DE2559917C2 - Überdruckventil für hydraulische Grubenstempel, insbesondere Gebirgsschlagventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Überdruckventil, insbesondere ein Gebirgsschlagventil, für hydraulische Grubenstempel, mit in der Innenbohrung des Ventilgehäuses angeordnetem Ventilkegel, der bei Überdruck im Stempeldruckraum gegen eine Federrückstellkraft von seinem Ventilsitz abhebbar ist, wobei das Ventilgehäuse mehrere mit getrennten Anschlüssen versehene Anschlußkanäle od. dgl. für die Verbindung mit dem Stempeldruckraum und mit einer Druckmittelquelle aufweist.

Überdruckventile dieser Art sind aus DE-AS 12 52 995, DE-GM 19 45 806 oder DE-AS 12 16 057 bekannt. Das Überdruckventil nach DE-AS 12 16 057 ist dabei so ausgebildet, daß es zugleich als Setzventil verwendbar ist. Es weist zu diesem Zweck einen besonderen Druckmittelanschluß für den Anschluß an eine Druckmittelquelle sowie ein gesondertes Setzventil auf, welches in der zu dem Ventilkegel führenden Innenbohrung des Ventilgehäuses angeordnet ist. Die Verbindung des Ventils mit dem Stempeldruckraum erfolgt über eine Querbohrung, die hinter dem Setzventil in die axiale Innenbohrung des Ventilgehäuses einmündet.

Die bekannten Überdruckventile haben den Nachteil, daß ihr Ventilkegel sowie die Ventilsitzfläche im Betrieb erheblichem Verschleiß, insbesondere einem Strahlverschleiß durch die vom hydraulischen Druckmedium mitgeführten Verunreinigungen unterliegen. Dies gilt vor allem dann, wenn die Ventile nur in größeren Zeitabständen ansprechen und, wie dies bei Gebirgsschlagventilen überwiegend der Fall ist, über längere Zeit hinweg im Schließzustand verbleiben. Hierbei kann es zu größeren Schmutzansammlungen im Ventil kommen, die bereits bei einmaligem Ansprechen des Ventils einen solch großen Strahlverschleiß bewirken, daß die Funktionssicherheit des Ventils nicht mehr gegeben ist Da Gebirgsschlagventile bei auftretenden Gebirgsschlägen innerhalb kürzester Zeitspanne eine große Flüssigkeitsmenge aus dem Stempeldruckraum abführen müssen, sind hier die Verschleißbeanspruchungen besonders groß, zumal beim Ansprechen des Ventils

ίο der Ventilkegel durch das mit großer Strömungsgeschwindigkeit vorbeifließende hydraulische Medium häufig Flatter- und Tanzbewegungen ausführt, die ebenfalls zu beträchtlichen Beanspruchungen und ernsthaften Beschädigungen des Ventils führen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Überdruckventil, insbesondere ein Gebirgsschlagventil, für einen hydraulischen Stempelausbau so auszubilden, daß die vor allem bei den hohen, stoßartig auftretenden Belastungen sich ergebenden Beanspruchungen und Verschleißerschei nungen, wie insbesondere der Strahlverschleiß, mög lichst gering gehalten werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß am Ventilgehäuse seitlich neben dem Druckmittelanschluß der Druckmittelquelle mindestens zwei an den gemeinsamen Stempeldruckraum anschließbare Druckraumanschlüsse angeordnet sind, wobei die Kanäle der Druckraumanschlüsse sowie der Kanal des Druckmittelanschlusses endseitig in der Innenbohrung des Ventilgehäuses münden und hier miteinander verbun den sind.

Dadurch, daß das erfindungsgemäße Ventil neben dem Druckmittelanschluß mindestens zwei Anschlüsse für die Verbindung mit dem Stempeldruckraum aufweist und die diesen Anschlüssen zugeordneten K anale bzw. Bohrungen untereinander sowie mit der den Ventilkegel aufnehmenden Innenbohrung in freier Verbindung stehen, wird erreicht, daß beim Befüllen des Druckraumes bzw. beim Setzen des Stempels das hydraulische Druckmedium über den Druckmittelanschluß und den ihm zugeordneten Kanal sowie über den bzw. die Kanäle, die über ihren Druckraumanschluß mit dem Druckrausn verbunden sind, zufließt. Das zufließende Druckmedium strömt dabei durch den Innenraum des geschlossenen Ventils, wobei es etwaige hierin abgela gerte Schmutzpartikel u.dgl. ausspült und fort schwemmt. Auf diese Weise werden auch größere Schmutzansammlungen im Ventil verhindert, so daß auch der Strahlverschleiß beim Ansprechen des Ventils vermieden oder zumindest niedrig gehalten wird. Die

so beim Setzen zufließende Druckflüssigkeit des Druckversorgungssystems übt demgemäß bei jedem Setzvorgang einen Spüleffekt aus, ohne daß aber das Überdruckventil selbst das eigentliche Setzventil bildet, also neben dem Ventilkegel im Inneren noch ein besonderes Setzventil aufweist. Die Anordnung mehrerer Anschlüsse und Anschlußkanäle bietet zugleich die Möglichkeit, den Strömungsquerschnitt des Ventils ohne allzu große Außenabmessungen desselben möglichst groß zu bemessen, so daß beim Ansprechen des

ω Ventils große Flüssigkeitsmengen je Zeiteinheit über das Ventil abgelassen werden können. Auf der Ablaufseite werden bei dem erfindungsgemäBen Ventil zweckmäßig ebenfalls mehrere etwa radial angeordnete Abflußbohrungen am Ventilgehäuse vorgesehen, die ins

h5 Freie münden können.

Es empfiehlt sich, die Kanäle der zu dem Stempeldruckraum führenden Anschlüsse unter einem spitzen Winkel zur Ventilachse gegenläufig zu neigen, derart,

daß sie endseitig in die axiale Innenbohrung einmünden. Der mit dem DruckmittelanschluB verbundene Kanal verläuft hierbei zweckmäßig in der Ventilachse, wobei er zusammen mit den spitzwinklig geneigten Kanälen in der axialen Innenbohrung des Ventils einmündet Diese Anordnung der verschiedenen Kanäle hat nicht nur den Vorteil, daß die Anschlüsse für die Verbindung mit dem Stempeldruckraum und mit dem Druckversorgungssystem am Ventilgehäuse eng nebeneinander angeordnet werden köcsen. Zugleich ergibt sich der Vorteil, daß die beim Stempelsetzen durch den Ventilinnenraum fließende Druckflüssigkeit aufgrund der mehrfachen Richtungsänderung eine gewisse Verwirbelung erfährt, wodurch der Spüleffekt begünstigt wird. Beim Ansprechen des Ventils ergibt sich weiterhin der Vorteil, daß der Ventilkegel über die axiale Innenbohrung praktisch auf gesamtem Umfang gleichmäßig von dem Druckmedium angeströmt wird, so daß höchst unerwünschte einseitige Beaufschlagungen des Ventilkegel unterdrückt werden, die zu Tanz- oder Drehbewegungen des Ventilkegels führen.

In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gebirgsschlagventils für hydraulische Grubenstempel im Axialschnitt dargestellt

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. Dip Kanäle 12' und 13' münden innenseitig in eine gestufte zylindrische Gehäusebohrung 14; sie stehen somit untereinander in freier Verbindung. In der gestuften Gehäusebohrung 14 ist ein gestuftes hiilsenförmiges Ventilsitzglied 15 verschiebbar geführt, welches mit einei 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 auf ganzer Länge bis zu dem Ventilsitz 16 hin ungestuft zylindrisch ausgebildet ist. In dieser Innenbohrung ist der Schaft 21 eines Ventilkegels 22 verschiebbar geführt. Der Ventilkegel 22 ist mit seinem Schaft 21 zweckmäßig einstückig aus verschleißfestem Kunststoff hergestellt. Der Schaft weist, wie bekannt, mehrere in Umfangsrichlung versetzte Axialnuten 23 auf, die in einer gemeinsamen Umfangsnut 24 am Übergang zwischen Ventilkegel und Schaft münden.

Mit 25 ist ein im Gehäuse fest angeordneter Anschlag bezeichnet, der als Anschlapririy ausgebildet ist, welcher sich gegen eine Schulter 26 des Gehäuses legt. Der Anschlagring 15 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 kolbenartiges Stützorgan 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 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 12 ist an die Pumpenleitung bzw. an 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 nach innen konvergierenden Kanäle 13' und deren Anschlüsse 13 in den Stempeldruckraum eingeführt, wodurch der Stempel gesetzt wird. Da das hydraulische Druckmedium beim Setzen des Stempels somit unter Richtungsumkehr durch den Innenraum auf der Anströmseite des Ventils strömt, werden etwaige Schmutzpartikel, die z. B. am Ventilkegel 22 im Bereich der Ringnut 24 anhaften, fortgespült. Aufgrund dieses Spüleffekts kann es zu keinen größeren Schmutzansammlungen innerhalb des Ventils und seiner empfindlichen Teile kommen, welche beim öffnen des Ventils einen beträchtlichen Strahlverschleiß insbesondere am Ventilkegel und an der Ventilsitzfläche bewirken wurden.

Bei Druckanstieg im Stempeldruckraum bewegt sich zunächst das Ventilsitzglied 15 zusammen mit dem in

Schließstellung befindlichen Ventilkegel 22 gegen die Rückstellkraft der Schließfeder 27, bis schließlich der axiale Ansatz 39 des Ventilsitzgliedes in Anlage gegen den Anschlag 25 kommt und das Ventilsitzglied an einer Weiterbewegunf hindert. 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 erhalten. Das Druckmedium kann jetzt bei geöffnetem Ventil über die Anschlüsse 13, die Kanäle 13', den Innenkanal des hülsenförmigen Ventilsitzgliedes 15, die Axialnuten 23, die Ringnut 24 und die Gehäusebohrung 14 abfließen Das abfließende Druckmedium verläßt das Ventil übei mehrere radiale Auslaßbohrungen 40 des Ventilgehäu ses. Da beim Ansprechen des Ventils das Druckmediurr über beide gegeneinander konvergierenden Kanäle 13 aus dem Stempeldruckraum abgeführt und in die der Ventilkegel aufnehmende Innenbohrung einströmt, wire erreicht, daß der Ventilkegel praktisch auf seinen gesamten Umfang annähernd gleichmäßig von derr

ίο Druckmedium angeströmt wird, so daß höchst uner wünschte einseitige Beaufschlagungen des Ventilkegel; vermieden werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   Ϊ. Oberdruckventil, insbesondere Gebirgsschlagventil, für hydraulische Grubenstempel, mit in der Innenbohrung des Ventilgehäuses angeordnetem Ventilkegel, der bei Überdruck im Stempeldruckraum gegen eine Federrückstellkraft von seinem Ventilsitz abhebbar ist, wobei das Ventilgehäuse mehrere mit getrennten Anschlüssen versehene Anschlußkanäle für die Verbindung mit dem Stempeldruckraum und mit einer Druckmittelquelle aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß am Ventilgehäuse (10) seitlich neben dem Druckmittelanschluß (12) der Druckmittelquelle mindestens zwei an den gemeinsamen Stempeldruckraum anschließbare Druckraumanschlüsse (13) angeordnet sind, wobei die Kanäle (13') der Druckraumanschlüsse (13) sowie der Kanal (12') des Druckmittelanschlusses (12) endseitig in der Innenbohrung (14) des Ventilgehäuses (10) münden und hier untereinander verbunden sind.
2. 2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (13') der Druckraumanschlüsse (13) unter einem spitzen Winkel zur Vertikalachse gegenläufig geneigt sind und endseitig in die axiale Innenbohrung (14) einmünden.
3. 3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Druckmittelanschluß (12) verbundene Kanal (12') in der Ventilachse verläuft und zusammen mit den spitzwinklig geneigten Kanälen (13') in der axialen Innenbohrung des Ventils mündet.