DE3935187A1

DE3935187A1 - Einzelstempelventil mit hydraulisch entsperrbarem sperrventil zum rauben

Info

Publication number: DE3935187A1
Application number: DE19893935187
Authority: DE
Inventors: Heinz-Juergen Schlebusch
Original assignee: JOERN DAMS MASCHF
Current assignee: MASCHINENFABRIK JOERN DAMS GMBH, 4320 HATTINGEN, D
Priority date: 1989-10-23
Filing date: 1989-10-23
Publication date: 1991-05-02
Also published as: DE3935187C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Einzelstempelventil mit einem in einen Stempel eingesetzten Gehäuse, in dessen Innenraum ein Rückschlagventil zum Setzen, ein Sperrventil zum Rauben und ein Druckbegrenzungsventil zum Entlasten des Stempels angeordnet sind, von denen letzteres in einer Kolbenhülse einen unter Wirkung einer Ventilfeder stehenden, hohl ausgebildeten Ventilkolben aufweist, der im Falle eines vom Stempel ausgehenden Überdrucks mit einer Reihe von Radialöffnungen eine in der Kolbenhülse angeordnete O-Ring-Dichtung überfährt.

Ein Einzelstempelventil dieser Art ist aus der DE-PS 33 03 877 sowie aus dem Prospekt Klöckner-Becorit "Der hydraulische Einzelstempel" bekannt geworden. Beiden Einzelstempelventilen ist außer dem vorgenannten Oberbegriff gemeinsam, daß an ihrer Einlaßseite eine Setzpistole formschlüssig angesetzt werden kann, um eine HFA-Flüssigkeit aus einem Tank unter Druck über die Pistole unter Anhebung des Rückschlagventils von seinem Ventilsitz diejenige Hydraulikmenge unter einem bestimmten Druck in den Stempel einströmen zu lassen, bis dieser ausfährt und damit "gesetzt" wird. Als HFA-Flüssigkeit dient eine einprozentige Öl-In-Wasser-Emulsion, die für den Setzvorgang durch ein hydraulisches Pumpenaggregat über eine flexible Versorgungsleitung und die Setzpistole zugeführt wird. Der Raubvorgang erfolgt durch einfache Betätigung des Sperrventils mittels eines Raubschlüssels. Mittels dieses Schlüssels wird der Ventilsitz des Sperrventils angehoben, so daß die Hydraulikflüssigkeit aus dem Stempel über das Einzelstempelventil und von dort über das Sperrventil in die Umgebung des Stempels entweichen kann. Ein Stempel wird in einer Zeche durchschnittlich fünf- bis zehnmal pro Tag gesetzt und geraubt, wodurch bei jedem Raubvorgang je nach Stempelart und Stempelgröße zehn bis zwanzig Liter der vorbeschriebenen HFA-Flüssigkeit in die Umgebung gelangen. Bei fünf- bis zehntausend Stempeln innerhalb einer Zeche ergeben sich etliche Kubikmeter dieser Öl-In-Wasser-Emulsion, die auf diese Weise ins Grundwasser gelangen und dieses verseuchen. Denn Öl gelangt aufgrund seines spezifischen Gewichtes und seiner weiteren physikalischen und chemischen Eigenschaften an die Oberfläche des Grundwassers und damit auch an die Oberfläche unserer Atmosphäre, wodurch Umweltemissionen unvermeidlich sind.

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Einzelstempelventil der eingangs genannten Gattung zu schaffen, welches unter Beibehaltung der bisherigen Funktionssicherheit ein störungsfreies Einfüllen der HFA-Flüssigkeit beim Setzen und deren Entnahme beim Rauben ausschließlich von der Einlaßseite her gewährleistet.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem eingangs genannten Gattungsbegriff erfingungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ventilkolben in Höhe der O-Ring-Dichtung in seinem Innenraum eine schmale, etwa deren Breite entsprechende Trennwand aufweist, an deren der Einlaßseite zugekehrter Seite unmittelbar eine zweite, zum Rückschlagventil gehörende Reihe von Radialöffnungen und an deren der Kolbenhülse zugekehrter Seite unmittelbar die erstgenannte, dem Druckbegrenzungsventil zuzuordnende Reihe von Radialöffnungen angrenzt, die bei Überfahren der O-Ring-Dichtung in Richtung auf die Einlaßseite über eine dritte Reihe von Radialöffnungen im Ventilkolben mit dem Stempel hydraulisch verbunden bleibt. Durch diese Anordnung wird einerseits der zum Raubvorgang erforderliche Raubschlüssel entbehrlich und andererseits kann die Hydraulikflüssigkeit an derselben Seite ihres Eingangs, nämlich an der Einlaßseite, auch wieder entnommen werden, was auch für die Funktion des Druckbegrenzungsventils gilt.

Hierbei sind das Rückschlagventil zum Setzen, das Sperrventil zum Rauben und das Druckbegrenzungsventil zum Entlasten des Stempels wie folgt gestaltet:

a) Das Rückschlagventil zum Setzen besteht vorteilhaft aus der vorgenannten O-Ring-Dichtung, dem Ventilkolben, der zweiten Reihe der Radialöffnungen sowie aus einer im Innenraum der Kolbenhülse angeordneten Rückschlagfeder, die sich mit einem Ende an einer Wandung der Kolbenhülse und mit ihrem anderen Ende gegen das ihr zugewandte Ende des Ventilkolbens abstützt. Dadurch wird beim Setzen die zweite Reihe der Radialöffnungen über die O-Ring-Dichtung geschoben, so daß die HFA-Flüssigkeit durch den hohl ausgebildeten Ventilkolben, die zweite Reihe der Radialöffnungen, die weiteren Radialöffnungen in der Kolbenhülse und die Radialöffnungen im Gehäuse des Einzelstempelventils in den Stempel gelangen und diesen ausfahren kann.

Dabei ist zwischen dem mit einem Anschlagflansch versehenen Ende des Ventilkolbens und der Rückschlagfeder ein Ventilteller angeordnet, der sich in geschlossener Lage des Rückschlagventils gegen einen Vorsprung an der Innenwand der Kolbenhülse abstützt. Der Ventilteller ist zur Führung der Rückschlagfeder zu einer Führungshülse verlängert, deren Hohlkanal auch den Federteller durchdringt. In vollständig geöffneter Lage des Rückschlagventils fährt der Ventilteller gegen einen Anschlag innerhalb der Kolbenhülse, bevor die Rückschlagfeder auf Block zusammenpreßbar ist. Auf diese Weise verändert die Rückschlagfeder auch nach zigtausenden von Hüben ihre physikalischen Eigenschaften nicht, wodurch eine stets sichere Funktion des Rückschlagventils gewährleistet ist.

b) Das Druckbegrenzungsventil besteht vorteilhaft aus der gleichen vorgenannten O-Ring-Dichtung, dem Ventilkolben, der erstgenannten Reihe der Radialöffnungen, der dritten Reihe der Radialöffnungen und aus einer Ventilfeder, die sich mit ihrem einen Ende über einen ersten Federteller gegen das der Einlaßseite zugekehrte Ende des Ventilkolbens und mit ihrem anderen Ende gegen einen zweiten, der Einlaßseite zugekehrten Federteller abstützt. Durch diese Anordnung sind in den Ventilkolben zugleich zwei Funktionen integriert, nämlich seine Wirkungsweise im Rückschlag- und zugleich im Druckbegrenzungsventil.

Da sich die erste und zweite Reihe der Radialöffnungen im Ventilkolben unmittelbar an die Trennwand angrenzen und diese eine schmale, etwa der Breite der O-Ring-Dichtung entsprechende Dicke aufweist, benötigt das Rückschlagventil zum Setzen und das Druckbegrenzungsventil zum Entlasten stets nur äußerst kurze, als optimal zu bezeichnende Hübe, wodurch man das Arbeiten des Ventilkolbens in der einen oder anderen Richtung nur noch als "Atmen" bezeichnen kann. Denn sobald die Vorderkante der jeweiligen Reihe von Radialöffnungen die Mitte des abdichtenden O-Ringes überschreitet, erfolgt bereits ein Flüssigkeitsdurchgang, da diese Stellung die kleinste Öffnungsstellung des jeweiligen Ventils bedeutet. Sobald die jeweilige Reihe von Radialöffnungen die O-Ring-Dichtung vollständig überfährt, hat das jeweilige Ventil seine volle Öffnungsstellung erreicht.

Beim Druckbegrenzungsventil ist vorteilhaft der zweite Federteller an seinem von der Ventilfeder abgekehrten Ende rohrförmig verlängert und mit einem Außengewinde mit dem Innengewinde einer Schraubmuffe des Gehäuses verschraubbar. Außerdem ist er mit einer axialen Durchgangsbohrung versehen, von welcher im Innenraum des Gehäuses mehrere Radialöffnungen abzweigen.

Der erste Federteller der Ventilfeder des Druckbegrenzungsventils ist in Richtung auf die Ventilfeder in Form einer Stützhülse verlängert sowie mit einer axialen Durchgangsbohrung versehen, an deren der Kolbenhülse zugewandten Randseite sich bei geschlossenem Rückschlagventil das Ende des Ventilkolbens abstützt. Durch diese Gestaltung wird einerseits die Ventilfeder sicher vom ersten Federteller geführt und zugleich auch der Ventilkolben in strömungstechnisch günstiger Weise mit dem Innenraumbereich des Gehäuses verbunden, in welchem sich die Ventilfeder befindet.

Um eine stets sichere Funktion auch der Ventilfeder zu gewährleisten, fährt bei vollständig geöffnetem Druckbegrenzungsventil der Anschlagflansch des Ventilkolbens gegen einen Vorsprung innerhalb der Kolbenhülse, bevor die Ventilfeder auf Block zusammenpreßbar ist. Es versteht sich, daß dieser Anschlagflansch auch an anderer Stelle des Ventilkolbens angeordnet und mit einem anderen Vorsprung innerhalb der Kolbenhülse zusammenwirken kann. Eine andere äquivalente Lösung, um ein Zusammenpressen der Ventilfeder auf Block zu verhindern, wird dadurch bewerkstelligt, daß bei vollständig geöffnetem Druckbegrenzungsventil die einander zugekehrten Stirnflächen der beiden Ventilteller in Anlage gelangen, bevor die Ventilfeder auf Block zusammenpreßbar ist.

c) Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besteht das Sperrventil zum Rauben aus einem im Gehäuse angeordneten Ventilsitzring aus einem entropieelastischen Material sowie aus einer abgeschrägten Außenfläche der Kolbenhülse, die mechanisch oder hydraulisch in Richtung auf die Einlaßseite verschiebbar ist. Nach einer ersten vorteilhaften Ausführungsalternative ist die Kolbenhülse an ihrem von der Einlaßseite abgekehrten Ende als Differenzkolben ausgebildet, dessen größere Kolbenfläche über einen Kanal im Gehäuse von der Setzpistole oder einer äquivalenten Vorrichtung hydraulisch beaufschlagbar ist. Dadurch kann die gesamte Kolbenhülse in Richtung auf die Einlaßseite verschoben und damit das Sperrventil zum Rauben geöffnet werden sowie die HFA-Flüssigkeit aus dem Einzelstempelventil herausströmen. Über diese Setzpistole oder über eine äquivalente Vorrichtung, die über einen Hydraulikschlauch mit einem Tank verbunden ist, kann die gesamte HFA-Flüssigkeit aufgefangen und dann entweder zum erneuten Setzen des Stempels wiederverwendet oder schadlos für die Umwelt entsorgt werden.

Dabei besteht die Kolbenhülse vorteilhaft aus zwei Drehteilen, die miteinander verschraubt sind, von denen das den Differenzkolben bildende Teil an seiner Außenmantelfläche zwei O-Ring-Dichtungen aufweist, die gegen die Innenwandung des Gehäuses abdichten. Dadurch kann die größere der beiden Flächen des Differenzkolbens über die Setzpistole oder eine äquivalente Vorrichtung hydraulisch beaufschlagt und in der vorbeschriebenen Weise verschoben werden.

Sollte einmal eine derartige hydraulische Setzpistole oder eine äquivalente Vorrichtung nicht zur Verfügung stehen, kann das Einzelstempelventil auch mechanisch geraubt und die HFA-Flüssigkeit an der Einlaßseite entnommen werden. Dies geschieht nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dadurch, daß die größere Fläche des Differenzkolbens bei geschlossenem Sperrventil zum Rauben einer Schubplatte zugekehrt ist, die an ihrem Außenumfang eine O-Ring-Dichtung aufweist, welche gegen die Innenwandung des Gehäuses abdichtet. Dieses weist in der Nähe der Schubplatte eine zur Längsachse der Kolbenhülse verlaufende Öffnung mit Schraubgewinde auf, die durch eine Dichtkappe zum Schutz gegen Verschmutzungen verschlossen ist, jedoch zum mechanischen Rauben entfernt und durch eine Schraube ersetzt werden kann, welche die Kolbenhülse über die Schubplatte verschiebt und damit gleichfalls das Ventil zum Rauben in Richtung auf die Einlaßseite öffnet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind aus den Ansprüchen ersichtlich und werden nachfolgend an Hand der Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 Einen Längsschnitt durch das Einzelstempelventil bei geschlossenem Rückschlagventil zum Setzen, bei geschlossenem Sperrventil zum Rauben und bei geschlossenem Druckbegrenzungsventil zum Entlasten,

Fig. 2 den Längsschnitt durch das Einzelstempelventil von Fig. 1, jedoch bei vollständig geöffnetem Rückschlagventil zum Setzen, bei geschlossenem Sperrventil und Druckbegrenzungsventil,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch das Einzelstempelventil gemäß Fig. 1, jedoch mit vollständig geöffnetem Druckbegrenzungsventil zum Entlasten des Stempels, bei geschlossenem Rückschlagventil und Sperrventil,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch das Einzelstempelventil gemäß Fig. 1, jedoch mit einem hydraulisch entsperrten Sperrventil zum Rauben bei geschlossenem Rückschlag- und Druckbegrenzungsventil.

Das Einzelstempelventil (1) gemäß den Fig. 1 bis 4 besteht im wesentlichen aus einem in einem nicht dargestellten Stempel eingesetzten Gehäuse (2), in dessen Innenraum (3) ein Rückschlagventil (4) zum Setzen, ein Sperrventil (5) zum Rauben und ein Druckbegrenzungsventil (6) zum Entlasten des nicht dargestellten Stempels angeordnet sind. Das Druckbegrenzungsventil (6) weist in einer zweiteiligen Kolbenhülse (7, 8) einen unter Wirkung einer Ventilfeder (9) stehenden, hohl ausgebildeten Ventilkolben (10) auf, der im Falle eines vom Stempel ausgehenden Überdrucks mit einer ersten Reihe von Radialöffnungen (11) eine in der Kolbenhülse (7, 8) angeordnete O-Ring-Dichtung (12) überfährt.

In Höhe dieser O-Ring-Dichtung (12) befindet sich im Innenraum (13) des Ventilkolbens (10) eine schmale, etwa der Breite der O-Ring-Dichtung (12) entsprechende Trennwand (14), an deren dem Einlaß (15) zugekehrter Seite unmittelbar eine zweite, zum Rückschlagventil (4) gehörende Reihe von Radialöffnungen (16) und an deren der Kolbenhülse (7, 8) zugekehrter Seite unmittelbar die erstgenannte, dem Druckbegrenzungsventil (6) zuzuordnende Reihe von Radialöffnungen (11) angrenzt, die bei Überfahren der O-Ring-Dichtung (12) in Richtung auf die Einlaßseite (15) über eine dritte Reihe von Radialöffnungen (17) im Ventilkolben (10) mit dem nicht dargestellten Stempel hydraulisch verbunden bleibt.

Das Rückschlagventil (4) zum Setzen besteht im wesentlichen aus der O-Ring-Dichtung (12), dem Ventilkolben (10), der zweiten Reihe der Radialöffnungen (16) sowie aus einer im Innenraum (18) der Kolbenhülse (7, 8) angeordneten Rückschlagfeder (19), die sich mit ihrem einen Ende (20) an einer Wandung (21) der Kolbenhülse (7, 8) und mit ihrem anderen Ende (22) gegen das ihr zugewandte Ende (23) des Ventilkolbens (10) abstützt.

Dabei ist zwischen dem mit einem Anschlagflansch (24) versehenen Ende (23) des Ventilkolbens (10) und der Rückschlagfeder (19) ein Ventilteller (25) angeordnet, der sich in geschlossener Lage des Rückschlagventils (4) gegen einen Vorsprung (26) an der Innenwand der Kolbenhülse (7, 8) abstützt. Vorteilhaft ist der Ventilteller (25) zur Führung der Rückschlagfeder (19) zu einer Führungshülse (27) verlängert, deren Hohlkanal (28) auch den Federteller (25) durchdringt.

In Fig. 2 befindet sich das Rückschlagventil (4) zum Setzen in vollständig geöffneter Lage, in welcher der Ventilteller (25) gegen einen Anschlag (29) innerhalb der Kolbenhülse (7, 8) fährt, bevor die Rückschlagfeder (19) auf Block zusammenpreßbar ist. Dadurch kann verhindert werden, daß letztere ihre Ventilcharakteristik ändert und damit das Rückschlagventil (4) zum Setzen in seiner Funktionssicherheit beeinträchtigt wird.

Das Druckbegrenzungsventil (6) besteht im wesentlichen aus der bereits mehrfach genannten O-Ring-Dichtung (12), dem Ventilkolben (10) , der erstgenannten Reihe der Radialöffnungen (11), der dritten Reihe der Radialöffnungen (17) und aus der Ventilfeder (9), die sich mit ihrem einen Ende (30) über einen ersten Federteller (31) gegen das der Einlaßseite (15) zugekehrte Ende (43) des Ventilkolbens (10) und mit ihrem anderen Ende (33) gegen einen zweiten, der Einlaßseite (15) zugekehrten Federteller (34) abstützt. Dieser zweite Federteller (34) ist an seinem von der Ventilfeder (9) abgekehrten Ende (35) rohrförmig verlängert und mit einem Außengewinde (36) mit dem Innengewinde (37) einer Schraubmuffe (38) des Gehäuses (2) verschraubbar. Außerdem ist er mit einer axialen Durchgangsbohrung (39) versehen, von der im Innenraum (3) des Gehäuses (2) mehrere Radialöffnungen (40) abzweigen. Der erste Federteller (31) ist in Richtung auf die Ventilfeder (9) in Form einer Stützhülse verlängert sowie mit einer axialen Durchgangsbohrung (41) versehen, an deren der Kolbenhülse (7, 8) zugewandter Randseite (42) sich bei geschlossenem Rückschlagventil (4) der Ventilkolben (10) mit seinem Ende (43) abstützt.

Bei vollständig geöffnetem Druckbegrenzungsventil (6) gemäß Fig. 3 fährt der Anschlagflansch (24) des Ventilkolbens (10) gegen einen Vorsprung (44) innerhalb der Kolbenhülse (7, 8), bevor die Ventilfeder (9) auf Block zusammenpreßbar ist. Dadurch wird eine nachteilige Änderung der Federcharakteristik der Ventilfeder (9) und damit eine Beeinträchtigung ihrer Funktionssicherheit verhindert. Es versteht sich, daß eine Wegbegrenzung für den Ventilkolben (10) im vorbeschriebenen Sinne auch dadurch bewerkstelligt werden kann, daß bei vollständig geöffnetem Druckbegrenzungsventil (6) die einander zugekehrten Stirnflächen (45, 46) der beiden Ventilteller (31, 34) in Anlage gelangen, bevor die Ventilfeder (9) auf Block zusammenpreßbar ist. Eine weitere Alternative wäre eine Wegbegrenzung des Ventiltellers (31) gegen eine nicht dargestellte Ringkante im Innenraum (3) des Gehäuses (2). In diesem Fall müßte jedoch der Ventilteller (31) mit entsprechenden Durchlaßöffnungen der Hydraulikflüssigkeit vom Stempel zur Einlaßseite (15) beim Rauben versehen werden. Außerdem ist eine solche Alternative aufgrund der unsicheren Führung des Ventiltellers (31) gegenüber den vorbeschriebenen Ausführungsformen als verschlechtert zu betrachten.

Das Sperrventil (5) zum Rauben besteht aus einem im Gehäuse (2) angeordneten Ventilsitzring (47) aus einem entropieelastischen Material sowie aus einer abgeschrägten Außenfläche (48) der Kolbenhülse (7, 8), die mechanisch oder hydraulisch in Richtung auf die Einlaßseite (15) verschiebbar ist. Die Kolbenhülse (7, 8) besteht aus den beiden Drehteilen (7, 8), die miteinander verschraubt sind. Das von der Einlaßseite (15) abgekehrte Ende (49) des Drehteiles (8) der Kolbenhülse (7, 8) ist als Differenzkolben ausgebildet, dessen größeren Kolbenfläche (50) über einen Kanal (51) im Gehäuse (2) von einer nicht dargestellten Setzpistole oder einer äquivalenten Vorrichtung hydraulisch beaufschlagbar ist. Um bei den hier in Betracht zu ziehenden Druckdifferenzen auf jeden Fall eine Verschieblichkeit des Ventilkolbens (10) und damit ein funktionssicheres Sperrventil (5) zum Rauben zu gewährleisten, beträgt das Verhältnis der größeren Kolbenfläche (50) zur kleineren Kolbenfläche (52) mindestens 1,4 : 1. Das Drehteil (8) der Kolbenhülse (7, 8), dessen Ende im vorliegenden Fall den Differenzkolben (49) bildet, weist an seiner Außenmantelfläche zwei O-Ring-Dichtungen (53, 54) auf, die gegen die Innenwandung (55) des Gehäuses (2) abdichten.

Die größere Fläche (50) des Differenzkolbens (49) ist bei geschlossenem Sperrventil (5) gemäß Fig. 1 einer Schubplatte (56) zugekehrt, die an ihrem Außenumfang eine O-Ring-Dichtung (57) aufweist, die gleichfalls gegen die Innenwandung (55) des Gehäuses (2) abdichtet. Das Gehäuse (2) ist in der Nähe der Schubplatte (56) mit einer zur Längsachse (58) der Kolbenhülse (7, 8) verlaufenden Öffnung mit Schraubgewinde (59) versehen, die durch eine Dichtkappe (60) verschlossen ist. Nach Entfernen der Dichtkappe (60), die vorteilhaft aus einem entropieelastischen Material besteht, kann in das Gewinde (59) des Gehäuses (2) eine Schraube eingesetzt und mittels eines Schraubschlüssels die Schubplatte (56) zur mechanischen Entriegelung des Sperrventils (5) in Richtung auf die Einlaßseite (15) verschoben werden. Sowohl bei der bereits beschriebenen hydraulischen Entriegelung über den Kanal (51) und dem Differenzkolben (49) als auch bei der mechanischen Entriegelung mittels einer nicht dargestellten Schraube und der Schubplatte (56) kann die aus dem Stempel herausfließende Wasser-Öl-Emulsion an der Einlaßseite (15) aufgefangen und sodann entweder wiederverwendet oder gefahrlos für die Umwelt entsorgt werden.

Um einen ausreichenden und strömungsgünstigen Durchflußweg beim Setzen mittels des Rückschlagventils (4) sowie beim Entlasten des Stempels mittels des Druckbegrenzungsventils (6) sicherzustellen, ist der zweite, der Einlaßseite (15) zugekehrte Teil (7) der Kolbenhülse (7, 8) etwa in Höhe der Radialöffnungen (61) im Gehäuse (2) mit vier bis sechs Radialöffnungen (62) versehen. Die erste und zweite Reihe der Radialöffnungen (11, 16) sind mit je sechs bis acht und die dritte Reihe der Radialöffnungen (17) mit vier bis sechs Öffnungen versehen, wobei sich das Verhältnis der Summe der Durchgangsflächen je einer Reihe von Radialöffnungen (1, 16, 17) zur Innenquerschnittsfläche des Ventilkolbens (10) etwa wie 1 : 2 verhält.

Sämtliche O-Ringe (12, 53, 54, 57, 63) weisen eine Shore-Härte A von etwa 90 auf, während der Ventilkolben (10) mit einem Außendurchmesser von 5 mm und die Radialöffnungen (11, 16) der ersten und zweiten Reihe bei acht Öffnungen mit einem Durchmesser von etwa 1 mm versehen sind.

An Hand der Fig. 2, 3 und 4 wird nachfolgend die Funktionsweise des neuen Einzelstempelventils (1) erläutert: In Fig. 2 wird von der Einlaßseite (15) her mittels einer Setzpistole oder einer äquivalenten Vorrichtung die aus einer Wasser-Öl-Emulsion bestehende HFA-Flüssigkeit durch den Kanal (39) im Ventilteller (34) in den Innenraum (3) des Gehäuses (2) gedrückt, von wo es durch die axiale Durchgangsbohrung (41) die Trennwand (14) innerhalb des Ventilkolbens (10) so lange beaufschlagt, bis die zweite Reihe der Radialöffnungen (16) die O-Ring-Dichtung (12) überfährt und dadurch die Hydraulikflüssigkeit durch diese zweite Reihe der Radialöffnungen (16), durch die Radialöffnungen (62) im unteren Teil (7) der Kolbenhülse (7, 8) sowie durch die Radialöffnungen (61) im Gehäuse (2) in den nicht dargestellten Stempel strömt und dieser ausfährt. Sobald der gewünschte Stempeldruck erreicht ist, wird die gegenüberliegende Seite der Trennwand (14) des Ventilkolbens (10) beaufschlagt und das Rückschlagventil (4) zum Setzen in seine in Fig. 1 dargestellte, geschlossene Position zurückgeschoben.

Sobald der Stempel von einem Überdruck beaufschlagt wird, muß zur Vermeidung eines Schadens das Druckbegrenzungsventil (6) in Tätigkeit treten. Diese Situation ist in Fig. 3 dargestellt. In diesem Fall wird vom Stempel aus über die Radialöffnungen (61) im Gehäuse (2), über die Radialöffnungen (62) im unteren Teil (7) der Kolbenhülse (7, 8) sowie durch die erste und dritte Reihe der Radialöffnungen (11, 17) die Trennwand (14) im Ventilkolben (10) so lange beaufschlagt, bis die erste Reihe der Radialöffnungen (11) die O-Ring-Dichtung (12) in Richtung auf die Einlaßseite (15) überfährt und somit die aus dem Stempel ausströmende Wasser-Öl-Emulsion der HFA-Flüssigkeit über die erste Reihe der Radialöffnungen (11) in den Innenraum (3) des Gehäuses (2) austreten kann. Von dort strömt die HFA-Flüssigkeit durch die axiale Durchgangsbohrung (39) im Federteller (34) zur Einlaßseite (15) und kann dort entweder aufgrund seiner geringen Menge ins Freie abströmen oder gleichfalls mittels eines dort angeordneten, nicht dargestellten Auffangbehälters zur Wiederverwendung oder zur Entsorgung aufgefangen werden. Um in vollständig geöffneter Lage des Druckbegrenzungsventils (6) die Ventilfeder (9) nicht auf Block zusammenzupressen und damit ihre Funktionsfähigkeit zu beeinträchtigen, fährt der Ventilkolben (10) mit seinem Anschlagflansch (24) gegen den Vorsprung (44) innerhalb der Kolbenhülse (7, 8).

Sobald der Stempel von seinem unerwünschten Überdruck entlastet ist, fährt der Ventilkolben (10) wiederum in seine in Fig. 1 dargestellte Schließlage zurück.

In Fig. 4 befindet sich das Sperrventil (5) zum Rauben in seiner vollständig geöffneten Position. Dies erfolgt dadurch, daß an der Einlaßseite (15) entweder eine nicht dargestellte Setzpistole oder eine äquivalente Vorrichtung dichtend angesetzt und sodann über den Kanal (51) im Gehäuse (2) Hydraulikflüssigkeit gegen die größere Kolbenfläche (50) gepreßt wird. Dadurch wird der Differenzkolben (49) und somit die gesamte Kolbenhülse (7, 8) in Richtung auf die Einlaßseite (15) verschoben, bis die abgeschrägte Außenfläche (48) von dem Ventilsitzring (47) im Gehäuse (2) abhebt und das Sperrventil (5) seine in Fig. 4 dargestellte Position erreicht. Um auch in diesem Fall die Ventilfeder (9) des Druckbegrenzungsventils (6) nicht auf Block fahren zu können, fährt die kleinere Kolbenfläche (52) des Differenzkolbens (49) in dieser vollständig geöffneten Stellung gegen die Anschlagfläche (64) im Gehäuse (2). In dieser Lage der Kolbenhülse (7, 8) kann die Wasser-Öl-Emulsion der HFA-Flüssigkeit aus dem nicht dargestellten Stempel über die Radialöffnungen (61) im Gehäuse (2), den Zwischenraum (65) zwischen der Innenwand (55) des Gehäuses (2) und der Außenwand der Kolbenhülse (7, 8) das Sperrventil (5) durchströmen und über den Innenraum (3) des Gehäuses (2) und die Durchgangsbohrung (39) im Federteller (34) zur Einlaßseite (15) gelangen, wo sie über eine Setzpistole oder eine äquivalente Vorrichtung zur Wiederverwendung oder zur gefahrlosen Entsorgung aufgefangen wird.

Bezugszeichenliste:

1 Einzelstempelventil
2 Gehäuse
3 Innenraum des Gehäuses 2
4 Rückschlagventil
5 Sperrventil
6 Druckbegrenzungsventil
7, 8 Kolbenhülse
9 Ventilfeder
10 Ventilkolben
11, 16, 17, 40, 61, 62 Radialöffnungen
12, 53, 54, 57, 63 O-Ring-Dichtungen
13 Innenraum des Ventilkolbens 10
14 Trennwand im Innenraum des Ventilkolbens 10
15 Einlaßseite
18 Innenraum der Kolbenhülse 7, 8
19 Rückschlagfeder
20, 22 Enden der Rückschlagfeder 19
21 Wandung der Kolbenhülse 7, 8
23, 24 Enden des Ventilkolbens 10
24 Anschlagflansch des Ventilkolbens 10
25 Ventilteller
26 Vorsprung
27 Führungshülse
28 Hohlkanal
29 Anschlag
30, 33 Enden der Ventilfeder 9
31 erster Federteller der Ventilfeder 9
32 Ende der Kohlbenhülse 7, 8
34 zweiter Federteller
35 Ende des zweiten Federtellers 34
36 Außengewinde
37 Innengewinde
38 Schraubmuffe
39, 41 Durchgangsbohrung
42 Randseite
44 Vorsprung
45, 46 Stirnflächen der Federteller 31, 34
47 Ventilsitzring
48 abgeschrägte Außenfläche
49 abgekehrtes Ende des Drehteiles 8
50 größere Kolbenfläche
51 Kanal
52 kleinere Kolbenfläche
55 Innenwandung des Gehäuses 2
56 Schubplatte
58 Längsachse der Kolbenhülse 7, 8
59 Schraubgewinde
60 Dichtkappe
64 Anschlagfläche
65 Zwischenraum zwischen der Innenwand des Gehäuses 2 und der Außenwand der Kolbenhülse 7, 8

Claims

1. Einzelstempelventil mit einem in einen Stempel eingesetzten Gehäuse, in dessen Innenraum ein Rückschlagventil zum Setzen, ein Sperrventil zum Rauben und ein Druckbegrenzungsventil zum Entlasten des Stempels angeordnet sind, von denen letzteres in einer Kolbenhülse einen unter Wirkung einer Ventilfeder stehenden, hohl ausgebildeten Ventilkolben aufweist, der im Falle eines vom Stempel ausgehenden Überdrucks mit einer Reihe von Radialöffnungen eine in der Kolbenhülse angeordnete O-Ring-Dichtung überfährt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (10) in Höhe der O-Ring-Dichtung (12) in seinem Innenraum (13) eine schmale, etwa deren Breite entsprechende Trennwand (14) aufweist, an deren der Einlaßseite (15) zugekehrter Seite unmittelbar eine zweite, zum Rückschlagventil (4) gehörende Reihe von Radialöffnungen und an deren der Kolbenhülse (7, 8) zugekehrter Seite unmittelbar die erstgenannte, dem Druckbegrenzungsventil (6) zuzuordnende Reihe von Radialöffnungen (11) angrenzt, die bei Überfahren der O-Ring-Dichtung (12) in Richtung auf die Einlaßseite (15) über eine dritte Reihe von Radialöffnungen (17) im Ventilkolben (10) mit dem Stempel hydraulisch verbunden bleibt.

2. Einzelstempelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (4) zum Setzen aus der O-Ring-Dichtung (12), dem Ventilkolben (10), der zweiten Reihe der Radialöffnungen (16) sowie aus einer im Innenraum (18) der Kolbenhülse (7, 8) angeordneten Rückschlagfeder (19) besteht, die sich mit einem Ende (20) an einer Wandung (21) der Kolbenhülse (7, 8) und mit ihrem anderen Ende (22) gegen das ihr zugewandte Ende (23) des Ventilkolbens (10) abstützt.

3. Einzelstempelventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem mit einem Anschlagflansch (24) versehenen Ende (23) des Ventilkolbens (10) und der Rückschlagfeder (19) ein Ventilteller (25) angeordnet ist, der sich in geschlossener Lage des Rückschlagventils (4) gegen einen Vorsprung (26) an der Innenwand der Kolbenhülse (7, 8) abstützt.

4. Einzelstempelventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilteller (25) zur Führung der Rückschlagfeder (19) zu einer Führungshülse (27) verlängert ist, deren Hohlkanal (28) auch den Federteller (25) durchdringt.

5. Einzelstempelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in vollständig geöffneter Lage des Rückschlagventils (4) zum Setzen der Federteller (25) gegen einen Anschlag (29) innerhalb der Kolbenhülse (7, 8) fährt, bevor die Rückschlagfeder (19) auf Block zusammenpreßbar ist.

6. Einzelstempelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckbegrenzungsventil (6) aus der O-Ring-Dichtung (12), dem Ventilkolben (10), der erstgenannten Reihe der Radialöffnungen (11), der dritten Reihe der Radialöffnungen (17) und aus der Ventilfeder (9) besteht, die sich mit ihrem einen Ende (30) über einen ersten Federteller (31) gegen das der Einlaßseite (15) zugekehrte Ende (43) des Ventilkolbens (10) und mit ihrem anderen Ende (33) gegen einen zweiten, der Einlaßseite (15) zugekehrten Federteller (34) abstützt.

7. Einzelstempelventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Federteller (34) an seinem von der Ventilfeder (9) abgekehrten Ende (35) rohrförmig verlängert und mit einem Außengewinde (36) mit dem Innengewinde (37) einer Schraubmuffe (38) des Gehäuses (2) verschraubbar ist.

8. Einzelstempelventil nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Federteller (34) mit einer axialen Durchgangsbohrung (39) versehen ist, von der im Innenraum (3) des Gehäuses (2) mehrere Radialöffnungen (40) abzweigen.

9. Einzelstempelventil nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Federteller (31) in Richtung auf die Ventilfeder (9) in Form einer Stützhülse verlängert sowie mit einer axialen Durchgangsbohrung (41) versehen ist, an deren der Kolbenhülse (7, 8) zugewandten Randseite (42) sich bei geschlossenem Rückschlagventil (4) das Ende (43) des Ventilkolbens (10) abstützt.

10. Einzelstempelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei vollständig geöffnetem Druckbegrenzungsventil (6) der Anschlagflansch (24) des Ventilkolbens (10) gegen einen Vorsprung (44) innerhalb der Kolbenhülse (7, 8) fährt, bevor die Ventilfeder (9) auf Block zusammenpreßbar ist.

11. Einzelstempelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei vollständig geöffnetem Druckbegrenzungsventil (6) die einander zugekehrten Stirnflächen (45, 46) der beiden Ventilteller (31, 34) in Anlage gelangen, bevor die Ventilfeder (9) auf Block zusammenpreßbar ist.

12. Einzelstempelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrventil (5) zum Rauben aus einem im Gehäuse (2) angeordneten Ventilsitzring (47) aus einem entropieelastischen Material sowie aus einer abgeschrägten Außenfläche (48) der Kolbenhülse (7, 8) besteht, die mechanisch oder hydraulisch in Richtung auf die Einlaßseite (15) verschiebbar ist.

13. Einzelstempelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenhülse (7, 8) an ihrem von der Einlaßseite (15) abgekehrten Ende (49) als Differenzkolben ausgebildet ist, dessen größere Kolbenfläche (50) über einen Kanal (51) im Gehäuse (2) von einer Setzpistole oder einer äquivalenten Vorrichtung hydraulisch beaufschlagbar ist.

14. Einzelstempelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenhülse (7, 8) aus zwei Drehteilen (7, 8) besteht, die miteinander verschraubt sind, von denen das den Differenzkolben (49) bildende Teil (8) an seiner Außenmantelfläche zwei O-Ring-Dichtungen (53, 54) aufweist, die gegen die Innenwandung (55) des Gehäuses (2) abdichten.

15. Einzelstempelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die größere Fläche (50) des Differenzkolbens (49) bei geschlossenem Sperrventil (5) zum Rauben einer Schubplatte (56) zugekehrt ist, die an ihrem Außenumfang eine O-Ring-Dichtung (57) aufweist, welche gegen die Innenwandung (55) des Gehäuses (2) abdichtet.

16. Einzelstempelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der größeren zur kleineren wirksamen Fläche (50, 52) des Differenzkolbens (49) mindestens 1,4 : 1 beträgt.

17. Einzelstempelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) in der Nähe der Schubplatte (56) eine zur Längsachse (58) der Kolbenhülse (7, 8) verlaufende Öffnung mit Schraubgewinde (59) aufweist, die durch eine Dichtkappe (60) verschlossen ist.

18. Einzelstempelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite, der Einlaßseite (15) zugekehrte Teil (7) der Kolbenhülse (7, 8) etwa in Höhe der Radialöffnungen (61) im Gehäuse (2) mehrere Radialöffnungen (62) aufweist.

19. Einzelstempelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Reihe der Radialöffnungen (11, 16) im Ventilkolben (10) je sechs bis acht Öffnungen und die dritte Reihe (17) vier bis sechs Öffnungen aufweist.

20. Einzelstempelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Verhältnis der Summe der Durchgangsflächen je einer Reihe der Radialöffnungen (11, 16, 17) zur Innenquerschnittsfläche des Ventilkolbens (10) etwa wie 1 : 2 verhält.

21. Einzelstempelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) und die Kolbenhülse (7, 8) mit je vier bis sechs Radialöffnungen (61, 62) versehen sind.

22. Einzelstempelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche O-Ringe (12, 53, 54, 57, 63) eine Shore-Härte A von etwa 90 aufweisen.

23. Einzelstempelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (10) mit einem Außendurchmesser von 5 mm und die erste und zweite Reihe der Radialöffnungen (11, 16) mit acht Öffnungen von 1 mm Durchmesser versehen sind.