DE2506928C3 - Gebirgsschlagventil für hydraulische Grubenstempel - Google Patents
Gebirgsschlagventil für hydraulische GrubenstempelInfo
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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 hei 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, Ausknickungen usw. Ausknickungen des Ventilkegels beim öffnen des
Ventils werden selbst dann zuverlässig ausgeschlossen, wenn, die am Obergang 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 Ventilkegeis sowie eine Querabstützung desselben
an dem Druckstück ei-eichen, so daß Ausknickungen
oder sonstige Verformungen des Ventilkegels auch unrer 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
Ansprechdrüc',.e 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 Querabbiützung 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 ferner, 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 Druck-Stücks
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
lu 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 Schaft einstückig aus Kunststoff gefertigt werden.
Im folgenden wird die Erfindung an Maid des in der
Zeichnung im Axialschnitt dargestellten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen 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
jo mit drei Anschlüssen 12 und 13 versehen ist Der
Anschluß 12 liegt zusammen mit seinem \nschlußkanal 12' in der Mittelachse des Ventils, während die
Anschlüsse 13 mit den ihnen zugeordneten Kanälen 13' unter einem spitzen Winkel zur Ventilachse geneigt
Ji 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 is* Die Abdichtung des im Durchmesser kleineren Abschnitts
15' des Ventilsitzgliedes 15 in der gestuften Gehäusebohr ng 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
ίο gestuften Gehäusebohrung 14 abstützt. Der im Durchmesser
größere Teil 15" des Ventilsitzgliedes hat eine axiale Innenbohrung 20, die auf ganzer Länge bis zu dem
Ventilsitz 16 hin ungestuft zylindrisch ausgebildet ist. In dieser Innenbohrung ist der Schaft 21 eines Ventilkegels
>> 2? verschiebbar geführt. Der Ventilkegel 22 ist mit
seinem Schaft 21 zweckmäßig einstückig aus verschleißfestem Kunststoff hergestellt. Der Schaft weist, wie
bekannt, mehrere in Umfangsrichtung versetzte Axialnuten 23 auf, die in einer gemeinsamen Umfangsnut 24
m am Übergang zwischp; Ventilkegel und Schaft münden.
Mit 25 ist ein Guiäuse fest angeordneter Anschlag
bezeichnet, der als Anschlagring ausgebildet ist, welcher
sich gegen eine Schulter 26 des Gehäuses leg·, Der
Anschlagring 25 wird von der Schraubkappe 11 im
>· > Ventilgehäuse festgelegt Die Schraubkappe nimmt im
inneren die aus einem TeHerfederpaket bestehende Ventilfeder 27 auf. Di& 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 Fühfungsbohrung 30 des
ringförmigen Anschlages 25 verschiebbar geführt. Das Stützorgan 28 weist einen Bund 31 auf j gegen welchen
sich die Ventilfeder 27 abstützt. An seiner gegenüberliegenden Seite ist das Stützofgari 28 mit einer balligen
Fläche 32 gegen die Rückseite des zylindrischen Druckstückes 29 abgestützt.
Der Ventilkegel 22 weist an seiner dem Ventilschaft
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
;DrücksiücksE 29 bezeichne!, weicher dsn Veriti!ks™s! 22
eng umfaßt und am Außenumfang abstützt.
Es ist erkennbar, daß der Ventilkegel 22 auf seiner gesamten Stirnfläche 33 von dem Druckstock 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 Querbewegwgen
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 Seiten, 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 hülsenförmige 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 i2 ist an die Pumpenleitung bzw. die Druckmittelzuführungsleitung angeschlossen, in welcher,
wie üblich, ein Steuerventil od. dgl. (nicht dargestellt) angeordnet ist. Bei Betätigung dieses
Steuerventils wird das hydraulische Druckmedium über
den Anschluß 12 und den Kanal 12' sowie über die Kanäle 13' und die Anschlüsse 13 in den Druckraum des
Stempels eingeführt, wodurch der Stempel gesetzt wird. Da das hydraulische Druckmedium beim Setzen des
Stempels somit durch den Innenraum des Ventils strömt, werden etwaige Schmutzpartikel, die z. B. am Ventilkegel
i!2 im Bereich der Ringnut 24 anhaften, fortgespült Aufgrund dieses Spüleffekts kann es zu keinen größeren
Schmutzarisarrirnlüngeri innerhalb des Ventils und seiner
empfindlichen Teile kommen, welche beim Öffnen des Ventils einen beträchtlichen Strahlverschleiß am Ventilkegel
und an der Ventilsitzfläche bewirken würden.
Bei Druckanstieg in dem Druckraum des Stempels bewegt sich zunächst das hülsenförmige Ventilsitzglied
15 zusammen mit dem in Schließstellung befindlichen Ventilkegel 22 gegen die Rückstellkraft der Schließfe-
2Λ der 27, bis schließlich der ax:a!s Ansatz 39 des
Ventilsitzgliedes in Anlage gegen den Anschlag 25 kommt und das Ventilsitzglied an einer Weiterbewegung
hindei t. Bei weiterem Druckanstieg wird dann der 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 Druckmedium kann jetzt bei geöffnetem Gebirgsschlagventil
über die Ar: idilüsse 13, die Kanäle 13', den Innenkanal
des hülsenförmigen Ventilsitzgliedes 15, die Axialnuten 23, die Ringnut 24 und die Gehäusebohrung 14
abfließen. Das abfließende Druckmedi'itr verläßt das
Ventil über mehrere radiale Auslaßbohrungen 40 des Ventilgehäuses.
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 abgefedert
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 21 bestehende Ventilschließglied wird vorzugsweise aus
einem verschleißfesten Kunststoffmaterial gefertigt, während das Druckstück 29 und vorzugsweise auch das
Ventilsitzglied 15 vorteilhafterweise aus Metall hergestellt werden. Die inneren Strömungsquerschnitte des
Gebirgsschlagventils werden möglichst groß bemessen,
um bei einem Gebirgsschlag einen raschen Abfluß des
ίο hydraulischen Druckmediums und damit ein rasches
Einsinken des Stempels zu erreichen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (10)
1. Gebirgsschlagventil für hydraulische Grubenstempel,
dessen Ventilkegel mit einem Ventilschaft in einem Ventilsitzglied geführt und zusammen mit
diesem gegen die Rückstellkraft ehier 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 Ventilachse
an dem Druckstück zentriert ist
2. Gebirgsschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (29) die
gesamte Stireräche 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, ciaß das Druckstück
(29) und der Ventilkegel (.22) an ihren Abstützflächen mit ineinanderfassenden Vorsprüngen (35, 37) und
Ausnehmungen (34,36) versehen sind.
5. GebirgsscHagventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkegel (22) an seiner
Stirnfläche (33) mittig eine Ausnehmung (34) aufweist, in weiche ein axiaier VorsDrung (35) an der
Abstützfläche des Druckstückes (~J) einfaßt, wobei der Ventilkegel mit einem die mittige Ausnehmung
umschließenden Ringvorsprung (37) in eine den Vorsprung umschließende Ringnut (36) des Druck-Stückes
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 >o (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. r.
9. Gebirgsschiagventil 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 Ansprü- wi
ehe 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) «v ungesiuf t 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 ist und der Ventilkegel auf seiner dem Ventilschaft
abgewandten Stirnfläche gegen ein von der Schließfeder belastete.? Druckstück abgestützt ist.
Aus DE-AS 12 16 057 und DE-AS 12 52 995 sind Oberdruckventile der vorgenannten Art für hydraulische
Grubenstempel oder sonstige hydraulische Systeme bekannt, bei weichen 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 bei den unvermeidlichen Führungsungenauigkeitcn eine
möglichst zentrische Abstützung des Druckstückes am Ventilkegel zu erreichen, sind die sich aufeinander
abstüt?enden Flächen dieser beiden Teile ballig ausgebildet Infolgedessen ergibt sich eine angenähert
punktförmige Abstützung des Ventilkegels an dem Druckstück, was bei den hohen Arbeitsdrücken der
hydraulischen Stempel und den entsprechend großen Federschließkräften zu erheblichen spezifischen Flächenbelastungen
des Ysntilkegels und des Druckstücks 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 Öffnungs7iistanH aurh
keine Abstützung am Ventilsitz hat, steilen sich im Betrieb am Ventilkegel erhebliche Verformungs- 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.
Die vorgenannten Nachteile bestehen auch bei dem aus DE-Gbm 19 45 806 bek?nnten>
als Raubventil ausgebildeten Überströmventil, bei welchem der Ventilkegel auf einem zylindrischen Vorsprung des Druckstückes
kippbeweglich abgestützt ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gebirgsschlagventil der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine
Beschädigung des Ventilschließgliedes bei hohen, stoßartig auftretenden Belastungen zuverlässig vermieden
und damit die Funktionssicherheit des Ventils 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 formschlüssige
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 Gebirgsschlagventil
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 Führungsbolv
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
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