DE3840013A1 - Ventil, insbesondere sicherheitsventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil, vorzugsweise ein Sicherheitsventil, mit einem Hauptventil und einem Pilotventil.

Aus dem Stand der Technik sind Sicherheits- oder Überdruckventile dieser Art, wie in Fig. 8 gezeigt, bekannt, sie haben eine Hauptventileinheit 1 und eine Pilotventileinheit 2.

Die Hauptventileinheit 1 weist ein dockenähnliches Hauptventilteil 3 auf, das verschiebbar eingepaßt ist in eine Hauptventilkammer 1 a, sein dockenähnlicher Dichtbereich 3 a ist gegen einen Dichtsitz 1 d gepreßt, der zwischen einem Einlaß 1 b und einem Auslaß 1 c mittels einer Feder 4 angeordnet ist.

Die Pilotventileinheit 2 hat ein Sitzteil 5, das fest an einem Ende innerhalb einer Pilotventilkammer 2 a angeordnet ist, das Sitzteil 5 umfaßt eine Kontrollkammer 5 b, die einen Ventilsitz 5 a hat, eine Drossel 5 c kommuniziert mit ihrem eine Ende mit der Kontroll- oder Steuerkammer 5 b und an ihrem anderen Ende mit einer Kammer 2 b geringen Volumens. Eine Durchgangsbohrung 5 e verbindet die Kontrollkammer 5 b mit einem äußeren peripheren Ringbereich 5 d.

Weiterhin ist in der Pilotventilkammer 2 a ein auf- und abgehendes Ventilteil 7 angeordnet, das mittels einer Feder 6 gegen den Ventilsitz 5 a gepreßt wird, die Federkraft dieser Feder 6 wird durch eine Einstellschraube 8 einjustiert, um den Pilotdruck einzustellen.

Es ist weiterhin ein interner Pilotkanal 9 a vorgesehen, der den Einlaß 1 b der Hauptventileinheit 1 und die Kammer 2 b geringen Volumens der Piloteinheit 2 miteinander verbindet und eine Drossel 9 d hat, die auf der Seite des Einlasses 1 b angeordnet ist. Ein Kanal 9 b verbindet die Hauptventilkammer 1 a der Hauptventileinheit 1 mit dem Ringkanal 5 d der Pilotventileinheit 2. Ein Kanal 9 c verbindet den Auslaß 1 c der Hauptventileinheit 1 mit der Pilotventilkammer 2 a der Pilotventileinheit 2.

Ist der Druck des Mediums, insbesondere der Flüssigkeit, in der Kontrollkammer 5 b der Pilotventileinheit 2 kleiner als die Kraft der Feder 6, gleichen sich die Drucke des Mediums im Eingang 1 b, in der Kontrollkammer 5 b und in der Hauptventilkammer 1 a der Hauptventileinheit 1 aneinander an, so daß das Hauptventilteil 3 gegen den Ventilsitz 1 d durch die Kraft der Feder 4 und den Fluiddruck gepreßt wird, der aufgrund der Flächenunterschiede der druckbelasteten Flächen des Hauptventilteils selbst auftritt, dadurch kann kein Medium bzw. Fluid zum Auslaß 1 c fließen.

Steigt der Fluiddruck am Eingang 1 b an, wird das Ventilteil 7 in der Figur nach rechts gegen die Kraft der Feder 6 verschoben und hebt vom Ventilsitz 5 a ab, hierdurch wird ein Pilotfluß bewirkt, der vom Einlaß 1 b zum Auslaß 1 c durch den internen Pilotkanal 9 a, die Kammer 2 b geringen Volumens, die Drossel 5 c, die Kontrollkammer 5 b, die Pilotventilkammer 5 a und den Kanal 9 c fließt.

Hierdurch wird eine Druckdifferenz über jeder der Drosseln 5 c und 9 d erzeugt, so daß der Fluiddruck in der Kontrollkammer 5 b geringer wird als der Fluiddruck am Einlaß 1 b und Fluiddruck in der Kontrollkammer 5 b durch die Durchgangsbohrung 5 e, den Ringkanal 5 d und den Kanal 9 b in die Hauptventilkammer 1 a des Hauptventils 1 gerichtet wird, hierdurch wird eine Druckdifferenz zwischen den Fluiden in der Hauptventilkammer 1 a und dem Einlaß 1 b bewirkt, was zu einem Separieren des Hauptventilteils 3 vom Ventilsitz 1 d gegen die Kraft der Feder 4 führt, hierdurch wird Fluid vom Einlaß 1 b zum Auslaß 1 c geleitet.

Wenn dies auftritt, fällt der Fluiddruck am Einlaß 1 b ab, ebenso sinkt der Fluiddruck in der Kontrollkammer 5 b. Dadurch ist das Ventilteil 7 ausgeglichen durch die Kraft der Feder 6 und das Hauptventilteil 3 hält den Schließdruck bei einer gewissen Flußrate aufgrund des Ausgleichs zwischen dem Fluiddruck am Einlaß 1 b, dem Fluiddruck in der Hauptventilkammer 1 a und der Kraft der Feder 4.

Bei einem Sicherheitsventil der oben genannten Art nach dem Stand der Technik ist das Sitzteil 5, das mit dem Ventilsitz 5 a des Ventilteils 7 des Pilotventils 2 ausgebildet ist, ausgeführt mit der langen linearen Drossen 5 c, die die Kontrollkammer 5 b mit der Kammer 2 b geringen Volumens verbindet. Die Drossel 5 wiederum kommuniziert mit dem internen Pilotkanal 9 a durch die Kammer 2 b geringen Volumens und mit dem Kanal 9 b durch die Kontrollkammer 5 b, die Durchgangsbohrung 5 e und den Ringkanal 5 d.

Von diesen Elementen ist die Durchgangsbohrung 5 e so klein, daß die Resonanzfrequenz der Druckschwingungen extrem hoch ist und dadurch jegliche Resonanz unterdrückt wird, es wird also unnormales Geräusch hervorgerufen.

Wegen der Tatsache, daß der innere Pilotkanal 9 a extrem lang hinsichtlich seiner Kanallänge ist und auch im Durchmesser so groß gewählt ist, daß eine Verzögerung bei dem praktischen Betriebsablauf nicht auftritt, und daß der Kanalquerschnitt für den Pilotfluß aufgrund der Drosselung durch die Kammer 2 b geringen Volumens und die Drossel 5 c beträchtlich variiert, tritt der Nachteil auf, daß ein abnormes Geräusch mit einer Basisfrequenz von einigen 100 Hertz hervorgerufen wird, wenn der Flüssigkeitsdruck größer wird als etwa 140 kgf/cm².

Ein weiterer Nachteil tritt dadurch auf, daß bei derartiger unnormaler Geräuschentwicklung der Druck äußerst unstabil wird und die Eigenschaften des Sicherheitsventils sich verschlechtern.

Um diese Nachteile auszuschalten ist es bereits aus der offengelegten japanischen Patentanmeldung 61-62681 bei dem Sicherheitsventil der eingangs genannten Art bekannt, eine Drossel am kontrollkammerseitigen Ende des internen Pilotkanals vorzusehen, einen Kanal mit einer Verengung bzw. Drosselstelle, der die Kontrollkammer und die Hauptventilkammer der Hauptventileinheit verbindet, anzuordnen, einen externen Pilotkanal vorzusehen, der mit der Hauptventilkammer der Hauptventileinheit verbunden ist und eine Begrenzung auszubilden, die am federkammerseitigen Endes des externen Pilotkanals vorgesehen ist.

Ein derartiges Sicherheitsventil ist jedoch insoweit nachteilig, als daß die vier Kanäle benötigt werden, um die Hauptventileinheit und die Pilotventileinheit miteinander zu verbinden, dies führt zu einer beträchtlichen Erschwernis bei der Fertigung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitsventil anzugeben, das die oben genannten Nachteile der Sicherheitsventile nach dem Stand der Technik vermeidet und geeignet ist, das Entstehen von unnormaler Geräuschentwicklung zu verhindern und eine Stabilisierung des Druckes zu bewirken.

Diese Aufgabe wird in Übereinstimmung mit der Erfindung dadurch gelöst, daß ein Sicherheitsventil des Typs mit einer Hauptventileinheit und einer Pilotventileinheit vorgeschlagen wird, bei der ein Einlaß der Hauptventileinheit mit einer Kontrollkammer der Pilotventileinheit durch eine Drossel kommuniziert, die in einem Sitzteil der Pilotventileinheit durch einen internen Pilotkanal ausgebildet ist, wobei ein ausgedehnter Bereich vorgesehen ist, der ein abgeschlossenes Ende hat und Durchgangsbohrungen ausgeführt sind, die den ausgedehnten Bereich mit dem inneren Pilotkanal an der Seite des inneren Pilotkanals der Drossel im Sitzteil verbinden.

Bei einer derartigen Ausbildung des Sicherheitsventils kommuniziert der abgeschlossene, ausgedehnte Bereich, der an einem Ende der Drossel ausgebildet ist, direkt mit dem internen Pilotkanal durch die Durchgangsbohrung. Hierdurch wird erreicht, daß der Effekt des internen Pilotkanals ausgeschlossen wird, der bislang dafür verantwortlich gemacht wurde, einen sehr großen Einfluß auf die Erzeugung von ungewöhnlichen Geräuschen in einem Sicherheitsventil der eingangs genannten Art zu haben, wobei auch der Druck aufgrund der Vermeidung des Auftretens ungewöhnlicher Geräusche stabilisiert wird.

Die Erfindung schlägt weiterhin die Anordnung eines zylindrischen Teiles für die Anlage an und einen Betrieb im Zusammenhang mit dem Hauptventilteil vor.

Anders ausgedrückt verbessert die vorliegende Erfindung einerseits das Sicherheitsventil der eingangs genannten Art desjenigen Typs, bei dem, obwohl die Konstruktion nur ein einziges Teil aufweist, der Fluiddruck vom Einlaß zum Auslaß direkt durch den Ventilsitz 1 d und durch den Kanal 1 e entweicht und andererseits das Sicherheitsventil nach dem Stand der Technik, das eine Vielzahl von Teilen aufweist und so ausgelegt ist, daß Geräuschentwicklung durch die Vielzahl von Kanälen verringert wird.

Wie aus Fig. 5 oder 7 ersichtlich ist, ist ein zylindrisches Teil (10 oder 7) der Erfindung kompliziert in der Konstruktion der Fluidkanäle im Vergleich mit dem konventionellen zylindrischen Teil, wie es in den Fig. 8 und 1 gezeigt ist, so daß der Druckfluß durch diese Kanäle strömt, während sich die Wirkungen von Aufprall und Drosselung wiederholen. Es wird dadurch allmählich die Flußgeschwindigkeit reduziert und hierdurch das Entstehen von Geräuschen verringert.

Andererseits wird für den Fall eines vorbekannten Ventils mit einer Vielzahl von Kanälen erreicht, daß das Teil, das fest in die Ventilkammer oder das Loch der Hauptventileinheit eingesetzt ist, um das Hauptventilteil aufzunehmen, aus einer Vielzahl von Teilen, die das Sitzteil und eine kraftschlüssig in dieses eingepaßte Hülse umfaßt, aufgebaut ist. Hierdurch wird das Maß der Stabilisierung des Drucks stark abhängig von der Genauigkeit der Konzentrizität dieser beiden Teile vor und nach Zusammenbau.

Nimmt man einmal an, daß ein derartiges Sicherheitsventil beispielsweise Abmessungen für eine Durchflußrate von 5 bis 200 l/min hat, so ist es notwendig, daß das Ventil stabil über einen breiten Druckregelbereich von 5 bis 250 kgf/cm² arbeitet. Wird daher der Druck von 250 kgf/cm² gesteuert mit einer Druckflüssigkeit, die eine Flußrate von 50 l/min hat, durch ein Sicherheitsventil mit auf- und abgehenden Ventilteil, das beispielsweise einen Öffnungsdurchmesser seines Sitzes von 24 mm hat, so beträgt die Öffnungsfläche zwischen der Sitzöffnung und dem Hauptventilteil im wesentlichen 5 mm², so daß wiederum der Spalt zwischen der Sitzöffnung und dem Hauptventilteil einige Hundertstel Millimeter ist, wohingegen dieser Spalt einige Mikrometer wird für den Fall, daß die Druckflüssigkeit einer Flußrate von 5 l/min hat.

Dies hat zur Folge, daß dann, wenn eine geringe Exzentrizität zwischen dem Sitzteil und der Hülse vorliegt, der Spalt zwischen dem vorderseitigen Endes des Hauptventilteils, das über die innere, periphäre Oberfläche der Hülse gleitet, und der Sitzöffnung des Sitzteils ungleichmäßig wird, so daß die Druckflüssigkeit, die auf der äußeren peripheren Oberfläche des Hauptventilteils einwirkt, unausgeglichen ist und ein Teil der äußeren peripheren Oberfläche des Hauptventilteils stark gegen ein Teil der inneren periphären Oberfläche der Hülse gepreßt wird. Hierdurch wird bewirkt, daß die Gleitbewegung des Hauptventilteils merklich unstabil wird aufgrund der Reibungskräfte zwischen den beiden Teilen. Wenn das Maß der Exzentrizität weiterhin ansteigt hat dies hinsichtlich der Eigenschaften den Nachteil, daß der Druck nicht weiter ansteigt.

Um diese Nachteile zu umgehen, ist es notwendig, ein sehr hohes Maß an Genauigkeit bei den jeweiligen Teilen zu erreichen, dies führt wiederum zu dem Nachteil einer sehr starken Erhöhung der Herstellungskosten. Die genannten Nachteile können dadurch umgangen werden, daß eine Vielzahl von Kanälen vorgesehen wird und daß der Sitzbereich einstückig mit dem Hülsenbereich ausgebildet wird, der die dem Hauptventilteil zugeordnete Gleitfläche ausbildet.

Bei einer derartigen integralen Konstruktion kann sich der Fluiddruck, der vom Einlaß durch den Spalt zwischen der Sitzöffnung und dem Hauptventilteil ausgeht, zum Auslaß hin durch eine Vielzahl von Durchgangslöchern, die auf der stromabwärtigen Seite des Sitzbereichs ausgebildet sind, abbauen und können die Sitzöffnung und die Gleitfläche des Hauptventilteils gemeinsam bearbeitet werden, mit dem Erfolg, daß relativ einfach ein sehr hohes Maß an Konzentrizität erreicht wird, wodurch wiederum der Spalt zwischen der Sitzöffnung und dem Hauptventilteil gleichmäßig wird und vermieden wird, daß der Druck aufgrund irgendeiner Exzentrizität unstabil wird. Die Produktionskosten werden dabei beträchtlich verringert.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in der Zeichnung dargestellt und im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In dieser zeigt

Fig. 1 ein Schnittbild entlang der Längsachse eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 2 ein Längsschnittbild durch das Sitzteil der Pilotventileinheit des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Diagramm, aus dem die Geräuschpegel in dB des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 im Vergleich zu denjenigen eines konventionellen Sicherheitsventils hervorgehen,

Fig. 4a) eine Seitenansicht und

Fig. 4b) einen Schnitt entlang X-X eines Zylinderteils nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch ein Sicherheitsventil nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem lediglich das zylindrische Teil dasselbe ist wie das zylindrische Teil gemäß Fig. 4,

Fig. 6 ein Diagramm entsprechend Fig. 3 für den Geräuschpegel des Ausführungsbeispiels nach Fig. 5 (ausgezogen) im Vergleich zu dem Geräuschpegel eines Sicherheitsventils nach dem Stand der Technik (gestrichelt),

Fig. 7 einen Längsschnitt eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung mit der Pilotventileinheit und dem zylindrischen Teil gemäß der Erfindung und

Fig. 8 einen Längsschnitt durch ein Sicherheitsventil nach dem Stand der Technik in Form eines Beispiels.

Im folgenden werden die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 1 bis 7 beschrieben, die einzelne Teile in Fig. 8 haben dieselben Bezugsziffern, eine Beschreibung dieser Teile wird daher unterlassen.

Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 der Erfindung ist im zentralen Bereich eines Sitzteils 15, das einen Ventilsitz 15 a umfaßt, in einer Pilotventileinheit 12 eine Drossel 15 c ausgebildet, die mit einem Endbereich mit einer Kontrollkammer 15 b kommuniziert. Am anderen Ende der Drossel 15 c ist ein ausgedehnter Bereich 15 f ausgeführt, dessen eines Ende mit einer Stellschraube 20 verschlossen ist. Weiterhin sind radiale Durchgangsbohrungen 15 g ausgebildet, die den ausgedehnten Bereich 15 f kreuzen und die Durchgangsbohrungen 15 g unmittelbar mit einem inneren Pilotkanal 9 a verbinden.

Der übrige Teil dieser Konstruktion stimmt überein mit den entsprechenden Teilen des Ventils gemäß Fig. 8.

Wird der Fluiddruck in der Kontrollkammer 15 b der Pilotventileinheit 12 kleiner als die Kraft der Feder 6, die das auf- und abgehende Ventil 7 gegen den Ventilsitz 15 drückt, findet kein Fluidfluß vom Einlaß 1 b der Hauptventileinheit 1 zur Kontrollkammer 15 b statt und die Fluiddrucke am Einlaß 1 b, in der Kontrollkammer 15 b und der Hauptventilkammer 1 a gleichen sich einander an. Aufgrund der Kraft der Feder 4 und eines Fluiddrucks, der durch den Unterschied der druckempfangenden Fläche des Hauptventilteils selbst auftritt, wird das Ventilteil 3 a des Hauptventilteils 3 gegen den Ventilsitz 1 b gepreßt und es findet kein Fluß des Fluids vom Einlaß 1 b zum Auslaß 1 c statt.

Steigt der Fluiddruck am Einlaß 1 b an, so daß der Fluiddruck in der Kontrollkammer 5 b höher wird als die Kraft der Feder 6, wird das Ventilteil 7 nach rechts in Fig. 1 verschoben gegen die Kraft der Feder 6 und hebt sich von seinem Ventilsitz 15 a ab.

Wenn dies auftritt, erzeugt das Fluid am Einlaß 1 b einen Pilotstrom, der durch den internen Pilotkanal 9 a, die Durchgangsbohrung 15 g, die Drossel 15 c, die Kontrollkammer 15 b, die Pilotventilkammer 2 a und den Kanal 9 c (in dieser Reihenfolge) zum Auslaß 1 c fließt.

Dieser Pilotfluß bewirkt eine Druckdifferenz über jeder der Drosseln 15 c und 9 d, so daß der Fluiddruck in der Kontrollkammer 15 b geringer wird als der Fluiddruck am Eingang 1 b. Der Fluiddruck in der Kontrollkammer 15 b wird durch das Loch 15 e, den Ringkanal 15 d und den Kanal 9 b in die Hauptventilkammer 1 a eingeleitet.

Hierdurch wird eine Druckdifferenz zwischen der Hauptventilkammer 1 a und dem Einlaß 1 b erzeugt. Wird diese Druckdifferenz größer als die Kraft der Feder 4, so hebt das Hauptventilteil 3 vom Ventilsitz 1 d gegen die Kraft der Feder 4 ab und Fluid vom Einlaß 1 b entweicht zu Auslaß 1 c.

Hierdurch wiederum wird der Fluiddruck am Einlaß 1 b abfallen, der Fluiddruck in der Kontrollkammer 15 sinkt. Dadurch wird das Ventilteil 7 ausgeglichen mit der Kraft der Feder 6 und das Hauptventilteil 3 hält einen Schließdruck mit einer gewissen Flußrate aufgrund des Ausgleichs zwischen dem Fluiddruck am Einlaß 1 b, dem Fluiddruck in der Hauptventilkammer 1 a und der Kraft der Feder 4.

Dieser Stelldruck kann auf jeden beliebigen Wert eingestellt werden, indem die Kraft der Feder 6 durch Einstellen der Schraube 8 der Pilotventileinheit 12 geändert wird.

In diesem Ausführungsbeispiel kommuniziert die Drossel 15 c im Sitzteil 15 der Pilotventileinheit 12 direkt mit dem internen Pilotkanal 9 a durch den ausgedehnten Bereich 15 f und durch das Durchgangsloch 15 g, so daß die Kanallänge und der Kanaldurchmesser ansteigen und der Kanalquerschnitt beträchtlich geändert wird, wodurch praktisch vollständig der von der Drossel 15 c eines konventionellen inneren Pilotkanals hervorgerufene Effekt, also die Tendenz zur Erzeugung unnormalen Geräuschs durch Resonanz, durch die die Ausbildung des ausgedehnten Teils 15 f unterdrückt wird.

Andererseits ist, obwohl die Drossel 15 c den Auswirkungen der Teile, die das Durchgangsloch 15 e, den Ringkanal 15 d und den Kanal 15 b umfassen, unterworfen ist, das Volumen dieser Teile gering und ist die Frequenz von Druckschwankungen relativ hoch, wodurch das Entstehen von Resonanzen mit den anderen Systemen unterdrückt wird und erreicht wird, daß der Druck stabil bleibt.

In Fig. 3 zeigt die durchgezogene Linie a den Geräuschpegel über die angegebenen Frequenzen bei einem Druck von etwa 140 kgf/cm² im oben angegebenen Ausführungsbeispiel. Man erkennt, daß der Geräuschpegel bei diesem beträchtlich geringer ist im Bereich einiger hundert bis einigen tausend Hertz, also in dem Bereich, in dem das menschliche Hörvermögen besonders gut ist, im Vergleich zu einem konventionellen Sicherheitsventil gemäß Fig. 8, dessen Geräuschverhalten durch die gestrichelte Linie b dargestellt ist. Insbesondere ist das Entstehen von ungewöhnlichen Geräuschen aufgrund von Resonanz, die bei etwa 4 KHz auftritt, praktisch vollständig unterdrückt.

Fig. 5 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das nur das konventionelle Zylinderteil verbessert, Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem das Zylinderteil gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 verbessert ist.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 hat eine Hauptventileinheit 21 ein zylindrisches Teil 30, das fest in dichtem Zustand in ein Ventilloch 21 a eingesetzt ist, dieses zylindrische Teil weist einen integralen Sitzbereich 31 auf, der einen Ventilsitz 31 a ausbildet, welcher mit einem Ventilteil 23 a des Hauptventilteils 23 zusammenwirkt. Ein Hülsenbereich 32, der eine Gleitfläche 32 a ausbildet, ist dem Hauptventilteil 23 zugeordnet. Eine Vielzahl von länglichen Durchgangslöchern 33 sind in im wesentlichen gleichmäßigen Intervallen in Umfangsrichtung angeordnet, um am Ventilsitz 31 a auf der stromabwärtigen Seite hiervon anzugrenzen, so daß die stromabwärtige innere Oberfläche jedes Durchgangslochs 33 eine Anschlagoberfläche 33 a für das Fluid bildet, das vom Einlaß 1 b durch den Sitzspalt hindurchströmt.

Stromabwärts dieser Anschlagoberflächen 33 a sind Durchgangslöcher 34 und 35 ausgebildet, die jeweils in gleicher Anzahl vorgesehen sind und in zwei Reihen mit im wesentlichen gleichen Intervallen, jedoch in axialer Richtung versetzt in Umfangsrichtung angeordnet sind.

Weiterhin ist ein Ringkanal A zwischen einer äußeren peripheren Oberfläche des zylindrischen Teiles 30 und dem Ventilloch 21 a vorgesehen, um die Durchgangslöcher 33 und 34 zu verbinden und ist ein Ringkanal B zwischen der inneren peripheren Oberfläche des zylindrischen Teils 30 und der äußeren peripheren Oberfläche des Hauptventilteils 23 vorgesehen, um die Durchgangslöcher 34 und 35 zu verbinden, der Kanal B kommuniziert mit dem Auslaß 1 c durch die Durchgangslöcher 35.

Die übrige Konstruktion des Ventils ist dieselbe wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1.

In diesem Ausführungsbeispiel treffen die Fluidströme, die durch den Einlaß 1 b kommen, gegen den Kopf des Hauptventilteils 23, so daß bei einem Druckanstieg des Fluids das Hauptventilteil 23 zur stromabwärtigen Seite gegen die Feder 4 und den Pilotdruck im zylindrischen Teil 30 gedrückt wird.

Wenn dies auftritt, treffen die Flüssigkeitsstrahlen, die durch den Spalt zwischen dem Ventilsitz 31 a des Sitzbereichs 31 und dem Ventilteil 23 a des Hauptventilteils 23 hindurchgelangen, auf die Aufschlagoberflächen 33 a, wodurch ihre Flußgeschwindigkeit verringert wird. Der bei dem Aufschlag zurückgeworfene Flüssigkeitsstrahl wird durch die Löcher 33 in den Ringkanal A hineingeleitet, schlängelt sich, um in den Kanal B durch die Durchgangslöcher 34 zu fließen, schlägt auf die Wandoberfläche des Ventilloches 21 a auf, um weiterhin die Fließgeschwindigkeit herabzusetzen, dann schlängelt er sich durch die Durchgangslöcher 35, um aus dem Auslaß 1 c herauszufließen.

Hierbei wird, während im Fall des konventionellen Sicherheitsventils, wie es Fig. 8 zeigt, der eingeleitete Fluiddruck durch den Ventilsitz 1 d fließt und danach einfach durch den Kanal 1 e zum Auslaß 1 c hin gelangt, erfindungsgemäß die Fließgeschwindigkeit des Fluids allmählich verringert durch Auftreffen auf die Auftreffoberflächen 33 a und Auftreffen auf die Wandfläche des Ventillochs 21 a und die Vielzahl von Einengungen, die durch die Durchgangslöcher 33, die Passage A, die Durchgangslöcher 34, die Passage B und die Durchgangslöcher 35 gebildet werden. Dadurch wird das Entstehen von Geräuschen vermindert, wobei die Geräuschpegel bei den entsprechenden Frequenzen um mehr als einige dB im Vergleich zum Ausführungsbeispiel nach dem Stand der Technik verringert werden. Weiterhin ist in Übereinstimmung mit der Erfindung das zylindrische Teil 30 ein einziges Teil, so daß im Gegensatz zum konventionellen Teil, welches aus einer Vielzahl von Einzelteilen zusammengesetzt ist, wodurch Probleme im Sicherheitsventil bei irgendwelchen Sitzfehlern des Hauptventilteils 23 bewirkt durch das Problem der Genauigkeit der Konzentrizität auftreten, eine präzise Bearbeitung mit höchster Genauigkeit des zylindrischen Teil bezüglich des Hauptventilteils 23 einfach erreicht werden kann, so daß die Erfindung nicht nur in Bezug auf die Herstellungskosten günstig ist, sondern auch die Eigenschaften des Ventils beträchtlich stabilisiert werden.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, das nur das zylindrische Teil des konventionellen Ventils gemäß Fig. 8, wie zuvor erwähnt, verbessert. In anderen Worten ist der Ventilkörper 1 mit dem Ventilloch 1 a ausgebildet und kommunizieren der Einlaß 1 b und der Auslaß 1 c über dieses Ventilloch 1 a.

Ein zylindrisches Teil 10, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, ist fest und eingedichtet in das Ventilloch 1 eingepaßt über eine Vielzahl von O-Ringen 16, 17 und 18. Das zylindrische Teil 10 ist einstückig ausgebildet mit einem Sitzbereich 11, der eine Sitzöffnung 11 a hat, die für ein Zusammenwirken mit dem Ventilteil 3 a des Hauptventilteils 3 und mit einem Hülsenbereich 12 ausgebildet ist, der eine Gleitfläche 12 a aufweist, welche mit dem Hauptventilteil 3 assoziiert ist. Eine Vielzahl von länglichen Durchgangslöchern 13 sind in im wesentlichen gleichen Intervallen mit einem geringen Abstand in umfangsmäßiger Richtung auf der stromabwärtigen Seite der Sitzöffnung 11 a ausgebildet, wobei sie an die Sitzöffnung 11 a dergestalt angrenzen, daß die stromabwärtige innere Oberfläche jedes Durchgangslochs 13 eine Auftrefffläche 13 a für Druckfluid bildet, das vom Einlaß 1 b durch den Sitzspalt hindurchströmt.

An der stromabwärtigen Seite der Auftreffflächen 13 a sind Durchgangslöcher 14 und 15 ausgebildet, die in jeweils gleicher Anzahl vorliegen und in zwei Reihen mit im wesentlichen gleichen Intervallen, aber in Axialrichtung versetzt auf der Umfangsrichtung angeordnet sind, wie aus Fig. 4 hervorgeht.

Weiterhin sind vorgesehen einerseits ein Ringkanal A zwischen der äußeren peripheren Oberfläche des zylindrischen Teils 10 und dem Ventilloch 1 a, um die Durchgangslöcher 13 und 14 miteinander zu verbinden und andererseits ein Ringkanal B zwischen der inneren peripheren Oberfläche des zylindrischen Teils 10 und der äußeren peripheren Oberfläche des Ventilteils 3, um die Durchgangslöcher 14 und 15 miteinander zu verbinden, und sind die Durchgangslöcher 15 mit dem Auslaß 1 c verbunden.

Weiterhin ist das Ventilteil 3, das für eine Gleitbewegung über die Gleitfläche 12 a, die am inneren, peripheren Bereich des Hülsenbereichs 12 des zylindrischen Teils 10 vorgesehen ist, ausgelegt ist, in Richtung flußaufwärts durch eine Feder 4 vorgespannt, um sein vorderseitiges Ventilteil 3 a gegen die Sitzöffnung 11 a zu pressen.

Das Pilotventil 2 hat einen Pilotsitz 20, ein Pilotventilteil 21, eine dieses Ventilteil 21 gegen den Pilotsitz 20 pressende Feder 22 usw. Die Kraft der Feder 22 ist durch eine Stellschraube 23 einstellbar, hierdurch wird erreicht, daß der Druck in der Kontrollkammer 5 b oder im Ringkanal 5 d (Fig. 8) auf dem eingestellten Druck bleibt.

Für ein Ventil der oben erläuterten Konstruktion wird nun der praktische Betriebsablauf beschrieben:

Ein Strahl von Druckfluid, der aus dem Einlaß 1 b stammt, schlägt auf den Kopf des Hauptventilteils 3, wodurch dieses stromabwärts gegen die Feder und den Pilotdruck in seiner Pilotkammer gepreßt wird.

Wenn dies auftritt, tritt ein ringförmiger Spalt zwischen der Sitzöffnung 11 a des Sitzbereichs 11 und dem Ventilteil 3 des Hauptventilteils 3 auf, so daß der durch diesen Spalt hindurchgehende Flüssigkeitsstrahl auf die Auftreffoberfläche 13 a auftrifft, wobei er seine Fließgeschwindigkeit verringert. Der als Ergebnis dieses Auftreffens zurückreflektierte Flüssigkeitsstrahl fließt in den Ringkanal A durch die Durchgangslöcher 13, fließt schlängelnd in den Ringkanal B durch die Durchgangslöcher 14, schlägt gegen die Wandfläche des Ventillochs 1 a, wodurch die Fließgeschwindigkeit weiter erniedrigt wird und windet sich dann in einen Fluß in den Ausgang 1 c durch die Durchgangslöcher 15.

Hierbei wird aufgrund der beiden Auftreffen auf die Auftreffflächen 13 a und die Wandoberfläche des Ventillochs 1 a und durch die Vielzahl von Begrenzungen, die durch die Durchgangslöcher 13, den Kanal A, die Durchgangslöcher 14, den Kanal B und die Durchgangslöcher 15 gebildet werden, die Fließgeschwindigkeit des Druckfluids schrittweise herabgesetzt und das Auftreten von Geräuschen erheblich vermindert.

Fig. 6 zeigt einen Vergleich der Geräuschpegel des Ausführungsbeispiels nach Fig. 5 (durchgezogene Linie) und des konventionellen Ventils, das keine Maßnahmen zur Geräuschverminderung hat, letzteres in gestrichelter Darstellung, unter den Bedingungen einer Flußrate von 50 l/min, eines Drucks von 140 kgf/cm² und einer Öltemperatur von 50°C (ISO VG 32). Zu erkennen ist eine zufriedenstellende Geräuschminderung in dem Bereich von einigen hundert bis mehreren tausend Hertz, also in dem Teil des Hörbereichs des Menschen (20 Hz bis 20 KHz), in dem das menschliche Hörvermögen am besten ist.

Weiterhin wird durch Ausbilden der Sitzöffnung 11 a und der Gleitfläche 12 a, über die das Hauptventilteil 3 auf der inneren peripheren Oberfläche dieses selben zylindrischen Teils 10 gleitet, der Spalt zwischen der Sitzöffnung 11 a und dem Ventilteil 3 a über den gesamten Umfang gleich, so daß der Strahl von Fluid, der durch den Spalt hindurchgelangt, eine gleichmäßige Kraft über die gesamte Peripherie des Hauptventilteils 3 bewirkt und daher keine Gefahr besteht, daß ein Teil der äußeren peripheren Oberfläche des Hauptventilteils 3 gegen die innere periphere Oberfläche des zylindrischen Teils 10 gedrückt wird, wodurch eine nicht gleichmäßige Reibungskraft auftritt.

Da das zylindrische Teil einstückig ausgebildet ist mit dem Sitzbereich, der mit der Sitzöffnung ausgeführt ist, die für ein Zusammenwirken mit dem Hauptventilteil ausgelegt ist und da der Hülsenbereich eine Gleitfläche ausbildet, über die das Hauptventilteil gleitet, wird bei erfindungsgemäßen Ventil erreicht, daß eine gemeinsame Bearbeitung möglich ist, um jegliche Exzentrizität zwischen der Sitzöffnung und der Ventilteilfläche zu vermeiden, um die Gleitbewegung des Hauptventilteils gleichmäßiger und besser zu gestalten, mit dem Erfolg einer deutlichen Verbesserung der Standzeit der Gleitfläche, und um eine Stabilisierung des Drucks zu sichern.

Die oben beschriebenen Ausführungen beziehen sich auf Sicherheitsventile, die hinsichtlich einer Geräuschminderung ausgelegt sind, die Erfindung ist aber hierauf nicht beschränkt, sie kann ebenso Anwendung finden auf andere hydraulische Steuerventile, wie beispielsweise Drosselventile.

Claims (6)

1. Ventil, vorzugsweise Sicherheitsventil, mit einer Hauptventileinheit (1, 21), die ein Hauptventilteil (3) aufweist, das für ein Zusammenwirken mit einem zylindrischen Teil (10, 30) ausgelegt ist und mit einer Pilotventileinheit (2) für die Steuerung des Druckes eines Fluids, insbesondere einer Flüssigkeit, wobei die Hauptventileinheit (1, 21) einen Einlaß (1 b) hat, der über einen internen Pilotkanal (9 a) mit einer Steuerkammer (5 b, 15 b) der Pilotventileinheit (2) durch eine Drossel (5 c, 15 c) verbunden ist, die in einem Sitzteil (5, 15, 20) der Pilotventileinheit (2) ausgebildet ist und wobei dieses Sitzteil (5, 15, 20) einen ausgedehnten Bereich (15 f), der ein abgeschlossenes Ende hat, und eine Vielzahl von Durchgangslöchern (15 g) aufweist, die den ausgedehnten Bereich (15 f) mit dem internen Pilotkanal (9 a) an der Seite dieses internen Pilotkanals (9 a) der Drossel (5 c, 15 c) verbinden.

2. Ventil, vorzugsweise Sicherheitsventil, mit einer Hauptventileinheit (1, 21), die ein Hauptventilteil (3) aufweist, das für ein Zusammenwirken mit einem zylindrischen Teil (10, 30) ausgelegt ist und mit einer Pilotventileinheit (2) für die Steuerung des Druckes eines Fluids, wobei das zylindrische Teil (10, 30) einstückig ausgebildet ist mit einem Sitzbereich (11, 31), der mit einer Sitzöffnung (11 a) geformt ist, die für ein Zusammenwirken mit dem Hauptventilteil (3) ausgebildet ist und mit einem Hülsenbereich (12, 32) ausgeführt ist, der eine dem Hauptventilteil (3) zugeordnete Gleitfläche aufweist und wobei das zylindrische Teil (10, 30) weiterhin mit einer Vielzahl von Durchgangslöchern (15 g) auf der stromabwärtigen Seite des Sitzbereichs (11, 31) ausgebildet ist.

3. Ventil, vorzugsweise Sicherheitsventil, mit einer Hauptventileinheit (1, 21), die ein Hauptventilteil (3) aufweist, das für ein Zusammenwirken mit einem zylindrischen Teil (10, 30) ausgelegt ist und mit einer Pilotventileinheit (2) für die Steuerung des Druckes eines Fluids, insbesondere einer Flüssigkeit, wobei die Hauptventileinheit (1, 21) einen Einlaß (1 b) hat, der über einen internen Pilotkanal (9 a) mit einer Steuerkammer (5 b, 15 b) der Pilotventileinheit (2) durch eine Drossel (5 c, 15 c) verbunden ist, die in einem Sitzteil (5, 15, 20) der Pilotventileinheit (2) ausgebildet ist und wobei dieses Sitzteil (5, 15, 20) einen ausgedehnten Bereich (15 f), der ein abgeschlossenes Ende hat, und eine Vielzahl von Durchgangslöchern (15 g) aufweist, die den ausgedehnten Bereich (15 f) mit dem internen Pilotkanal (9 a) an der Seite dieses internen Pilotkanals (9 a) der Drossel (5 c, 15 c) verbinden und wobei das zylindrische Teil (10, 30) einstückig ausgebildet ist mit einem Sitzbereich (11, 31), der mit einer Sitzöffnung (11 a) geformt ist, die für ein Zusammenwirken mit dem Hauptventilteil (3) ausgebildet ist und mit einem Hülsenbereich (12, 32) ausgeführt ist, der eine dem Hauptventilteil (3) zugeordnete Gleitfläche und eine Vielzahl von Durchgangslöchern (15 g) auf der stromabwärtigen Seite des Sitzbereichs (11, 31) aufweist.

4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeschlossene, ausgedehnte Bereich (15 f) der Drossel (5 c, 15 c) zumindest zwei Durchgangslöcher (15 g) aufweist, die im wesentlichen rechtwinklig zur Drossel (5 c, 15 c) verlaufen.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle und die Durchgangslöcher (15 g) des zylindrischen Teils (10, 30), das mit dem Hauptventilteil (3) zusammenwirkt, dergestalt angeordnet sind, daß durchströmendes Fluid, insbesondere durchfließende Flüssigkeit alternativ entlang innerer und äußerer peripherer Seiten dieses zylindrischen Teils (10, 30) strömt.

6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Hauptventilteil (3) zusammenwirkende zylindrische Teil (10, 30) abgedichtet bezüglich des Hauptventilteils (3) gehalten ist durch einen O-Ring an jeweils einem von zumindest zwei Orten, die sich an den axialen Endbereichen dieses zylindrischen Teils (10, 30) befinden.