DE2949629A1

DE2949629A1 - Hydraulisches ueberdruckventil

Info

Publication number: DE2949629A1
Application number: DE19792949629
Authority: DE
Inventors: Maurice Tardy
Original assignee: Bennes Marrel SA
Current assignee: Bennes Marrel SA
Priority date: 1978-12-11
Filing date: 1979-12-10
Publication date: 1980-06-19
Also published as: FR2444214B1; GB2041496A; GB2041496B; FR2444214A1

Description

Hydraulisches überdruckventil

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches überdruckventil mit einem innerhalb einer Gehäusebohrung verschieblichen Ventilkörper, der am vorderen Ende einen verjüngten Ansatz zum Verschließen einer axialen Druckentlastungsöffnung an dem einen Ende der radial an den zu überwachenden Hydraulikkreis angschließbaren Gehäusebohrung trägt und dessen eine rückwärtige Ventilkammer begrenzende Rückseite von einer Rückstellkraft beaufschlagbar ist, die den Ventilkörper in die die Druckentlastungsöffnung verschließenden Stellung zu drücken versucht.

Man weiß, daß es in bestimmten Hydraulikkreisen notwendig ist, ein überdruckventil vorzusehen, welches öffnet, sobald der Druck im Kreis eiren als gefährlich erachteten Wert überschreitet.

Es sind Überdruckventile bekannt, in denen der Druck des hydraulischen Kreises mit Hilfe einer Hohlnadel dem Inneren einer elastischen Verbindung in Gestalt eines Handschuh- oder Gummifingers zugeführt wird, der gegen einen Endabschnitt der Hohlnadel unter der Wirkung eines unter Druck stehenden Gaskissens angedrückt wird. Diese Ventile genügen im allgemeinen, sie vermögen jedoch nicht große Ströme der unter Druck stehenden Flüssigkeit abzuführen, wie dies beispielsweise bei hydraulischen Grubenstempeln unter dem Druck des Gebirges bisweilen erforderlich ist.

Die zur Ableitung großer Flüssigkeitsströme verwendbaren bekannten Ventile weisen demgegenüber einen Ventilkörper auf, der von einem elastischen Glied gegen seinen Sitz gedrückt wird. Bei diesen Ventilen genügt bereits ein kurzzeitiger geringer überdruck, um das Abheben des Ventilkörpers von seinem Sitz auszulösen, wodurch eine beträchtliche Flüssigkeitsmenge zu entweichen vermag.

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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Überdruckventil zu schaffen, welches die vorerwähnten Nachteile vermeidet, d.h. welches in der Lage ist, einem kurzen überdruck abzuhelfen, ohne dabei eine ungewollte Flussigkeitsmenge entweichen zu lassen, welches aber dennoch eine große Flüssigkeitsmenge abführt, wenn dies notwendig ist.

Ausgehend von einem Ventil der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Verbindung der rückwärtigen Ventilkammer einerseits mit der um den verjür.cTten Ansatz gebildeten Ringkammer am vorderen Ende des Ventilkörpers durch einen in diesem vorgesehenen Kanal, welcher von einem axial im Ventilkörper gleitenden Schieber verschließbar ist, und andererseits mit der Eintrittsöffnung eines Hilfs-Uberdruckventils, das eine von einem Gummifinger am Ende umschlossene Hohlnadel aufweist, durch welche die in das andere Nadelende eintretende Druckflüssigkeit bei überdruck gedrosselt zu einem druckfreien Auslaß abströmen kann, wobei die Außenseite des Gummifingers dem Druck eines Gaspolsters unterworfen ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung näher eläutert. Es zeigen:

Fig. 1: einen Axialschnitt durch das über

druckventil in seiner Ruhestellung,

Fig. 2 und 3: denselben Axialschnitt in anderen

Betriebsstellungen des Ventils.

Das in Fig. 1 gezeigte Überdruckventil weist ein Hauptgehäuse 1 mit einem darin enthaltenen Ventilkörper 2 auf, dessen

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ringförmige vordere Stirnfläche 3 eine Ringkanuner 4 begrenzt, die mit dem zu überwachenden Hydraulikkreis über eine Anschlußöffnung 5 in Verbindung steht. Die Ringkammer 4 ist im Gehäuse 1 weiterhin von einem Ventilsitz 6, der von einem am vorderen Ende konischen Ansatz 7 am Ventilkörper 2 verschließbar ist, und einer Büchse 8 begrenzt, in welcher der Ventilkörper 2 mit Spiel gleitet. Hinter dem Ventilsitz 6 befindet sich eine Anschlußöffnung 9 für eine hydraulische Abflußleitung oder einen druckfreien Vorratsbehälter. Die Rückseite 1o des Ventilkörpers 2 begrenzt eine rückwärtige Vencilkammer 11 innerhalb der Büchse 8, die durch einen in das Ventilgehäuse 1 eingeschraubten Stopfen 12 abgeschlossen ist.

Die Ringkammer 4 steht mit der rückwärtigen Ventilkammer einerseits über das zwischen der Büchse 8 und der zylindrischen Mantelfläche des Ventilkörpers 2 bestehende Spiel und andererseits über einen im Ventilkörper 2 selbst vorgesehenen Kanal in Verbindung. Dieser Kanal besteht aus einer Axialbohrung 13 und einer schrägen Bohrung 14, die sich zwischen der ringförmigen vorderen Stirnfläche 3 des Ventilkörpers und der Axialbohrung 13 erstreckt. Die Bohrung 13, die sich bis zur rückwärtigen Ventilkammer 11 erstreckt, ist nach vorn durch eine Bohrung 13a von kleinerem Durchmesser verlängert. Diese Bohrung 13a, die in den Anschluß mündet, ist ständig von dem verdickten vorderen Teil 15 eines spindelförmigen Schiebers 16 dichtend verschlossen, der im Ventilkörper 2 axial verschieblich angeordnet ist. Der Schieber 16 enthält am hinteren Ende einen weiteren verdickten Teil 17, der in die Bohrung 13 einzugreifen und diese zu verschließen vermag, wenn der Schieber 16 nach vorn bewegt wird, sowie einem dazwischenliegenden zylindrischen Abschnitt 18 geringeren Durchmessers. An seinem hinteren Ende trägt der Schieber 16 einen tellerförmigen Bund 19 und ist von einer Ventilfeder 2o umschlossen, die zwischen der hinteren Stirnfläche 1o des Ventilkörpers 2 und dem tellerförmigen

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Bund 19 eingespannt ist. Die Ventilfeder 2o besteht vorzugsweise aus einem Stapel Tellerfedern. Eine diametral verlaufende Rinne 21 an der Rückseite 22 des tellerförmigen Bundes 16 gestattet den Durchtritt von Druckflüssigkeit von der hinteren Ventilkammer 11 zu einer axialen Anschlußöffnung 23 im Stopfen 12.

Die Anschlußöffnung 23 stellt die Verbindung zur Eintrittscffnung eines Hilfs-überdruckventils 24 her, das in den Stopfen 12 eingeschraubt ist. Es handelt sich dabei um ein herkömmliches überdruckventil, in welchem der Flüssigkeitsdruck in das Innere 25 einer Hohlnadel 26 geleitet wird, die am anderen Ende von einem Handschuh- oder Gummifinger 27 elastisch umschlossen ist. Der Gummifinger 27 begrenzt mit seiner Außenseite ein Gaskissen 28 innerhalb eines Sacklochs des; Gehäuses 29 des Hilfs-überdruckventils 24. Das Gaskissen 28 kann über eine Füllöffnung 3o im Gehäuse 29 unter Druck gesetzt werden. Das das Gaspolster 28 und den Gummifinger 27 enthaltende Sackloch setzt sich mit vermindertem Durchmesser in einem die Eintrittsöffnung des Hilfs- Überdruckventils 24 enthaltenden Gehäuseteil 29a fort und enthält vor dem Gummifinger 27 eine im Durchmesser abgesetzte Gleithülse 31, welche die Hohlnadel 26 umschließt. Die Gleithülse 31 ist ferner, dort, wo sie im Durchmesser abgesetzt ist, mit Radialbohrungen 32 versehen, die an eine bis zum hinteren Ende reichende Aufweitung der Gleithülse 31 reichen und mit Radialbohrungen 33 im Gehäuse 29 in ständiger Verbindung stehen, welche zu einem druckfreien Auslaß führen. Auf diese Weise vermag im Fall von überdruck die Flüssigkeit durch zunächst das Innere 25 der Hohlnadel 26 und dann zwischen der Außenseite der Hohlnadel und dem Gummifinger 27 und weiter durch die Aufweitung im Inneren der Gleithülse 31 und die Radialbohrungen 32, 33 gesteuert abzuströmen.

Wenn sich das Hilfs-Uberdruckventil 24 in Ruhestellung befindet, wird die Vorderkante des Gummifingers 27 in Anlage gegen die Gleithülse 31 unter der Wirkung des Gaskissens 28

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gehalten. Wenn ein anormaler überdruck in der Anschlußöffnung 23 des Stopfens 12 auftritt, kann die von der Hohlnadel 26, dem Gummifinger 27 und der Gleithülse 31 gebildete Einheit als Ganzes innerhalb des Gehäuses 29 wie ein Kolben nach hinten gleiten.

Die Funktion der vorbeschriebenen Ventilanordnung ist folqonde:

Kenn ein hydraulischer Arbeitsdruck unterhalb des zulässigen Grenzwertes plötzlich in dem hydraulischen Kreis auftritt, wird sich dieser Druck auch unmittelbar in der hinteren Ventilkammer 11 aufbauen. Im Ergebnis läßt der Schieber 16, der keine Zeit hat, seine Ruhestellung (Fig. 1) zu verlassen, die Flüssigkeit durch die Bohrung 13 hindurchfließen, wodurch die Ringkammer 4 und die rückwärtige Ventilkammer 11 also in Verbindung miteinander über einen Kanal von großem Querschnitt stehen. Aufgrund dieser Konstruktion ist, wenn die Kammern 4 und 11 unter gleichem Druck stehen, die Axialkraft, die der Druck in der Ventilkammer 11 auf den Ventilkörper 2 ausübt, größer als die Axialkraft, die der Druck in der Ringkammer 4 auf denselben Ventilkörper, jedoch in umgekehrter Richtung ausübt. Daher hat im vorerwähnten Fall ein plötzliches Ansteigen des Arbeitsdrucks lediglich die Wirkung, daß der Ventilkörper 2 noch kräftiger gegen den Sitz 6 angepreßt wird, wobei sich diesen Kräften noch die Federkraft der Ventilfeder 2o überlagert.

Wenn der Arbeitsdruck ständig ansteht, werden sich die Druckkräfte auf die Ventilfeder 2o dahingehend auswirken, daß der Schieber 16 progressiv nach vorn verschoben wird. Durch die Verschiebung nach vorn verschließt der Schieber 16 die Bohrung 13 mit seinem hinteren Teil 17 (Fig. 2), und der tellerförmige Bund 19 gelangt schließlich in Anlage gegen einen kragenförmigen Ansatz 34 des Ventilkörpers 2.

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In 'iieser Stellung bleibt auch weiterhin eine Verbindung zwischen der rückwärtigen Ventilkammer 11 und der vorderen RinakairjTier 4 über einen geringen Querschnitt erhalten, den das zwischen dem Ventilkörper 2 und der Büchse 8 enthaltenen Spiel bewirkt. Wenn der hydraulische Druck über den Grenzwert ansteigt, ist nunmehr das Hilfs-Uberdruckventil 24 in der Laqe, eine kontrollierte Leckströmung dergestalt entweichen zu lassen, daß der Druck auf einen normalen Wert zurückkehrt. Die; ermöglicht eine langsame und progressive Druckregelung, solange die Überdrücke selbst proqressiv sind.

Im Fall eines plötzlichen Überdrucks wird die hydraulische Schockwelle zwischen dem Ventilkörper 2 und der Hülse 8 stark gedrosselt, so daß sicher der Überdruck nicht bis in die rückwärtige Ventilkammer 11 fortpflanzen kann. Der überdruck wirkt deshalb allein im Bereich der Ringkammer 4 auf d-T Ventilkörper 2, und dieser verlagert sich augenblicklich roch rückwärts, wobei er von dem Sitz 6 abhebt (Fig. 3), was möglich ist dank einem Gleiten der Hohlnadel 26, des Gummifingers 27 und der Gleithülse 31 innerhalb des Gehäuses 29 des Hilfs-überdruckventils 24. Jetzt kann ein großer Betrag an Flüssigkeit zum Vorratsbehälter über den Anschluß 9 abfließen. Sobald der Druck abfällt, schiebt das Gaspolster 28 den Gummifinger 27 wieder nach vor, und der Ventilkörper 2 fährt auf dem Sitz 6 zurück.

Das erfindungsgemäße Ventil hat vor allem folgende Vorteile:

- wenn der Arbeitsdruck im hydraulischen Kreis schnell ansteigt, beispielsweise bei einem plötzlichen Einschalten, werden jegliches Abheben des Hauptventils und demzufolge jede ungewollte Ableitung von hydraulischer Arbeitsflüssigkeit vermieten.

- im normalen Betrieb gewährleistet das Ventil eine langsame und progressive Arbeitsweise, indem es die progressiven Überdrücke durch kontrollierte Ableit- oder Leckströmungen

kompensiert.

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- im Fall eines plötzlichen Überdrucks nach der Art eines Wasserschlags ermöglicht das Ventil schnell das Abströmen einer großen Flüssigkeitsmenge, die ein weiteres Anwachsen des Druckes begrenzt.

Das Ventil ist für jede Art von Schutz in einem unter hohen Druck stehendem hydraulischen Kreis anwendbar. Insbesondere eignet es sich zum Schutz von hydraulischen Grubenausbaustorpein. Da der Ventilkörper 2 nur ausnahmsweise im Fall, daß das Hangende im Bergwerk niederbricht, auslöst, wird eine Ub.^rbeanspruchung der Stempel oder ein Brechen der als Sicherheitselemente dienenden Achsen verhindert. Der Nenndruck kann beispielsweis 5oo bar betragen: im Fall des "Wasserschlags" verhindert das Ventil, daß der Druck über 7oo bar ansteigt.

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Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. W. Beyer Dipl.-Wirtsch.-Ing. B. Jochem

Frankfurt / Main Staufenstraße

Anm.: BENNES MARREL

Zone Industrielle
ANDREZIEUX BOUTHEON - Loire Frankreich

Patentansprüche

(1.j Hydraulisches überdruckventil mit einem innerhalb einer Gehäusebohrung verschieblichen Ventilkörper, der am vorderen Ende einen verjüngten Ansatz zum Verschließen einer axialen Druckentlastungsöffnung an dem einen Ende der radial an den zu überwachenden Hydraulikkreis anschließbaren Gehäusebohrung trägt und dessen eine rückwärtige Ventilkammer begrenzende Rückseite von einer Rückstellkraft beaufschlagbar ist, die den Ventilkörper in die die Druckentlastungsöffnung verschließende Stellung zu drücken versucht, gekennze ichnet durch die Verbindung der rückwärtigen Ventilkammer (11) einerseits mit der um den verjüngten Ansatz (7) gebildeten Ringkammer (4) am vorderen Ende des Ventilkörpers (2) durch einen in diesem vorgesehenen Kanal (13, 14), welcher von einem axial im Ventilkörper (2) gleitenden Schieber (16) verschließbar ist,und andererseits mit der Eintrittsöffnung eines Hilfs-Uberdruckventils (24), das eine von einem Gummifinger (27) am Ende umschlossene Hohlnadel (26) aufweist, durch welche die in das andere Nadelende eintretende Druckflüssigkeit bei überdruck gedrosselt zu einem druckfreien Auslaß (32, 33) abströmen kann, wobei die Außenseite des Gununifingers dem Druck eines Gaspolsters (28) unterworfen ist.

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2. Überdruckventil nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß der in dem Ventilkörper (2) angeordnete Kanal zur Verbindung der rückwärtigen Ventilkammer (11) mit der Ringkammer (4) am vorderen Ende des Ventilkörpers (2) von einerseits einer durchgehenden Axialbohrung (13) im Ventilkörper (2), die am vorderen Ende durch einen zylindrischen Abschnitt (15) des Schiebers (16) ständig verschlossen ist, und andererseits von einer sich zwischen diese Axialbohrung (13) und der Ringkammer (4) am vorderen Ende des Ventilkörpers (2) erstreckenden schrägen Bohrung gebildet ist und daß der Schieber (16) einen rückwärtigen verdickten Abschnitt (17) aufweist, mit welchem die Axialbohrung (13) im Ventilkörper (2) unter der Wirkung des in der rückwärtigen Ventilkammer (11) herrschenden Drucks verschließbar ist.
3. überdruckventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Rückstellkraft von einer Ventilfeder (2o) gebildet ist, die zwischen der Rückseite des Ventilkörpers (2) und an einem tellerförmigen Bund (19) am hinteren Ende des Schiebers (16) eingespannt ist.
4. überdruckventil nach Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet , daß die Rückstellkraft der Ventilfeder (2o) derart bemessen ist, daß, wenn sich der hydraulische Betriebsdruck in der rückwärtigen Ventilkammer (11) aufbaut, die an den Schieber (16) angreifenden Druckkräfte die Ventilfeder (2o) unter Verschieben des Schiebers (16) nach vorn zusammendrücken.
5. überdruckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammer (4) am vorderen Ende des Ventilkörpers (2) und die rückwärtige Ventilkammer (11) zusätzlich über ein verhältnismäßig großes Spiel des Ventilkörpers (2) innerhalb der Gehäusebohrung in Verbindung stehen.

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6. überdruckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfs-Uberdruckventil (24) eine Gleithülse (31) aufweist, welche die Hohlnadel (26) vor dem Gummifinger (27) umschließt, und daß die Gleithülse (31), die Hohlnadel (26) und der Gummifinger (27) zusammen nach Art eines Kolbens in einer Sackbohrung innerhalb des Gehäuses (29) des Hilfs-überdruckventils (24) verschieblich sind, welche ein Gaspolster zur Bildung einer im Fall plötzlicher Druckanstiege zusammendrückbaren Gasfeder enthält.
7. Überdruckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

die Längsachse des Hilfs-überdruckventils (24) mit der Längsachse des Ventilkörpers (2) übereinstimmt, wobei das Hilfs-Uberdruckventil (24) mit seiner Eintrittsöffnung in die rückwärtige Ventilkammer (11) im Bereich einer Gehäusestirnwand mündet, gegen welche sich die Rückseite des tellerförmigen Bundes (19) am Schieber (16) normalerweise unter der Wirkung der Ventilfeder (2o) abstützt, wobei die Rückseite des tellerförmigen Bundes 19 mindestens eine radiale Rinne (21) aufweist, die den Zutritt des Flüssigkeitsdrucks von der rückwärtigen Ventilkammer (11) zur Eintrittsöffnung des Hilfs-überdruckventils (24) auch in der Ruhestellung des Schiebers (16) gestattet.

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