DE8303110U1

DE8303110U1 - Einzelstempelventil

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Publication number: DE8303110U1
Application number: DE19838303110U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-02-05
Filing date: 1983-02-05
Publication date: 1983-07-07

Description

Patentanwalt Eichelbaujp. .· Mighaelstraße 4..-.P-4350 Recklinghausen

Da 616a.b/83 \ \ '" . . j ]*/'.'."] _m'\ 28. Jan. 1983

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft ein Einzelstempelventil mit einem quer zur Längsachse eines Stempels eingesetzten Gehäuse, in dessen Innenraum eine Kolbenhülse mit einem Rückschlagventil zum Setzen, mit einem Sperrventil zum Rauben und mit einem Druckbegrenzungsventil sum Entlasten des Stempels über eine Dichtung längsverschieblich an der Innenwandung des Gehäuses geführt ist und von einer das Sperrventil in Schließlage drückenden, sich mit einem Ende an der Kolbenhülse und sich mit dem anderen Ende am Gehäuse abstützenden, zylindrischen Schraubenfeder umgriffen ist, während im Innenraum der Kolbenhülse eine auf einen Ventilkolben des Druckbegrenzungsventils einwirkende Feder angeordnet ist.

Bei einem durch offenkundige Vorbenutzung bekanntgewordenen Einzelstempelventil der vorstehend genannten Art besteht das Rückschlagventil zum Setzen aus einem kugelförmigen Ventilkörper, der von einer Kegelfeder gegen einen an einem Ende der Kolbenhülse befindlichen Ventilsitz gedrückt wird.

Zum Ausfahren bzw. Setzen des Stempels wird an dieses Ende der Kolbenhülse ein Hydraulikzulauf I

OQ gekuppelt und sodann unter Wirkung der |

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Hydraulikflüssigkeit der Ventilkörper entgegen der Kegelfeder von seinem Ventilsitz abgehoben und über verschiedene Kanäle Hydraulikflüssigkeit in den Einzelstempel zu dessen Ausfahren geleitet. Sobald die Ausfahrhöhe erreicht ist und die Hydraulikzufuhr gestoppt wird, schließt das Rückschlagventil selbsttätig.

Das Sperrventil zum Rauben besteht bei diesem vorbekannten Einzelstempelventil aus einer an der Kolbenhülse angeordneten Kreisringdichtung, die unter Wirkung der die Kolbenhülse umgreifenden zylindrischen Schraubenfeder gegen einen Ventilsitz des Gehäuses gezogen wird. Zum Rauben des Stempels wird mittels eines Spezial schlüsseis die gesamte Kolbenhülse entgegen der Kraft des auf die Kolbenhülse einwirkenden hydraulischen Mediums und entgegen der Kraft der letztgenannten Feder derart verschoben, daß die Hydraulikflüssigkeit aus dem Stempel über Radialbohrungen des Gehäuses und der Kolbenhülse abfließen kann.

Das vorbeschriebene Rückschlagventil zum Setzen und das Sperrventil zum Rauben sind bei Einzelstempelventilen der hier in Rede stehenden Gattung nahezu baugleich oder gar identisch, unabhängig davon, von welchem Hersteller sie stammen. Jedoch unterscheiden sich die Einzelstempelventile in aller Regel durch die Konstruktion ihres Druckbegrenzungsventiles. Der Ventilkörper dieses Druck begrenzungsventiles kann dabei sowohl unter der Wirkung einer Gasdruck-Feder als auch unter der

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Wirkung einer mechanischen Feder stehen. Das vorliegende Einzelstempelventil weist ein federgesteuertes Druckbegrenzungsventil auf, welches ausführlich in dem DE-GM 82 16 072 des gleichen An-

S meiders beschrieben worden ist.

Sämtliche diesseits bekannten Einzelstempelventile weisen in der Kolbenhülse eine aus einem O-Ring bestehende Dichtung auf, die gegen die Innenwandung des Gehäuses drückt und an dieser mitsamt der Kolbenhülse entlang geführt ist. Aufgrund von Korrosionen bilden sich an den Gleitflächen des Gehäuses und der Kolbenhülse Riefen, Kalotten oder sonstige Absetzungen, so daß die Dichtung ihre Funktion nicht mehr erfüllen kann. Dann strömt Hydraulikflüssigkeit aus dem Stempelraum über diese Dichtung zwischen der Kolbenhülse und der Gehäuseinnenwandung aus, wodurch auch der Druck iiti Stempelraum nicht mehr gehalten werden kann. Eine Nacharbeitung erweist sich häufig als äußerst schwierig und hängt im wesentlichen von der maximalen Tiefe der Verschleißerscheinung im Bereich der Dichtung ab.

Noch gravierender ist jedoch, daß die Kolbenhülse aufgrund der eingestochenen Nut zur Aufnahme des O-Ringes an dieser Stelle geschwächt ist und daher die Materialwandung der Kolbenhülse entsprechend dick ausgebildet werden muß. Demzufolge darf bei einem Gehäuseaußendurchmesser von 42 mm - das ist der Standerdaußendurchmesser derartiger EinzelStempelventile - der Innendurchmesser der

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Kolbenhülse nicht kleiner als 15 mm gestaltet sein. In diesem verhältnismäßig engen Raum läßt sich jedoch nur eine mechanische Feder mit relativ harter Federkennlinie unterbringen. Eine harte Federkennlinie wiederum ist mit dem Nachteil verbunden, daß das von ihr beaufschlagte Druckbegrenzungsventil nur eine begrenzte Menge an Hydraulikflüssigkeit zur Entlastung des Stempels pro Zeiteinheit hindurchläßt. Nach den Anforderungen an hydraulische Steuerungen für den Schreitausbau wird zwar ein Durchflußstrom von 30 l/Min gefordert, jedoch von dem Druckbegrenzungsventil des Einzelstempelventils der vorstehend beschriebenen Gattung allenfalls 10 l/Min erreicht.

Soweit die auf das Druckbegrenzungsventil einwirkende Feder eine Gasdruck-Feder ist, neigt diese aufgrund von Undichtigkeiten zur einer Flüssigkeitsansammlung im Gasraum und damit zu einem Auflasten des gesamten Druckbegrenzungsvcntiles.

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Einzelstempelventil der eingangs genannten Gattung zu schaffen, das einerseits bei Entlastung des Stempels von einer Spitzenbelastung einen Durchflußstrom der Hydraulikflüssigkeit von mindestens 30 l/Min durch das Druckbegrenzungsventil gewährleistet und welches andererseits eine leichte Wartung und Reparatur sicherstellt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch

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gelöst, daß die Dichtung im Gehäuse des Einzelstempelventils angeordnet und die Außenwandung der Kolbenhülse im Bereich der Dichtung glatt zylindrisch ausgebildet ist, wobei der Innenraum der Kolbenhülse und die darin angeordnete Feder mit einem gegenüber dem Stand der Technik größeren Durchmesser, jedoch letztere mit einer weicheren Federkennlinie versehen sind.

Durch die Verlegung der bisher in der Kolbenhülse befindlichen Dichtung in die Innenwandung des Gehäuses und der glatt zylindrischen Ausbildung der Kolbenhülse kann letztere bei gleicher Festigkeit mit einem im Durchmesser größeren Innenraum versehen werden. Der größere Innenraum in der Kolbenhülse erleichtert die Anordnung einer Feder mit weicherer Federkennlinie. Die weichere Federkennlinie wiederum hat zur Folge, daß dann der von ihr beaufschlagte Ventilkolben bei gleichen Kräfteverhältnissen einen längeren Hub zurücklegen und damit auch eine größere Durchflußmenge der Druckflüssigkeit pro Zeiteinheit über das Druckbegrenzungsventil auströmen kann. Dabei hat sich in überraschender Weise gezeigt, daß diese Druckflüssigkeitsmenge bis zu 60 l/Min betragen kann. Dadurch wiederum ist eine blitzartige Entlastung des Stempels und damit wiederum ein sicherer Ausschluß von Deformationen und Zerstörungen im hydraulischen System gewährleistet.

Durch die Verlegung der Dichtung in die Innenwandung des Gehäuses wird jedoch auch eine leichte

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Wartung sichergestellt. So können bei auftretenden Riefen aufgrund von Korrosionen im Innenmantel des Gehäuses diese durch Ausdrehung beseitigt und eventualiter eine neue Kreisringnut zur Aufnahme des O-Ringes eingestochen werden. Nur im äußersten Falle, das heißt, wenn die Abtragungen auf der Innenwandung des betreffenden Gehäuseteils einen Grenzwert von beispielsweise 1 mm erreichen oder gar diesen überschreiten, muß lediglich das betreffende Gehäuseteil ausgewechselt werden. Die wesentlich kostspieligere und komplizierter gestaltete Kolbenhülse braucht allenfalls überarbeitet zu werden. Dabei hat sich in überraschender Weise herausgestellt, daß die nunmehr stationär gestaltete Dichtung eine größere Lebensdauer aufweist als die zuvor mit der Kolbenhülse bewegliche Dichtung bei den vorbekannten Einzelstempelventilen. Und ferner hat sich in überraschender Weise herausgestellt, daß diese neue Anordnung des Einzel-Stempelventils auch bei der Reparatur von alten, vorbekannten Einzelstempelventilen dadurch angewendet werden kann, daß deren komplette Kolbenhülse gegen die neue Kolbenhülse gemäß der Erfindung ausgetauscht und in den betreffenden Gehäuseteil eine Kreisringnut zur Aufnahme der O-Ringdichtung eingestochen wird.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Feder im Innenrauii: der Kolbenhülse als zylindrische Schraubenfeder ausgebildet. 3Q Dabei hat sich bei einem bekannten Außendurchmesser

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des Gehäuses von 42 ram als besonders vorteilhaft erwiesen, den Innendurchmesser der Kolbenhülse nunmehr auf etwa 19 mm zu erweitern und den Windungsdurchmesser der letztgenannten zylindrischen Schraubenfeder zuzüglich ihres Drahtdurchmessers auf etwa 18 mm auszugestalten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.

Dieses EinzelStempelventil 1 besteht im wesentlichen aus einem quer zur Längsachse 2 eines nicht dargestellten Stempels eingesetzten Gehäuse mit den Gehäuseteilen 3, 4 und einer in seinem Innenraum 5¹ befindlichen Kolbenhülse 6. Die Kolbenhülse 6 ist mit einem Rückschlagventil 7 zum Setzen, mit einem Sperrventil 8 zum Rauben und mit einem Druckbegrenzungsventil 9 zum Entlasten des Stempels versehen. Die Kolbenhülse 6 wird längsverschieblich über die Dichtung 10, die vorliegend in der Innenwandung 5 des Gehäuseteiles 3 angeordnet ist, geführt, wobei die Außenwandung 11 der Kolbenhülse 6 im Bereich der Dichtung 10 glatt zylindrisch ausgebildet ist. Diese Dichtung 10 besteht im vorliegenden Fall aus einer in die Innenwandung 5 des Gehäuseteiles 3 einge tochenen, kreisringförmigen Nut 12 mit einem eingelegten O-Ring 13.

Das Rückschlagventil 7 zum Setzen des Stempels besteht im wesentlichen aus einem kugelförmigen Ventilkörper 14, der von einer Kegel-

3Q feder 15 gegen den Ventilsitz 16 am Ende 6" der

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Kolbenhülse 6 gedrückt wird.

Das Sperrventil 8 zum Rauben wird von einer Feder 17, die sich mit ihrem einen Ende 17* an der Kolbenhülse 6 und mit ihrem anderen Ende 17" an einem Vorsprung des Gehäuseteiles 4 abstützt, und von einem die Durchgangsöffnung 18 abdichtenden Ventilring 19 gebildet.

Das Druckbegrenzungsventil 9 setzt sich im wesentlichen aus einem Ventilkolben 20 mit Radial-Öffnungen 21 und einer Anschlagsbegrenzung 22 sowie aus einer über einen Ventilteller 23 auf ihn einwirkenden zylindrischen Schraubenfeder 24 zusammen. Mit ihrem vom Federteller 23 abgewandten Ende 24' stützt sich die zylindrische Schraubenfeder 24 gegen ein Widerlager 25 ab, das zur Einstellung der gewünschten Vorspannung der Feder in die Kolbenhülse 6 einschraubbar und verstellbar gestaltet ist.

Die Funktionsweise dieses Druckbegrenzungsventiles 9, 20, 21, 22, 23, 24, 25 ist ausführlich im DE-GM 82 16 072 beschrieben worden und nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Der Außendurchmesser D der Gehäuseteile 3, ist standardmäßig bei satatliehen Einzelstempelventilen der hier in Rede stehenden Art 42 mm. Nau hingegen sind bei dem Einzelstempelventil gemäß der Erfindung der Innendurchmesser cL der Kolbenhülse 6 mit etwa 19 mm und die Abmessung d,. mit etwa 18 mm, die sich aus der Summe des Windungsdurchmessers d_n der zylindrischen Schraubenfeder

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zuzüglich ihres Drahtdurchmessers d„ zusammensetzt.

Erfindungswesentlich ist einerseits die Anordnung der Dichtung 10 in der Innenwandung 11 des Gehäuses 3, 4 und andererseits der größere Innendurchmesser d, der Kolbenhülse 6 aufgrund des im Durchmesser größeren Innenraumes 6¹ sowie die Anordnung der zylindrischen Schraubenfeder 24 mit einer gegenüber dem Stand der Technik weicherei Federkennlinie der bis dato bei einem derartigen Druckbegrenzungsventil 9 bekannten Federn.

Das neue Einzelstempelventil arbeitet folgendermaßen:

Zum Setzen des nicht dargestellten Stempels wird das Rückschlagventil 7 mit einer nicht dargestellten Hydraulikzufuhr gekuppelt. Unter dem Überdruck strömt Hydraulikflüssigkeit durch die Öffnung 26 unter Abhebung des kugelförmigen Ventilkörpers 14 entgegen der Kraft der Kegelfeder 15 in den Raum 27 ein und von dort über die Radialbohrung 28 in der Kolbenhülse 6 und die Radialbohrungen 29 im Gehäuse 3, 4 in einen nicht dargestellten Raum des Stempels, wodurch dieser ausgefahren und gesetzt werden kann. Bei Erreichen des Setzdruckes wird die hydraulikzufuhr vcm Rückschlagventil 7 abgekoppelt, wodurch der kugelförmige Ventilkörper 14 in die dargestellte Schließlage gegen den Ventilsitz 16 gepreßt wird.

Da die Kolbenhülse 6 in ihrem Außenumfangsbereich 30 einen geringeren Durchmesser als in

on ihrem Außenumfangsbereich 31 aufweist, wird die

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Kolbenhülse 6 während des Belastungszustandes des Stempels in Richtung des Pfeiles 32 und damit der Dichtring 19 in seine dargestellte Dichtlage gedrückt.

Bei Spitzenbelastungen steigt auch der Druck der Hydraulikflüssigkeit im Raum 27 an. Dadurch wird der Ventilkolben 20 des Druckbegrenzungsventiles 9 gleichfalls in Richtung des Pfeiles 32 entgegen der Wirkung der Feder 24 soweit nach oben verschoben, bis über den Kanal 20 und

die radialen Öffnungen 21 Druckflüssigkeit in den Raum 6¹ und die Öffnung 6'" der Kolbenhülse 6 über den Ringspalt 6 in die Öffnung 33 und damit ins Freie austreten kann, wodurch eine momen- -J₅ tane Entlastung des Stempels erfolgt. Dabei hat sich überraschend herausgestellt, daß über das Druckbegrenzungsventil 9 eine Ausflußmenge pro Zeiteinheit von 60 l/Min erzielt werden kann. Dadurch können Deformationen des Stempels und Beschädigungen des hydraulischen Systems infolge von Spitzenbelastungen sicher ausgeschlossen werden.

Zum Rauben des nicht dargestellten Stempels muß dieser eingefahren werden. Dies geschieht mittels eines in die Öffnung 33 des Gehäuseteiles 3 hineingesteckten Drehschlüssels, der die Kolbenhülse 6 über das Widerlager 25 entgegen der Pfeilrichtung 32 verschiebt, wodurch der Dichtring 19 abhebt und somit die Hydraulikflüssigkeit über die Radialbohrungen 29

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des Gehäuses 3, 4 und die Radialöffnungen in der Kolbenhülse 6 sowie über den dann entstehenden Spalt 18 zwischen Dichtring und Gehäuse 4 in den Raum 34 ausströmen kann.

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"Einzelstempelventil"

Stückliste :

Einzelstempelventil	1	4	I
Längsachse	2		!
Gehäuseteile	3
Innenwandung des Gehäuses 3, 4	5
Innenraum des Gehäuses 3, 4	5·
Kolbenhülse	6
Innenraum von Kolbenhülse 6	6¹
Ende der Kolbenhülse 6	6"
Öffnung in Kolbenhülse 6	6^MI
Ringspalt zwischen Kolbenhülse 6 und Innenwandung 5	6^IV
Rückschlagventil zum Setzen	7
Sperrventil zum Rauben	8
Druckbegrenzungsventil zum Entlasten	9
Dichtung	10
Außenwandung von Kolbenhülse 6	11
kreisringförmige Nut	12
O-Ring	13
Ventilkörper	14
Kegelfeder	15

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Ventilsitz	16	17"
Feder von Sperrventil 8	17
Enden von Feder 17	17'
Durchgangsöffnung von Sperrventil 8	18
Ventilring	19
Ventilkolben von Druckbegrenzungs ventil 9	20
Rad ia1ö f fnung	21
Anschlagsbegrenzung von Ventilkolben 20	22
Ventilteller	23
zylindrische Schraubenfeder	24
Ende von Feder 24	24'
Widerlager von Feder 24	25
Außendurchmesser von Gehäuse 3, 4	D
Innendurchmesser von Kolbenhülse 6	^dl
Außendurchmesser von Feder 24	^d2
Windungsdurchmesser	^do	33
Draht durchme s s e r	^d3	34
Öffnung	26	29
Raum	27	31
Radialbohrungen	28
Außenumfangsbereich von Kolbenh. 6	30
Pfeil	32

Claims

Patentanwalt Eichelbaynj...MiQhaetetraßQ.4 .-.D-4350 Recklinghausen 2 Da 616a,b/83 j :'·".. \ I'.''.'.-''. \ 28· ^n. 1983 Anmelder: Jörn DAMS Holthauser Straße 2, 43420 Hattingen-Holthausen "Einzelstempelventil" Ί5 Ansprüche:

1. Einzelstempelventil mit einem quer zur Längsachse eines Stempels eingesetzten Gehäuse, in dessen Innenraum eine Kolbenhülse mit einem 2Q Rückschlagventil zum Setzen, mit einem Sperrventil zum Rauben und mit einem Druckbegrenzungsventil zum Entlasten des Stempels über eine Dichtung längsverschieb?.ich an der Innenwandung des Gehäuses geführt ist und von einer das Sperrventil in Schließlage drückenden, sich mit einem Ende an der Kolbenhülse und sich mit dem anderen Ende am Gehäuse abstützenden, zylindrischen Schraubenfeder umgriffen ist, während im Innenraum der Kolbenhülse eine auf einen Ventilkolben des Druck-

begrenzungsventils einwirkende Feder angeordnet ist, 30

Patentanwalt Eichelbaurn _#· Michaelstraße 4 ,·, ,D-4350 Recklinghausen 2 Da 6I6a,b/83 :":!.'." :"l · ! ·..' '.* 28. Jan. 1983

dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (10) im Gehäuse (3, 4) angeordnet und die Außenwandung (11) der Kolbenhülse (6) im Bereich der Dichtung (10) glatt zylindrisch ausgebildet ist, wobei der Innenraum (6¹) der Kolbenhülse (6) und die darin angeordnete Feder (24) mit einem gegenüber dem Stand der Technik größeren Durchmesser (d,), jedoch letztere (24) mit einer weicheren Federkennlinie versehen sind.

2. Einzelstempelveritil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (10) aus einer in die Innenwandung (5) des Gehäuses (3, 4) eingestochenen, kreisringförmigen Nut (12) mit einem eingelegten O-Ring (13) besteht.

3. Einzelstempelventil nach den Ansprüchen und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (24) im Innenraum (6¹) der Kolbenhülse (6) als zylindrische Schraubenfeder ausgebildet ist.

4. Stempfeiventil nach den Ansprüchen 1

bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem bekannten Außendurchmesser (D) des Gehäuses (3, 4) von 42 mm der Innendurchmesser (d,) der Kolbenhülse (6) nunmehr etwa 19 mm und der Windungsdurchmesser (d^) zuzüglich eines Drahtdurchmessers (d,,) der zylindrischen Schraubenfeder (24) im Innenraum (6') der Kolbenhülse (6) etwa 18 mir betragen.