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Beschreibung
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betreffend Überströmventil.
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Die Erfindung betrifft ein Überströmventil zum Anschluß an einen hydraulischen
Kreislauf.
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Es sind verschiedene Arten von Überströmventilen bekannt, die insbesondere
bei hydraulischen Kreisläufen für Streben oder Grubenstempel verwendet werden. Ein
solches Überströmventil dient dem Ablaufen von Flüssigkeit aus einer FlUssigkeitsleitung,
sobald der Flüssigkeitsdruck einen vorbestimmten Grenzdruck übersteigt.
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Bei bestimmten bekannten Überströmventilen kommt der Flüssigkeitsdruck
so zur Einwirkung, daß ein Verschlußorgan gegen die Kraft einer entgegenwirkenden
Feder von seinem Sitz abgehoben wird. Bei fehlendem Flüssigkeitsdruck hält die Feder
das Verschlußorgan mit sehr großer Kraft auf seinem Sitz. Diese Dauerberührung schadet
den Berührungsflächen bzw. Dichtungsflächen.
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Ferner ist die Feder immer gespannt und es kommt häufig vor, daß der
Grenzdruck oder der Einstellwert des Überströmventils sich im Anschluß an eine längere
Lagerung im Magazin wandert.
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Schließlich ändert sich bei unter dem Einstellwert liegendem
Flüssigkeitsdruck
die Andriickkraft des Verschlußorgans an seinen Sitz in umgekehrtem Sinne zum Flüssigkeitsdruck,
was eine Ungenauigkeit in der Einstellung des Grenzdrucks bzw. Öffnungsdrucks und
ein fortschreitendes Öffnen des Ventils zur Folge hat.
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Bei anderen bekannten ÜberstrëmventiLen wird das Verschlußorgan mit
Hilfe eines Druckgaspolsters auf seinen Sitz gedrückt. Hierbei stehen die Dichtungsflächen
ständig unter einem entsprechenden Anlagedruck, und es besteht keine Möglichkeit,
den Öffnungsdruck einzustellen, was zu der Notwendigkeit führt, eine große Zahl
verschiedener Überströmventile vorrätig zu haben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden
und ein Überströmventil zu schaffen, bei den die auf die Berühriingsflächen im Bereich
des Sitzes wirkenden Druckkräfte praktisch vernachlässigbar sind, wenn die Kreislaufflüssigkeit
nicht unter Druck steht. Außerdem soll das erfindungsgemäße Überströmventil eine
größere Genauigkeit hinsichtlich des Überströmdrucks aufweisen, und dieser Wert
soll einstellbar sein.
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Das erfindungsgemäße Überströmventil besteht aus einem Venti1-gehäuse
mit einer abgedichteten Druckkammer, die mit einem unter Druck stehenden Fliissigkeitskreislauf
verbindbar ist, und mit einer Ablaufkammer, die mit wenigstens einem Ablaufkanal
für die Ableitung von Flüssigkeit versehen ist, aus einem Verschlußorgan, das sich
an einem Sitz abstützt, um die beiden Kammern voneinander zu trennen oder sie miteinander
zu verbinden, wobei die Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß sich das Verschlußorgan
an einem Sitz auf der Seite der Druckkammer abstützt, wobei der Sitz an einer gleitenden
Trennwand angeordnet ist, der eine Feder derart zugeordnet ist, daß bei fehlendem
Druck in der Druckkammer die Feder praktisch unbelastet ist, und daß ein mit dem
Ventilgehäuse fest verbundener Anschlag vorgesehen
ist, der in Abhängigkeit
von der Stellung der gleitenden Trennwand mit dem Verschlußorgan in Berührung kommt,
wenn sich dieses noch in Anlage am Ventilsitz befindet, wobei eine Steigerung des
Flilssigkeitsdrucks in der Druckkammer bewirkt, daß bei einem unter dem Einstellwert
des Überströmventils bleibenden Druck das Verschlußorgan durch die Flüssigkeit mit
einer Kraft an seinen Sitz angedrückt wird, die dem Flüssigkeitsdruck proportional
ist, während die gleitende Trennwand die Feder zusammendrückt, und daß bei einem
Druck oberhalb des Einstellwertes des Überströmventils das Verschlußorgan in Anlage
an den Anschlag kommt, während sich die Trennwand verschiebt, wobei die Feder weiter
zusammen gedrückt wird und sich das Verschlußorgan vom Sitz abhebt.
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Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist das Ventilgehäuse
mit einer zentralen Bohrung verstehen, deren eines Ende durch einen Stopfen fest
verschlossen ist, der einen koaxialen Vorsprung trägt, der innerhalb eines Ringkolbens
gleitet, der die Trennwand, die den Sitz aufweist, seitlich verlängert, wobei der
Stopfen mit einer durchgehenden axialen Bohrung versehen ist, die eine Verbindung
zwischen der unter Druck stehenden Flüssigkeit und der Druckkammer herstellt, die
innerhalb des Ringkolbens durch das Ende des Vorsprungs am Stopfen begrenzt ist,
und wobei ferner eine Dichtung zwischen der zylindrischen Fläche dieses Vorsprungs
und der Innenfläche des Ringkolbens vorgesehen ist.
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Vorteilhafterweise nimmt die Druckkammer eine schwache schraubenli,nienförmige
Hilfsfeder auf, die zwischen dem Verschlußorgan und dem Ende des Vorsprungs am Stopfen
ständig zusammengedrückt ist, um das Verschlußorgan in Richtung auf seinen Sitz
vorzuspannen, wobei jedoch diese Hilfsfeder eine wesentlich geringere Kraft als
die auf die Trennwand wirkende Feder ausübt.
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Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform wird das Verschlußorgan von
einer Kugel gebildet, der ein Sitz in Form einer kegelstumpfförmigen Bohrung zugeordnet
ist.
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Bei einer vorteilhaften Abänderung wird das Verschlußorgan von einem
kegelstumpfförmigen Zapfen gebildet, dem als Sitz die Mündungsöffnung eines Loches
in der Trennwand zugeordnet ist.
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Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn das Verschlußorgan an seinem
Ende eine ebene Ringfläche aufweist, die mit dem den Sitz bildenden Rand eines runden
Auges oder vorspringenden Wulstes zusammenwirkt.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Ab1aufkammer innerhalb
des verbleibenden freien Raumes der zentralen Bohrung im Ventilgehäuse jenseits
der Trennwand gebildet, die den Sitz aufweist.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist die der Trennwand zugeordnete
Feder eine Schraubenfeder, die mit ihrem einen Ende an einer Gehäuseschulter am
Ende der zentralen Bohrung anliegt und die mit ihrem anderen Ende an der gleitenden
Trennwand anliegt.
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Vorteilhafterweise ist das andere Ende der zentralen Bohrung im Ventilkörper
gleichfalls durch einen Stopfen verschlossen, in dessen Mitte eine Stange befestigt
ist, die sich in axialer Richtung in die zentrale Bohrung hinein erstreckt, mit
großem Spiel durch die Trennwand in die Sitzdffnung ragen kann und mit ihrem freien
Ende den Anschlag für das Verschlußorgan bildet. Dieser Anschlag kann eben, gerundet
oder scharfwinklig sein oder auch Jede geeignete Form in Abhängigkeit von der gewünschten
Bauart des Verschlußorgans aufweisen.
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In Übereinstimmung mit einer ergänzenden Maßnahme ist diese Stange
in eine Gewindebohrung des Stopfens eingeschraubt, wobei der Grenzdruck des Ventils
durch mehr oder weniger tiefes Einschrauben der Stange, was die axiale Stellung
ihres freien Endes bzw. des Anschlags ändert, eingestellt werden kann.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Varianten wird nachfolgend
anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 das Überströmventil
in einem Axialschnitt; Fig. 2 in einer Fig. 1 entsprechenden Teildarstellung eine
andere Betriebsstellung; Fig. 3 in einer Fig. 2 entsprechenden Darstellung eine
weitere Betriebsstellung, in der Flüssigkeit überströmt; Fig. 4 eine Änderung in
der Ausbildung des Verschlußorgans und des Ventilsitzes; Fig. 5 eine weitere Abänderung
des Verschlußorgans und des zugehörigen Ventilsitzes und Fig. 6 den Dichtungsdruck
(Ordinate) in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsdruck (Abszisse) für das erfindungsgemäße
Überströmventil im Vergleich zu den Verhältnissen beim bekannten Überströmventil.
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In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Überströmventil dargestellt, das
ein Ventilgehäuse 1 mit einer zentralen zylindrischen Bohrung 2 aufweist, die am
einen Ende durch einen Stopfen 3 und am anderen Ende durch einen Stopfen 4 verschlossen
ist.
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Der Stopfen 3 ist mit Hilfe von nur angedeuteten Schrauben 5 am Ventilgehäuse
1 befestigt und mit einem gewindeaufweisenden Anschlußstück 6 verbunden, das die
Möglichkeit schafft, das Überströmventil in bekannter Weise an einen Druckflüsslgkeitskreislauf
anzuschließen. Der Stopfen 3 weist ferner einen einstückig angeformten koaxialen
Vorsprung 7 auf, der sich in das Innere der Bohrung 2 hinein erstreckt. Eine axiale
Bohrung 8 erstreckt sich durch den Stopfen 3 und den Vorsprung 7.
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In der Bohrung 2 ist ein Ringkolben 9 freigleitend angeordnet, der
an seinem einen Ende eine Trennwand 10 trägt, die von einer Scheibe gebildet wird.
Eine Dichtung 11 ist zwischen dem Ringkolben 9 und der Trennwand 10 eingespannt,
die in ihrer Mitte mit einer axialen Bohrung 12 versehen ist, die sich auf der dem
Ringkolben 9 zugewandten Seite zu einem kegelstumpfförmigen Ventilsitz 13 für ein
Verschlußorgan 14 erweitert, das gemäß Fig. 1 von einer Kugel gebildet ist.
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Eine schwache Schraubenfeder 15 ist zwischen dem Verschlußorgan 14
und einer Schulter 16 rings um die Mündungsöffnung der sich durch den Vorsprung
7 erstreckenden Bohrung 8 eingespannt. Der Ringkolben 9 gleitet mit seiner Innenumfangsfläche
frei auf dem Vorsprung 7, wobei ein wulstförmiger Dichtungsring 17 von der Umfangsfläche
des Vorsprungs 7 in einer Nut in der Innenumfangsfläche des Ringkolbens 9 zusammengedreckt
ist, wodurch die Abdichtung einer Druckkammer 18 erreicht wird, die innerhalb des
Ringkolbens 9 ausgebildet ist und vom freien
Ende des Vorsprungs
7 begrenzt wird.
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Zwischen dem Ringkolben 9 und der Trennwand 10 einerseits sowie dem
Stopfen 4 andererseits ist eine Ablaufkammer 19 innerhalb der zentralen Bohrung
2 gebildet. Der Stopfen 4 ist in eine Gewindebohrung 20 des Ventilgehäuses 1 eingeschraubt
und weist eine zentrale Gewindebohrung 21 auf, in die eine Stange 22 eingeschraubt
ist. Das innere Ende 23 dieser Stange 22 ist im Durchmesser verringert und kann
mit großem Spiel in die Bohrung 12 der Trennwand 10 eindringen, wenn diese sich
in entsprechender Weise axial verschiebt.
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In der Ablaufkammer 19 ist eine Schraubenfeder 24 angeordnet, die
sich mit einem Ende am Stopfen 4 abstützt und mit ihrem anderen Ende an der Trennwand
10 anliegt. Diese Feder 24 ist auf die Stange 22 aufgeschoben.
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Das Ventilgehäuse 1 weist ferner zwei radiale Kanäle 25 und 26 auf,
welche die zentrale Bohrung 2 direkt mit der umgebenen Atmosphäre verbinden. Der
Kanal 25 mündet in die Ablaufkammerl9 Der Kanal 26 mündet in eine Kammer 27 zwischen
dem Stopfen 3 und dem Ringkolben 9.
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Das Überströmventil arbeitet in folgender Weise: Bei fehlendem Druck
innerhalb der Bohrung 8 und damit der Druckkammer 18 nehmen die Teile des Überströmventils
die in Fig. 1 gezeigte Stellung ein. Die Feder 15 hat nur die Aufgabe, das Verschlußorgan
14 entgegen seinem Gewicht auf dem Sitz 13 zu halten und zu verhindern, daß es sich
unter der Einwirkung verschiedener Orientierungen des tberströmventils infolge seines
Gewichts verlagert. In dieser Stellung gemäß Fig. 1 ist die Feder 24 vollständig
entspannt und bringt keine Kraft auf, abgesehen von der sehr geringen Kraft der
Hilfsfeder 15, die über den Ringkolben 9 bzw. die
Trennwand 10
übertragen wird.
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Wenn der Flüssigkeitsdruck in der Bohrung 8 und damit in der Druckkammer
18 ansteigt, die ja abgedichtet ist, resultiert daraus eine Axialkraft, die auf
die Trennwand 10 wirkt und den Ringkolben 9 in Richtung des Pfeils 28 verschiebt,
wobei die Feder 24 proportional zu dieser Verschiebung zusammengedrückt wird. Gleichzeitig
wirkt der FlUssigkeitsdruck auf das Verschlußorgan 14, das auf seinen Sitz 13 gedrückt
wird, so daß eine besonders gute Abdichtung erreicht wird.
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Wenn der Flüssigkeitsdruck den vorgenannten Einstellwert des Überströmventils
erreicht, hat der Ringkolben 9 mit der Trennwand 10 die Feder 24 in einem solchen
Maße zusammengedrückt, daß das Ende 23 der Stange 22, das einen Anschlag bildet,
in Berührung mit dem kugelförmigen Verschlußorgan 14 tritt, wie es in Fig. 2 dargestellt
ist. Übersteigt der Flüssigkeitsdruck den Einstellwert des Überströmventils, drückt
der Ringkolben 9 mit der Trennwand 10 die Feder 24 noch weiter zusammen, während
das Versdtußorgan 14 vom Stangenende bzw.
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Anschlag 23 zurückgehalten wird und sich dementsprechend vom Sitz
13 abhebt, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Nunmehr kann Flüssigkeit entsprechend
den Pfeilen 29 aus der Druckkammer 18 in die Ablaufkammer 19 strömen, aus der sie
über den Kanal 25 entweicht. Dieser Kanal 25 kann mit einer Rücklaufleitung für
die Rückgewinnung der Flüssigkeit verbunden sein.
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Sobald der Flüssigkeitsdruck sinkt, geht der Ringkolben 9 wieder in
seine Ausgangslage zurück. Der Kanal 26 sorgt dafür, daß die Kammer 27 stets auf
atmosphärischem Druck gehalten wird, so daß die Gleitbewegungen des Ringkolbens
9 nicht behindert werden.
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Durch mehr oder weniger tiefes Einschrauben des Stopfens 4 nd der
Stange 22 läßt sich der Öffnungsdruck des Überstromventils einfach einstellen.
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Bei dem Diagramm gemäß Figur 6 sind auf der Abszisse die Flüssigkeitsdrücke
und auf der Ordinate die auf den Ventilsitz ausgeübten Kräfte beim Einwirken des
Flüssigkeitsdrucks auf das Überströmventil eingetragen.
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Die Gerade 30 entspricht den Verhältnissen bei einem bekannten Überströmventil,
bei dem der ansteigende Flüssigkeitsdruck das Verschlußorgan fortschreitend von
seinem Sitz abhebt und dabei gegen eine entgegenwirkende Feder arbeitet. Wie dargestellt
ist die Kraft umgekehrt proportional zum Druck. Daraus ergibt sich eine schlechte
Abdichtung zwischen dem Verschlußorgan und dem Ventilsitz, selbst wenn der Druck
noch erhebLich unter dem Einstellwert des Überströmventils liegt. Ferner ergibt
sich daraus, daß die größte Dichtkraft ausgeübt wird, wenn kein Flüssigkeitsdruck
vorhanden ist, wenn es also auf eine Abdichtung nicht ankommt. Diese ständig ausgeübte
und bedeutende Kraft wirkt sich auch schädlich auf die Berührungsflächen aus, zwischen
denen bei Flüssigkeitsdruck eine Abdichtung erforderlich ist.
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Die Diagrammkurve 31 entspricht den Verhältnissen beim erfindungsgemäßen
Überströmventil. Bei fehlendem Flüssigkeits druck, also im Punkt 32, ist die ausgeübte
Kraft sehr gering.
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Diese Kraft wird von der schwachen Hilfsfeder 15 ausgeübt.
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Steigt der Flüssigkeitsdruck, so steigt damit auch die Kraft proportional
bis zum Punkt 33 an, der dem Einstellwert bzw.
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Öffnungsdruck des Überströmventils entspricht, bei dem das Verschlußorgan
14 auf das Ende 23 der Stange 22 auftrifft.
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Übersteigt der Flüssigkeitsdruck diesen Wert, so nimmt die Kraft umgekehrt
proportional zum Flüssigkeitsdruck ab, wobei die Neigung der Kurve von den Querschnitten
zwischen der
Druckkammer 18 und dem Berührungskreis des kugelförmigen
Verschlußorgans 14 abhangig und wesentlich stärker als bei der Geraden 30 ist. Das
Überströmventil öffnet sich daher im Vergleich zum bekannten Überströmventil wesentlich
krasser bzw. schärfer und damit genauer.
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Bei einer Abänderung kann das kugelförmige Verschlußorgtn 14 durch
einen kegelstumpfförmigen Zapfen 34 ersetzt sein, der mit einem Sitz zusammenarbeitet,
der einfach von der Milndungsöffnung einer Bohrung 35 durch die scheibenförmige
Trennwand gebildet ist, wie es in Fig. 4 dargestellt ist.
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Wie im Falle einer Verschlußkugel ist auch die kegelförmige Kontaktfläche
von Vorteil, weil der Sitz dadurch eine Selbstreinigung erfährt, wobei in der Flüssigkeit
schwebende Teilchen oder Verunreinigungen bei aufeinander folgenden bffnungs und
Schließbewegungen selbsttätig entfernt werden.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das kugelförmige Verschlußorgan
14 durch ein zylindrisches Verschlußorgan mit einer ebenen Dichtungsfläche 36 ersetzt
werden, die mit einem Sitz zusammenwirkt, der von einem Ringwulst 37 gebildet ist,
der die Mündungsöffnung einer Bohrung 38 durch die Trennwand 10 umgibt, wie es in
Fig. 5 dargestellt ist.
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Diese Ausführungsform ermöglicht ein besonders schnelles Öffnen des
Überströmventils.
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- Ansprüche -