DE7811107U1

DE7811107U1 - Druckbegrenzungsventil

Info

Publication number: DE7811107U1
Application number: DE7811107U
Authority: DE
Original assignee: Hermann Hemscheidt Maschinenfabrik & Co 5600 Wuppertal GmbH
Current assignee: Hermann Hemscheidt Maschinenfabrik & Co 5600 Wuppertal GmbH
Priority date: 1978-04-14
Filing date: 1978-04-14
Publication date: 1979-05-17

Description

PA 2331 - 3 -

Beschreibung:

Dxe Erfindung betrifft ein vorzugsweise für hydraulischen Grubenausbau vorgesehenes Druckbegrenzungsventil mit einem innerhalb eines Ventilgehäuses verschiebbar geführten und durch eine Feder in Schließstellung gehaltenen Ventilkolben, der auf der Eingangsseite eine von der Anschlußbohrung des Ventils ausgehende Längsbohrung und in einer Querschnitteebene unterhalb einer den Kolben umschließenden O-Ring-Abdichtung radial gerichtete, in die Längsbohrung einmündende Querbohrungen aufweist, durch die beim Überschreiten einer vorgegebenen Druckhöhe, wenn der Kolben gegen die Federkraft in die Öffnungsstellung verschoben ist, oberhalb der O-Ring-Abdichtung Druckflüssigkeit über einen Ringkanal durch Austrittsöffnungen aus dem Ventilgehäuse abströmt.

Ein derartiges, an sich bekanntes Druckbegrenzungsventil zeigt ein gutes Ansprechverhalten bei kleinen Durchflußmengen, die aus dem Ventil abströmen, wenn der Flüssigkeitsdruck den Einstelldruck übersteigt. Es hat gegenüber einem Schieberkolbenventil den Vorteil einer guten Abdichtung. Bei einem Überdruck wird der Steuerkolben zunächst etwas gegen die Federkraft verschoben, bis die Querbohrung dicht unterhalb der O-Ring-Abdichtung liegt. Die dabei einsetzende Volumen-Vergrößerung führt bereits bei sehr geringen Druckerhöhungen zu dem gewünschten Druckausgleich. Mit ansteigendem Druck überfährt der Ventilkolben die 0-Ring-Abdichtung, wobei Druckflüssigkeit durch die in einer Ebene angeordneten Querbohrungen ausströmt bis das Kräfte-Gleichgewicht wieder hergestellt ist. Die in der öffnungsstellung des Ventils freigegebenen Querbohrungen können aber nur einen kleinen Abströmquerschnitt einnehmen. Andernfalls vermindert sich die Ansprechgüte des Ventils, weil durch einen zu großen Abströmquerschnitt bei geringen Druckerhöhungen zuviel Druckflüssigkeit abströmt und infolgedessen der Druck in dem angeschlossenen System weit unter den Einstelldruck absinkt.

I ■ I ■ I

I ·

PA 2331 -Ur-

Zu große Abströmquerschnitte führen daher zu einem instabilen Verhalten des Ventils.

Ein Druckbegrenzungsventil der eingangs beschriebenen Art eignet sich folglich nicht zur Regelung sehr unterschiedlicher Druckbelastungen und Durchflußmengen, wie sie beispielsweise im Untertage-Bergbau in den zur Abstützung des Gebirges verwendeten hydraulischen Grubenstempeln auftreten. Wie aus der DE-OS 17 50 834- hervorgeht, kann es jedoch als Vorsteuerventil für ein nachgeschaltetes Druckbegrenzungsventil mit großem Öffnungsquerschnitt verwendet werden.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein aus wenigen, einfachen Bauteilen zusammengesetztes Druckbegrenzungsventil zu schaffen, das auch bei sehr unterschiedlichen Druckbelastungen und Durchflußmengen ein gutes Ansprechverhalten auf v/eist.

Diese Aufgabe wird mit dem im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Mitteln gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung auf einer in Schließrichtung wendelförmig ansteigenden Linie auf der Mantelfläche des Ventilkolbens angeordneten Querbohrungen überfahren bei einem Druckanstieg nacheinander die O-Ring-Abdichtung, wobei sich der Abströmquerschnitt des Ventils fortlaufend vergrößert, bis der Ventilkolben an der oberen Gehäusewaodung der Druckkammer zur Anlage kommt. Der Abströmquerschnitt wird zusätzlich dadurch vergrößert, daß die einzelnen Öffnung s quer schnitte der Querbohrungen in zur Schließrichtung ansteigender Reihenfolge zunehmen. Da sich die Öffnungsquerschnitte der nebeneinander liegenden Querbohrungen in ihren Randbereichen überschneiden, wird der Abströmquerschnitt des Ventils stufenlos vergrößert.

FA 2331 - 5 -

Das erfindungsgemäße Druckbegrenzungsventil zeigt auch bei sehr unterschiedlichen Druck- und Mengenbelastungen ein gutes Ansprechverhalten, das im P/Q-Diagramm durch eine sehr flach ansteigende Kennlinie oberhalb des Einstelldruckes zum Ausdruck kommt, die einem idealen Ventil nahekommt. Bei einem geringen Überdruck ist der Hub des Steuerkolbens ebenfalls gering, wobei beispielsweise nur eine Querbohrung mit kleinem Querschnitt freigegeben wird, während die übrigen Querbohrungen weiterhin von der O-Ring-Abdichtung zum Ablaufkanal abgedichtet sind. Nach dem Druckausgleich schließt das Ventil sofort. Bei starken, plötzlich einsetzenden Druckauflastungen des an das Ventil angeschlossenen Systems, wie sie

' in einem Grubenstempel beim Abreißen des Hangenden entstehen,

wird das Druckbegrenzungsventil bis zum Anschlag des Kolbens geöffnet, so daß die Querschnittsfläche aller Querbohrungen freigelegt ist und ein schnelles Abströmen der Druckflüssigkeit zustande kommt. Im Bereich dieser beiden Hubstellungen kann der Steuerkolben entsprechend der jeweiligen Druckbelastung beliebig viele Zwischenstellungen einnehmen.

Das erfindungsgemäße Druckbegrenzungsventil zeichnet sich auch durch eine einfache Bauweise aus, da es aus wenigen, einfach herzustellenden Bauteilen zusammengesetzt ist. Da de"* Steuerkolben aus einem glatten, zylindrischen Körper besteht, der mit dem gleichen Querschnitt wie auf der Druckeintrittsseite in die mit vorgespanntem Gas gefüllte Druckkammer eintaucht, kann das Füllen mit Gas und da3 Einstellen des Einstelldruckes auf sehr einfache Weise vollzogen werden. Man beaufschlagt das Druckbegrenzungsventil auf der Eingangsseite mit Druck und läßt durch die Füllbohrung der Druckkammer so lange Gas einströmen, bis mit einem Druckanzeigegerät auf der Eingangsseite der gewünschte Einstelldruck gemessen wird. Dabei erweist sich die einfache und raumsparende Ausbildung der Fülleinrichtung als besonders zweckmäßig.

'JPk 2331 -S-¹

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an einem ■ im Querschnitt dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die Druckflüssigkeit gelangt auf der Eingangsseite des Dx^-1Uckbegrenzungsventils durch eine Eingangsbohrung 1 eines Steckanschlusses 2 in das Ventilgehäuse 3· An die Eingangsbohrung 1 schließt sich mit gleichem Durchflußquerschnitt eine Längsbohrung 4 eines in dem Ventilgehäuse 3 längsverschiebbar geführten Ventilkolbens 5 an, der aus einem glatten, zylindrischen Körper besteht und der mit dem der Längsbohrung A-gegenüberliegenden Ende in eine Druckkammer 6 eintaucht. Darin I befindet sich ein auf den öffnungsdruck des Druckbegrenzungs-

I ventils vorgespanntes Gas N_p, das durch eine Füllbohrung 7

% eingeführt wurde. Diese ist von innen durch einen Dichtungs-

§ ring 8 verschlossen, der in einer in der Gehäuseinnenwandung

% der Druckkammer 6 umlaufenden Ringnut 9 anliegt. Weitere Dichtungen 10 sind zur Abdichtung der Druckkammer 6 gegenüber dem I Steuerkolben 5 und dem Ventilgehäuse 3 vorgesehen.

\ Von der Längsbohrung 4- des Ventilkolbens 5 gehen radiale Quer-

I bohrungen 11 bis 15 aus, wobei die Querbohrung 11 im Bohrloch-

ΐ; tiefsten unterhalb einer den Ventilkolben 5 umschließenden

I O-Eing-Abdichtung 16 angeordnet ist. Oberhalb 'er O-Ring-Ab-

I dichtung 16 befindet sich an der Innenwandung des Ventilge-

I häuses 3 ein Ringkanal 17, der mit Austrittsöffnungen 18 für

i - die Druckflüssigkeit verbunden ist.

I Die radialen Querbohrungen 11 bis 15, deren Anzahl und Aus-

I bildinig entsprechend den geweiligen Erfordernissen variiert

1 werden kann, sind auf der Mantelfläche des Ventilkolbens 5

in Schließrichtung wendelförmig ansteigender Reihenfolge mit ; seitlichem Abstand zueinander versetzt angeordnet, wobei sich

deren Öffnungsquerschnitte in ansteigender Reihenfolge größer werden und sich nacheinander in den Randbereichen geringfügig überschneiden.

* * tit (flltl /

' - . I (Ct

IC ■ I I « t

( f

PA 2351 - 7 "

Der Einstelldruck des Druckbegrenzungsventils wird durch den Gasdruck des in der Druckkammer 6 vorgespannten Gases Up bestimmt. Überschreitet der !flüssigkeitsdruck aui der Eingangsseite den Einstelldruck, so wird der Ventilkolben in die Druckkammer 6 hineingeschoben und die Querbohrungen 11 bis 15 des Ventilkolbens 5 überfahren entsprechend der Belastung auf der Eingangsseite nacheinander die O-Ring-Abdichtung 16. Dabei wird ein sich zunehmend vergrößernder öffnungs quer schnitt freigelegt, durch den die in der Eingangsbohrung 1 bzw. der Längsbohrung 4- anstehende Druckflüssigkeit über den Eiligkanal 17 in die Austrittsöffnungen 18 abströmt. In der weitesten Öffnungsstellung findet der Ventilkolben 5 am Boden der Druckkammer 6 einen Anschlag. Nachdem zwischen dem Flüssigkeitsdruck und dem Gasdruck wieder ein Kräftegleichgewicht hergestellt ist, wird der Ventilkolben 5 in die Schließstellung zurückgeschoben.

Claims

ι·· r* m m ·« PA 2351 Anmelder: Hermann Hemscheidt Haschinenfabr ik GmbH & Co. Bornberg 97 - 103, 5600 Wuppertal 1 Druckbegrenzungsventil sprüche:

1. Druckbegrenzungsventil mit einem innerhalb eines Ventilgehäuses verschiebbar geführten und durch eine Feder in Schließstellung gehaltenen Ventilkolben, der auf der Eingangsseite eine von der Anschlußbohrung des Ventils ausgehende Läigsbohrung und in einer Querschnittsebene unterhalb einer den Kolben umschließenden 0-Eing-Abdichtung radial gerichtete, in die Längsbohrung einmündende Querbohrungen aufweist, durch die beim Überschreiten einer vorgegebenen Druckhöhe, wenn der Kolben gegen die Federkraft in die Öffnungsstellung verschoben ist, oberhalb der O-Eing-Abdichtung Druckflüssigkeit über einen Ringkanal durch Austritt soff nungen aus dem Ventilgehäuse abströmt, dadurch gekennzeichnet, daß mit Abstand von einer unterhalb der 0-Eing-Abdichtung (16) in die Mantelfläche des Ventilkolbens (5) eingebrachten Queibohrung (11) in der Schließrichtung weitere Querbohrungen (12 bis 15) auf dem Ventilkolben (5) vorgesehen sind.

2. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Mantelfläche des Ventilkolbens (5) angeordneten Querbohrungen (11 bis 15) in wendelförmig ansteigender Reihenfolge mit seitlichem Abstand zueinander versetzt sind, wobei deren Öffnungsquerschnitte sich nacheinander in den Randbereichen überschneiden.

PA 2331 - 2 -

3- Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querbohrungen (11 bis 15) in zur Schließrichtung ansteigender Reihenfolge größere Öffnungsquerschnitte einnehmen.

4-, Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (5) aus einem glatten, zylindrischen Körper besteht und durch ein innerhalb einer Druckkammer (6) vorgespanntes Gas (Np) belastet ist.

5· Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden der Druckkammer (6) einen Anschlag zur Hubbegrenzung des Ventilkolbens (5) bildet.

6. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1 bis 5i dadurch gekennzeichnet, daß eine Püllbohrung (7) in eine innen umlaufende Hingnut (9) der Druckkammer (6) einmüdet, in der ein Dichte¹⁰firing (8) anliegt.