DE2506928B2 - Gebirgsschlagventil für hydraulische Grubenstempel - Google Patents

Description

Führung des Ventilkegels auf der seinem Ventilschaft gegenüberliegenden Seite gewährleistet auch bei größerem Ventilhub die genauere Axialführung, selbst dann, wenn der in der Führungsbohrung des Ventilsitzgliedes geführte Ventilschaft im Betrieb einem gewissen Strahlverschluß unterworfen sein sollte. Da der Ventilkegel auf seiner dem Ventilschaft gegenüberliegenden Stirnfläche großflächig und vorzugsweise auf ganzer Flächengröße durch das Druckstück abgestützt wird, stellen sich am Ventilkegel selbst bei sehr hohen Drücken, wie sie bei Gebirgsschlagventilen in Rechnung zu stellen sind, keine unzulässig hohen Flächenpressungen ein. Die großflächige Abstützung des Ventilkegels an dem Druckstück ist nicht nur im Hinblick auf die möglichst gering zu haltenden spezifischen Flächendrücke zwischen diesen Teilen von Bedeutung, sondern darüber hinaus auch im Hinblick auf die angestrebte schwingungsfreie Führung des Ventilkegels sowie im übrigen auch für die Erhaltung seiner Formhaltigkeit bei Vermeidung von Verformungen, Ausknicl.ungen usw. Ausknickungen des Ventilkegel beim öffnen des Ventils werden selbst dann zuverlässig ausgeschlossen, wenn die am Übergang zwischen dem mit Axialnuten versehenen Ventilschaft und dem Ventilkegel befindliche Ringnut für den Durchgang des hydraulischen Druckmediums einen verhältnismäßig großen Querschnitt erhält, was insbesondere bei Gebirgsschlagventilen angebracht ist, da hier beim Ansprechen des Ventils innerhalb kürzester Zeit große Flüssigkeitsmengen über das Ventil abgeblasen werden müssen. Durch die formschlüssige Kupplung zwischen dem Ventilkegel und dem Druckstück läßt sich eine genaue Zentrierung des Ventilkegels sowie eine Querabstützung desselben an dem Druckstück erreichen, so daß Ausknickungen oder sonstige Verformungen des Ventilkegels auch unter hohen Belastungen zuverlässig ausgeschlossen werden können.

Die großflächige Abstützung des Ventilkegels in Verbindung mit der beidseitigen Führung und der formschlüssigen Kupplung mit dem Druckstück ermöglicht in vorteilhafter Weise selbst für die auf sehr hohe Ansprechdrücke ausgelegten Gebirgsschlagventile die Verwendung eines aus verschleißfestem Kunststoff gefertigten Ventilkegels, der auch über längere Betriebszeit hinweg eine zuverlässige Dichtigkeit des Ventils gewährleistet.

Im Hinblick auf die genaue Zentrierung, Axialführung und Querabstützung des Ventilkegels am Druckstück empfiehlt es sich, die Anordnung so zu treffen, daß das Druckstück den Ventilkegel am Außenumfang formschlüssig umgreift, wodurch auch die Formhaltigkeit eines insbesondere aus Kunststoff hergestellten Ventilkegels selbst bei Höchstbeanspruchung gewährleistet wird. In dieser Hinsicht vorteilhaft ist es fernor, wenn das Druckstück und der Ventilkegel an ihren Abstützflächen mit ineinanderfassenden Vorsprüngen und Ausnehmungen versehen sind. Hierbei kann der Ventilkegel in einer vorteilhaften Ausgestaltung an seiner Stirnfläche mittig eine Ausnehmung aufweisen, in welche ein axialer Vorsprung an der Abstützfläche des Druckstücks einfaßt, wobei der Ventilkegel mit einem die mittige Ausnehmung umschließenden Ringvorsprung in eine den Vorsprung umschließende Ringnut des Druckstücks eingreift. Es versteht sich, daß die Anordnung auch umgekehrt getroffen werden könnte, derart, daß der mittige Vorsprung am Ventilkegel und die ihn aufnehmende Ausnehmung am Druckstück vorgesehen wird.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist das Druckstück rückseitig über eine ballige Fläche gegen ein von der Schließfeder belastetes Stützorgan abgestützt. Das Stützorgan selbst braucht keine genaue Führung zu erhalten. Die Federkräfte werden aufgrund der balligen Abstützung im wesentlichen zentrisch auf das Druckstück übertragen.

Die Führungsbohrung für das Druckstück wird zweckmäßig in dem gehäusefesten Anschlag des Ventilstitzgliedes angeordnet. In der Führungsbohrung des ringförmigen Anschlages kann auch das kolbenartige Stützorgan geführt sein. Weiterhin empfiehlt es sich, die den Schaft de Ventilkegels führende Innenbohrung des Ventilsitzgliedes auf ihrer gesamten, den Schaft des Ventilkegels führenden Länge bis zur kegeligen Ventilsitzfläche ungestuft zylindrisch auszubilden, wodurch bei einfacher Bauweise des Ventilsitzgliedes der Vorteil erreicht wird, daß Schmutzablagerungen in der den Ventilkegel aufnehmenden Innenbohrung weitgehend verhindert werden können. Wie erwähnt, kann der Ventilkegel nebst seinem Schaf! einstückig aus Kunststoff gefertigt werden.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand des in der Zeichnung im Axialschnitt dargestellten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgernäßen Gebirgsschlagventils näher erläutert.

Das dargestellte Ventil weist ein Ventilgehäuse 10 auf, welches an dem einen Ende durch eine Schraubkappe 11 verschlossen ist und das am gegenüberliegenden Ende mit drei Anschlüssen 12 und 13 versehen ist. Der Anschluß 12 liegt zusammen mit seinem Anschlußkanal 12' in der Mittelachse des Ventils, während die Anschlüsse 13 mit den ihnen zugeordneten Kanälen 13' unter einem spitzen Winkel zur Ventilachse geneigt sind. Die Kanäle 12' und 13' münden innenseitig in eine gestufte zylindrische Gehäusebohrung 14; sie stehen somit untereinander in Verbindung. In der gestuften Gehäusebohrung 14 ist ein gestuftes hülsenförmiges Ventilsitzglied 15 verschiebbar geführt, welches mit einer kegelförmigen Ventilsitzfläche 16 versehen ist. Die Abdichtung des im Durchmesser kleineren Abschnitts 15' des Ventilsitzgliedes 15 in der gestuften Gehäusebohrung 14 erfolgt z. B. mittels eines O-Ringes 17, • welcher in einer Ringnut an der Innenwand der Gehäusebohrung sitzt.

Der im Durchmesser größere Teil 15" des hülsenförmigen Ventilsitzgliedes 15 weist einen Ringflansch 18 auf, gegen welchen sich eine Schraubendruckfeder 19 legt, die sich ihrerseits gegen eine Ringschulter der gestuften Gehäusebohrung 14 abstützt. Der im Durchmesser größere Teil 15" des Ventilsitzgliedes hat eine axiale Innenbohrung 20, die aiuf ganzer Länge bis zu dem Ventilsitz 16 hin ungestuft zylindrisch ausgebildet ist. In dieser Innenbohrung ist der Schaft 21 eines Ventilkegels 22 verschiebbar geführt. D'er Ventilkegel 22 ist mit seinem Schaft 21 zweckmäßig einstückig aus verschleißfestem Kunststoff hergestellt. Der Schaft weist, wie bekannt, mehrere in Umfangsrichtung versrtzte Axialnuten 23 auf, die in einer gemeinsamen Umfangsnut 24 am Übergang zwischen Ventilkegel und Schaft münden.

Mit 25 ist ein Gehäuse fest angeordneter Anschlag bezeichnet, der als Anschlagring ausgebildet ist, welcher sich gegen eine Schulter 26 des Gehäuses legt. Der Anscnlagring 25 wird von der Schraubkappe 11 im Ventilgehäuse festgelegt. Die Schraubkappe nimmt im Inneren die aus einem Tellerfederpaket bestehende Ventilfeder 27 auf. Die Kraft der Ventilfeder 27 wird über ein kolbenartiees Stützorean 28 und ein ebenfalls

etwa kolbenartiges Druckstück 29 auf den Ventilkegel 22 übertragen, der hierdurch in Schließstellung auf dem konischen Ventilsitz 16 gehalten wird. Die beiden Teile 28 und 29 sind in einer Führungsbohrung 30 des ringförmigen Anschlages 25 verschiebbar geführt. Das Stützorgan 28 weist einen Bund 31 auf, gegen welchen sich die Ventilfeder 27 abstützt. An seiner gegenüberliegenden Seite ist das Stützorgan 28 mit einer balligen Fläche 32 gegen die Rückseite des zylindrischen Druckstückes 29 abgestützt.
Der Ventilkegel 22 weist an seiner dem Ventilschaft

21 abgewandten Stirnfläche 33 mittig eine Ausnehmung

34 auf, in die ein entsprechender Vorsprung 35 des Druckstückes 29 mit möglichst geringem Spiel einfaßt. Das Druckstück weist konzentrisch zu dem Vorsprung

35 eine Ringnut 36 auf, in welche ein die mittige Ausnehmung 34 umschließender ringförmiger Vorsprung 37 an der Stirnfläche des Ventilkegels 22 mit geringem Spiel einfaßt. Mit 38 ist ein Ringkragen des Druckstückes 29 bezeichnet, welcher den Ventilkegel 22 eng umfaßt und am Außenumfang abstützt.

Es ist erkennbar, daß der Ventilkegel 22 auf seiner gesamten Stirnfläche 33 von dem Druckstück 29 abgestützt wird, wobei der Ventilkegel zugleich am Außenumfang durch den Ringkragen 38 abgestützt wird. Außerdem sind der Ventilkegel und das Druckstück über die ineinanderfassenden Nuten und Vorsprünge in formschlüssiger Verbindung, so daß diese Teile keine nennenswerten relativen Querbewegungen zueinander ausführen können. Das Druckstück 29 ist in der Führungsbohrung 30 des Anschlagringes 25 mit möglichst geringem Spiel geführt, so daß über das Druckstück auch eine exakte Führung des Ventilkegels

22 erfolgt. Letzterer ist somit auf beiden Seilen, also einmal durch seinen Schaft 21 und zum anderen durch das Druckstück 29 geführt und abgestützt. Das Stützorgan 28 benötigt aufgrund der balligen Abstützung 32 am Druckstück 29 keine genaue Führung in der Führungsbohrung 30. Es überträgt die Kraft der Schließfeder 27 im wesentlichen zentrisch auf das Druckstück und damit auch auf den Ventilkegel.

Das huisenförmige Ventilsitzglied 15 weist an seiner dem Anschlagring 25 zugewandten Seite einen axialen Ansatz 39 auf. welcher mit der ihm zugewandten Stirnfläche des Anschlagringes 25 zusammenarbeitet.

Im Einsatz ist das Ventil mit seinen beiden Anschlüssen 13 an den Druckraum des hydraulischen Grubenstempels angeschlossen, der zu diesem Zweck mit zwei korrespondierenden Anschlüssen versehen ist. Der Anschluß 12 ist an die Pumpenleitung bzw. die Druckmittelzuführungslcitung angeschlossen, in welcher, wie üblich, ein Steuerventil od. dgl. (nich dargestellt) angeordnet ist. Bei Betätigung diese Steuerventils wird das hydraulische Druckmedium übe den Anschluß 12 und den Kanal 12' sowie über du -■ Kanäle 13' und die Anschlüsse 13 in den Druckraum de Stempels eingeführt, wodurch der Stempel gesetzt wire Da das hydraulische Druckmedium beim Setzen de Stempels somit durch den Innenraum des Ventils strömt werden etwaige Schmutzpartikel, die z. B. am Ventilke

I) gel 22 im Bereich der Ringnut 24 anhaften, fortgespült Aufgrund dieses Spüleffekts kann es zu keinen größerer Schmutzansammlungen innerhalb des Ventils und seine empfindlichen Teile kommen, welche beim Öffnen de Ventils einen beträchtlichen Strahlverschleiß am Ventil > kegel und an der Ventilsitzfläche bewirken würden.

Bei Druckanstieg in dem Druckraum des Stempel: bewegt sich zunächst das hülsenförmige Ventilsitzgliec 15 zusammen mit dem in Schließstellung befindlicher Ventilkegel 22 gegen die Rückstellkraft der Schließfe

:n der 27, bis schließlich der axiale Ansatz 39 de: Ventilsitzgliedes in Anlage gegen den Anschlag 25 kommt und das Ventilsitzglied an einer Weiterbewe gung hindert. Bei weiterem Druckanstieg wird dann de Ventilkegel 22 entgegen der Kraft der Feder 27 von

:■ dem Ventilsitz 16 abgehoben. Hierbei bleibt die exakte Führung und Abstützung des Ventilkegels durch das Druckstück 29 selbstverständlich erhalten. Das Druck medium kann jetzt bei geöffnetem Gebirgsschlagventi über die Anschlüsse 13, die Kanäle 13', den Innenkanal

ji. des hülsenförmigen Ventilsitzgliedes 15, die Axialnuten 23, die Ringnut 24 und die Gehäusebohrung 1' abfließen. Das abfließende Druckmedium verläßt da Ventil über mehrere radiale Auslaßbohrungen 40 de: Venlilgehäuses.

Bei abfallendem Druck im Stempeldruckraum schlägt der Ventilkegel 22 wieder auf den Ventilsitz 16 zurück, wobei letzterer aufgrund der rückseitigen Abstützung des Ventilsitzgliedes 15 durch die Feder 19 abgefeder wird. Unter der Schließkraft der Ventilfeder 27 wird

■" dann der Ventilkegel zusammen mit dem Ventilsitzglied in die Schließstellung zurückgestellt.

Das aus dem Ventilkegel 22 mit dem Ventilschaft 2 bestehende Ventilschließglied wird vorzugsweise au einem verschleißfesten Kunststoffmaterial gefertigt

:. während das Druckstück 29 und vorzugsweise auch da Ventilsitzglied 15 vorteilhafterweise aus Metall herge stellt werden. Die inneren Strömungsquerschnitte de Gebirgsschlagventils werden möglichst groß bemessen um bei einem Gebirgsschlag einen raschen Abfluß des

>" hydraulischen Druckmediums und damit ein rasche Einsinken des Stempels zu erreichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Gebirgsschlagventil für hydraulische Grubenstempel, dessen Ventilkegel mit einem Ventilschaft in einem Ventilsitzglied geführt und zusammen mit diesem gegen die Rückstellkraft einer Ventilfeder verschiebbar ist, wobei im Ventilgehäuse ein die Verschiebung des Ventilsitzgliedes in Öffnungsrichtung des Ventils begrenzender Anschlag vorgesehen ist und der Ventilkegel auf seiner dem Ventilschaft abgewandten Stirnfläche gegen ein von der Schließfeder belastetes Druckstück abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkegel (22) an seiner Stirnfläche (33) gegen das mit seinem Umfang in einer Führungsbohrung (30) geführte Druckstück (29) großflächig abgestützt und durch formschlüssige Kupplung senkrecht zur Ventilschse an dem Druckstück zentriert ist.

2. Gebirgsschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (29) die gesamte Stirnfläche des Ventilkegels (22) überdeckt und abstützt.

3. Gebirgsschlagventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (29) den Ventilkegel (22) am Außenumfang formschlüssig umgreift.

4. Gebirgsschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (29) und der Ventilkegel (22) an ihren Abstützflächen mit ineinanderfassenden Vorsprüngen (35, 37) und Ausnehmungen (34,36) versehen sind.

5. Gebirgsschlagventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkegel (22) an seiner Stirnfläche (33) mittig eine Ausnehmung (34) aufweist, in welche ein axialer Vorsprung (35) an der Abstützfläche des Druckstückes (29) einfaßt, wobei der Ventilkegel mit einem die mittige Ausnehmung umschließenden Ringvorsprung (37) in eine den Vorsprung umschließende Ringnut (36) des Druckstückes eingreift.

6. Gebirgsschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (29) rückseitig über eine ballige Fläche (32) gegen ein von der Schließfeder (27) belastetes Stützorgan (28) abgestützt ist.

7. Gebirgsschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbohrung (30) für das Druckstück (29) in dem gehäusefesten Anschlag (25) des Ventilsitzgliedes (15) angeordnet ist.

8. Gebirgsschlagventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Führungsbohrung (30) des ringförmigen Anschlages (25) auch das kolbenartige Stützorgan (28) geführt ist.

9. Gebirgsschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkegel (22) zusammen mit seinem Schaft (21) einstückig aus Kunststoff gefertigt ist.

10. Gebirgsschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die den Schaft (21) des Ventilkegels (22) führende Innenbohrung (20) des Ventilsitzgliedes (15) auf ihrer gesamten, den Schaft des Ventilkegels führende Länge bis zur kegeligen Ventilsitzfläche (16) ungestuft zylindrisch ausgebildet ist.

Die Erfindung betrifft ein Gebirgsschlagventil für hydraulische Grubenstempel, dessen Ventilkegel mit einem Ventilschaft in einem Ventilsitzglied geführt und zusammen mit diesem gegen die Rückstellkraft einer -, Ventilfeder verschiebbar ist, wobei im Ventilgehäuse ein die Verschiebung des Ventilsitzgliedes in Öffnungsrichtung des Ventils begrenzender Anschlag vorgesehen isi und der Ventilkegel auf seiner dem Ventilschaft abgewandten Stirnfläche gegen ein von der Schließfeder belastetes Druckstück abgestützt ist.

Aus DE-AS 12 16 057 und DE-AS 12 52 995 sind Überdruckventile der vorgenannten Art für hydraulische Grubenstempel oder sonstige hydraulische Systeme bekannt, bei welchen der Ventilkegel mit seiner Stirnfläche gegen ein von der Schließfeder des Ventils belastetes kolbenartiges Druckstück abgestützt wird, welches in einer die Ventilfeder aufnehmenden Gehäusebohrung hubbeweglich angeordnet und z. B. mittels Ringscheiben in der Gehäusebohrung geführt ist. Um

2Ii bei den unvermeidlichen Führungsungenauigkeiten eine möglichst zentrische Abstützung des Druckstückes am Ventilkegel zu erreichen, sind die sich aufeinander abstützenden Flächen dieser beiden Teile ballig ausgebildet. Infolgedessen ergibt sich eine angenähert

2i punktfönnige Abstützung des Ventilkegels an dem Druckstück, was bei den hohen Arbeitsdrücken der hydraulischen Stempel und den entsprechend großen Federschließkräften zu erheblichen spezifischen Flächenbelastungen des Ventilkegels und des Druckstücks

)o führt. Da die seitliche Abstützung des Ventilschaftes in der Führungsbohrung des Ventilsitzgliedes im Öffnungszustand des Ventils kleiner ist als im Schließzustand und der Ventilkegel im öffnungsz.ustand auch keine Abstützung am Ventilsitz hat, stellen sich im

j"> Betrieb am Ventilkegel erhebliche Verfoirmungs- und insbesondere Knickkräfte ein, die bei Extrembelastungen, wie sie vor allem bei Gebirgsschlagventilen in Rechnung zu stellen sind, zu einer Zerstörung des Ventilkegels führen können.

4(i Die vorgenannten Nachteile bestehen auch bei dem aus DE-Gbm 19 45 806 bekannten, als Raubventil ausgebildeten Überströmventil, bei welchem der Ventilkegel auf einem zylindrischen Vorsprung des Druckstückes kippbeweglich abgestützt ist.

4} Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gebirgsschlagventil der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine Beschädigung des Ventilschließgliedes bei hohen, stoßartig auftretenden Belastungen zuverliissig vermieden und damit die Funktionssicherheit des Ventils

ίο erhöht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ventilkegel an seiner Stirnfläche gegen das mit seinem Umfang in einer Führungsbohrung geführte Druckstück großflächig abgestützt und durch form-

"i'i schlüssige Kupplung senkrecht zur Ventilachse an dem Druckstück zentriert ist. Vorzugsweise ist die Anordnung so getroffen, daß das Druckstück die gesamte Stirnfläche des Ventilkegels überdeckt und abstützt.
Dadurch, daß bei dem erfindungsgemäßen Gebirgs-

Wi schlagventil der Ventilkegel nicht nur mit seinem Ventilschaft in der Führungsbohrung des Ventilsitzgliedes geführt wird, sondern zugleich auch auf der dem Ventilschaft gegenüberliegenden Seite durch das Druckstück, welches seinerseits in einer Führungsboh-

. > rung axial geführt ist, wird eine beidseitige Führung des Ventilkegels und damit eine äußerst genaue Führung desselben erhalten, was im Hinblick auf die Funktionstüchtigkeit des Gebirgsschlagventils bedeutsam ist. Die