DE2915291C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Absperrorgan, insbesondere für die Hochdruck-Hydraulik, mit einem aus Rotationsflächen zusammengesetzten Ventilsitz und einem als Rotationskörper ausgebildeten Ventilkörper gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs.

Ein derartiges Absperrorgan kann insbesondere in der Hochdruck-Hydraulik für die verschiedensten Schaltaufgaben eingesetzt werden. Für die einwandfreie Funktion des Absperr­ organs ist die Ausbildung der Dichtzone von besonderer Bedeu­ tung. 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 Aus­ waschung setzt sich anschließend forciert in die Dichtzone hinein fort.

Beim Absperrorgan der FR-PS 20 97 638 ist die Länge des kegelförmigen Dichtsitzes nur unwesentlich kürzer als die Länge des ellipsoidförmigen Ventilkörpers. Auch nähert sich der Krümmungshalbmesser des Ventilkörpes weitgehend dem Dichtsitz an. Dadurch werden vor und hinter der eigent­ lichen Dichtzone lange und extrem schmale keilförmige Räume gebildet, in denen sich Verunreinigungen des Arbeitsmediums sehr leicht festsetzen können. Aufgrund dieser Verunreinigun­ gen kann die gewünschte Dichtung dann nicht mehr gewährleistet werden.

Ferner sind gerade bei hohen Strömungsgeschwindig­ keiten des Arbeitsmediums Kavitationen an jeder Stelle der keilförmigen Räume nicht zu vermeiden. Kavitationen bedeu­ ten jedoch Zerstörungen des Materials in der Dichtzone mit der Folge, daß die angestrebte Dichtung über einen längeren Einsatzzeitraums des Absperrorgans nicht gewährleistet werden kann.

Schließlich wäre als Nachteil noch anzuführen, daß die etwa gleich langen Oberflächen des Ventilkörpers und des Dichtsitzes einen hohen Bearbeitungsaufwand erfordern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Absperr­ organ, insbesondere für die Hochdruck-Hydraulik, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs zu schaffen, das bei einfacher Fertigung eine vollständige Schließung der Dichtzone mit ela­ stischer Verformung des Materials in dieser Dichtzone erreicht und bei dem auftretende Kavitationen außerhalb der Dichtzone wirksam sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kenn­ zeichnenden Teil des Patentanspruchs aufgeführten Merkmalen gelöst.

Ein mit der Erfindung erzielbarer Vorteil besteht zunächst darin, daß das Material am Ventilsitz nicht plastisch verformt wird, damit keine frühzeitige Verhärtung stattfindet, keine Risse unter der Oberfläche nach kurzer Lebensdauer ent­ stehen und folglich die Gefahr der Zerstörung vorzeitig be­ steht. Weiterhin ist es vorteilhaft, daß das Absperrorgan nicht mehr schlagartig geschlossen werden muß. Dies wirkt sich sehr günstig auf die zusammenwirkenden Steuerorgane aus.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Merkmale wird ferner die Dichtzone zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilsitz gezielt extrem kurz gehalten. Bereits dadurch wird die Mög­ lichkeit, daß sich Verunreinigungen im Arbeitsmedium hier festsetzen können, auf ein Minimum gesenkt. Überdies kann die Bearbeitung solcher kurzer Dichtflächen wesentlich prä­ ziser und mit einem vergleichsweise geringeren Aufwand durch­ geführt werden. Außerdem werden jetzt vor und hinter der Dichtzone, insbesondere in Strömungsrichtung des Arbeitsme­ diums gesehen, sich stark erweiternde Räume geschaffen. Hier können sich also keine Verunreinigungen mehr festsetzen. Kaviationen werden in diese Räume hineinverlegt und damit eindeutig aus dem Bereich der Dichtzone herausgenommen. Die Standzeit des Absperrorgans wird erheblich heraufgesetzt.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrie­ ben. Es zeigt

Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch ein Ab­ sperrorgan und

Fig. 2 den Bereich der Dichtzone in vergrößer­ ter Darstellung.

Wie aus den Figuren ersichtlich ist, weist das Ab­ sperrorgan 1 eine Ventilhülse 2 auf, die in einem Endbereich den Ventilsitz 3 trägt. Die Ventilhülse 2 ist in ein Schalt­ gehäuse 4 mit Zulauf- und Ablaufbohrungen 5 abgedichtet einge­ setzt.

In einer zentralen Bohrung 6 der Ventilhülse 2 ist axialbeweglich ein Ventilstößel 7 mit dem Ventilkörper 8 ge­ führt. Der Ventilkörper 8 weist eine mit dem Ventilsitz 3 zu­ sammenwirkende Dichtfläche 9 auf. Im anderen Endabschnitt wird der Ventilkörper 8 als Betätigungsstift 10 ausgebildet weiter­ geführt. 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 Dicht­ zone 12 als angenäherter Ellipsoid mit konstanter Krümmung aus­ gebildet. Das heißt, daß der Krümmungshalbmesser KH der Dicht­ fläche 9 des Ellipsoiden größer als die radiale Erstreckung R des Ventilkörpers 8 bemessen ist. Der kegelabschnittsförmig ge­ staltete Ventilsitz 3 hat beim Ausführungsbeispiel einen Kegel­ winkel von 30° an der Dichtzone 12 und von 120° am Anschluß- Kegelstumpf 13.

Die axiale Länge des Ventilsitzes 3 parallel zur Mit­ tellängsachse 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 Schrau­ bendruckfeder, die den Betätigungsstift 10 zwischen einem gummi­ elastischen Lippenring 17 und dem Ventilstößel 7 umgibt. Mit 18 ist eine Gewindescheibe und mit 19 ein Zwischenstück bezeichnet.

20 ist ein Stützring aus Kunststoff. 21 sind Dichtringe zwischen der Ventilhülse 2 und dem Schaltgehäuse 4 und 22 sind Dichtun­ gen zwischen dem Ventilstößel 7 und der Ventilhülse 2.

23 bezeichnet schließlich einen zylindrischen Längen­ abschnitt der Ventilhülse 2, der sich an den kleineren Durch­ messer des Ventilsitzes 3 anschließt.

Claims (1)

1. Absperrorgan, insbesondere für die Hochdruck-Hydraulik, mit einem aus Rotationsflächen zusammengesetzten kegeligen Ventilsitz und einem als Rotationskörper ausgebildeten Ventil­ körper, der im Bereich der Dichtzone als Ellipsoid gestaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge des Ventilkörpers (8) etwa das Sechsfache der axialen Länge des in der Dichtzone (12) als niedriger Kegel­ stumpf ausgebildeten Ventilsitze (3) beträgt, wobei sich am kleineren Durchmesser des einen Kegelwinkel von 10° bis 50° aufweisenden Ventilsitzes (3) ein Zylinder (23) und am größeren Durchmesser ein Anschluß-Kegelstumpf (13) mit einem Öffnungs­ kegelwinkel von 80° bis 160° anschließt.