DE3018145A1

DE3018145A1 - Ueberdruckventil zum absichern hydraulischer grubenstempel

Info

Publication number: DE3018145A1
Application number: DE19803018145
Authority: DE
Inventors: Antrag Auf Nichtnennung
Original assignee: HANS BERGER MESSTECHNIK GmbH
Current assignee: HANS BERGER MESSTECHNIK GmbH
Priority date: 1980-05-12
Filing date: 1980-05-12
Publication date: 1981-11-19
Also published as: GB2076121A; GB2076121B; DE3018145C2

Description

·3· . 3018US

Überdruckventil zum Absichern hydraulischer Grubenstempel

Die Erfindung bezieht sich auf ein Überdruckventil zum Absichern hydraulischer Grubenstempel gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Überdruckventil ist aus der DE-PS 1 303 157 bekannt, wobei die Querschnittsfläche des Ventilkolbens die vom Hydraulikmittel beaufschlagte Fläche ist. Je größer der vom Hydraulikmittel auf den Ventil kolben ausgeübte Druck ist, desto mehr wird der Ventil kolben in Öffnungsrichtung verschoben. Überfahren die Durchlaßöffnungen des ■ Ventilkolbens dabei den O-Ring, ist die Verbindung zur jenseits des O-Ringes angeordneten Ringkammer des Gehäuseteiles gegeben, wodurch die abströmende Menge größer ist. Nachteilig an derartigen Überdruckventilen ist bei relativ großen Durchflußmengen, daß Dichtzone und Ventilkolben-Steuerflächen zusammenliegen. Dies vergrößert den Verschleiß und die Gefahr, daß das Dichtelement ausfällt.

Dem Gegenstand der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Überdruckventil der vorausgesetzten Gattung von herstellungstechnisch günstigem, gebrauchsvorteilhaftem Aufbau anzugeben derart, daß auch kurzzeitige Druckspitzen trotz einer beschleunigteren Verlagerung des Ventilkolbens gefahrlos und weitestgehend verschleißfrei aufgenommen werden können dadurch, daß das Ventil bei hohen Drucken schlagartiger anspricht.

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Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.

Zufolge derartiger Ausgestaltung ist ein Überdruckventil von erhöhtem Gebrauchswert angegeben. Bei steigendem Druck erfolgt schlagartig eine Verlagerung des Ventilkolbens in Öffnungsrichtung entgegen seiner Federbelastung, wenn nach Überfahren des O-Ringes Hydraulikflüssigkeit in den Bereich des Kragens des Ventil kolbens gelangt und diesen entsprechend weit verchiebt. Es tritt ein beschleunigtes Verschieben des Ventil kolbens auf, so daß bei sehr hohen Druckspitzen kurzfristig eine relativ große Durchflußmenge des Hydraulikmittels durch das Überdruckventil abfließen kann unter Schonung des O-Ringes.

Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstands des Anspruchs 1.

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Der Vorteil des Anspruchs 2 besteht darin, daß zwei Ansprechstufen vorliegen. Bei geringerem Druck verläßt das abzuströmende Hydraulikmittel das Überdruckventil über das Flächensitzventil, da es hier den geringsten Widerstand findet. Treten jedoch Druckspitzen auf und erfolgt eine Verlagerung des Ventilkolbens, bringt die auf den Ventilkolben wirkende Feder das Flächensitzventil in Schließstellung, so daß dann das Hydraulikmittel durch die O-Ring-Ventilstelle ' strömt. Nach entsprechendem Verlagerungsweg des Ventilkolbens in Öffnungsrichtung beaufschlagt das Hydraulikmittel die vom Kragen gebildete Kolbenringfläche unter beschleunigter Steuerung des Ventil kolbens. Das bedeutet, daß wenn die eine Ansprechstufe öffnet, die andere schließt. Hierdurch ergibt sich ein verminderter Verschleiß der beiden Ansprechstufen. Insgesamt ergibt sich ein gleichförmiges Druckverhalten. Bei Funktionsstörung einer Ansprechstufe (z.B. Nichtöffnen durch Verschmutzung) wird die zweite Stufe das Abströmen der Hydraulikflüssigkeit übernehmen. Einem Auf lasten bei hydraulischen Grubenstempeln wird dadurch entgegengewirkt.

Der Anspruch 3 stellt die vorteilhafte Führung des zwischen Kragen und Ventilkolben-Stirnfläche liegenden Abschnitts des Ventilkolbens heraus. Die hutförmige Büchse läßt trotz längerer Bemessung des Ventiikolbens eine lange Druckfeder zu unter Erzielung eines gleichmäßigen Druckverhaltens.

Um dem Flächensitzventil nur eine bestimmte Menge von Hydraulikmittel zukommen zu lassen, ist die Maßnahme nach Anspruch 4 getroffen.

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Bei Ausbildung der Drosselstelle nach Anspruch 5 wird verhindert, daß durch das Drosselventil eine gänzliche Durchlaßsperre eintreten kann. Stets ist gewährleistet, daß bei entsprechendem Druck-Hydraulikmittel über die Gewindegänge des Füllstückes, deren offene Kammer und zentrale Bohrung zum Flächensitzventil fließen kann.

Nachstehend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Fig. 1 bis 7 erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in vergrößertem Maßstab eine Ansicht des Überdruckventils,
und zwar gegen eine die Auslaßöffnung des Gehäuses bildende
Abflachung des Gehäuseteils,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das in Schließstellung befindliche
Überdruckventil,

Fig. 3 in stark vergrößerter Darstellung das die Drosselstelle bildende Füllstück,

Fig. 4 den Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 2,

Fig. 5 das in Öffnungsstellung befindliche Überdruckventil in
teilweisem Längsschnitt,

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Fig. 6 einen Längsschnitt durch das Überdruckventil gemäß der zweiten Ausführungsform in seiner Schließstellung und

Fig. 7 in teilweisem Längsschnitt das Überdruckventil in der geöffneten Stellung.

Das Überdruckventil gemäß der ersten Ausführungsform besitzt das patronenförmige Gehäuse 1. Bestandteile desselben sind das topfförmige Gehäuseteil 2, in dessen vom Topfrand ausgehenden Innengewinde 3 ein Gehäuseteil 4 eingeschraubt ist. Ein Querstift 5 sichert die eingeschraubte Stellung des Gehäuseteils 4.

Das Gehäuseteil 4 nimmt einen einzuschraubenden Anschlußstutzen 6 auf. Letzterer beaufschlagt in seiner eingeschraubten Lage ein Füllstück 7. Dieses stützt sich über einen Ring 8 an einer Schulter 9 des Gehäuseteils 4 ab.

Sowohl das Füllstück 7 als auch der Ring 8 sind mit einer Bohrung 10 gleichen Durchmessers ausgestaltet. Jedoch setzt sich die Bohrung des Ringes 9 nach einem kurzen Abschnitt in eine sich in Richtung des topfförmigen Gehäuseteils 2 erweiternde Ringkammer 11 fort. Letzterer schließt sich im Gehäuseteil 4 ein Kammerabschnitt 12 an, die in eine von der Stirnseite des Gehäuseteils 4 ausgehende querschnittsgrößere Bohrung 13 übergeht.

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Unterhalb des Ringes 8 ist in dem Füllstück 7 eine Ringnut 14 vorgesehen, die einen O-Ring 15 aufnimmt. Von diesem wird der Schaft 16 eines in der Bohrung 10 geführten Ventilkolbens 17 dicht umschlossen. Jenseits des O-Ringes 15 bzw. des Kammerabschnitts 12 formt der Ventilkolben einen Kragen 18, der mit seiner dem O-Ring 15 zugekehrten Rückseite eine zusätzliche Kolbenringfläche bildet. Der Kragen 18 ist in der Bohrung 13 in einer weitestgehend dichten Passung geführt. Die Verlagerung des Ventilkolbens 17 ist in der einen Richtung durch die zwischen Kammerabschnitt 12 und Bohrung 13 befindliche Stufe 19 begrenzt, an welcher sich der Kragen 18 abstützt.

Der Ventilkolben 17 setzt sich jenseits des Kragens 18 fort. Die Stirnfläche 20 des verlängerten Abschnitts 23 wird von einer Dichtungsscheibe 21 beaufschlagt. Diese sitzt in einer hutförmig gestalteten Büchse 22, welche den zwischen Stirnfläche 20 und Kragen 18 liegenden Abschnitt 23 des Ventilkolbens 17 uberfängt. In der Büchse 22 ist eine den Abschnitt 23 umgebende Kugelbüchse 24 untergebracht. Der Büchsen-Rand 25 wird von einer Druckfeder 26 beaufschlagt. Diese stützt sich mit ihrem anderen Ende an einem Widerlager 27 ab, welches unter Zwischenlage einer Kugel 28 gegen den Boden 29 des topfförmigen Gehäuseteils 2 tritt.

Der Ventilkolben 17 ist mit einer mittleren Bohrung 30 ausgestattet. Von dieser gehen radial gerichtete Durchlaßöffnungen 31 aus, welche in der Schließstellung des Ventilkolbens 17 noch mit der Ringnut 14 für den O-Ring 15 korrespondieren.

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Im Anschluß an die mittlere Bohrung 30 schließt sich etwa auf Höhe des Kragens 18 eine Gewindebohrung 32 an, in die ein mit Außengewinde 33 versehenes Füllstück 34 eingeschraubt ist. Jenseits eines Gewindeabschnittes besitzt das Füllstück 34 eine seitlich offene, umlaufende Kammer 35, die über radiale Kanäle 36 in eine zum freien Stirnende 37 des Füllstückes 34 offene zentrale Bohrung 38 mündet. Das Füllstück 34 ist derart eingeschraubt, daß deren Stirnende 37 an einer einwärts gerichteten Stufe 30' der Bohrung 30 anliegt. An diese Stufe 30' fügt sich ein BohrungsabschnitL 39 an, der im Bereich der Stirnfläche 20 einen Trichter 40 formt. Das Füllstück 34 stellt damit eine dem Flächen'sitzventil 20, 21 vorgeordnete Drosselstelle dar.

Im übrigen ist das Flächensitzventil 20, 21 so beschaffen, daß sie eine niedrigere Ansprechstufe bildet als diejenige der 0-Ring-Ventilstelle 15.

Die Auslaßöffnung des Gehäuses 1 wird von zwei seitlichen Abflachungen 41 des Gehäuseteils 4 gebildet.

Die Arbeitsweise des Überdruckventils ist folgende:

Bei gegenüber der Normalbelastung größer werdendem Druck fließt das Hydraulikmittel in die Bohrung 30 des Ventilkolbens 17, durchströmt die von den Gewindegängen des Füllstückes 34 gebildete Drosselstelle, gelangt dann über die Kammer 35 und Kanäle 36 in den .Bohrungsabschnitt 39 und beaufschlagt das Flächensitzventil. Dabei wird die Druckfeder 26 um ein geringfügiges Maß über die Büchse 22 komprimiert, so

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daß das Hydraulikmittel durch den zwischen Dichtungsscheibe 21 und Stirnfläche 20 des VentilkoJbens auftretenden Spalt strömen kann. Von dort aus fließt es über den Innenraum der Büchse zu den Auslaßöffnungen 41. In diesem Falle gelangt noch kein Flüssigkeitsfilm durch die O-Ring-Ventilstelle.

Wird der Druck größer oder treten Druckspitzen auf, führt dieses zu einer Verlagerung des Ventilkolbens 17 in Öffnungsrichtung. Dabei bringt die Druckfeder 26 das Flächensitzventil 20, 21 in Dichtstellung, während das oberhalb des O-Ringes 15 in die Ringkammer 11 und ■Kammerabschnitt 12 gelangende Hydraulikmittel die Rückseite des Kragens 18 beaufschlagt. Die zur Verfugung stehende Kolbenfläche vergrößert sich dadurch erheblich, so daß der Kolben beschleunigt in die in Fig. 5 veranschaulichte Lage gleitet unter erheblicher Vergrößerung des Durchlaßquerschnittes. Das Hydraulikmittel verläßt das Gehäuse 1 in der angezeigten Pfeilrichtung durch die Auslaßöffnungen.

Nach Nachlassen des Druckes kehrt der Ventilkolben in seine in Fig. 1 dargestellte Ausgangsstellung zurück.

Gleiche Teile der in Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungsform tragen gleiche Bezugsziffern.

Bei dieser Ausführungsform setzt sich der Ventilkolben 17' jenseits des Kragens 18 nicht fort. Er bildet dort eine kegelförmige Öffnung 44 zur Aufnahme einer Kugel 42 aus. Diese ihrerseits stützt sich an einem Druckteller 43 ab. Zwischen diesem und einem sich unter Zwischenlage

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einer Kugel 28 abstützenden Widerlager 27 ist die Druckfeder 26 angeordnet.

Die Wirkungsweise der zuletzt beschriebenen Ausführungsform ist folgende: Bei Normaldruck schließt der Dichtungs-O-Ring 15. Tritt eine verstärkte Druckmittelzufuhr auf, führt dieses zu einer Verschiebung des Ventilkolbens 17' in Öffnungsrichtung. Überschreiben die Durchlaßöffnungen 31 den O-Ring 15 kann das Hydraulikmittel in die Ringkammer 11 und Kammerabschnitt 12 strömen. Es findet dann, die Beaufschlagung des Kragens 18 statt unter beschleunigtem Öffnen des Ventilkolbens 17'. Der Ventilkolben 17' wird von der Kugel 42 zentrierend in seiner Lage gehalten und bei Nachlassen der Druckbelastung sicher in seine Verschlußlage zurückgeführt. Bei in Offenstellung befindlichem Ventilkolben 17' verläßt das Hydraulikmittel das Gehäuse in der angezeigten Pfeil richtung.

Alle in der Beschreibung erwähnten und in der Zeichnung dargestellten neuen Merkmale sind erfindungswesentlich, auch soweit sie in den Ansprüchen nicht ausdrücklich beansprucht sind. Das anmeldungsgemäße Ventil kann auch an anderen Einsatzstellen als Grubenstempel, insbesondere im Grubenbau, Verwendung finden.

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Claims

Dr.R./S/RP Hans Berger Messtechnik GmbH Hahnerberger Straße 215 Wuppertal 12 ANSPRÜCHE

1. Überdruckventil insbesondere zum Absichern hydraulischer Grubenstempel mit einem in einem Gehäuseteil entgegen Federwirkung verschieblichen Ventil kolben, der zum Gehäuseteil hin durch einen O-Ring abgedichtet ist und von einer mittleren Bohrung ausgehend seitliche Durchlaßöffnungen besitzt, welche bei Öffnungsverlagerung des Ventilkolbens den O-Ring überfahren und in eine jenseits des O-Ringes angeordnete Ringkammer des Gehäuseteils reichen, welche mit einer Auslaßöffnung des Gehäuses in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der .Ventilkolben (17, 17') jenseits des O-Ringes (15) einen mit seiner Rückseite eine zusätzliche Kolbenringfläche bildenden Kragen (18) aufweist, dessen Mantelfläche in einer von der Stirnseite des Gehäuseteiles (4) ausgehenden Bohrung (13) geführt ist.

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ORIGINAL INSPECTED

2.- Überdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (17) sich jenseits des Kragens (18) fortsetzt und mit seiner Stirnfläche (2o) ein Flächensitzventil niederer Ansprechstufe bildet als diejenige der O-Ring-Ventilstelle.

3. Überdruckventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen Kragen (18) und Ventilkolben-Stirnflache (20) liegende Abschnitt (23) des Ventilkolbens (17) in einer abgefederten, hutförmig gestalteten Büchse (22), innerhalb welcher die Flächensitz-Ventilstelle angeordnet ist, geführt ist.

4. Überdruckventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Ventilkolben (17) jenseits der Querschnittsebene der seitlichen Durchlaßöffnungen (31) eine Drosselstelle angeordnet ist.

5. Überdruckventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle von den Gewindegängen (33) eines in der Bohrung (32) des Ventilkolbens (17) angeordneten Füllstückes (34) gebildet ist, welche jenseits des Gewindeabschnittes eine seitlich offene Kammer (35) besitzt, die in eine zum freien Stirnende (37) des Füllstücks (34) offene zentrale Bohrung (38) mündet und die Stirnfläche an einer einwärts gerichteten Stufe (30') der Bohrung (30) des Ventilkolbens (17) anliegt.

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