Ventil öffnet erst dann wieder, wenn der Druck am Anschluß 4 größer ist als der Gegendruck an den Anschlüssen 10 und 11.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Hubventil, dessen Ventilelement mit einem kolbenartigen Schaft versehen ist, der in einer am Gehäuse gelagerten Führungshülse verschiebbar angeordnet ist, und von einer an der Führungshülse abgestützten Druckfeder in Schließrichtung beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungshülse (13) an ihrem vom Ventilelement (6) abgewandten Ende (23) eine konvexe Stützfläche (28) aufweist, die mit einer entsprechend pfannenartig ausgebildeten konkaven Gegenfläche (29) des Gehäuses (14) oder eines damit verbundenen Einsatzes (31) ein Gelenk bildet

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (31) im Gehäuse (14) verstellbar angeordnet ist

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere der Führungshülse (13) über eine Bohrung mit der Stützfläche (28) verbunden :si und daß die Stützfläche Kanäle bildende Ausnehmungen (35) aufweist

4. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (12) eine axiale Durchgangsbohrung (6') aufweist.