DE2435911C2

DE2435911C2 - Überdruckventil

Info

Publication number: DE2435911C2
Application number: DE2435911A
Authority: DE
Inventors: Walter Worth Houston Tex. Powell
Original assignee: Anderson Greenwood & Co 77401 Bellaire Tex Us
Current assignee: Anderson Greenwood & Co 77401 Bellaire Tex Us
Priority date: 1973-10-09
Filing date: 1974-07-25
Publication date: 1983-08-25
Also published as: AU475175B2; AU7121474A; US3848632A; DE7425449U; DE2435911A1; GB1412729A; CA992837A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Überdruckventil der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Art.

Ein solches Ventil ist beispielsweise durch die US-Patentschrift 35 80 274 bekannt. Bei diesem bekannten Ventil besitzt das Ventilgehäuse eine Ventilbohrung mit zwei koaxialen Abschnitten unterschiedlichen Durchmessers, in denen ein den Ventilkörper bildender Stufenkolben geführt ist, dessen Abschnitte jeweils eine Ringnut für einen O-Ring aufweisen, der dicht an der Innenwandung des zugeordneten Abschnitts der Ventilbohrung anliegt. Der durchmessergrößere Abschnitt der Ventilbohrung ist über einen radialen Durchgang mit dem DruckmediumeinlaB verbunden, während der durchmesserkleinere Abschnitt den Druckmediumauslaß bildet. Der Ventilkörper ist durch eine Feder in Richtung auf den durchmesserkleineren Abschnitt vorgespannt, Das diesem Abschnitt abgewandte Ende des durchmessergrößeren Abschnitts steht über kleine Öffnungen mit der Atmosphäre in Verbindung. Falls beim Betrieb dieses Ventils der Druck auf der AuslaOseite einen vorgegebenen Maximalwert überschreitet, wird der Ventilkörper in der Ventilbohrung so weit verschoben, bis der O-Ring des durchmessergrößeren Abschnitts in den Bereich einer Erweiterung der Ventilbohrung gelangt und ein Druckausgleich zwischen der Auslaßöffnung und der Atmosphäre stattfinden kann.

Diese Art von Ventilen neigt zum Schlagen und Klappern, da der Ventilkörper bei Druckschwankungen um den genannten Maximalwert jeder Druckänderung sehr schnell folgt.

Durch die US-PS 25 41 395 ist ein Überdruckventil mit einem kugelförmigen Ventilkörper bekannt, welcher mit geringem Spiel in einer zylindrischen Bohrung geführt ist und durch einen federbelasteten Kolben gegen seinen Ventilsitz gepreßt wird. Aufgrund des sehr geringen Spiels zwischen Ventilkugel und zylindrischer Bohrung kann ein Druckausgleich zwischen der Auslaßöffnung und einer zwischen Ventilkugel und Kolben liegenden Kammer stattfinden, der aufgrund des geringen Betrags des genannten Spiels sehr langsam erfolgt. Die Kolbenbewegung wird durch eine topfförmige Dichtung gebremst, die durch eine Spreizfeder und den hydraulischen Druck gegen die Zylinderwandung gedrückt wird. Da das Dichtungselement nicht mit dem Ventilkörper verbunden, sondern an einem von diesem getrennten Kolben angebracht ist, wirkt auf die Dichtung nicht an der an der Einlaßöffnung, sondern der an der Auslaßseite herrschende Druck des Mediums, der unter Umständen vergleichsweise niedrig sein kann. Das hat zur Folge, daß in diesem Fall auch die Kraft, mit der die Dichtung gegen die Zylinderwandung gedrückt wird, relativ niedrig ist. Findet unter diesen Umständen ein rascher Druckanstieg an der Eingangsseite statt, so wird die Ventilkugel ohne wesentliche Abbremsung angehoben. Kugel und Kolben verhalten sich beim Öffnen des Ventils im wesentlichen wie ein starres Element. Bei nachlassendem Überdruck sinkt jedoch zunächst die Kugel auf ihren Sitz zurück, während der Kolben mit einer gewissen Verzögerung folgt, die durch das oben erwähnte kleine Spiel verursacht wird. Ventilkörper und Kolben bewegen sich beim Schließen des Ventils also gewissermaßen unabhängig voneinander.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Überdruckventil der gattungsgemäßen Art so weiter zu bilden, daß die Maßnahmen zur Dämpfung der Bewegung des Ventilkörpers und damit zur Verhinderung eines Schiagens desselben besonders einfach sind und nur geringen Aufwand erfordern.

Diese Aufgabe wird durch ein Überdruckventil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche, auf die hiermit zur Verkürzung der Beschreibung ausdrücklich verwiesen wird.

Da bei dem Überdruckventil gemäß der Erfindung die als Bremselement wirkende Dichtung unmittelbar am Ventilkörper angeordnet ist, ist sie sowohl bei der öffnungs- als auch bei der Schließbewegung des letzteren wirksam. Zudem wirkt stets der am Einlaß anstehende Druck auf das Dichtungselement, so daß die Bremswirkung diesem Druck proportional ist. Dies gewährleistet eine weiche gedämpfte Bewegung des Yentilkörpers und gleichzeitig eine hohe Ansprechempfindlichkeit.

Im folgenden sei die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Überdruckventil.

F i g. 2 zeigt einen Detailschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform des Ventilkörpers mit Einzelheiten der erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung.

F i g. 3 zeigt einen Detailschnitt nach F i g. 2 mit einer anderen Ausführung des Ventilkörpers.

Das in F i g. 1 dargestellte Oberdruckventil weist ein Ventilgehäuse 10 mit einer Einlaßöffnung 12 und einer Auslaßöffnung 14 auf. In dem Ventilgehäuse 10 befindet sich ein Ventilsitz 16 auf einer Düse 18, wobei der Ventilsitz 16 die von dem Gehäuse 10 und der Düse 18 gebildete Verbindung zwischen der Einlaßöffnung 12 und der Auslaßöffnung 14 umgibt. Ferner ist innerhalb des Ventilgehäuses 10 ein Ventilkörper 20 beweglich angeordnet, der durch seine Bewegung einen Durchfluß durch den Ventilsitz 16 kontrolliert.

Das Ventilgehäuse 16 weist eine obere Federkammer 22 und eine untere Ventilkammer 24 auf. Eine Führungshülse 26 und die "Düse 18 sind innerhalb der unteren Ventilkammer 24 mit Hilfe einer auch die Einlaßöffnung 12 bildenden Buchse 28 festgehalten. Die Düse 18 erstreckt sich in die Führungshülse 26 hinein mit einem radialen Abstand von dieser. Der Ventilsitz 16 liest urr. eine die Düse 18 durchdringende Durchtrittsöffnung 30 und steht, sofern er nicht von dem Vemilkörpjr 20 beaufschlagt ist, über einen Ringraum 32 zwischen der Düse 18 und der Führungshülse 26 sowie über die Öffnungen 34 in der Führungshülse 26 mit der Auslaßöffnung 14 in Verbindung.

In dem oberen Teil der Führungshülse 26 ist eine die Führungshülse 26 in axialer Richtung durchdringende Bohrung 36 angeordnet, in der ein Spindelabschnitt 38 des Ventilkörpers 20 gleitend geführt ist Wenn der Ventilkörper 20 auf dem Ventilsitz 16 aufsitzt, ragt das Ende des Spindelabschnitts 38 aus der Führungshülse 26 heraus und liegt an einer Federendscheibe 40 an. Eine zwischen der Federendscheibe 40 und einer weiteren Federendscheibe 44 liegende Schraubenfeder 42 spannt den Ventilkörper 20 gegen den Ventilsitz 16 in seine Schließstellung. Die von der Schraubenfeder 42 ausgeübte Kraft wird durch eine Stellschraube 46 eingestellt, die aus dem Ventilgehäuse 10 herausragt und in ihrer Stellung durch eine Sicherungsmutter 48 fixiert ist. Das obere Ende des Gehäuses 10 ist durch eine Verschlußkappe 50 verschlossen.

Eine Durchflußregulierschraube 52 ist in das Ventilgehäuse 10 eingeschraubt, wobei ihr inneres Ende sich nahe der der Auslaßöffnung 14 gegenüberliegenden öffnung 34 befindet. Eine Drehung der Durchflußregulierschraube 52 verursacht eine Begrenzung oder Freigabe des Durchflusses durch die öffnungen 34 und gewährleistet damit den gewünschten Durchfluß, wenn das Ventil sich in seiner Offenstellung befindet. Eine Sicherungsmutter 54 fixiert die jeweilige Lage der Durchflußregulierschraube 52. Weiterhin ist ein Plombierdraht 56 zwischen der Verschlußkappe 50 und der Durchflußregulierschraube 52 angebracht, um zu gewährleisten, daß keine Änderung in der Einstellung des Öffnungsdruckes durch Regulierung der Kraft der Feder 42 und keine Änderung des Durchflusses durch Regulierung der Durchflußregulierschraube 52 vorgenommen wurde.

Eine Ausführungsform der Dämpfungsvorrichtung für den Ventilkörper 20 ist in der F i g. 2 dargestellt. Der Ventilkörper 20 weist in diesem Fall einen Sockel 58 auf, ferner einen in der Bohrung 36 geführten Schaft 60 und einen Rand 62, der von dem äußeren Rand des Sockels 58 in axialer Richtung absteht. Der Ventilkörper 20 ist mit einer Bohrung 64 versehen, die sich in axialer

Richtung bis in den Schaft 69 erstreckt (Fig.2). Der äußere Abschnitt der Bohrung 64 ist mit einem Gewinde 66 zur Aufnahme einer Halteschraube 68 versehen. Ein Sitzring 70 aus geeignetem Material ist zur Anlage an dem Ventilsitz 16 ausgebildet, um mit diesem einen dichten Verschluß zu bilden. Der Sitzring 70 wird, wie dargestellt, durch Anlage an dem inneren Umfang des Schraubenkopfes der Halteschraube 68 in seiner Lage gehalten.

Eine in einem mittleren Umfangsbereich des Schaftes 60 angeordnete Ringnut 72 steht über radiale Kanäle 74 in dem Schaft 60 in Verbindung mit der Bohrung 64. In der Ringnut 72 ist ein O-Ring 76 eingelegt. Ober einen den Schraubenkopf 68 durchdringenden Durchlaß 78 und eine längs des Schraubenschaftes der Halteschraube 68 verlaufende Nut 80 ist eine Verbindung zu der Bohrung 64 hergestellt.

Da die primäre Funktion des O-Rings 76 darin besteht, einen der Bewegung des Ventilkörpers 20 entgegenwirkenden Widerstand bzw. eine Reibungskraft zu erzeugen, ist die Breite der Nut 72 — in axialer Richtung gesehen — so gewählt, daß der O-Ring 76 zwischen den Seitenwänden der Ring«at 72 zusammengepreßt wird, und zwar mehr als zwischen dem Boden der Ringnut 72 und der Innenwand der Bohrung 36, wie das bei den üblichen O-Ringen der Fall ist Dieses Zusammenpressen des O-Ringes 76 reicht aus, um zu gewährleisten, daß der O-Ring 76 dicht an den Seitenflächen der Ringnut 72 anliegt. Der O-Ring 76 bildet auch eine Dichtung gegenüber der Innenwand der Bohrung 36, um ein Auslaufen von Flüssigkeit aus der tiefer gelegenen Ventilkammer 24 in die nöher gelegene Federkammer 22 zu verhindern.

In dieser Konstruktion erfolgt eine Übertragung des Flüssigkeitsdruckes von dem Bereich unterhalb des Ventilkörpers 20 und in der Nähe des Ventilsitzes 16 durch den Durchlaß 78, die Nut 80, die Bohrung 64 und die radialen Kanäle 74 in das Innere der Ringnut 72. Da der O-Ring 76 dicht an den Seitenwänden der Ringnut 72 anliegt und elastisch ausgebildet ist, wird er durch den auf ihn ausgeübten Flüssigkeitsdruck fest gege;t die Innenwand der Bohrung 36 gespannt. Diese feste Anlage, die druckabhängig ist, bewirkt durch Reibung eine:* Widerstand, der die schlagende oder klappernde Bewegung des Ventilkörpers 20 verhindert. Solange am Ventilsitz ein Flüssigkeitsdruck besteht, verleibt der O-Ring 76 in seiner durch den Druck hervorgerufenen Lage, welche den Reibungswiderstand verursacht, der schnellen Bewegungen, d. h. dem Klappern des Ventilkörpers 20, entgegenwirkt.

Eine modifizierte Ausführungsform der Verbindung durch den Ventilkörper 20 hindurch in das Innere der Ringnut 72 ist in Fig.3 dargestellt. Wie man erkennt, verläuft der Durchlaß 78 längs der Achse durch die Halteschraube 68 und mündet in die Bohrung 64. Das ermöglicht eine Verbindung zum Übertragen des Flüssigkeitsdruckes von der der Einlaßöffnung zugewandten Seite des Ventilkörpers 20 zu dem Inneren der Ringnut 72, wodurch der O-Ring 76 zu einer einen Reibungswiderstand bewirkenden Anlage an die Innenwand der Bohrung 36 gebracht wird.

In beiden Ausfüh 'Ungsformen der Erfindung werden die Flüssigkeiten von der Einlaßöffnung 12, der die Verschlußseite des Ventilkörpers 20 zugewandt ist. stets in das Innere der Ringnut 72 geleitet, um den O-Ring 76 nach außen zu drängen und zur einen Reibungswiderstand verursachenden Anlage an die Innenwand der jeweiligen Bohrung 37- zu bringen, um dadurch jegliche

Neigung des Ventilkörpers zum Schlagen zu unterdrükken und dadurch eine weiche und rasche Bewegung des Ventilkörpers zu gewährleisten.

Aus der obigen Beschreibung kann man ersehen, daß der Reibungswiderstand von einem einfachen durch Druck betätigten O-King herrührt. Der O-King kann ein handelsübliches Produkt sein und daher ist die erfiridungsgemäße Konstruktion einfach im Aufbau, preiswert und wirksam in der Verhinderung des Klapperns.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Überdruckventil, umfassend ein Ventilgehäuse mit einer Einlaßöffnung und einer Auslaßöffnung und einem die Verbindung zwischen Einlaßöffnung und Auslaßöffnung umgebenden Ventilsitz sowie einen in dem Ventilgehäuse bewegbar angeordneten Ventilkörper zum Öffnen und Schließen eines Durchflusses durch den Ventilsitz, wobei in dem Ventilgehäuse eine Bohrung vorgesehen ist, in der ein Teil des Ventilkörpers für eine Hin- und Herbewegung geführt ist, und wobei an diesem Teil des Ventilkörpers eine der Innenfläche der Bohrung zugewandte Ringnut ausgebildet ist, in der ein O-Ring für eine gleitende Berührung mit der Innenwand der Bohrung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung (78,80, 64, 74) zur Übertragung des Druckes des abzusichernden Systems zu dem Boden der Ringnut (72) vorgesehen ist derart, daß das Druckmedium den O-Ring (76) gegen die Innenwand der Bohrung (36) preßt

2. Überdruckventil nach Anspruch 1. gekennzeichnet durch eine sich in dem Ventilkörper (20) in axialer Richtung desselben von dem ventilsitzseitigen Ende des Ventilkörpers (20) aus erstreckende Bohrung (64), einen Sitzring (70) im Bereich des äußeren Endes der Bohrung (64) und eine den Sitzring (70) durchdringende und in den äußeren Abschnitt der Bohrung (64) einschraubbare Halteschraube (68), um den Sitzring (70) an dem Ventilkörper (20) in einer Lage zu halten, in der er an dem Ventilsitz (16) anliegt, wobei die Verbindung (78, 80, M, 74) einen Durchlaß (78) durch die Haltescbraube (68) und eäxn Kanal (74) von der js Bohrung (64) zu der Ringnut (72) umfaßt.

3. Überdruckventil nach \nspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß (78) den Kopf der Halteschraube (68) durchdringt und an eine längs eines Gewindeschaftes der Halteschraube (68) ausgebildete Nut (80) anschließt.