DE3938905A1 - Hydraulisches druckbegrenzungsventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Druckbegrenzungsventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Etwa durch den Raumgleiter Space-Shuttle ist es bekannt, zur Kraft­ stoffpumpenabdichtung leckagebehaftete Gleitringdichtungen sowie ein lecka­ gebehaftetes Druckbegrenzungsventil einzusetzen, wobei die Leckagen teilweise in einem Behälter gesammelt oder über Bord abgelassen werden. Insbesondere bei Verwendung eines aggressiven Kraftstoffs wie Hydrazin ist dies nachteilig. Außerdem kann hierbei nicht sicher vermieden werden, daß Druckänderungen im Austrittsbereich keinen Einfluß auf den Öffnungsdruck haben.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Druckbegrenzungsventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, das eine hermetische Abdichtung zwi­ schen Austrittsbereich und Referenzdruckbereich liefert, so daß Druckänderun­ gen im Austrittsbereich praktisch keinen Einfluß auf den Öffnungsdruck haben und das Ventil für agressive Kraftstoffe geeignet ist.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Das Druckbegrenzungsventil läßt sich beispielsweise in einem Kraft­ stoffsystem mit einer Kraftstoffpumpe einsetzen, die das Druckbegrenzungsven­ til verwendet und von einer Ölpumpenwelle über eine Magnetkupplung angetrieben sowie durch einen Spalttopf gegen die Ölseite abgedichtet wird. Hierbei wird erreicht, daß Referenzdruckschwankungen keine Druckdifferenzänderungen an der pumpendruckbestimmenden Blende des Gasgenerators verursachen. Der gleiche Referenzdruck steht sowohl an der pumpendruckbestimmenden Blende als auch an der Ventil-Referenzdruckseite an. Kraftstoff-Drainage-Sammelbehälter, ent­ sprechende Leitungen, Reinigungsanschlüsse und zugehörige Wartungs- und In­ standsetzungsarbeiten sind hierbei überflüssig. - Das Druckbegrenzungsventil laßt sich im übrigen überall dort anwenden, wo eine hermetische Abdichtung zur Referenzdruckseite sinnvoll ist.

Durch die besondere Anordnung von Ventilkolben, Faltenbalg, Druckfeder und Führungsstelze ergibt sich eine Größengleichheit zwischen Kolbenwirkfläche und Balgwirkfläche, so daß insbesondere Druckänderungen im Austrittsbereich des Ventils praktisch keinen Einfluß auf den Öffnungsdruck haben.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschrei­ bung und den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des im Schnitt dargestellten Aus­ führungsbeispiels eines hydraulischen Druckbegrenzungsventils näher erläutert.

Das dargestellte Druckbegrenzungsventil umfaßt ein zweiteiliges, insbe­ sondere aus Leichtmetall bestehendes Gehäuse 1, dessen Gehäuseteil 1a ein Ke­ gelsitzventil 2 aufnimmt, das zwischen einen Ventileintritt 3 und einem Ven­ tilaustritt 4 angeordnet ist, wobei sich der Ventileintritt 3 benachbart zur Bodenseite des im wesentlichen topfförmigen Gehäuseteils 1a befindet.

Der Gehäuseteil 1a nimmt über einen selbstsichernden Gewindeeinsatz 5 einen mit Außengewinde versehenen und in den Gewindeeinsatz 5 geschraubten Ventilsitz 6 aus Stahl des Kegelsitzventils 2 auf. Der Ventilsitz 6 besitzt benachbart zum Ventilaustritt 4 einen damit einstückig ausgebildeten Dich­ tungskegel 7, der durch das Einschrauben des Ventilsitzes 6 in dichtenden Eingriff mit einer einwärts gerichteten Schulter 8 im Gehäuseteil 1a gelangt.

In dem Ventilsitz 6 ist ein Ventilkolben 9 mit einem Dichtungskegel 10 und vier am Umfang in Achsrichtung angeordneten Führungsstegen 11, die zur Führung des Ventilkolbens 9 im Ventilsitz 6 dienen, verschiebbar angeordnet. Der Dichtungskegel 10 ist mit einer vorbestimmten Kraft in dichtenden Eingriff mit dem Ventilsitz 6 vorgespannt.

Das weitere, ebenfalls im wesentlichen topfförmige Gehäuseteil 1b, das mit dem Gehäuseteil 1a über Schrauben 12 verbunden ist, besitzt an der dem Gehäuseteil 1a abgewandten Seite einen mit Innengewinde versehenen, rohrför­ migen Fortsatz 13, dessen Achse mit der Achse des Kegelsitzventils 2 zusam­ menfällt. In dem Fortsatz 13, der nach außen durch eine Schraube 14 ver­ schließbar ist, befindet sich eine Stellschraube 15, die in das Innere des Gehäuseteils 1b ragt und dort einen Federteller 16 trägt. Außerdem besitzt die Stellschraube 15 eine axiale Bohrung 17, die eine Führungsstelze 18 aufnimmt. Die Führungsstelze 18 trägt an der dem Ventilkolben 9 zugewandten Seite einen Kolben 19, der über sein abgerundetes, im wesentlichen kegelstumpfförmi­ ges freies Ende mit einer im wesentlichen hierzu korrespondierenden Ausnehmung 20 in der Stirnfläche des Ventilkolbens 9 in Eingriff steht und an dem sich ein weiterer Federteller 22 an der dem Ventilkolben 9 abgewandten Seite ab­ stützt. Der Kolben 19 bildet eine kegelstumpfförmige Abstützfläche 21 für den Federteller 22, der eine dazu korrespondierende Eingriffsfläche aufweist. Zwischen den beiden Federtellern 16, 22 ist eine schraubenförmige Druckfeder 23 angeordnet. Der Öffnungsdruck des Kegelsitzventils 2 kann durch die Stell­ schraube 15 eingestellt werden.

Zwischen die beiden Gehäuseteile 1a, 1b ist ein Metallring 24 einge­ setzt, wobei sich zwischen diesem und dem das Kegelsitzventil aufnehmenden Gehäuseteil 1a ein Dichtring 25 befindet. Der Metallring 24, der sich über einen zylindrischen Abschnitt 24a an den Innenwänden der Gehäuseteile 1a, 1b abstützt, besitzt einen im Gehäuseinneren befindlichen Ringabschnitt 24b, der mit einem metallischen Faltenbalg 26 verbunden ist. Der Faltenbalg 26 ist ferner mit seinem anderen Ende mit dem Ventilkolben 9 verbunden und besitzt einen Außendurchmesser, der praktisch gleich demjenigen des Ventilkolbens 9 an dessen referenzdruckseitiger Stirnfläche ist. Die Kolbenwirkfläche ist im we­ sentlichen gleich der Balgwirkfläche. Die Verbindung zwischen Faltenbalg 26 und Ringabschnitt 24b sowie dem Ventilkolben 9 ist beispielsweise durch Elek­ tronenstrahlschweißung bewirkt. Der Faltenbalg 26 dient als Dichtelement zwi­ schen dem Ventilaustrittsbereich im Gehäuseteil 1a und dem Referenzdruckbe­ reich im Gehäuseteil 1b, der über eine Öffnung 27 mit einer Referenzdruck­ quelle, etwa der Atmosphäre, verbunden ist.

Die Führungsstelze 18 dient dazu, die Auswirkung der Druckfederlateral­ kräfte auf die Ventilkolbenreibung zu minimieren.

Claims (7)

1. Hydraulisches Druckbegrenzungsventil mit einem Gehäuse (1), einem darin angeordneten Ventileintritt (3) und einem -austritt (4), einem dazwi­ schen angeordneten Kegelsitzventil (2), das einen Ventilkolben (9) aufweist, der über eine durch eine Stellschraube (15) verstellbare Druckfeder (23) gegen einen Ventilsitz (6) vorgespannt ist, und mit einem auf den Ventilkolben (9) einwirkenden Referenzdruckbereich, dadurch gekennzeichnet, daß zwi­ schen dem Austrittsbereich und dem Referenzdruckbereich ein Metallfaltenbalg (26) als Dichtelement angeordnet ist, der am Ventilkolben (9) einerseits und am Gehäuse (1) andererseits befestigt ist, wobei Kolbenwirkfläche und Balgwirk­ fläche im wesentlichen gleich sind und die Druckfeder (23) zwischen zwei Fe­ dertellern (16, 22) eingespannt ist, von denen einer mit der Stellschraube (15) verbunden und der andere auf einer Führungsstelze (18) abgestützt ist, die mit einem Ende axial in der Stellschraube (15) geführt ist und sich mit dem anderen Ende am Ventilkolben (9) abstützt.

2. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstelze (18) eine kegelstumpfförmige Abstützfläche für den Feder­ teller (22) besitzt, der eine hierzu korrespondierende Fläche aufweist.

3. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Faltenbalg (26) am Außenumfang des Ventilkolbens (9) und an einem gehäusefest angeordneten Ring (24) befestigt ist sowie einen gleichbleibenden Außendurchmeser aufweist.

4. Druckbegrenzungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Faltenbalg (26) durch Elektronenstrahlschweißung ab­ dichtend befestigt ist.

5. Druckbegrenzungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Führungsstelze (18) ventilkolbenseitig eine abgerundete Spitze aufweist, die von einer im wesentlichen korrespondierenden Ausnehmung (20) des Ventilkolbens (9) aufgenommen wird.

6. Druckbegrenzungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Kegelsitzventil (2) über einen in das Gehäuse (1) ein­ gesetzten, selbstsichernden Gewindeeinsatz (5) im Gehäuse (1) gehalten ist.

7. Druckbegrenzungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ventilsitz (6) einen Dichtungskegel (7) aufweist, der mit einer Schulter (8) im Gehäuse (1) in Dichtungseingriff steht.