DE2803706C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckreduzierventil für hydraulisch angetriebene Maschinen und maschinelle Einrichtungen gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruches 1.

Die erfindungsgemäßen Druckreduzierventile werden in der auf Maschinen und maschinelle Einrichtungen angewandten Hydraulik, aber auch im Bergbau, nämlich für den hydraulischen Strebausbau verwendet. Hierbei sind in der Regel für die verschiedenen Zylinder des Strebausbaus ein Hochdruckkreis und für die Druck­ zylinder eines Strebförderers ein Niederdruckkreis vorgesehen. Der Eingangsdruck des hydraulischen Mediums kann bei 450 bar liegen, während die beiden Druckkreise jeweils einen Eingangsdruck von ca. 50 bis 350 bar aufweisen können.

Die Erfindung geht von einem vorbekannten Druckreduzier­ ventil aus (Buch "Ölhydraulik" Grundlagen und Anwendung, von I. M. Chaimowitsch, VEB Verlag Technik Berlin, 1961, S. 228, Bild 189). Das vorbekannte Reduzierventil be­ nutzt zwei Federn. Hierbei ist das Sicherheitsventil über den Stößel auf einer Feder abgestützt, welche in einer Hülse sitzt. Die Hülse hat an ihrem aus dem Gehäuse des Reduzierventils vorstehenden Ende Schlüssel­ flächen und kann offenbar mit einem Werkzeug mit ihrem Außengewinde in einem Innengewinde des Gehäuses ver­ stellt werden, um eine Federspannung einzustellen. Der Anschlag besteht aus einer Scheibe, welche sich auf die Stirnfläche der Hülse setzen kann, wenn das als Kugel­ ventil ausgebildete Sicherheitsventil weit genug ausge­ lenkt wird. Es kann mit einer Kappe abgedeckt werden, welche offenbar verhindern soll, daß die Hülse unbefugt verstellt wird. Der Kolben ist auf einer eigenen Feder abgestützt, welche in einer Hülse sitzt, deren anderes Ende als Ventilsitz des Sicherheits­ ventiles ausgebildet ist.

Wird bei diesem Ventil der Druck im Ablauf zu hoch, so wird die Kugel von ihrem Ventilsitz abgehoben. Der Druck wird reduziert, wodurch der Kolben steigt und das Nachströmen von Druckflüssigkeit ver­ hindert. Fällt der Druck ab, so wird die Kugel auf ihren Sitz zurückgestellt, der Kolben sinkt und Druckflüssigkeit kann nachströmen. Der Nachteil des vorbekannten Druckreduzier­ ventils besteht darin, daß jeder Druckanstieg über den eingestellten Druck des Sicherheitsventiles hinaus zum Lüften der Kugel, d. h. zum Öffnen des Sicherheits­ ventiles führt. Deswegen muß der Druck, bei dem das Sicherheitsventil anspricht, knapp über dem reduzierten Druck liegen. Das führt bei relativ geringen Druck­ schwankungen zu häufigem Ansprechen des Sicherheits­ ventils. Das Ansprechen des Sicherheitsventils in dieser Weise führt zu erhöhtem Verschleiß und damit zu einem frühzeitigen Fehlverhalten oder gar Ausfall des gesamten Reduzierventils. Bei Anwendung auf den hydraulischen Strebausbau treten relativ geringe Druckschwankungen häufig, z. B. durch den auf einen Rückzylinder einwirken­ den, vorbeifahrenden Kohlenhobel auf. Außerdem weist bei einem Kugelventil der vorbekannten Art das Sicherheits­ ventil Querschnitte auf, die häufig zu gering sind, um bei erhöhtem Druck die erforderlichen Mengen schnell genug abzulassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei dem als bekannt vorausgesetzten Druckreduzierventil einerseits zu erreichen, daß kurzzeitige und geringe Druckerhöhun­ gen das Ansprechen des Sicherheitsventiles nicht ver­ anlassen, andererseits aber unter hohem Druck anstehende Flüssigkeitsmengen schnell abgebaut werden.

Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den kennzeichnungsgemäßen Merkmalen des Patentanspruches 1 in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs. Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei dem erfindungsgemäßen Druckreduzierventil bilden Kolben und Sicherheitsventil eine Einheit, weil der Kolben eine Bohrung aufweist, deren oberes Ende mit dem Ventilsitz des Sicherheitsventils korrespondiert. Hier­ durch wird eine große Dichtfläche des Sicherheitsventils erreicht. Erfindungsgemäß dient der das Sicherheitsven­ til bildende Stößel gleichzeitig als Abfluß für die unter erhöhtem Druck stehende Druckflüssigkeit. Da der Ablaßdruck um das Flächenverhältnis der Dichtfläche des Kolbens und der Dichtfläche des Sicherheitsventilsitzes durch den Federkraftanstieg bis zum Anschlag höher als der eingestellte reduzierte Druck liegt, führt ein Druckanstieg nicht automatisch zum Abheben des Sicher­ heitsventils von seinem Ventilsitz. Vielmehr wird beim Ansteigen des geminderten Druckes der Stößel von dem Ventilsitz erst abgehoben, nachdem der Kolben den An­ schlag erreicht hat. Dadurch können kurzzeitig auftre­ tende Druckspritzen abgefangen werden, ohne daß ein Abfluß der Druckflüssigkeit über das Sicherheitsventil erfolgt.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß das Verhältnis des reduzierten Druckes zum Ablaßdruck auch bei Veränderung der Druckeinstellung über die Feder erhalten bleibt. Man kann daher den reduzierten Druck ohne weiteres ver­ ändern. Andererseits läßt sich die Öffnung im Ventilsitz beliebig groß wählen, so daß auch hohe Abflußmengen gut bewältigt werden. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Druck­ reduzierventiles ist es möglich, den z. B. für den hydraulischen Strebausbau benötigten Hochdruckkreis und Niederdruckkreis zu schaffen und den anstehenden Druck nach Bedarf zu reduzieren. Insbesondere wird es erfin­ dungsgemäß vermieden, daß das Sicherheitsventil bei zusätzlichen Belastungen etwa durch den vorbeifahrenden Kohlenhobel nicht mehr ohne weitere anspricht.

Es sind zwar Reduzierventile bekannt (Buch "Hydraulik in Werkzeugmaschinen", "Hydraulische und elektro- hydraulische Antriebe", von A. Dürr und O. Wachter, Carl HauserVerlag München, 1968, SS. 118 und 119, Bild 146, sowie Buch "Anwendung hydrostatischer Schalt­ zeichen" von G. Gube, KDT, VEB Verlag Technik Berlin, 1964, SS. 39 und 40, Bild 2. 5-4), bei denen der reduzierte Druck über einen federbelasteten Kolben gehalten wird. Hierbei ist das Sicherheitsventil in das Ventilgehäuse integriert, nicht jedoch in den Kolben. Folglich bestimmt das Überdruckventil auch bei dieser Ausführung eines Druckreduzierventiles unmittelbar den reduzierten Druck, weil der Ansprechdruck des Sicher­ heitsventiles nur geringfügig über dem reduzierten Druck liegen kann.

Mit den Merkmalen des Patentanspruches 2 läßt sich eine große Dichtfläche des Sicherheitsventils erreichen. Da­ durch kann das Flächenverhältnis des Kolbens und der Dichtfläche des Sicherheitsventiles im Sinne der Erfin­ dung günstig beeinflußt werden.

Die Ausführungsform der Erfindung nach dem Patent­ anspruch 3 verwendet den das Sicherheitsventil bildenden Stößel als Abfluß für die unter erhöhtem Druck stehende Flüssigkeit. Hierbei wird der Abfluß in einen Bereich verlagert, der besonders leicht zugänglich ist und genau über der Flüssigkeitszuleitung liegt.

Mit den Merkmalen des Patentanspruches 4 läßt sich der Stößel als Führung für die Einsteckhülse verwenden. Er ist dann in der Mitte angeordnet und als Hohlzylinder ausgebildet. Dadurch kann er gleichzeitig als Führung für das Federpaket dienen.

Mit den Merkmalen des Patentanspruches 5 wird eine be­ sonders genaue und einfache Verstellung erzielt. Durch die weite Angriffsfläche und durch das benutzte Gewinde kann die notwendige Einstellung sehr feinfühlig vorge­ nommen werden.

Die Merkmale des Patentanspruches 6 verlängern die Lebensdauer des neuen Druckreduzierventiles. Das ist von besonderer Bedeutung im Untertagebetrieb, weil dort keine reinen Hydraulikflüssigkeiten, sondern Wasser­ emulsionen verwendet werden.

Ferner dienen die Merkmale des Anspruches 7 zur Ver­ längerung der Lebensdauer des Druckreduzierventiles. Dabei kann es bereits ausreichend sein, die insbeson­ dere dem Verschleiß unterworfenen Berührungsteile, d. h. die Ventilsitze und die Dichtflächen entsprechend aus gehärtetem Material herzustellen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer ihrer Aus­ führungsformen näher erläutert, die in der Zeichnung wiedergegeben ist. Diese zeigt einen Schnitt durch das erfindungsgemäße Druckreduzierventil.

Mit Hilfe des Ventilgehäuses (25) und dem damit in Ver­ bindung stehenden und über das Gewinde (24) verbundenen Einsteckhülse (7) wird eine sehr kompakte Bauweise des Reduzierventils erreicht. Die wesentlichen Teile des Reduzierventils, der Kolben ist mit (3) und das Sicher­ heitsventil mit (4) bezeichnet. Der Weg, den der Kolben (3) bei im Druckraum (2) anstehenden Flüssigkeitsdruck zurücklegt, ist durch den Anschlag (6) begrenzbar. Da­ bei kann der Anschlag in geringem vorgegebenen Maße er­ stellt und über die Schraube (11) fixiert werden.

Die Steuerung des Reduzierventils erfolgt über den Kolben (3), der durch das Federpaket (5) vorgespannt ist. Das Federpaket (5) selbst wird über die Einsteck­ hülse (7) beeinflußt, wobei das Federpaket (5) zwischen dem Boden (23) der Einsteckhülse (7) und dem Haltering (14) eingespannt ist.

Die unter ca. 450 atü stehende Flüssigkeit wird über den Ventileintritt (8) 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 Druck­ flüssigkeit wird über den Ventilsitz bzw. das Reduzier­ ventil (10) in den Raum (2) geleitet. Über den Raum (2) wirkt der anstehende Druck auf den Kolben (3) und be­ lastet ihn entgegen der eingestellten Federkraft. Über­ wiegt die Federkraft des Federpaketes (5), so wird das Rückschlagventil (1) aufgedrückt, so daß weitere Druck­ flüssigkeit über den Ventileintritt (8) und den Ventil­ sitz (10) in den Raum (2) und von dort über den Ventil­ austritt (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 nachfließen 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) geän­ dert, so wird damit auch automatisch der reduzierte Druck stufenlos eingestellt bzw. verändert, je nachdem, ob die Federspannung erhöht oder vermindert wird.

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 Er­ höhung des Druckes beim Verbraucher dann nicht mehr mög­ lich. 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 austre­ ten 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 Sicher­ heitsventils (4) angeordnet ist. Die Dichtflächen des Ventilsitzes (13) sind in Neigung und Ausbildung der Schrägflächen (16) der Bohrung (17) angeglichen, so daß eine möglichst große Dichtwirkung gegeben ist. Die Schrägflächen (16) ist am Ende (18) der Bohrung (17) im Endbereich (18) der Bohrung (15) angeordnet. Die Kanäle (21, 22) sind dabei so dimensioniert, daß auch eine größere Menge der unter erhöhtem Druck an­ stehenden Flüssigkeit kurzfristig austreten kann.

Der Ablaßdruck liegt um das Flächenverhältnis von Dicht­ fläche des Kolbens (3) und Dichtfläche des Ventilsitzes (13) plus Federkraftanstieg bis zum Anschlag (6) höher als der eingestellte reduzierte Druck (Flächenverhält­ nis 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 Betäti­ gung der Schraube (11) sichergestellt.

Durch Abdrehen der Einsteckhülse (7) bzw. Losdrehen des Verschlusses (26) kann das gesamte Reduzierventil ein­ fach und schnell auseinandergenommen 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 aufstaut. Da die Lage bzw. Einstellung des Anschlages (6) verändert werden kann, kann damit auch der Weg, den der Kolben (3) jeweils zurücklegt, einge­ stellt werden. Damit ändert sich der Federkraftanstieg und damit auch der Druck, der sich aufgebaut haben muß, bevor das Sicherheitsventil anspricht.

Claims (7)

1. Druckreduzierventil für hydraulisch angetrie­ bene Maschinen und maschinelle Einrichtungen, insbesondere im hydraulischen Strebausbau des Untertagebetriebes, bei dem zur Steuerung des Flüssigkeitsstromes von einem Zulauf zu einem verbraucherseitigen Ventilaustritt ein Kolben, welcher auf einer Seite mit dem Druck der ab­ laufenden Flüssigkeit zum Verbraucher und auf der anderen Seite mit einer Feder belastet ist, und zur Flüssigkeitsverbindung des ver­ braucherseitigen Ventilaustrittes mit einem Ablauf ein Sicherheitsventil vorgesehen sind, welches einen beweglichen Stößel sowie einen verstellbaren Anschlag aufweist und die Höhe des reduzierten Druckes regelt, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der bewegliche Stößel (20) in einer Bohrung (17) des Kolbens (3) ver­ schiebbar angeordnet ist und sich einerseits auf einem im Kolben (3) ausgebildeten Ventil­ sitz (13) und andererseits aus der Feder (5) abstützt, und der Kolben (3) mit dem Anschlag (6) derart zusammenwirkt, daß bei einem die Kraft der Feder (5) übersteigenden Druckan­ stieg im verbraucherseitigen Ventilaustritt (9) sich der Kolben (3) unter Mitnahme des Stößels (20) vor den Anschlag (6) bewegt, wobei nach dem Auftreffen des Kolbens (3) auf den Anschlag (6) sich der Stößel (20) vom Ventilsitz abhebt.

2. Druckreduzierventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (17) im Kolben (3) eine Schrägfläche (16) aufweist, deren Neigung und Ausbildung mit dem Ventilsitz (13) korrespondiert.

3. Druckreduzierventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (20) über die als Federpaket ausgebildete Feder (5) und eine das Federpaket umhüllende Einsteckhülse (7) hinausragt und eine Bohrung (15) aufweist, die über Kanäle (21, 22) im Stößel (20) mit der Bohrung (17) im Kolben (3) im Bereich des Ventilsitzes (13) verbunden ist.

4. Druckreduzierventil nach Anspruch 1 und An­ spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (20) als Führung für die Einsteckhülse (7) dient.

5. Druckreduzierventil nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft des Federpaketes (5) über die Einsteckhülse (7) einstellbar ist.

6. Druckreduzierventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Druckflüssig­ keit in Berührung kommenden Teile (1, 2, 3, 4, 8, 9) des Ventils aus nicht rostendem Material hergestellt sind.

7. Druckreduzierventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kolben (3), Rückschlag­ ventil (1) und Sicherheitsventil (4) aus ge­ härtetem Material hergestellt sind.