EP0952356B1 - Einschraubventil und Einschraubventil-Anordnung - Google Patents

Einschraubventil und Einschraubventil-Anordnung Download PDF

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EP0952356B1
EP0952356B1 EP98124556A EP98124556A EP0952356B1 EP 0952356 B1 EP0952356 B1 EP 0952356B1 EP 98124556 A EP98124556 A EP 98124556A EP 98124556 A EP98124556 A EP 98124556A EP 0952356 B1 EP0952356 B1 EP 0952356B1
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pressure
screw
high pressure
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    • Y10T137/7504—Removable valve head and seat unit
    • Y10T137/7613—Threaded into valve casing

Definitions

  • the invention relates to a screw-in valve according to the preamble of claim 1 and a screw-in valve arrangement according to the preamble of claim 3.
  • Screw-in valves or screw-in valve arrangements are used in high-pressure hydraulics for space-saving implementation of various valve function variants, e.g. for block constructions, advantageous.
  • Typical practical applications are described, for example, in product formation P 7710-1 "Screw-in valves type C", from Heilmeier & Weinlein Fabrik für Oel-Hydraulik GmbH & Co. KG, edition 03/95 or the publication D 7490-1 "2 / 2-way screw-in vortile EM "from Heilmeier & Weinlein Factory for Oel-Hydraulik GmbH & Co. KG, March 1996.
  • the threaded hole into which the screw-in valve is screwed in is connected to pressure medium channels, which require the required valve function becomes.
  • the threaded bore can be located in a block or directly in a hydraulic component, such as a hydraulic cylinder or hydraulic motor, and is usually open to an outside that is under ambient pressure. Sealing to the outside takes place either by means of a seal pressed onto the outside or by a seal arranged in the threaded hole near the mouth of the threaded bore. The seal is activated by the thread tension of the screwed-in valve housing of the screw-in valve.
  • the thread engagement can allow pressure equalization between the high-pressure side and the low-pressure side in some installation cases, for example depending on manufacturing tolerances.
  • the thread engagement always has a throttling effect, so that pressure equalization occurs at most with a delay, and especially in the event of a pressure surge on the high-pressure side, a considerable compressive force builds up on the valve housing opposite to the screwing direction, from which a considerable loosening moment occurs via the thread pitch for the threaded connection, especially in the case of large-diameter valve housings, such as those used to control high working pressures.
  • valve housing Since, as a rule, the higher pressure acts on the valve housing in the opposite direction to the screw-in direction and pressure surges occur during operation, there is a loosening moment for the threaded connection, which, for. B. after 50,000 load changes, the valve housing can loosen in the threaded hole and disrupt or destroy the valve function. Since a torque wrench is not used in all applications when assembling the screw-in valve, furthermore, a sufficiently firm tightening torque is only possible with small diameters under 16 mm, also depending on the material pairing between the valve housing and the base body (steel, cast iron, aluminum, etc. .
  • the invention is based on the object of specifying a screw-in valve or a screw-in valve arrangement in which the risk of automatic loosening during operation is avoided and the requirements for the assembly of the screw-in valve can be reduced.
  • the high pressure also comes into effect at the other end of the external thread section, so that a loosening moment is avoided under pressure surges.
  • the requirements for observing very precise tightening torques can be alleviated due to the elimination of the risk of automatic loosening.
  • material pairings can be realized that were not previously permitted due to the acute risk of loosening, because the required tightening torque can be determined so that only the tightness is guaranteed without the risk of automatic loosening To have to be considerate.
  • the valve housing is equipped with the pressure compensation path. Regardless of which threaded hole or which body the screw-in valve is screwed into, the risk of an automatic locating is always excluded.
  • a slot of threads can be provided in the external thread, so that the pressure over the slots is balanced.
  • the pressure effective in the high pressure range propagates up to that under the tightening tension of the thread-activated seal, so that pressure surges cannot produce any loosening force in the threaded connection. Loosening of the screw-in valve is avoided even when the torque is tight, just sufficient for the required sealing effect.
  • the pressure compensation path is conveniently formed in the valve housing or alternatively in the base body in the form of a channel.
  • the pressure compensation path can also be formed by slots in the threads in the threaded connection.
  • the pressure equalization path should connect both ends of the external thread section to one another. An extensive elimination of the risk of loosening can, however, also be achieved if the pressure compensation path only opens into the low-pressure side end area of the external thread, without leading completely into the low-pressure area.
  • the screw-in valve or the screw-in valve arrangement can be used for different valve functions in which there is a risk of pressure surges on the high-pressure side.
  • screw-in valve arrangements are expediently protected against loosening, the thread core diameter of which is ⁇ 16 mm, preferably ⁇ 20 mm.
  • FIG. 1 shows a screw-in valve in a screw-in valve arrangement, partly in an axial section.
  • a screw-in valve V e.g. a solenoid-operated directional seat valve has a sleeve-shaped valve housing S in which valve components 9 required for the valve function are accommodated, which in the embodiment shown protrude downward beyond the valve housing S.
  • the screw-in valve V is a commercially available structural unit which is to be screwed or screwed into a threaded bore B of a base body G which is formed in accordance with the manufacturer's requirements.
  • valve housing S is screwed with an axial external thread section F into an internal thread section K of the threaded bore B such that a seal C positioned in a circumferential groove 1 of the valve housing S is compressed to the outside for a required sealing effect
  • a flank 2 of the annular groove 1 defines an end region of the externally threaded section F
  • a shoulder 3 defines the other end region of the externally threaded section F.
  • bores 4, 5 open into the threaded bore B.
  • the bores 4, 5 form pressure medium channels which are separated from one another by a seal 7 compressed by a shoulder 6 on the valve component 9 on a bore shoulder 8 are.
  • a high pressure area H is present at the inner end area 3 of the external thread section F, while a low pressure or ambient pressure area L is present at the upper end area 2 of the external thread section F.
  • the pressure present in the high-pressure region H is transferred to the low-pressure or ambient pressure region L by means of a pressure compensation path D, that is to say possibly up to the seal C, so that the threaded connection is at least largely pressure-balanced in the axial direction and pressure surges in the High pressure area H do not generate any loosening torque for the external thread section F of the valve housing S.
  • the pressure equalization path D can be designed differently. Only one pressure compensation path D is indicated in FIG. 1, although in practice several pressure compensation paths could be provided distributed over the circumference of the threaded connection.
  • a longitudinal bore 10 drilled in the valve housing S is provided, which runs within the external thread section F and just below the threads between the shoulders 2, 3.
  • Dash-dot lines indicate an alternative pressure compensation path D ', which connects the high-pressure side to the low-pressure side H, L as channel 11 in the base body G.
  • the pressure compensation path D " is indicated in the threaded connection.
  • axial slots could be formed through the threads, for example by grinding or milling, in the threads of the external thread section F and / or the internal thread section K.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Einschraubventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. eine Einschraubventil-Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3.
  • Einschraubventile bzw. Einschraubventil-Anordnungen (DE 196 25 349 A) sind in der Hochdruckhydraulik zur platzsparenden Umsetzung verschiedener Ventilfunktionsvarianten, z.B. bei Blockkonstruktionen, vorteilhaft. Typische Anwendungsfälle aus der Praxis sind beispielsweise beschrieben in der Produktformation P 7710-1 "Einschraubventile Typ C", der Firma Heilmeier & Weinlein Fabrik für Oel-Hydraulik GmbH & Co. KG, Ausgabe 03/95 oder der Druckschrift D 7490-1 "2/2-Wege-Einschraubvebtile EM" der Firma Heilmeier & Weinlein Fabrik für Oel-Hydraulik GmbH & Co. KG, März 1996. Die Gewindebohrung, in welche das Einschraubventil eingeschraubt ist, steht mit Druckmittelkanälen in Verbindung, bei denen die jeweils erforderliche Ventilfunktion benötigt wird. Die Gewindebohrung kann sich dabei sowohl in einem Block als auch direkt in einer Hydraulikkomponente, wie einem Hydraulikzylinder oder Hydraulikmotor, befinden, und ist im Regelfall zu einer unter Umgebungsdruck stehenden Außenseite offen. Die Abdichtung zur Außenseite erfolgt entweder durch eine auf die Außenseite gepresste Dichtung oder eine nahe der Mündung der Gewindebohrung in der Gewindebohrung angeordnete Dichtung. Die Dichtung wird jeweils aktiviert durch die Gewindeanzugsspannung des eingeschraubten Ventilgehäuses des Einschraubventils.
  • Bei der Einschraubventil-Anordnung gemäß DE 196 25349 A kann bei manchen Einbaufällen, z.B. abhängig von Herstellungstoleranzen, der Gewindeeingriff einen Druckausgleich zwischen der Hochdruckseite und der Niederdruckseite zulassen. Jedoch hat der Gewindeeingriff stets eine Drosselwirkung, so dass sich ein Druckausgleich allenfalls verzögert einstellt, und sich speziell bei einem Druckstoß an der Hochdruckseite zunächst eine erhebliche Druckkraft auf das Ventilgehäuse entgegengesetzt zur Einschraubrichtung aufbaut, aus der über die Gewindesteigung ein beträchtliches Lockerungsmoment für die Gewindeverbindung entsteht, insbesondere bei großdurchmessrigen Ventilgehäusen, wie sie zur Steuerung hoher Arbeitsdrücke benutzt werden.
  • Da im Regelfall der höhere Druck das Ventilgehäuse entgegengesetzt zur Einschraubrichtung beaufschlagt und im Betrieb Druckstöße auftreten, ergibt sich ein Lockerungsmoment für die Gewindeverbindung, das, z. B. nach 50.000 Lastwechseln, das Ventilgehäuse in der Gewindebohrung lösen kann und die Ventilfunktion stört bzw. zunichte macht. Da nicht bei allen Einsatzfällen bei Montage des Einschraubventils ein Drehmomentschlüssel benutzt wird, ferner ohnedies nur bei kleinen Durchmessern unter 16 mm ein ausreichend festes Anzugsmoment möglich ist, u.a. auch abhängig von der Materialpaarung zwischen dem Ventilgehäuse und dem Grundkörper (Stahl, Guss, Aluminium, u.dgl.), ist dies ein bedeutsamer Nachteil von Einschraubventilen bzw. Einschraubventilanordnungen Weiterer Stand der Technik ist zu finden in DE-196 25 349 A, US 5 217 260 A, EP 0 676 548 A, US 5 617 890 A, US 5 718 264 A und US 5 584 323 A, wo aber in keinem Fall ein Druckausgleich über ein Einschraubgewinde angesprochen wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Einschraubventil bzw. eine Einschraubventil-Anordnung anzugeben, bei denen die Gefahr des selbsttätigen Lockern im Betrieb vermieden ist und die Anforderungen für die Montage des Einschraubventils verringerbar sind.
  • Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder des nebengeordneten Anspruchs 3 gelöst.
  • Über den Druckausgleichsweg kommt der hohe Druck auch am anderen Ende des Außengewindeabschnittes zur Wirkung, so daß unter Druckstößen das Entstehen eines Lockerungsmoments vermieden ist. Die Anforderungen an die Beachtung sehr exakter Anziehdrehmomente können wegen Wegfalls der Gefahr der selbsttätigen Lockerung gemildert werden. Insbesondere bei größeren Gewindedurchmessern, beispielsweise von 16 mm oder mehr, lassen sich Materialpaarungen realisieren, die bisher aufgrund der akuten Lockerungsgefahr nicht zulässig waren, denn das erforderliche Anzugsdrehmoment läßt sich so festlegen, daß nur die Dichtigkeit gewährleistet wird, ohne auf die Gefahr der selbsttätigen Lockerung Rücksicht nehmen zu müssen. Das Ventilgehäuse ist mit dem Druckausgleichsweg ausgestattet. Unabhängig davon, in welche Gewindebohrung oder welchen Grundkörper das Einschraubventil eingeschraubt wird, ist stets die Gefahr einer selbsttätigen Lokkerung ausgeschlossen. Alternativ kann im Außengewinde eine Schlitzung von Gewindegängen vorgesehen sein, so daß sich der Druck über die Schlitze ausgleicht.
  • In der Einschraubventil-Anordnung pflanzt sich der im Hochdruckbereich wirksame Druck bis zu der unter der Anzugsspannung der gewindeaktivierten Dichtung fort, so daß Druckstöße keine Lockerungskraft in der Gewindeverbindung erzeugen können. Selbst bei moteratem Anzugsdrehmoment, gerade ausreichend für die erforderliche Dichtwirkung, wird ein Lockern des Einschraubventils vermieden. Hierbei ist der Druckausgleichsweg herstellungstechnisch bequem im Ventilgehäuse oder alternativ im Grundkörper in Form eines Kanals gebildet. Der Druckausgleichsweg kann auch durch Schlitze in den Gewindegängen in der Gewindeverbindung gebildet sein.
  • Dabei ist hervorzuheben, daß idealerweise der Druckausgleichsweg beide Enden des Außengewindeabschnittes miteinander verbinden sollte. Eine weitgehende Beseitigung der Lockerungsgefahr läßt sich jedoch auch erreichen, wenn der Druckausgleichsweg nur im niederdruckseitigen Endbereich des Außengewindes mündet, ohne vollständig in den Niederdruckbereich zu führen.
  • Gemäß Anspruch 4 läßt sich das Einschraubventil bzw. die Einschraubventil-Anordnung für unterschiedliche Ventilfunktionen verwenden, bei denen die Gefahr von Druckstößen an der Hochdruckseite existiert.
  • Gemäß Anspruch 5 werden zweckmäßigerweise Einschraubventil-Anordnungen gegen Lockern geschützt, deren Gewindekerndurchmesser ≥ 16 mm, vorzugsweise ≥ 20 mm, ist.
  • Anhang der Zeichnung wird eine Ausführungsform eines Einschraubventils erläutert. In Fig. 1 ist, teilweise in einem Achsschnitt, ein Einschraubventil in einer Einschraubventil-Anordnung gezeigt.
  • Ein Einschraubventil V, z.B. ein magnetbetätigtes Wege-Sitzventil, weist ein hülsenförmig auslaufendes Ventilgehäuse S auf, in dem für die Ventilfunktion benötigte Ventilkomponenten 9 untergebracht sind, die bei der gezeigten Ausführungsform nach unten über das Ventilgehäuse S überstehen. Das Einschraubventil V ist eine handelsübliche Baueinheit, die in eine den Anforderungen des Herstellers entsprechend gebildete Gewindebohrung B eines Grundkörpers G einzuschrauben bzw. eingeschraubt ist. In der in Fig. 1 gezeigten Einschraubventil-Anordnung E ist das Ventilgehäuse S mit einem axialen Außengewindeabschnitt F in einen Innengewindeabschnitt K der Gewindebohrung B derart eingeschraubt, daß eine in einer Umfangsnut 1 des Ventilgehäuses S positionierte Dichtung C für eine geforderte Abdichtwirkung nach außen komprimiert wird. Eine Flanke 2 der Ringnut 1 definiert einen Endbereich des Außengewindeabschnittes F, während eine Schulter 3 den anderen Endbereich des Außengewindeabschnittes F definiert. Im Abstand unterhalb der freien Außenseite A des Grundkörpers G münden Bohrungen 4, 5 in die Gewindebohrung B. Die Bohrungen 4, 5 bilden Druckmittel-Kanäle, die durch eine von einer Schulter 6 an der Ventilkomponente 9 an einer Bohrungsschulter 8 komprimierte Dichtung 7 voneinander getrennt sind. Am innenliegenden Endbereich 3 des Außengewindeabschnittes F liegt ein Hochdruckbereich H vor, während am oberen Endbereich 2 des Außengewindeabschnittes F ein Niederdruck- oder Umgebungsdruckbereich L vorliegt.
  • Erfindungsgemäß wird der im Hochdruckbereich H vorliegende Druck mittels eines Druckausgleichsweges D in den Niederdruck- oder Umgebungsdruckbereich L übertragen, d.h. gegebenenfalls bis an die Dichtung C, damit die Gewindeverbindung in axialer Richtung zumindest weitestgehend druckausgeglichen ist und Druckstöße im Hochdruckbereich H kein Lockerungsdrehmoment für den Außengewindeabschnitt F des Ventilgehäuses S erzeugen.
  • Der Druckausgleichsweg D kann konstruktiv unterschiedlich ausgebildet sein. Es ist in Fig. 1 nur ein Druckausgleichsweg D angedeutet, obwohl in der Praxis über den Umfang der Gewindeverbindung verteilt mehrere Druckausgleichswege vorgesehen sein könnten.
  • In ausgezogenen Linien ist eine im Ventilgehäuse S gebohrte Längsbohrung 10 vorgesehen, die innerhalb des Außengewindeabschnittes F und knapp unterhalb deren Gewindegängen zwischen den Schultern 2, 3 verläuft. Strichpunktiert ist ein altemativer Druckausgleichsweg D' angedeutet, der als Kanal 11 im Grundkörper G die Hochdruckseite mit der Niederdruckseite H, L verbindet. Als weitere Alternative ist der Druckausgleichsweg D" in der Gewindeverbindung angedeutet. In diesem Fall könnten axiale Schlitze durch die Gewindegänge geformt sein, z.B. durch Schleifen oder Fräsen, und zwar in den Gewindegängen des Außengewindeabschnittes F und/oder des Innengewindeabschnittes K.

Claims (5)

  1. Einschraubventil (V), insbesondere für die Hochdruckhydraulik, mit einem Ventilgehäuse (S), an dem zwischen einer eine Dichtung aufweisenden Niederdruck- oder Umgebungsdruckseite (L) und einer Hochdruckseite (H) wenigstens ein Einschraub-Außengewindeanschnitt (F) verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (F) wenigstens einen die Niederdruck- oder Umgebungsdruckseite (L) des Außengewindeabschnitts (F) mit der Hochdruckseite (H) des selben Außengewindeabschnitts (F) verbindenden Druckausgleichsweg (D, D") in Form entweder einer Axialbohrung (10) oder axialer Schlitze (12) in Gewindegängen des Außengewindeabschnitt aufweist, die den Gewindeabschnitt-Anfangsbereich (3) mit dem Gewindeabschnittsendbereich (2) verbinden.
  2. Einschraubventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (S) am der Hochdruckseite (H) abgewandten Endbereich des Außengewindeabschnitts (F) eine Umfangsnut (1) zur Aufnahme eines Dichtrings aufweist, und dass die Axialbohrung (10) unterhalb der Gewindegänge und annähernd parallel zur Achse des Außengewindeabschnitts (F) von der Hochdruckseite (H) bis zu einer Flanke(2) der Umfangsnut (1) verläuft.
  3. Einschraubventil-Anordnung (E), insbesondere für die Hochdruckhydraulik, mit einem in einer Gewindebohrung (B) eines Grundkörpers (G) angeordneten Ventilgehäuse (S), das einen sich zwischen einer Niederdruck- bzw. Umgebungsdruckseite (L) und einer Hochdruckseite (H) erstreckenden, in einen Innengewindeabschnitt (K) der Gewindebohrung (B) eingeschraubten Außengewindeabschnitt (F) aufweist, wobei an der Niederdruck- oder Umgebungsdruckseite (L) eine unter der Gewindeanzugsspannung aktivierte Dichtung (C) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Hochdruckseite (H) und der Niederdruck- bzw. Umgebungsdruckseite (L) wenigstens ein sich von der Hochdruckseite (H) bis zumindest nahe an die der Hochdruckseite (H) zugewandte Seite der Dichtung (C) erstreckender Druckausgleichsweg (D, D', D") in Form einer die Endbereiche (2, 3) des Außengewindeabschnitts (F) verbindenden Bohrung (10) im Ventilgehäuse (S) oder eines von der Hochdruckseite (H) zur Dichtung (C) verlaufenden Kanals (11) im Grundkörper (G) oder axialer Schlitze (12) in Gewindegängen des Innen- und/oder Außengewindeabschnitts (F, K) angeordnet ist, mit dem der an der Hochdruckseite (H) auf den Außengewindeabschnitt (F) wirkende Druck auf die Niederdruck- bzw. Umgebungsdruckseite (L) des Außengewindeabschnitts (F) übertragbar ist.
  4. Einschraubventil-Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (S) Komponentengruppen (9) enthält, die zwischen in die Gewindebohrung (B) mündenden Druckmittelkanälen (4, 5) die Funktion zumindest eines der folgenden Ventiltypen erzeugen: Druckventil, Sitz-Wegeventil, Druckgefälleventil, Abschaltventil, Drosselund/oder Absperrventil, Rückschlagventil, Rückschlagventil entsperrbar, Druckminderventil, Druckbegrenzungsventil, Stromventil, Schlitzdrosselventil und Druckregelventil.
  5. Einschraubventil-Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindekemdurchmesser der Außen- bzw. Innengewindeabschnitte (F, K) ≥ 16 mm, vorzugsweise ≥ 20 mm, ist.
EP98124556A 1998-04-20 1998-12-22 Einschraubventil und Einschraubventil-Anordnung Expired - Lifetime EP0952356B1 (de)

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DE29807100U DE29807100U1 (de) 1998-04-20 1998-04-20 Einschraubventil und Einschraubventil-Anordnung
DE29807100U 1998-04-20

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EP0952356A1 EP0952356A1 (de) 1999-10-27
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US (1) US6192921B1 (de)
EP (1) EP0952356B1 (de)
DE (2) DE29807100U1 (de)

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