DE2915291A1

DE2915291A1 - Absperrorgan

Info

Publication number: DE2915291A1
Application number: DE19792915291
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dipl Ing Doerrie
Original assignee: BEUKENBERG MASCHF
Current assignee: BEUKENBERG MASCHF
Priority date: 1979-04-14
Filing date: 1979-04-14
Publication date: 1980-10-30
Also published as: DE2915291C2

Description

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Maschinenfabrik Glückauf Beukenberg GmbH & Co. Am Maibusch 108 - 112, 4650 Gelsenkirchen

Absperrorgan

Die Erfindung betrifft ein Absperrorgan, insbesondere für die Hochdruck-Hydraulik, mit einem aus Rotationsflächen zusammengesetzten Ventilsitz und einem als Rotationskörper ausgebildeten Ventilkörper.

Ein derartiges Absperrorgan wird in der Hochdruck-Hydraulik für die verschiedensten Schaltaufgaben eingesetzt. Für die einwandfreie Punktion des Absperrorgans ist die Ausbildung der Dichtzone von besonderer Bedeutung. Das Absperrorgan muß vollständig schließen. Sobald an einer Stelle der Dichtzone nur die geringste Undichtigkeit auftritt und hier Hydraulikflüssigkeit durchtreten kann, kommt es zu einer beschleunigten Zerstörung der Dichtflächen. Diese Zerstörung erklärt sich durch die dann eintretenden starken Kavitationserscheinungen, welche zu einer schnellen Auswaschung der hinter der Dichtzone liegenden Bereiche führen. Die Auswaschung setzt sich anschließend forciert in die Dichtzone hinein fort.

Das DE-GM 73 40 250 zeigt ein Dichtsystem, wie es normalerweise für Absperrorgane in der Hochdruck-Hydraulik verwendet wird. Die Dichtzone ist dabei so gestaltet, daß der Ventilsitz als umlaufende scharfe Kante ausgebildet ist. Diese Kante dichtet im Zusammenwirken mit einem als Kegelstumpf ausgebildeten Ventilkörper ab. Zur Vermeidung irgendwelcher Undichtigkeiten der Dichtzone werden derartige Hochdruck-Absperr-

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organe schlagartig mit großer Kraft geschlossen. Durch die dabei eintretende plastische Verformung des Materials im Dichtzonenbereich wird eine einwandfreie Dichtung erzwungen.

Aus der DE-OS 26 44 091 ist eine Dichtmöglichkeit bekannt, die ebenfalls eine vollständige Dichtung erlaubt, bei der das Material im Dichtzonenbereich aber lediglich elastisch verformt wird. Bei diesem Dichtungssystem wird ein wellenförmig ausgebildetes Blech zwischen zwei kegelstumpfförmigen Dichtflächen aufgrund der Schließkraft federnd verformt und legt sich somit elastisch an die kegelstumpfförmigen Dichtflächen an.

Schließlich ist aus der DE-AS 12 84 208 ein Drosselventil für die Hochdruck-Hydraulik bekannt. Das Dichtungssystem ist hierbei so ausgebildet, daß die laminare Strömung des Hydraulikmediums im Dichtungsbereich aufrechterhalten bleibt und dadurch Kavitation erst in einem genau bestimmbaren Bereich außerhalb der Dichtzone auftritt.

Dar Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Absperrorgan, insbesondere für die Hochdruck-Hydraulik, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, das eine vollständige Schließung der Dichtzone mit elastischer Verformung des Materials in dieser Dichtzone erreicht und bei dem auftretende Kavitation außerhalb der Dichtzone wirkt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ventilkörper mindestens im Bereich der Dichtzone rotationssymmetrisch sowie konvex gekrümmt ist und der Ventilsitz tangential dazu verläuft und kegelabschnxttsformig ausgebildet ist.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das Material am Ventilsitz nicht mehr

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plastisch verformt wird und damit durch frühzeitige Verhärtung und Risse unter der Oberfläche nach kurzer Lebensdauer ausbricht und dadurch zerstört wird. Weiterhin ist es vorteilhaft, daß das erfindungsgemäße Absperrorgan nicht mehr schlagartig geschlossen werden muß. Dies wirkt sich sehr günstig auf die zusammenwirken Steuerorgane aus. Gegenüber dem Dichtsystem der DE-OS 26 44 091 hat das erfindungsgemäße Absperrorgan den Vorteil eines wesentlich einfacheren Aufbaus mit weniger Einzelteilen. Wenn man bedenkt, daß der Ventilkörper bei Hochdruckventilen einen Durchmesser von 10 bis 15 mm hat, kann man sich die Schwierigkeit der Herstellung des vorgesehenen gewellten Blechs vorstellen. Weiterhin wird beim erfindungsgemäßen Absperrorgan die Strömung nicht durch mehrere hintereinanderliegende Abdichtwellen verwirbelt und es tritt auch keine Kavitation in der Dichtzone auf. Die DE-AS 12 84 208 kann auch nicht zur erfindungsgemäßen Lösung führen, da das hier beschriebene Drosselventil nicht zum völligen Dichten ausgebildet und vorgesehen ist.

Zweckmäßige und vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstands sind in den Unteransprüchen beschrieben. Besonders vorteilhaft ist es nach Anspruch 2„ daß jeder Krümmungshalbmesser der Dichtfläche des Ventilkörpers größer als die radiale Erstreckung des Ventilkörpers bemessen ist und die axiale Länge des Ventilkörpers ein Mehrfaches der axialen Länge des Ventilsitzes beträgt. Vorzugsweise beträgt nach Anspruch 3 hierbei die axiale Länge des Ventilkörpers etwa das Sechsfache der axialen Länge des Ventilsitzes. Nach Anspruch ist der Ventilkör-per im Bereich der Dichtzone als Ellipsoid ausgebildet. Um eine einfachere Fertigung zu erreichen, wird der Ventilkörper nach Anspruch 5 im Bereich der Dichtzone als angenäherter Ellipsoid mit konstanter Krümmung ausgebildet. Zur besseren Strömungsführung und Vermeidung von Kavitation im Dichtbereich wird der Ventilsitz nach Anspruch 6 im Bereich

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der Dichtzone als niedriger Kegelstumpf ausgebildet, an den sich am kleineren Durchmesser ein Zylinder und am größeren Durchmesser ein Kegelstumpf mit einem größeren öffnungswinkel ansehließt. Nach Anspruch 7 hat der Ventilsitz einen Kegelwinkel von 10° bis 50° an der Dichtzone und von 80° bis l60° am Anschluß-Kegelstumpf. Von besonderem Vorteil ist die Ausbildung des Ventilsitzes nach Anspruch 8 mit einem Kegelwinkel von 25° bis 35° an der Dichtzone und von 110° bis 130° am Anschluß-Kegelstumpf.

Ein überraschender Vorteil ergibt sich dann, wenn der Ventilkörper durchbohrt und dadurch druckentlastet ausgebildet wird. Durch die besondere Ausbildung der Dichtzone ergibt sich dann die Möglichkeit, ein Hochdruckventil als Handventil auszubilden das eine nur geringe Schaltkraft erfordert und dadurch mit einem äußerst kurzen Schalthebel ausgeführt werden kann. Diese Ausbildung wird aufgrund der geringeren Kräfte, die mit der elastischen Verformung des Materials im Bereich der Dichtzone erreicht werden und die Möglichkeit des langsamen Schließens des erfindungsgemäßen Absperrorgans, hervorgerufen durch die gute Strömungsführung, eröffnet.

DLe Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:

Pig. I einen axialen Längsschnitt durch ein Absperrorgan und

Fig. 2 den Bereich der Dichtzone in vergrößerter Darstellung.

Wie aus den Figuren ersichtlich ist, weist das Absperrorgan 1 eine Ventilhülse 2 auf, die in einem Endbereich den Ventilsitz 3 trägt. Die Ventilhülse 2 ist in ein Schalt-

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gehäuse M mit Zulauf- und Ablaufbohrungen 5 abgedichtet eingesetzt .

3h einer zentralen Bohrung 6 der Ventilhülse 2 ist axialbeweglich ein Ventilstößel 7 mit dem Ventilkörper 8 geführt. Der Ventilkörper 8 weist eine mit dem Ventilsitz 3 zusammenwirkende Dichtfläche 9 auf. Im anderen Endabschnitt wird der Ventilkörper 8 als Betätigungsstift 10 ausgebildet weitergeführt. Der Ventilkörper 8 ist mit einer durchgehenden Bohrung 11 zur Druckentlastung versehen (in Fig. 2 ist die Bohrung 11 nicht veranschaulicht).

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 ist der rotationssymmetrische Ventilkörper 8 im Bereich der Dichtzone 12 als angenäherter Ellipsoid mit konstanter Krümmung ausgebildet. Das heißt, daß der Krümmungshalbmesser KH der Dichtfläche 9 des Ellipsoiden größer als die radiale Erstreckung R des Ventilkörpers 8 bemessen ist. Der kegelabschnxttsformig gestaltete Ventilsitz 3 hat beim Ausführungsbeispiel einen Kegelwinkel von 30° an der Dichtzone 12 und von 120° am Anschluß-Kegelstumpf 13.

DLe axiale Länge des Ventilsitzes 3, parallel zur Mittellängsachse M gemessen, beträgt dabei etwa ein Sechstel der axialen Länge des Ventilkörpers 8.

Mit 14 ist eine Schraubendruckfeder bezeichnet, die einen zapfenförmigen Fortsatz 15 des Ventilkörpers 8 umschließt und den Ventilkörper 8 in Richtung auf den Ventilsitz 3 drückt.

16 ist eine demgegenüber wesentlich schwächere Schraubendruckfeder, die den Betätigungsstift 10 zwischen einem gummielastischen Lippenring 17 und dem Ventilstößel 7 umgibt. Mit 18 ist eine Gewindescheibe und mit 19 ein Zwischenstück bezeichnet.

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20 ist ein Stützring aus Kunststoff. 21 sind Dichtringe zwischen der Ventilhülse 2 und dem Schaltgehäuse ¹I und 22 sind Dichtungen zwischen dem Ventilstößel 7 und der Ventilhülse 2.

23 bezeichnet schließlich einen zylindrischen Längenabschnitt der Ventilhülse 2, der sich an den kleineren Durchmesser des Ventilsitzes 3 anschließt.

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Claims

Patentansprüche:

"1. Absperrorgan, insbesondere für die Hochdruck-Hydraulik, mit einem aus Rotationsflächen zusammengesetzten Ventilsitz und einem als Rotationskörper ausgebildeten Ventilkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (8) mindestens im Bereich der Dichtzone (12) rotationssymmetrisch sowie konvex gekrümmt ist und der Ventilsitz (3)tangential dazu verläuft und kegelabschnittsförmig ausgebildet ist.
2. Absperrorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß jeder Krümmungshalbmesser (KH) der Dichtfläche (9) des Ventilkörpers (8) größer als die radiale Erstreckung (R) des Ventilkörpers (8) bemessen ist und die axiale Länge des Ventilkörpers (8) ein Mehrfaches der Axiallänge des Ventilsitzes (3) beträgt.
3. Absperrorgan nach Anspruch 1 oder 2_S dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge des Ventilkörpers (8) etwa das Sechsfache der axialen Länge des Ventilsitzes (3) beträgt.
4. Absperrorgan nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (8) im Bereich der Dichtzone (12) als Ellipsoid ausgebildet ist.

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5. Absperrorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (8) im Bereich der Dichtzone (12) als angenäherter Ellipsoid mit konstanter Krümmung ausgebildet ist.
6. Absperrorgan nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (3) im Bereich der Dichtzone (12) als niedriger Kegelstumpf ausgebildet ist, an den sich am kleineren Durchmesser ein Zylinder (23) und am größeren Durchmesser ein Kegelstumpf (13) mit einem größeren Öffnungswinkel anschließt.
7. Absperrorgan nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Ventilsitz (3) einen Kegelwinkel von 10° bis 50° an der Dichtzone (12) und von 80° bis 160° am Anschluß-Kegelstumpf (13) hat.
8. Absperrorgan nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Ventilsitz (3) einen Kegelwinkel von 25° bis 35° an der Dichtzone (12) und von 110° bis I30⁰ am Anschlfcß-Kegelstumpf (13) hat.
9. Absperrorgan nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (8) eine Längsbohrung (11) aufweist.

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