DE60013002T2

DE60013002T2 - Sicherheitsventil

Info

Publication number: DE60013002T2
Application number: DE60013002T
Authority: DE
Inventors: Keitaro Kobe-shi Yonezawa; Tsutomu Kobe-shi Shirakawa
Original assignee: Kosmek KK
Current assignee: Kosmek KK
Priority date: 1999-02-19
Filing date: 2000-01-28
Publication date: 2005-08-11
Anticipated expiration: 2020-01-29
Also published as: JP2000240842A; DE60013002D1; TW436591B; KR100592809B1; JP4368445B2; EP1030086A2; EP1030086B1; KR20000058087A; US6220565B1; EP1030086A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherheitsventilanordnung mit Vorsteuerung und insbesondere eine Sicherheitsventilanordnung, die für einen hydraulischen Überlastschutz einer mechanischen Presse geeignet ist.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Es gibt eine konventionelle Sicherheitsventilanordnung, die in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 54-23474 dargestellt ist, die die vorliegenden Erfinder vorher als Beispiel für eine Sicherheitsventilanordnung dieser Art vorgeschlagen haben.
Die konventionelle Sicherheitsventilanordnung umfasst ein zylindrisches Hauptventilelement, das mit einem Vorsteuerventilelement in Stoßkontakt gebracht wird, welches durch eine Schubfeder zum Festlegen eines Sicherheitsbetätigungsdrucks gedrückt wird. Der Stoßteil des Hauptventilelements bildet einen Entlastungsventilsitz.
Um einen anomal erhöhten Druck eines Fluids unmittelbar zu verringern, ist es erforderlich, ein maximales Entlastungsausmaß zum Zeitpunkt einer Sicherheitsbetätigung zu vergrößern.
Die Sicherheitsventilanordnung mit dem konventionellen Aufbau weist jedoch nur einen Entlastungsventilsitz auf. Ein Versuch, das maximale Entlastungsausmaß zu vergrößern, vergrößert daher eine Querschnittsfläche eines Lochs des Entlastungsventilsitzes, was zum Vergrößern einer Druckaufnahmefläche führt, welche das Öffnen des Vorsteuerventilelements einleitet. Und der Fluiddruck, der auf die Druckaufnahmefläche wirkt, legt eine Schubkraft der Schubfeder fest. Folglich ist es erforderlich, für die Schubfeder eine starke und große vorzusehen, was zum Vergrößern der Sicherheitsventilanordnung führt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kompakte Sicherheitsventilanordnung bereitzustellen, die einen Sicherungsvorgang schnell durchführen kann.
Um die obige Aufgabe zu lösen, hat die Erfindung nach Anspruch 1 eine Sicherheitsventilanordnung mit folgendem Aufbau, beispielsweise wie in 1 bis 3, 4 oder 5 gezeigt, zum Gegenstand.
Die Sicherheitsventilanordnung ist dazu ausgelegt, ein Hauptventil 5 durch Öffnen eines Vorsteuerventils 6 zu öffnen. Das Hauptventil 5 umfasst einen ersten Ventilsitz 11, der zwischen einem Druckkanal (P) und einem Auslasskanal (R) vorgesehen ist, ein erstes Schließelement 14, das eine Öffnungs- und Schließbewegung zum ersten Ventilsitz 11 durchführt, und ein Druckmittel 21 zum Drücken des ersten Schließelements 14 zum ersten Ventilsitz 11. Das erste Schließelement 14 weist einen inneren Bereich auf, der mit einem Drosseldurchgang 16 versehen ist, welcher mit einem inneren Bereich des ersten Ventilsitzes 11 in Verbindung steht. Der Drosseldurchgang 16 weist einen Auslass auf, der mit einer Betätigungskammer 17 zum Ventilschließen in Verbindung steht, welche das erste Schließelement 14 in einer Schließrichtung unter Druck setzt. In einem radial äußeren Raum des ersten Ventilsitzes 11 zwischen dem Druckkanal (P) und dem Auslasskanal (R) ist eine Einpasswand 23 angeordnet, mit der das erste Schließelement 14 mit einer vorbestimmten Länge zu einem Endzeitpunkt seiner Schließbewegung zusammenpasst. Ein Einpassteil 24 der Einpasswand 23 legt einen Innenraum fest, der eine Ventilöffnungs-Haltekammer 25 bildet. Wenn ein innerer Druck eines zweiten Ventilsitzes 31, der mit der Betätigungskammer 17 zum Ventilschließen in Verbindung steht, einen festgelegten Druck überschritten hat, ist das Vorsteuerventil 6 angeordnet, um ein zweites Schließelement 34 vom zweiten Ventilsitz 31 gegen ein Schubmittel 37 zu trennen, um Fluid innerhalb des zweiten Ventilsitzes 31 zu einem äußeren Bereich auszulassen. Eine Dichtungsquerschnittsfläche (S) des zweiten Ventilsitzes 31, eine Dichtungsquerschnittsfläche (T) des ersten Ventilsitzes 11, eine Druckbeaufschlagungs-Querschnittsfläche (U) der Betätigungskammer 17 zum Ventilschließen und eine Druckbeaufschlagungs-Querschnittsfläche (V) der Ventilöffnungs-Haltekammer 25 sind auf Werte gesetzt, die sich in der erwähnten Reihenfolge nacheinander vergrößern.
Die Erfindung nach Anspruch 1 arbeitet auf die folgende Weise, beispielsweise wie in 2(a) und 2(b) sowie in 3(a) und 3(b) gezeigt.
Wie in 2(a) gezeigt, weist in einem Zustand eines normalen Drucks (Po), wobei der Druckkanal (P) einen niedrigeren Druck als einen festgelegten Druck für einen Sicherungsvorgang aufweist, das Schubmittel 37 eine Ventilschließkraft auf, die eine Ventilöffnungskraft überwindet, die durch Druckfluid innerhalb des zweiten Ventilsitzes 31 erzeugt wird, um das zweite Schließelement 34 mit dem zweiten Ventilsitz 31 in Schließkontakt zu bringen. Gleichzeitig wird eine Ventilöffnungskraft, die das Druckfluid innerhalb des ersten Ventilsitzes 11 erzeugt, durch eine Kraft überwunden, die sich aus einer Ventilschließkraft, die durch Druckfluid innerhalb der Betätigungskammer 17 zum Ventilschließen erzeugt wird, und einer Ventilschließkraft des Druckmittels 21 ergibt, um das erste Schließelement 14 mit dem ersten Ventilsitz 11 in Schließkontakt zu bringen.
Wenn das Druckfluid innerhalb des Druckkanals (P) so angestiegen ist, dass es einen anomalen Druck (P1) aufweist, trennt sich das zweite Schließelement 34, wie in 2(b) gezeigt, vom zweiten Ventilsitz 31, um das Druckfluid innerhalb des Druckkanals (P) durch den Drosseldurchgang 16 und den zweiten Ventilsitz 31 zum Auslasskanal (R) auszulassen. Dann weist die Betätigungskammer 17 zum Ventilschließen einen Innendruck auf, der aufgrund des Strömungswiderstandes des Druckfluids, das durch den Drosseldurchgang 16 strömt, schnell gesenkt wird. Somit wird die Ventilöffnungskraft, die durch das Druckfluid innerhalb des ersten Ventilsitzes 11 erzeugt wird, größer als die Kraft, die sich aus der Ventilschließkraft, die durch das Druckfluid innerhalb der Betätigungskammer 17 erzeugt wird, und der Ventilschließkraft des Druckmittels 21 ergibt.
Die obige Differenzkraft trennt das erste Schließelement 14 vom ersten Ventilsitz 11, wie in 3(a) gezeigt, um das Druckfluid innerhalb des ersten Ventilsitzes 11 schnell durch die Ventilöffnungs-Haltekammer 25 in den Auslasskanal (R) auszulassen.
Das schnelle Auslassen des Druckfluids verringert den Innendruck des Druckkanals (P). Dies senkt auch den Innendruck des zweiten Ventilsitzes 31. Dann wird zuerst das zweite Schließelement 34 mit dem zweiten Ventilsitz 31 durch eine Schubkraft des Schubmittels 37 in Schließkontakt gebracht, um den Innendruck der Betätigungskammer 17 auf einen Wert nahe jenem des Innendrucks des ersten Ventilsitzes 11 zu verstärken. Daher wird das erste Schließelement 14 durch die Ventilschließkraft des Druckfluids innerhalb der Betätigungskammer 17 in der Schließrichtung geschoben.
Wie in 3(b) gezeigt, wird jedoch, direkt bevor ein Vorderende des ersten Schließelements 14 das Zusammenfügen mit einem Vorderende der Einpasswand 23 beginnt, dem Auslassen des Druckfluids aus der Ventilöffnungs-Haltekammer 25 in den Auslasskanal (R) eine Begrenzung auferlegt. Folglich wird der Druck der Ventilöffnungs-Haltekammer 25 auf einen Wert nahe jenem des Innendrucks des ersten Ventilsitzes 11 erhöht. Dies hält das erste Schließelement 14 vom ersten Ventilsitz 11 durch die so erhöhte innere Druckkraft der Ventilöffnungs-Haltekammer 25 getrennt.
Und das Druckfluid innerhalb des Druckkanals (P) wird über den inneren Bereich des ersten Ventilsitzes 11, die Haltekammer 25 und den Trennspalt der Reihe nach in den Auslasskanal (R) ausgelassen. Wenn der Druckkanal (P) seinen Druck fast verloren hat, bringt eine Druckkraft des Druckmittels 21 das erste Schließelement 14 mit dem ersten Ventilsitz 11 in Schließkontakt.
Die in Anspruch 1 dargelegte Erfindung erzeugt die folgenden Effekte, da sie wie vorstehend erwähnt konstruiert ist und funktioniert.
Wenn die Sicherheitsventilanordnung den Sicherungsvorgang durchführt, ist es möglich, eine große Menge an Fluid vom ersten Ventilsitz mit einer großen Querschnittsfläche auszulassen. Folglich besteht kein Bedarf zum Vergrößern der Querschnittsfläche des zweiten Ventilsitzes, um das maximale Entlastungsausmaß zu erhöhen. Dies verringert eine Druckaufnahmefläche zu Beginn des Ventilöffnens des zweiten Schließelements, damit es mit dem zweiten Ventilsitz in Schließkontakt gebracht wird. Folglich ist es möglich, das Schubmittel für das zweite Schließelement zu verkleinern und daher die Sicherheitsventilanordnung kompakt zu machen.
Daneben verringert die Betätigungskammer für das Ventilschließen ihren Druck in Verbindung mit der Trennung des zweiten Schließelements vom zweiten Ventilsitz. Dies trennt das erste Schließelement sofort vom ersten Ventilsitz, was das schnelle Durchführen des Sicherungsvorgangs ermöglicht.
Außerdem wird das erste Schließelement zum Öffnen mit dem Druck des Fluids innerhalb der Ventilöffnungs-Haltekammer, sobald es sich öffnet, unter Druck gesetzt. Daher wird es ungeachtet dessen, ob das zweite Schließelement geöffnet oder geschlossen ist, offen gehalten. Dies macht es möglich, den anomalen Druck des Druckkanals ohne Eile sanft und schnell abzulassen.
Wie durch eine Erfindung nach Anspruch 2 angegeben, ist es bevorzugt, die folgende Konstruktion zur Erfindung nach Anspruch 1 hinzuzufügen.
Wie in 3(a) gezeigt, wird das erste Schließelement 14 beispielsweise in eine erste Ventilkammer 13 eingesetzt, die in Richtung des ersten Ventilsitzes 11 mündet, so dass es eine Öffnungs- und Schließbewegung durchführen kann. Das erste Schließelement 14 weist eine äußere Umfangsfläche auf, die mit einem Begrenzungsteil 28 versehen ist, der die Ausströmung von Fluid an einem unteren Teil der ersten Ventilkammer 13 von einem geöffneten Teil der ersten Ventilkammer 13 begrenzt, wenn das erste Schließelement 14 eine weitere Öffnungsbewegung über eine vorbestimmte Wegstrecke durchgeführt hat.
Die Erfindung nach Anspruch 2 kann die Öffnungsbewegung des ersten Schließelements durch Begrenzung der Ausströmung des Fluids am unteren Teil der ersten Ventilkammer durch den Begrenzungsteil zu einem Endzeitpunkt der Öffnungsbewegung des ersten Schließelements dämpfen. Dies kann verhindern, dass das erste Schließelement eine weitere Öffnungsbewegung durchführt als erforderlich, um mit einer Bodenwand der ersten Ventilkammer zusammenzustoßen. Folglich ist es möglich, eine axiale Länge der ersten Ventilkammer zu verkürzen und die Sicherheitsventilanordnung kompakter zu machen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 bis 3 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
1 ist eine Schnittansicht einer Sicherheitsventilanordnung im Aufriss;
2(a) ist eine schematische Ansicht, die die Sicherheitsventilanordnung zeigt, während sie geschlossen ist;
2(b) ist eine schematische Ansicht, die die Sicherheitsventilanordnung zeigt, wenn sie das Öffnen einleitet;
3(a) ist eine schematische Ansicht, die die Sicherheitsventilanordnung zeigt, wenn sie vollständig geöffnet ist;
3(b) ist eine schematische Ansicht, die die Sicherheitsventilanordnung zeigt, während sie sich schließt;
4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und entspricht 1; und
5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und entspricht 1.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
1 bis 3 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und stellen einen Beispielfall dar, in dem eine erfindungsgemäße Sicherheitsventilanordnung auf einen hydraulischen Überlastschutz für eine mechanische Presse angewendet wird.
Anfänglich wird eine Erläuterung für eine Konstruktion der Sicherheitsventilanordnung durch Bezugnahme auf eine Schnittansicht im Aufriss von 1 gegeben.
Die Sicherheitsventilanordnung weist ein Gehäuse 1 auf, das durch Verbinden eines Gehäusehauptkörpers 2 mit einem Kappengehäuse 3 in einer linken und rechten Richtung konstruiert wird. Der Gehäusehauptkörper 2 weist einen linken mittleren Teil auf, der mit einem Druckkanal (P) versehen ist, und weist einen unteren Teil auf, der mit einem Auslasskanal (R) versehen ist.
Obwohl nicht gezeigt, ist der Druckkanal (P) mit einer eine Überlast absorbierenden hydraulischen Kammer verbunden, die innerhalb eines Schiebers einer mechanischen Presse ausgebildet ist, und der Auslasskanal (R) ist mit einem Ölbehälter verbunden.
Ein Hauptventil 5 und ein Vorsteuerventil 6 sind in der linken und rechten Richtung in einem horizontal langen Hohlraum innerhalb des Gehäuses 1 angeordnet.
Das Hauptventil 5 ist folgendermaßen konstruiert.
Der Druckkanal (P) weist ein rechtes Ende auf, das mit einem ersten Ventilsitz 11 zwischen dem Druckkanal (P) und dem Auslasskanal (R) versehen ist. Ein Stützzylinder 12 steht mit einem mittleren Teil innerhalb des Gehäusehauptkörpers 2 in einem Schraubengewindesitz in Eingriff. Der Stützzylinder 12 weist ein zylindrisches Loch auf, das eine erste Ventilkammer 13 bildet, die in Richtung des ersten Ventilsitzes 11 mündet. Ein erstes Schließelement 14 ist in die erste Ventilkammer 13 eingesetzt, so dass es eine Öffnungs- und Schließbewegung zum ersten Ventilsitz 11 durchführen kann.
Das erste Schließelement 14 weist ein zylindrisches Loch 14a auf, in dem ein Drosseldurchgang 16 und eine Betätigungskammer 17 zum Ventilschließen hintereinander angeordnet sind.
Insbesondere weist das zylindrische Loch 14a des ersten Schließelements 14 einen linken Seitenteil auf, der mit dem Drosseldurchgang 16 versehen ist, welcher mit einem inneren Bereich des ersten Ventilsitzes 11 in Verbindung steht. Das zylindrische Loch 14a weist einen rechten halben Teil auf, in den ein Gleitzylinder 18 hermetisch durch ein Dichtungselement 19 eingesetzt ist. Das Dichtungselement 19 weist eine Dichtungsfläche auf, die einen Innenraum festlegt, der die Betätigungskammer 17 zum Ventilschließen bildet.
Eine Druckfeder 21 eines Druckmittels ist zwischen einem linken Teil des Gleitzylinders 18 und dem ersten Schließelement 14 befestigt. Die Druckfeder 21 bringt das erste Schließelement 14 mit dem ersten Ventilsitz 11 in Kontakt und bringt einen abgestuften Teil 18a des Gleitzylinders 18 mit einem radial verringerten Teil 12a des Stützzylinders 12 in Kontakt.
Der Gehäusehauptkörper 2 steht nach rechts relativ zu einer rechten Stirnfläche des ersten Ventilsitzes 11 in einem radial äußeren Raum des letzteren vor. Der vorstehende Teil bildet eine ringförmige Einpasswand 23, in die das erste Schließelement 14 mit einer vorbestimmten Länge in einer Öffnungs- und Schließrichtung passt. Ein Einpassteil 24 der Einpasswand 23 legt einen Innenraum fest, der eine Ventilöffnungs-Haltekammer 25 bildet. Der Druckkanal (P) kann mit dem Auslasskanal (R) über den inneren Bereich des ersten Ventilsitzes 11, die Ventilöffnungs-Haltekammer 25, einen Passzwischenraum des Einpassteils 24 und eine ringförmige Auslasskammer 26 der Reihe nach in Verbindung stehen.
Ferner ist ein Mittel vorgesehen, das die Ausströmung von Fluid an einem unteren Teil der ersten Ventilkammer 13 aus einem geöffneten Teil der ersten Ventilkammer 13 begrenzt, wenn das erste Schließelement 14 eine weitere Öffnungsbewegung über einen vorbestimmten Abstand durchgeführt hat. Hier ist das Begrenzungsmittel aus einem Begrenzungsteil 28, der an einer äußeren Umfangsfläche des ersten Schließelements 14 vorgesehen ist, und einem offenen Ende 13a der ersten Ventilkammer 13 ausgeführt.
Das Vorsteuerventil 6 ist folgendermaßen aufgebaut.
Der Gleitzylinder 18 weist ein rechtes Ende auf, das mit einem zweiten Ventilsitz 31 versehen ist. Eine zweite Ventilkammer 33 ist an einem mittleren Teil in der linken und rechten Richtung innerhalb des Gehäuses 1 ausgebildet. Ein zweites Schließelement 34 ist hermetisch in die zweite Ventilkammer 33 eingesetzt. Das zweite Schließelement 34 führt eine Öffnungs- und Schließbewegung zum zweiten Ventilsitz 31 durch. Eine Schubfeder 37 eines Schubmittels ist zwischen einer Kappenschraube 36, die mit dem Kappengehäuse 3 in einem Schraubengewindesitz in Eingriff steht, und dem zweiten Schließelement 34 befestigt.
Der Stützzylinder 12 weist ein rechtes Ende auf, das in die zweite Ventilkammer 33 außerhalb des zweiten Ventilsitzes 31 und radial von diesem vorsteht. Der ringförmige Vorsprung 39 weist eine äußere Umfangsfläche auf, auf die das zweite Schließelement 34 mit einer vorbestimmten Länge in einer Öffnungs- und Schließrichtung passt. Der Einpassteil 40 legt einen Innenraum fest, der eine Beschleunigungskammer 41 zum Ventilöffnen bildet.
Der Betätigungszustand des Vorsteuerventils 6 wird durch Erfassen eines Bewegungsausmaßes eines oberen Teils eines Arms 43, der am zweiten Schließelement 34 befestigt ist, durch einen Grenzschalter oder einen ähnlichen Sensor (nicht dargestellt) beurteilt.
Im Hauptventil 5 und im Vorsteuerventil 6 stehen jeweilige Dichtungsquerschnittsflächen der vorstehend erwähnten Bauteilelemente folgendermaßen miteinander in Beziehung.
Eine Dichtungsquerschnittsfläche (S) entsprechend einem Dichtungsdurchmesser (A) des zweiten Ventilsitzes 31, eine Dichtungsquerschnittsfläche (T) entsprechend einem Dichtungsdurchmesser (B) des ersten Ventilsitzes 11, eine Druckbeaufschlagungs-Querschnittsfläche (U) entsprechend einem Dichtungsdurchmesser (C) der Betätigungskammer 17 zum Ventilschließen und eine Druckbeaufschlagungs-Querschnittsfläche (V) der Ventilöffnungs-Haltekammer 25 entsprechend einem Durchmesser (D) des Einpassteils 24 weisen Werte auf, die sich in der erwähnten Reihenfolge nacheinander vergrößern.
Obwohl eine Querschnittsfläche (W) entsprechend einem Durchmesser (E) des Drosseldurchgangs 16 hier auf einen Wert von nicht mehr als jenem der Dichtungsquerschnittsfläche (S) des zweiten Ventilsitzes 31 festgelegt ist, besteht kein Problem, wenn sie einen Wert aufweist, der kleiner ist als jener der Dichtungsquerschnittsfläche (T) des ersten Ventilsitzes 11.
Wie die Sicherheitsventilanordnung mit dem vorstehend erwähnten Aufbau arbeitet, wird anschließend durch Bezugnahme auf die schematischen Ansichten von 2 und 3 erläutert.
In einem Zustand, bei dem der mechanischen Presse keine Überlast auferlegt wird, wie in 2(a) gezeigt, weist der Druckkanal (P) einen Druck auf, der ein normaler Druck (Po) ist (hier etwa 100 kgf/cm², 'etwa 10 MPa'), der niedriger ist als ein festgelegter Druck für einen Sicherungsvorgang (hier etwa 230 kgf/cm², 'etwa 23 MPa'), und das Vorsteuerventil 6 sowie das Hauptventil 5 sind geschlossen.
Insbesondere wird das zweite Schließelement 34 durch Drucköl innerhalb des zweiten Ventilsitzes 31 nach rechts geschoben und wird mit dem zweiten Ventilsitz 31 durch eine Druckkraft der Schubfeder 37 in Schließkontakt gebracht. Ferner wird das erste Schließelement 14 durch eine Differenzkraft, die durch Subtraktion einer Schubkraft nach rechts, die das Drucköl innerhalb des ersten Ventilsitzes 11 erzeugt, von einer Druckkraft nach links, die das Drucköl innerhalb der Betätigungskammer 17 zum Ventilschließen erzeugt (und einer Druckkraft der Druckfeder 21 nach links), mit dem ersten Ventilsitz 11 in Schließkontakt gebracht.
Wenn der Druck des Druckkanals (P) den festgelegten Druck überschritten hat, wobei der mechanischen Presse eine Überlast auferlegt wird, öffnet sich das Vorsteuerventil 6, wie in 2(b) gezeigt. Insbesondere wenn das Drucköl innerhalb des Druckkanals (P) (und innerhalb des zweiten Ventilsitzes 31) so angestiegen ist, dass es einen anomalen Druck (P₁) aufweist, der den festgelegten Druck übersteigt, trennt sich zuerst das zweite Schließelement 34 geringfügig vom zweiten Ventilsitz 31. Dann strömt das Drucköl in die Beschleunigungskammer 41 zum Ventilöffnen durch den Trennspalt und eine große Druckkraft, die auf die Beschleunigungskammer 41 mit einer großen Querschnittfläche wirkt, bewegt das zweite Schließelement 34 zum Öffnen schnell nach rechts.
Somit wird das Drucköl innerhalb des Druckkanals (P) in den Ölbehälter (nicht dargestellt) durch den Drosseldurchgang 16, den zweiten Ventilsitz 31, die Beschleunigungskammer 41 zum Ventilöffnen, die zweite Ventilkammer 33, ein Verbindungsloch 12b des Stützzylinders 12, die Auslasskammer 26 und den Auslasskanal (R) der Reihe nach ausgelassen. Gleichzeitig sinkt der Öldruck innerhalb der Betätigungskammer 17 zum Ventilschließen schnell aufgrund des Strömungswiderstandes des Drucköls, das durch den Drosseldurchgang 16 strömt.
Folglich wird eine Ventilöffnungskraft, die durch Hochdrucköl innerhalb des ersten Ventilsitzes 11 erzeugt wird, größer als eine Kraft, die sich aus einer kleinen Druckkraft zum Ventilschließen, die durch Niederdrucköl innerhalb der Betätigungskammer 17 erzeugt wird, und eine Ventilschließkraft der Druckfeder 21 ergibt. Und die Differenzkraft trennt das erste Schließelement 14 schnell vom ersten Ventilsitz 11, wie in 3(a) gezeigt. Dies lässt das Drucköl innerhalb des ersten Ventilsitzes 11 schnell an den Ölbehälter (nicht dargestellt) durch die Ventilöffnungs-Haltekammer 25, die Auslasskammer 26 und den Auslasskanal (R) der Reihe nach aus.
Die schnelle Verringerung des inneren Drucks des Druckkanals (P) durch das Auslassen des Drucköls hat eine Verringerung des inneren Drucks des zweiten Ventilsitzes 31 zur Folge. Daher arbeiten das Vorsteuerventil 6 und das Hauptventil 5 auf die folgende Weise, wie in 3(b) gezeigt.
Zuerst bringt eine Druckkraft der Schubfeder 37 das zweite Schließelement 34 mit dem zweiten Ventilsitz 31 in Schließkontakt. Dann nimmt der innere Druck der Betätigungskammer 17 zum Ventilschließen auf einen Wert nahe jenem des inneren Drucks des ersten Ventilsitzes 11 zu, was zum Schieben des ersten Schließelements 14 in der Schließrichtung durch die Druckkraft zum Ventilschließen des Drucköls innerhalb der Betätigungskammer 17 führt.
Direkt bevor ein Vorderende einer äußeren Umfangsfläche des ersten Schließelements 14 das Zusammenfügen mit einem Vorderende einer inneren Umfangsfläche der Einpasswand 23 beginnt, wird jedoch dem Auslassen des Drucköls aus der Ventilöffnungs-Haltekammer 25 in den Auslasskanal (R) eine Begrenzung auferlegt. Folglich steigert die Ventilöffnungs-Haltekammer 25 ihren inneren Druck auf einen Wert nahe jenem des inneren Drucks des ersten Ventilsitzes 11. Die so erhöhte innere Druckkraft der Haltekammer 25 hält das erste Schließelement 14 vom ersten Ventilsitz 11 getrennt.
Und das Drucköl innerhalb des Druckkanals (P) wird durch den inneren Bereich des ersten Ventilsitzes 11, die Ventilöffnungs-Haltekammer 25, einen Zwischenraum zwischen dem Vorderende der Einpasswand 23 und dem Vorderende des ersten Schließelements 14 und die Auslasskammer 26 der Reihe nach zum Auslasskanal (R) ausgelassen. Wenn der Druckkanal (P) seinen Druck fast verloren hat (beispielsweise diesen auf einen Druck von etwa 0,1 kgf/cm², 'etwa 0,01 MPa', verringert hat), bringt die Druckkraft der Druckfeder 21 das erste Schließelement 14 mit dem ersten Ventilsitz 11 in Schließkontakt.
Wenn das erste Schließelement 14 eine Öffnungsbewegung, wie in 3(a) gezeigt, zwischen einem Anfangszeitpunkt der Öffnungsbewegung und einem mittleren Zeitpunkt derselben durchführt, strömt das Drucköl am unteren Teil der ersten Ventilkammer 13 durch eine äußere Umfangsnut 14b des ersten Schließelements 14 sanft nach außen in die Auslasskammer 26. Zu einem Endzeitpunkt der Öffnungsbewegung nähert sich andererseits der Begrenzungsteil 28 des ersten Schließelements 14 dem offenen Ende 13a der ersten Ventilkammer 13, um dadurch die Ausströmung des Drucköls am unteren Teil der ersten Ventilkammer 13 zu begrenzen. Und eine Dämpfungswirkung des Drucköls innerhalb des unteren Teils der ersten Ventilkammer 13 kann verhindern, dass das erste Schließelement 14 eine weitere Öffnungsbewegung durchführt als es zum Zusammenstoßen mit einer Bodenwand der ersten Ventilkammer 13 erforderlich ist.
4 und 5 zeigen ein zweites bzw. ein drittes Ausführungsbeispiel und entsprechen 1. In diesen anderen Ausführungsbeispielen sind dieselben Bauelemente wie die in 1 gezeigten mit denselben Zeichen bezeichnet.
4, die das zweite Ausführungsbeispiel zeigt, veranschaulicht eine Sicherheitsventilanordnung mit einem größeren Volumen als die in 1 gezeigte Sicherheitsventilanordnung, welche von dieser in den folgenden Punkten verschieden ist.
Der Stützzylinder 12, der innerhalb des Gehäuses 1 befestigt ist, weist ein zylindrisches Loch auf, in das der Gleitzylinder 18 hermetisch durch das Dichtungselement 19 eingesetzt ist. Das erste Schließelement 14 passt durch ein weiteres Dichtungselement 51 hermetisch auf eine äußere Umfangsfläche des Stützzylinders 12. Dies kann den Dichtungsdurchmesser (B) des ersten Ventilsitzes 11 und den Durchmesser (D) des Einpassteils 24 vergrößern, während der Dichtungsdurchmesser (A) des zweiten Ventilsitzes 31 auf einem kleinen Wert gehalten wird.
Folglich ist es möglich, ein maximales Entlastungsausmaß des ersten Ventilsitzes 11 zu erhöhen und die Sicherheitsventilanordnung mit größerem Volumen kompakt zu machen.
Im Fall, in dem das zweite Ausführungsbeispiel mit einem Mittel zum Begrenzen einer weiteren Öffnungsbewegung des ersten Schließelements 14 über einen vorbestimmten Abstand versehen wird, reicht es aus, wenn der äußere Umfangsraum des ersten Schließelements 14 unterteilt wird, um eine erste Ventilkammer zu bilden, und dieses an seiner äußeren Umfangsfläche mit einem Begrenzungsteil versehen wird, der einer Umfangswand der ersten Ventilkammer zugewandt ist.
5, die das dritte Ausführungsbeispiel zeigt, veranschaulicht eine Sicherheitsventilanordnung, die von der Sicherheitsventilanordnung, die in 1 dargestellt ist, welche das erste Ausführungsbeispiel zeigt, in den folgenden Punkten verschieden ist.
Das Gehäuse 1 weist den Stützzylinder 12 auf, in den der Gleitzylinder 18 durch das Dichtungselement 19 hermetisch eingesetzt ist. Der Gleitzylinder 18 weist ein zylindrisches Loch auf, in das ein rechter halber Teil des ersten Schließelements 14 durch ein weiteres Dichtungselement 51 hermetisch eingesetzt ist. Die Betätigungskammer 17 zum Ventilschließen ist im zylindrischen Loch des Gleitzylinders 18 ausgebildet. Der Drosseldurchgang 16 erstreckt sich durch das erste Schließeelement 14 in der linken und der rechten Richtung.
Ferner ist die erste Ventilkammer 13 in einem linken Teil innerhalb des zylindrischen Lochs des Gleitzylinders 18 ausgebildet. Wenn das erste Schließelement 14 die Öffnungsbewegung beginnt, kann sich der Begrenzungsteil 28, der am ersten Schließelement 14 vorgesehen ist, einem offenen Ende der ersten Ventilkammer 13 nähern.
Die jeweiligen Ausführungsbeispiele können folgendermaßen modifiziert werden.
Das Druckmittel für das Hauptventil 5 kann Gummi oder ein ähnliches elastisches Element anstelle der veranschaulichten Feder 21 verwenden.
Es reicht aus, wenn die Einpasswand 23 zum Endzeitpunkt der Schließbewegung des ersten Schließelements 14 auf das erste Schließelement 14 passt. Folglich kann das erste Schließelement 14 einen äußeren Umfangsteil seiner linken Oberfläche relativ zu einem mittleren Teil derselben nach links ausstrecken, anstatt eine rechte Stirnfläche der Einpasswand 23 relativ zu einer Dichtungsfläche des ersten Ventilsitzes 11 auszustrecken.
Ferner kann das erste Schließelement 14 auf die Einpasswand 23 passen, anstatt in diese zu passen.
Das Schubmittel für das Vorsteuerventil 6 kann Druckluft oder einen ähnlichen Fluiddruck anstelle der veranschaulichten Druckkraft der Schubfeder 37 verwenden. Der zweite Ventilsitz 31 des Vorsteuerventils 6 kann in einem ortsfesten Teil wie z.B. dem Stützzylinder 12 vorgesehen sein, anstatt im Gleitzylinder 18 vorgesehen zu sein.
Natürlich können zwei Auslasskanäle (R) separat vorgesehen sein, einer für das Hauptventil 5 und der andere für das Vorsteuerventil 6, anstatt nur einen Auslasskanal (R) vorzusehen, der für beide von ihnen dient.
Obwohl die erfindungsgemäße Sicherheitsventilanordnung vorzugsweise für einen Überlastschutz für eine mechanische Presse verwendet wird, kann sie als Sicherheitsvorrichtung für einen Hydraulikkreis oder ein Druckgefäß verwendet werden.
Die Sicherheitsventilanordnung kann andere Arten von Flüssigkeit und daneben Gas wie z.B. Luft anstelle des Drucköls handhaben.

Claims

Sicherheitsventilanordnung mit einem Hauptventil (5) und einem Vorsteuerventil (6), die zwischen einem Druckkanal (P) und einem Auslasskanal (R) angeordnet ist, wobei das Hauptventil (5) so eingestellt ist, dass es sich öffnet, wenn sich das Vorsteuerventil (6) öffnet, wobei die Sicherheitsventilanordnung umfasst: das Hauptventil (5) mit einem ersten Ventilsitz (11), der zwischen dem Druckkanal (P) und dem Auslasskanal (R) vorgesehen ist, einem ersten Schließelement (14), das eine Öffnungs- und Schließbewegung bezüglich des ersten Ventilsitzes (11) durchführt, und einem Druckmittel (21), das das erste Schließelement (14) zum ersten Ventilsitz (11) drückt: einen Drosseldurchgang (16), der einen Einlass und einen Auslass aufweist und innerhalb des ersten Schließelements (14) vorgesehen ist, wobei der Einlass mit einem inneren Bereich des ersten Ventilsitzes (11) in Verbindung steht; eine Betätigungskammer (17) zum Ventilschließen, die mit dem Auslass des Drosseldurchgangs (16) in Verbindung steht und das erste Schließelement (14) in einer Schließrichtung unter Druck setzt; eine Einpasswand (23) mit einem Einpassteil (24), mit dem das erste Schließelement (14) mit einer vorbestimmten Länge zu einem Endzeitpunkt seiner Schließbewegung zusammenpasst, wobei die Einpasswand (23) zwischen dem Druckkanal (P) und dem Auslasskanal (R) in einem radial äußeren Raum des ersten Ventilsitzes (11) angeordnet ist; eine Ventilöffnungs-Haltekammer (25), die aus einem Innenraum ausgebildet ist, der durch den Einpassteil (24) festgelegt ist; das Vorsteuerventil (6) mit einem zweiten Ventilsitz (31), der zwischen der Betätigungskammer (17) zum Ventilschließen und dem Auslasskanal (R) vorgesehen ist, einem zweiten Schließelement (34), das eine Öffnungs- und Schließbewegung bezüglich des zweiten Ventilsitzes (31) durchführt, und einem Schubmittel (37), das das zweite Schließelement (34) mit dem zweiten Ventilsitz (31) in Schließkontakt bringt; und wobei eine Dichtungsquerschnittsfläche (S) des zweiten Ventilsitzes (31), eine Dichtungsquerschnittsfläche (T) des ersten Ventilsitzes (11), eine Druckbeaufschlagungs-Querschnittsfläche (U) der Betätigungskammer (17) und eine Druckbeaufschlagungs-Querschnittsfläche (V) der Ventilöffnungs-Haltekammer (25) auf Werte gesetzt sind, die sich in der erwähnten Reihenfolge nacheinander vergrößern.
Sicherheitsventilanordnung nach Anspruch 1, wobei eine erste Ventilkammer (13) einen unteren Teil und ein offenes Ende (13a) aufweist und in Richtung des ersten Ventilsitzes (11) mündet, wobei das erste Schließelement (14) in die erste Ventilkammer (13) eingesetzt ist und eine äußere Umfangsfläche aufweist, wobei ein Begrenzungsteil (28) an der äußeren Umfangsfläche des ersten Schließelements (14) vorgesehen ist und die Ausströmung von Fluid am unteren Teil der ersten Ventilkammer (13) aus dem offenen Ende (13a) begrenzt, wenn das erste Schließelement (14) eine weitere Öffnungsbewegung über einen vorbestimmten Abstand durchgeführt hat.
Sicherheitsventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Einpasswand (23) eine innere Umfangsfläche aufweist und das erste Schließelement (14) eine äußere Umfangsfläche aufweist, wobei die innere Umfangsfläche zur äußeren Umfangsfläche passt.
Sicherheitsventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Betätigungskammer (17) zum Ventilschließen innerhalb des ersten Schließelements (14) ausgebildet ist.