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Ing. grad. Manfred Fischbach, Glückaufstraße 3c,
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4320 Hattingen 15 Dipl.-Volkswirt Rolf Hebben, Im Osterhöfgen 14a,
4322 Sprockhövel "Reduzierventil für hydraulisch angetriebene Mashinen und maschinelle
Einrichtungen" Die Erfindung betrifft ein Reduzierventil für hydrautisch angetriebene
Maschinen und maschinelle Einrichtungen, insbesondere für den hydraulischen Strebausbau
im untertägigen Bergbau, mit einem einerseits über den anstehenden Flüssigkeitsdruck
und andererseits über ein Federpaket, dessen Federkraft veränderbar ist, beeinflußten
Kolben und mit einem integrierten Sicherheitsventil, das durch die Bewegung des
Kolbens geöffnet bzw.
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verschlossen wird.
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Derartige Ventile werden u.a. in Bergbaumaschinen, sowie in anderen
Bereichen der angewandten Hydraulik eingesetzt. Mit ihnen wird der anstehende Druck
für bestimmte Verbraucher auf ein niedrigeres Druckniveau reduziert. Beim hydraulischen
Strebausbau werden auf diese Weise für den Ausbau ein Hochdruckkreis und für Rückzylinder
eines Förderers ein Niederdruckkreis geschaffen. Dabei wird ein Eingangsdruck von
bis zu 450 atü auf einen Ausgangsdruck von 50 bis 350 atü reduziert.
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Es sind Reduzierventile bekannt, bei denen das eigentliche Reduzierventil
über einen einerseits unter
Federkraft und andererseits unter dem
Flüssigkeitsdruck stehenden Kolben betätigt wird. Da die Federkraft über eine Spindel
einstellbar ist, kann damit der Ausgangsdruck beliebig in einer Größenordnung von
50 bis 350 atü geregelt werden. In den Kolben ist ein Sicherheitsventil integriert,
dessen Öffnung bei überschreitung eines gewissen Bewegungsmaßes des Kolbens automatisch
geöffnet wird, so daß das Sicherheitsventil anspricnt und die unter zu hohem Druck
stehende Druckflüssigkeit austreten kann. Der Anpressdruck des Sicherheitsventils
liegt knapp über dem reduzierten Druck, so daß das Sicherheitsventil schon bei relativ
geringen Druckschwankungen anspricht.
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Dies ist z.B. bei den jeweiligen Schaltungen des Ventils und bei zusätzlichen
Belastungen z.B. durch den auf den Rückzylinder einwirkenden vorbeifahrenden Kohlenhobel
der Fall. Häufiges Ansprechen des Sicherheitsventils führt zu erhöhtem Verschleiß
und damit zu einem frühzeitigen Fehlverhalten oder gar Ausfall ale des Reduzierventils.
Außerdem reichen0Dei dem bekannten, in das Reduzierventil integrierten Sicherheitsventil
gewählten Querschnitte nicht aus, um die gesamte unter erhöhtem Druck anstehendeMenge
schnell genug abzulassen.
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Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Reduzierventil
mit integriertem Sicherheitsventil zu schaffen, bei dem es möglich ist,kurzzeitige
und geringe Druckerhöhungen zu eliminieren und sicherzustellen, daß die gesamte
unter erhöhtem Druck anstehende Flüssigkeitsmenge schnell abgebaut werden kann.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
das
Sicherheitsventil als bewegbarer Stößel ausgebildet und innerhalb des Kolbens angeordnet
ist und daß zwischen Kolben und Federpaket ein Anschlag vorgesehen und über eine
Feststellschraube fixierbar ist.
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Mit Hilfe eines derartigen Ventils ist es möglich, den z.B. für den
hydraulischen Strebausbau benötigten Hochdruckkreis und iederdruckkreis zu schaffen
und dabei den anstehenden Druck von 450 atü auf etwa 50 bis 350 atü je nach Bedarf
zu reduzieren. über den Anschlag und das als bewegbaren Stößel ausgebildete Sicherheitsventil
kann der Ablaß druck des Sicherheitsventils beeinflußt werden, so daB das Sicherheitsventil
bei den Schaltungen der Ventile und bei zusätzlichen Belastungen durch den vorbeifahrenden
Kohlenhobel nicht mehr anspricht. Der Ablaßdruck ist dadurch regulierbar, daß der
Federkraftanstieg mit Hilfe des Anschlages ausgenutzt werden kann. Der Weg des Kolbens
kann jeweils durch den Anschlag unterschiedlich begrenzt werden, so daß der inn-erhalb
des Kolbens angeordnete StöBel erst bei Erreichen eines bestimmten Ablaß druckes
die Kanäle des Sicherheitsventils öffnet.
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Kolben und Sicherheitsventil bilden eine Einheit, was insbesondere
dadurch erreicht wird, daß erfindungsgemäß der Kolben eine Bohrung aufweist, deren
oberes Ende als Schrägfläche ausgebildet ist, die Neigung und Ausbildung mit dem
Ventilsitz des Sicherheitsventils korrespondiert. Hierdurch wird eine große Dichtfläche
des Sicherheitsventils erreicht.
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Der das Sicherheitsventil bildende Stößel dient gleichzeitig als Abfluß
für die unter erhöhtem Druck
stehende Druckflüssigkeit. Dies wird
dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß der Stößel über das Federpaket und eine das
Federpaket umhüllende Einsteckhülse hinausragt und eine mit den Kanälen in Verbindung
stehende Bohrung aufweist. Der Abfluß der unter erhöhtem Druck stehenden Flüssigkeit
wird dadurch in einen Benich verlagert, der besonders leicht zugänglich und genau
gegenüber der Flüssigkeitszuleitung liegt.
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Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung dient der StöBel als
Führung für die Einsteckhülse. Da er mittig angeordnet und als Hohlzylinder ausgebildet
ist, kann er gleichzeitig als Führung für die Einsteckhülse und für das Federpaket
dienen.
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Eine besonders genaue und einfache Verstellung des Federpaketes ist
möglich, wenn wie erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Federkraft des Federpaketes
über die Einsteekhülse einstellbar ist. Das Federpaket stützt sich einmal auf dem
Boden der Einsteckhülse und andererseits auf einem Haltering ab. Durch die breite
Angriffsfläche und das verwendete Gewinde kann die notwendige Einstellung sehr feinfühlig
vorgenommen werden. Die Lebensdauer derartiger Ventile wird erfindungsgemäß dadurch
verlängert, daß erfindungsgemäß die mit der Druckflüssigkeit in Berührung kommenden
Teile aus nicht rostendem Material hergestellt sind.
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Dies ist insbesondere im Bergbau vorteilhaft, weil dort keine reinenHydraulikflüssigkeiten,
sondern Füllwasseremulsionen verwendet werden.
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Ebenfalls zur Erhöhrung der Lebensdauer trägt erfindungsgemäß wesentlich
bei, wenn wie erfindungsgemäß
vorgeschlagen Kolben, Rückschlagventil
und Sicherheitsventil aus gehärtetem Material hergestellt sind.
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Dabei kann es bereits ausreichend sein, daß die insbesondere dem Verschleiß
unterworfenen Erührungsteile, d.h. die Ventilsitze und die Dichtflächen entsprechend
aus gehärtetem Material hergestellt sind.
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Besonders vorteilhaft ist, daß mit dem beschriebenen Reduzierventil,
der Druck stufenlos über die Federbüchse einstellbar ist. Je nach Federvorspannung
können bei einem Eingangsdruck von 450 atü Ausgangsdrücke zwischen 30 und 350 atü
dargestellt werden. Durch die relativ kleine Abmessung des verwendeten Kolbens und
der übrigen Teile ist eine kurze Bauweise ermöglicht und damit ein geringes Dienstgewicht
sichergestellt.
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Neben dem Reduzierdruck ist auch der Ablaßdruck über den Anschlag
einstellbar, so daß das Reduzierventil bzw. das integrierte Sicherheitsventil gegen
Druckschwankungen in vorgegebener Höhe abgesichert ist.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sowie weitere Merkmale sind anhand
der in der Zeichnung dargestellten Figur näher erläutert; siezeigt einen Schnitt
durch das erfindungsgemäße Reduzierventil.
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Mit Hilfe des Ventilgehäuses 25 und dem damit in Verbindung stehenden
und über das Gewinde 24 verbundenen Einstechaülse 7 wird eine sehr kompakte Bauweise
des Reduzierventils erreicht. Die wesentlichen Teile des Reduzierventils, der Kolben
ist mit 3 und das Sicherheitsventil mit 4 bezeichnet. Der Weg, -den der Kolben 3
bei
im Druckraum 2 anstehenden Flüssigkeitsdruck zurücklegt, ist durch den Anschlag
6 begrenzbar. Dabei kann der Anschlag in geringem vorgeyebenen Maße erstellt und
über die Schraube 11 fixiert werden.
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Die Steuerung des Reduzierventils erfolgt über den Kolben 3, der durch
das Federpaket 5 vorgespannt ist.
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Das Federpaket 5 selbst wird uber die Einsteckhülse 7 beeinflußt,
wobei das Federpaket 5 zwischen dem Boden 23 der Sinsteckhülse 7 und dem Halterring
14 eingespannt ist.
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Die unter 450 atü stehende Flüssigkeit wird über den Ventileintritt
S und über das Rückschlagventil 1 in das Reduzierventil eingeführt. Das Rückschlagventil
1 wird dabei über den Verschluß 26 jeweils fixiert. Es kann bei Bedarf einfach durch
Entfernen des Verschlusses 26 herausgenommen werden. Die zu reduzierende Druckflüssigkeit
wird über den Ventilsitz bzw. das Reduzierventil 10 in den Raum 2 geleitet. Uber
den Raum 2 wirkt der anstehende Druck auf den Kolben 3 und belastet ihn entgegen
der eingestellten Federkraft.
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Überwiegt die Federkraft des Federpaketes 5, so wird das Rückschlagventil
1 aufgedrückt, so daß weitere Druckflüssigkeit über den Ventileintritt 8 und den
Ventilsitz 10 in den Raum 2 und von dort über den Ventilaustritt 9 zum Verbraucher
gelangen kann. Baut sich vom Verbraucher her-ein Druck auf, so wirkt er über 9 und
den Druckraum 2 auf den Kolben 3 und belastet ihn entgegen der Federspannung, so
daß der Ventilsitz 10 geschlossen wird und keine weitere Druckflüssigkeit mehr nachflißen
kann Beim Gleichgewicht der Kräfte von Federspannung und Flüssigkeitsdruck
mal
Dichtfläche des Kolbens 3 ist das Ventil dann geschlossen. Wird die Federvorspannung
durch Drehen der Einsteckhülse 7 geändert, so wird damit auch automatisch der reduzierte
Druck stufenlos eingestellt bzw. verändert, je nachdem ob die Federspannung erhöht
oder vermindert wird.
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Erfolgt vom Verbraucher her eine Druckerhöhung über den reduzierten
Druck, der durch die Art des Verbrauchers vorgegeben ist, so bewegt sich der Kolben
3 so lange weiter in Richtung auf das Federpaket 5 bis er den Anschlag 6 erreicht.
Eine weitere Bewegung in Richtung auf das Federpaket 5 ist auch bei einer weiteren
Erhöhung des Druckes beim Verbraucher dann nicht mehr möglich. Vielmehr wird bei
Ansteigen des geminderten Druckes der Stößel 20 vom Ventilsitz 13 abgehoben, so
daß die überschüssige Druckflüssigkeit über die Kanäle 21, 22 und die Bohrung 15
nach außen austreten kann. Die Druckflüssigkeit gelangt dabei aus dem Druckraum
2 über den Kanal 19 in den Druckraum 12, der innerhalb des Kolbens 3 und oberhalb
des Sicherheitsventils 4 angeordnet ist. Die Dichtflächen des Ventilsitzes 13 sind
in Neigung und Ausbildung der Schrägfläche 16 der Bohrung 17 angeglichen, so daß
eine möglichst große Dichtwirkung gegeben ist. Die Schrägflächen 16/aW Ende 18 der
Bohrung 15 angeordnet.
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Die Kanäle 21, 22 sind dabei so dimensioniert, daß auch eine größere
Menge der unter erhöhtem Druck anstehenden Flüssigkeit kurzfristig austreten kann.
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Der Ablaßdruck liegt um das Flächenverhältnis von Dichtfläche des
Kolbens 3 und Dichtfläche des Ventilsitzes 13 plus Federkraftanstieg bis zum Anschlag
6
höher als der eingestellte reduzierte Druck (Flächenverhältnis
100 : 90). Durch Veränderung des Anschlages 6 kann der Ablaßdruck beliebig erhöht
bzw. verringert werden. Das Verhältnis reduzierter Druck zum Ablaßdruck bleibt auch
bei Veränderung der Druckeinstellung, d.h. durch Veränderung des Federpaketes 5
selbst erhalten. Die Fixierung des Anschlages 6 wird einfach durch Betätigung der
Schraube 11 sichergestellt.
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Durch Abdrehen der Einsteckhülse 7 bzw. Losdrehen des Verschlusses
26 kann das gesamte Reduzierventil einfach und schnell auseinander genommen und
durch Einbau von Ersatzteilen kurzfristig wieder funktionsfähig gemacht werden.
Der Kolben 3, der über den Steg 27 das Reduzierventil 10 bzw. das Rückschlagventil
1 betätigt, ist in seinem unteren Teil als Hohlzylinder ausgebildet, wobei die Wand
des Hohlzylinderteils auf den Anschlag 6 zu stehen kommt, wenn sich Druck beim Verbraucher
auf staut. Da die Lage bzw. Einstellung des Anschlages 6 verändert werden kann,
kann damit auch der Weg, den der Kolben 3 jeweils zurücklegt eingestellt werden.
Damit ändert sich der Federkraftanstieg und damit auch der Druck, der sich aufgebaut
haben muß, bevor das Sicherheitsventil anspricht.