WO2007121701A1 - Druckbegrenzungsventil mit indirekter dämpfung - Google Patents

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WO2007121701A1
WO2007121701A1 PCT/DE2007/000582 DE2007000582W WO2007121701A1 WO 2007121701 A1 WO2007121701 A1 WO 2007121701A1 DE 2007000582 W DE2007000582 W DE 2007000582W WO 2007121701 A1 WO2007121701 A1 WO 2007121701A1
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piston
pressure relief
wall
valve
spring plate
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PCT/DE2007/000582
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Inventor
Wolfgang Voss
Original Assignee
Wolfgang Voss
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Application filed by Wolfgang Voss filed Critical Wolfgang Voss
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/02—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side
    • F16K17/04—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded
    • F16K17/0446—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded with an obturating member having at least a component of their opening and closing motion not perpendicular to the closing faces
    • F16K17/046—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded with an obturating member having at least a component of their opening and closing motion not perpendicular to the closing faces the valve being of the gate valve type or the sliding valve type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/02—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side
    • F16K17/04—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded
    • F16K17/0433—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded with vibration preventing means

Definitions

  • the invention relates to a pressure relief valve for the protection of hydraulic expansion in underground mining and tunneling with a valve spring and spring plate receiving valve housing and a displaceable against the force of the valve spring and thereby connecting the input bore and outlet bore valve piston, wherein between the top of the valve piston and the bottom of the hat-shaped and the valve piston according to partially comprehensive spring plate is formed on the fit between the inner wall of the spring plate and the outer wall of the valve piston connected to the output bore damping chamber.
  • Pressure relief valves to protect the hydraulic longwall construction are basically known from DE 35 08 986 A1. These pressure relief valves are switched on in the hydraulic circuit so that they can escape in case of sudden overload, for example, by small rockfalls or by other subsidence of the hanging wall, the pressure in the stamps hydraulic medium so that no dangerous overpressure arises in the hydraulic unit. These pressure relief valves in underground longwall construction have proven to be excellent. Due to the increasingly complicated systems such pressure relief valves but also acted upon by third-party valves or other devices in addition, for example, so that oscillations occur in the system. Under certain circumstances, such oscillations may cause the pressure relief valve to vibrate and suffer damage or even fail completely.
  • a disadvantage of these known pressure relief valves is that a targeted guidance of the pressure medium increased pressure in the damping chamber is not given, so that the "proper filling" of the damping chamber is more or less left to chance.Haus the natural supply of the pressure medium on the fit between the valve piston and spring plate is not considered sufficient, it is additionally proposed there to establish a direct connection between the damping chamber and the output holes through a bore through the valve piston.Thus, however, a direct damping would be realized, while considered here the indirect damping as appropriate where there is no direct connection between the input bore and the damper chamber.
  • the invention is therefore based on the object, always sufficient
  • the fit between the inner wall of the spring plate and outer wall of the valve piston is a clearance fit, starting from the damping chamber via a recessed in the lower, on a support edge of the valve piston ring edge of the spring plate and radially extending transverse channel the radial bores and the output hole is connected.
  • damping chamber between spring divider and valve piston is thus at relief of the valve or occurring Vibrations to a predetermined amount of pressure fluid.
  • the clearance itself thus forms a kind of throttle, which ensures that the medium once flowed in when vibrations occur either not at all or can flow out only partially, so that the vibrations are targeted attenuated by the liquid or the medium in the damping chamber or so far reduced they will be harmless.
  • This formed as a clearance fit ensures that the pressure fluid always get in the area of the damping chamber despite the special circumstances. This is achieved in particular by the fact that the pressure medium after spraying from the radial bores in the valve piston not only flows into the outlet bores, but also specifically seeks the other way towards the damping chamber.
  • a more targeted guidance of the pressure medium in the direction of the damping chamber is achieved according to the invention characterized in that the inner wall of the spring plate at the edge of the ring tapered running in the direction of the outer wall and thus forming a kind of inlet for the clearance is formed.
  • the pressure medium thus flows first through the transverse channel and then into this annular space, which is designed so that it forms a kind of "nozzle" in the direction of clearance, so as to ensure a fast and sufficient filling of the damping chamber with the high pressure pressure medium ,
  • valve piston To secure a sufficiently large damping chamber of the spring plate is on the valve piston.
  • the necessary mobility of the entire system is ensured by the fact that the valve piston is formed in two parts, wherein the upper part piston is designed to correspond with the spring plate, while the lower part piston has the axial bore and the radial bores, the latter after passing the sealing ring in a prechamber and so that it sprays in the direction of the starting bore and clearance.
  • the antechamber it is ensured that always a sufficient amount of pressure fluid is also guided in the direction of clearance and thus in the damping chamber, so that there is at least the same pressure as in the output bore or prechamber.
  • the antechamber itself has a corresponding shape, which will be discussed later.
  • the targeted distribution or management of the hydraulic fluid in the direction of the output bore and clearance is achieved particularly well, that the antechamber to the transverse channel has obliquely tapered vertical walls.
  • the pressure fluid is thus initially collected by the larger volume and then guided in the direction of the starting bore and also in the direction of clearance and from there into the damping chamber.
  • the invention provides that the lower part of the piston associated sealing ring is fixed in the correspondingly larger sized and the sliding lower part piston receiving axial bore via a seal holder with screw-in.
  • the important for the tightness of the system sealing ring can thus be inserted from below into the receptacle, in order then to be fixed on the seal holder so that it can always fulfill its function optimally.
  • the seal holder in turn is set on the screw-in on or in the receptacle so as to optimally secure the sealing effect described.
  • the invention is particularly characterized in that a pressure relief valve is provided which has a damping chamber for preventing vibrations within the valve, which is designed and connected so that the time required for damping Druckbegrenzungs remplikeitsmenge is always available within the damping chamber.
  • the inlets are released and designed so that the hydraulic fluid is discharged not only through the output bore to the outside, but also in the valve via the appropriate predetermined paths in the damping chamber and of course occurring load and vibrations occurring also back from the damping chamber in the direction of the output hole ,
  • the sealing piston always swings safely and also remains tight, even when large loads occur, this is achieved in particular by determining the necessary sealing ring via a seal holder with screw-in sleeve, which in turn is always accurately positioned and so that the sealing ring is securely positioned accordingly.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a pressure relief valve with indirect damping
  • Figure 2 is an enlarged view of the lower part with the
  • Figure 5 shows the hat-shaped spring plate in section and Figure 6 is a bottom view of the hat-shaped spring plate.
  • the pressure limiting valve 1 shown in FIG. 1 is a safety valve which is conventional at least from the outside and serves to protect the hydraulic expansion in underground mining and tunneling.
  • the tubular valve housing 2, in which the valve spring 3 and the spring plate 4 are housed, is closed at the top in the region of the valve spring 3 by the adjusting screw 5 and in the lower part by the receptacle 6.
  • these two components in the valve housing 2 can be screwed, with the aid of the screw 5, the opening pressure of the pressure relief valve 1 can be adjusted.
  • the valve With the consumer, so the expansion, the valve is connected via the input bore 10, with the atmosphere through the output hole 9.
  • the pressure medium is in the region of the input bore 10 and ensures that the valve piston 12 in the event of overpressure in the consumer can be moved upwards against the force of the valve spring 3.
  • the upper part piston 13 of the valve piston 12 is formed as a solid piston and is partially covered by the hat-shaped spring plate 4.
  • the lower part piston 13 of the valve piston 12 is formed as a solid piston and is partially covered by the hat-shaped spring plate 4.
  • Partial piston 14 of the valve piston 12 is provided with an axial bore 15 in which the pressure medium is present and during the displacement of the two partial pistons 13, 14 via the radial bores 16, 17 can spray.
  • the sealing ring 18 must be run over, which otherwise ensures the tightness of the valve, both before the response of the pressure relief valve 1 as at the starting point or the rest position.
  • the sealing ring 18 sits in an extension 19 of the axial bore 15 and is fixed there, as will be discussed further back.
  • the pressure medium itself passes after leaving the radial bore 16, 17 in the antechamber 20, which has a special shape. Your biggest
  • Diameter has the antechamber 20 in the region of the prechamber approach 21, so practically their bottom.
  • the vertical walls 22 are slightly inclined, so that there is a kind of funnel upwards to ensure a uniform filling of the damping chamber 25.
  • the output hole 9 or rather the output holes are secured by a sealing cap 23 against ingress of dirt.
  • the pressure medium must push this sealing cap 23 aside or move past it outwards, the sealing cap 23 then immediately “closing" the outlet bore 9 again.
  • the damping chamber 25 is formed between the top 26 of the valve piston 12 and the sub-piston 13 and the bottom 28 of the hat member 27.
  • the so-called hat part 27 is the lower part of the spring plate 4 which surrounds the upper part piston 13, so that a targeted fit 30 results, through which pressure fluid can reach the region of the damping chamber 25.
  • Laterally above the spring supports 29 are provided on the hat part 27, on which the valve spring 3 can be supported.
  • the said fit 30, which is practically the end portion of the prechamber 20, is between the inner wall 31 of the spring plate 4 and the outer wall
  • the figure 2 also shows the skillful storage of the sealing ring 18 in an enlarged axial bore 15.
  • this sealing ring 18 is first inserted from below into the axial bore 15 and then fixed by the seal holder 50 and the Einschraubhülse 51.
  • the Einschraubhülse 51 can be screwed in so far over the thread 54, that a precise fit of the sealing ring 18 is ensured.
  • the exact seating of the sealing ring 18 and also the seal holder 50 is further guaranteed by the fact that in the upper part of the seal holder 50, a radial bore 52 is provided with an all-round recess 53. As a result, this seal holder 50 can not tilt in the axial bore 15.
  • FIG. 4 shows the valve piston 12 or the upper partial piston 13, wherein it becomes clear that the lower part of this upper partial piston 13 has a support rim 34 onto which the annular edge 35 of the spring plate 4 reproduced in FIG. With 29, the spring support is called, which protrudes laterally at right angles and on which, as the previous figures show, the valve spring 3 can be supported.
  • the inlet 38 is indicated, is brought in through the targeted pressure fluid in the clearance 33. Until the inlet 38, a connection with the ring guide channel 40 is secured via the transverse channels 36 shown in FIG. 5 and FIG.
  • the pressure limiting valve 1 is connected to the load, that is to say the hydraulic expansion via the input bore 10.
  • the system pressure which is not able to move the lower part of piston 14 of the valve piston 12 against the force of the valve spring 3.
  • the pressure fluid present in the stamps of the expansion must be relieved, which is best done by a portion of the hydraulic fluid is discharged. This is achieved by virtue of the fact that the valve spring 3 is set precisely so that, when such overloads occur, the lower part piston 14 and thus also the upper part piston 13 are displaced against the force of the valve spring 3 in the direction of the adjusting screw 5. This is shown on the left side of Figure 1 and also Figures 2 and 3.
  • the pressure fluid can now play as shown in the left part of the drawing on the axial bore 15 and the radial bores 16 in the prechamber 20 and from there through the outlet hole 9 into the open. It enters a relief of the respective stamp of the expansion and the Pressure relief valve 1 can close again. In this closing process, but also already when opening the pressure relief valve 1, it can come by upstream other valves or devices to vibrations in the system. To minimize these vibrations or render harmless, when opening the pressure relief valve 1, so when moving the lower piston part 14 and the upper piston part 13 with the spring plate 4 hydraulic fluid via the pre-chamber 20 and the ring guide channel 40 and the inlet 38 and the clearance 33rd passed into the damping chamber 25, which is possible only in small quantities, because the clearance fit 33 is designed. Of particular importance are also the transverse channels 36, which represent the connection between the ring guide channel 40 and the inlet 38 and the clearance 33 and contribute to an always uniform inflow.
  • this damping chamber 25 ensures that they are minimized or made harmless, because always a small amount of pending in the damping chamber 25 hydraulic fluid must be pushed through the clearance 33 before the entire valve piston 12 and the spring plate 4 moves down. Due to the selected clearance 33 only a very small amount of pressure fluid can flow out of the damping chamber 25 and be pushed out of this, which in turn ensures that the desired damping occurs. It has been found that the task set can be achieved in a fully satisfactory manner via a pressure limiting valve 1 designed in this way, ie. h., By a uniform and secure filling of the damping chamber 25 with the sprayed pressure fluid disadvantageous vibration of the spring plate 4 and thus the entire system is avoided. The vibrations are minimized to such an extent that damage no longer occurs.

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Abstract

Für den Einsatz im untertägigen Berg- und Tunnelbau vorgesehener Ausbau wird durch ein Druckbegrenzungsventil (1) mit einer Dämpfungskammer (25) gegen schädliche bzw. gefährliche Schwingungen abgesichert, indem die zwischen dem Ventilkolben (12) und dem Federteller (4) ausgebildete Dämpfungskammer (25) gleichmäßig und sicher mit der notwendigen unter hohem Druck stehenden Druckflüssigkeit beaufschlagt wird. Diese Druckflüssigkeit wird über einen, auf einem Stützrand (34) des Ventilkolbens (12) aufstehenden Ringrand (35) des Federtellers (4) eingelassen und radial verlaufend ausgebildeten Querkanal (36) und daran auschliessend über eine Spielpassung (33) zwischen der Innenwandung (31) des Federtellers (4) und der Aussenwandung des Ventilkolbens (12) in die Dämpfungskammer (25) hineingeleitet und bei auftretenden Schwingungen wieder dadurch hinaus, wobei die dafür vorgesehene Spielpassung (33) die gewünschte Dämpfung sichert.

Description

B E S C H R E I B U N G
Druckbegrenzungsventil mit indirekter Dämpfung
Die Erfindung betrifft ein Druckbegrenzungsventil für den Schutz des hydraulischen Ausbaus im untertägigen Berg- und Tunnelbau mit einem Ventilfeder und Federteller aufnehmenden Ventilgehäuse und einem gegen die Kraft der Ventilfeder verschieblichen und dabei Eingangsbohrung und Ausgangsbohrung verbindenden Ventilkolben, wobei zwischen der Oberseite des Ventilkolbens und der Unterseite des hutförmig ausgebildeten und den Ventilkolben entsprechend teilweise umfassenden Federteller eine über die Passung zwischen Innenwandung des Federtellers und Außenwandung des Ventilkolbens mit der Ausgangsbohrung verbundene Dämpfungskammer ausgebildet ist.
Druckbegrenzungsventile zum Schutz des hydraulischen Strebausbaus sind grundsätzlich aus der DE 35 08 986 A1 bekannt. Diese Druckbegrenzungsventile sind so in den Hydraulikkreislauf eingeschaltet, dass sie bei plötzlicher Überlast beispielsweise durch kleine Gebirgsschläge oder durch andere Senkungen des Hangenden, das in den Stempeln anstehende Hydraulikmedium so austreten lassen, dass im Hydraulikaggregat kein gefährlicher Überdruck entsteht. Diese Druckbegrenzungsventile im untertägigen Strebausbau haben sich hervorragend bewährt. Aufgrund der immer komplizierteren Systeme werden solche Druckbegrenzungsventile aber auch durch Drittventile oder andere Einrichtungen zusätzlich beaufschlagt, beispielsweise so, dass im System Schwingungen auftreten. Derartige Schwingungen führen dann unter Umständen dazu, dass auch das Druckbegrenzungsventil in Schwingungen gerät und Schaden erleidet oder gar ganz ausfällt. Aus diesem Grunde wird gemäß der DE 102 27 976 A1 zwischen dem hutförmig ausgebildeten Federteller und dem Ventilkolben eine Dämpfungskammer ausgebildet, in die bei Ansprechen des Druckbegrenzungsventils Druckflüssigkeit mit erhöhtem Druck einströmt, um dann gezielt beim Entlasten des Druckbegrenzungsventils oder auftretenden Schwingungen wieder aus der Dämpfungskammer herauszuströmen und zwar so, dass die schädlichen Schwingungen abgefangen, unschädlich gemacht oder zumindest so weit gedämpft werden, dass Beeinträchtigungen des Druckbegrenzungsventils nicht mehr auftreten können. Nachteilig bei diesen bekannten Druckbegrenzungsventilen ist allerdings, dass eine gezielte Führung des Druckmediums erhöhten Druckes in die Dämpfungskammer nicht gegeben ist, sodass das „richtige Füllen" der Dämpfungskammer mehr oder weniger dem Zufall überlassen bleibt. Weil die natürliche Zuführung des Druckmediums über die Passung zwischen Ventilkolben und Federteller nicht als ausreichend angesehen wird, wird dort ergänzend vorgeschlagen, durch eine Bohrung durch den Ventilkolben hindurch eine direkte Verbindung zwischen der Dämpfungskammer und den Ausgangsbohrungen herzustellen. Damit aber würde eine direkte Dämpfung verwirklicht werden, während an sich hier die indirekte Dämpfung als zweckmäßiger angesehen wird, wo es eine direkte Verbindung zwischen der Eingangsbohrung und der Dämpfungskammer nicht gibt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine immer ausreichende
Füllung der Dämpfungskammer bei Druckbegrenzungsventilen zu sichern und dabei auch die Bewegungen der dazu benötigten Einzelteile zu optimieren.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass die Passung zwischen Innenwandung des Federtellers und Außenwandung des Ventilkolbens eine Spielpassung ist, die von der Dämpfungskammer ausgehend über einen im unteren, auf einem Stützrand des Ventilkolbens aufstehenden Ringrand des Federtellers eingelassenen und radial verlaufend ausgebildeten Querkanal mit den Radialbohrungen und der Ausgangsbohrung verbunden ist.
In der schon erwähnten Dämpfungskammer zwischen Federteiler und Ventilkolben steht somit bei Entlastung des Ventils oder bei auftretenden Schwingungen eine vorgegebene Menge Druckflüssigkeit an. Mit dem Ansprechen des Ventils kann nun gezielt diese Druckflüssigkeit mit erhöhtem Druck durch die Spielpassung hindurch in die Dämpfungskammer hineingeleitet werden, wobei bis auf die Spielpassung ein weitgehend ungehemmter Fluss des Druckmediums gewährleistet ist. Die Spielpassung selbst bildet also ein Art Drossel, die sicherstellt, dass das einmal eingeströmte Medium bei auftretenden Schwingungen entweder gar nicht oder nur bedingt ausströmen kann, sodass die Schwingungen gezielt durch die Flüssigkeit bzw. das Medium in der Dämpfungskammer abgedämpft werden bzw. so weit reduziert werden, dass sie unschädlich bleiben. Diese als Spielpassung ausgebildete Passung stellt dabei sicher, dass die Druckflüssigkeit trotz der besonderen Gegebenheiten immer und sicher in den Bereich der Dämpfungskammer hineingelangt. Dies erreicht man insbesondere dadurch, dass das Druckmedium nach dem Abspritzen aus den Radialbohrungen im Ventilkolben nicht nur in die Ausgangsbohrungen hineinströmt, sondern auch den anderen Weg in Richtung Dämpfungskammer gezielt sucht.
Eine weitere gezielte Führung des Druckmediums in Richtung Dämpfungskammer erreicht man erfindungsgemäß dadurch, dass die Innenwandung des Federtellers am Ringrand rundum in Richtung Außenwandung verlaufend abgeschrägt und somit eine Art Einlauf für die Spielpassung ergebend ausgebildet ist. Das Druckmedium strömt also zunächst einmal durch den Querkanal und dann in diesen Ringraum hinein, der so ausgebildet ist, dass er eine Art „Düse" in Richtung Spielpassung bildet, um so eine schnelle und ausreichende Füllung der Dämpfungskammer mit dem unter hohem Druck stehenden Druckmedium sicherzustellen.
Es hat sich herausgestellt, dass eine merkbare und eben auch ausreichende Dämpfung dann erreicht ist, wenn als Spielpassung eine 6er Passung verwendet bzw. verwirklicht wird. Es ergibt sich also gezielt ein ringförmiger Schlitz geringster Abmessung rundum den Ventilkolben bis hinein in die Dämpfungskammer, sodass deren schnelle und sichere Befüllung absolut sichergestellt ist.
Zur Sicherung einer immer ausreichend großen Dämpfungskammer steht der Federteller auf dem Ventilkolben auf. Die notwendige Beweglichkeit des gesamten Systems ist dabei dadurch gewährleistet, dass der Ventilkolben zweiteilig ausgebildet ist, wobei der obere Teilkolben mit dem Federteller korrespondierend ausgeführt ist, während der untere Teilkolben die Axialbohrung und die Radialbohrungen aufweist, wobei letztere nach Überfahren des Dichtringes in eine Vorkammer und damit in Richtung Ausgangsbohrung und Spielpassung abspritzt. Durch diese Vorkammer ist dabei sichergestellt, dass immer eine ausreichende Menge an Druckflüssigkeit auch in Richtung Spielpassung geführt wird und damit in die Dämpfungskammer, sodass dort zumindest der gleiche Druck ansteht, wie in der Ausgangsbohrung bzw. Vorkammer. Die Vorkammer selber weist dazu eine entsprechende Formgebung auf, worauf weiter hinten noch eingegangen wird.
Die gezielte Verteilung oder Führung der Druckflüssigkeit in Richtung Ausgangsbohrung und Spielpassung wird dadurch besonders gut erreicht, dass die Vorkammer zum Querkanal schräg zulaufende Senkrechtwände aufweist. Die Druckflüssigkeit wird somit von dem größeren Volumen her zunächst einmal aufgefangen und dann in Richtung Ausgangsbohrung und auch in Richtung Spielpassung geführt und von dort aus in die Dämpfungskammer.
Die ausreichende Versorgung der Dämpfungskammer über die
Spielpassung ist insbesondere auch dann gegeben, wenn zwischen den Senkrechtwänden und dem oberen Teilkolben ein bis zur Oberkante des Querkanals reichender Ringführungskanal ausgebildet ist. Damit ist die Spielpassung und vorher der Querkanal immer ausreichend mit Druckflüssigkeit versorgt, weil diese bis in diesen Bereich gezielt herangeführt werden kann.
Eine weitere Optimierung der Druckflüssigkeitsführung und -beaufschlagung der Spielpassung mit der Druckflüssigkeit ist gegeben, wenn der Schlitz bzw. die Passung zwischen der Federtelleraußenwandung und der Innenwandung der Aufnahme über einen überfahrbar ausgebildeten Dichtring abgedichtet ist. Damit ist ein Zufluss von Druckflüssigkeit in den Federraum verhindert, was an sich nicht zwangsweise notwendig ist, was aber eben vorteilhaft ist, um sicherzustellen, dass die notwendige Menge an Druckflüssigkeit durch den Querkanal und die Spielpassung hindurch in die Dämpfungskammer gelangt und natürlich auch umgekehrt, dann aber eben wie schon erwähnt unter gleichzeitiger Dämpfung von Schwingungen.
Das Überfahren dieses Dichtrings durch den Federteller und indirekt auch den Ventilkolben ist sichergestellt, weil gemäß der vorliegenden Erfindung in der Innenwandung der Aufnahme eine den als O-Ring ausgeführten Dichtring aufnehmende Nut ausgebildet ist. Der eigentliche Dichtring sitzt also gesichert in der Nut und zwar in der Aufnahme, also dem stillstehenden Teil, während das vorbeigeführte Bauteil, nämlich der hutförmige Federteller daran entlanggleiten kann, ohne dass Undichtigkeiten zu befürchten sind.
Die notwendige sichere Beweglichkeit insbesondere auch des Ventilkolbens ist erforderlich, um einen einwandfreien Betrieb des Druckbegrenzungsventils und ein ausreichendes Füllen der Dämpfungskammer sicherzustellen. Zur Optimierung und damit natürlich auch zur sicheren Befüllung der Dämpfungskammer sieht die Erfindung vor, dass der dem unteren Teilkolben zugeordnete Dichtring in der entsprechend größer bemessenen und den verschieblichen unteren Teilkolben aufnehmenden Axialbohrung über einen Dichtungshalter mit Einschraubhülse fixiert ist. Der für die Dichtigkeit des Systems wichtige Dichtring kann somit von unten her in die Aufnahme eingeschoben werden, um dann über den Dichtungshalter so fixiert zu werden, dass er seine Funktion immer optimal erfüllen kann. Der Dichtungshalter seinerseits wird über die Einschraubhülse an oder in der Aufnahme festgelegt, um so die beschriebene Dichtwirkung optimal abzusichern. Ein immer sicherer Sitz dieses Dichtungsrings und seine genaue Fixierung wird dadurch erreicht, dass Verkantungen beim Einsetzen des Dichtungshalters dadurch vermieden werden, dass im Abstand zum Dichtring im Dichtungshalter eine Rädialbohrung mit ringförmig verlaufender Ausdrehung vorgesehen ist. Der eigentliche Dichtungshalter „schwimmt" quasi innerhalb der entsprechend größer bemessenen Axialbohrung, kann damit nicht verkanten und sorgt dafür, dass der Dichtungsring als solcher immer genau positioniert belastet werden kann.
Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass ein Druckbegrenzungsventil geschaffen ist, das über eine Dämpfungskammer zur Verhinderung von Schwingungen innerhalb des Ventils verfügt, die so ausgebildet und so angebunden ist, dass die zur Dämpfung notwendige Druckbegrenzungsflüssigkeitsmenge innerhalb der Dämpfungskammer immer zur Verfügung steht. Die Zuläufe sind freigeschaltet und so ausgebildet, dass die Druckflüssigkeit nicht nur durch die Ausgangsbohrung nach außen abgeführt wird, sondern eben auch im Ventil über die entsprechenden vorgegebenen Wege in die Dämpfungskammer und natürlich bei auftretender Belastung und auftretenden Schwingungen auch zurück aus der Dämpfungskammer in Richtung Ausgangsbohrung. Weiter ist dafür gesorgt, dass der Dichtungskolben immer sicher schwingt und auch dicht bleibt, auch dann, wenn große Belastungen auftreten, wobei man dies insbesondere dadurch erreicht, dass man den notwendigen Dichtungsring über einen Dichtungshalter mit Einschraubhülse festlegt, die ihrerseits immer genau positioniert ist und damit auch den Dichtungsring entsprechend sicher positioniert.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt ist. Es zeigen:
Figur 1 einen Längsschnitt durch ein Druckbegrenzungsventil mit indirekter Dämpfung, Figur 2 eine vergrößerte Wiedergabe des unteren Teils mit der
Dämpfungskammer, Figur 3 den Figur 2 entsprechenden Schnitt mit einer zusätzlichen
Dichtung, Figur 4 den oberen Teilkolben in Seitenansicht,
Figur 5 den hutförmigen Federteller im Schnitt und Figur 6 eine Unteransicht des hutförmigen Federtellers.
Bei dem in Figur 1 gezeigten Druckbegrenzungsventil 1 handelt es sich um ein zumindest von außen her übliches, dem Schutz des hydraulischen Ausbaus im untertägigen Berg- und Tunnelbau dienenden Sicherheitsventils. Das rohrförmige Ventilgehäuse 2, in dem die Ventilfeder 3 und der Federteller 4 untergebracht sind, wird oben im Bereich der Ventilfeder 3 durch die Stellschraube 5 und im unteren Teil durch die Aufnahme 6 verschlossen. Über Gewinde 7 und 8 sind diese beiden Bauteile in das Ventilgehäuse 2 einschraubbar, wobei mit Hilfe der Stellschraube 5 der Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils 1 eingestellt werden kann. Mit dem Verbraucher, also dem Ausbau, ist das Ventil über die Eingangsbohrung 10 verbunden, mit der Atmosphäre über die Ausgangsbohrung 9. Das Druckmedium steht dabei im Bereich der Eingangsbohrung 10 an und sorgt dafür, dass der Ventilkolben 12 bei auftretendem Überdruck im Bereich des Verbrauchers nach oben gegen die Kraft der Ventilfeder 3 verschoben werden kann.
Der obere Teilkolben 13 des Ventilkolbens 12 ist als Vollkolben ausgebildet und wird von dem hutförmigen Federteller 4 teilweise umfasst. Der untere
Teilkolben 14 des Ventilkolbens 12 ist mit einer Axialbohrung 15 versehen, in der das Druckmedium ansteht und beim Verschieben der beiden Teilkolben 13, 14 über die Radialbohrungen 16, 17 abspritzen kann. Dabei muss zunächst der Dichtring 18 überfahren werden, der im Übrigen für die Dichtheit des Ventils Sorge trägt, sowohl vor dem Ansprechen des Druckbegrenzungsventils 1 wie beim Ausgangspunkt bzw. der Ruheposition. Der Dichtring 18 sitzt in einer Erweiterung 19 der Axialbohrung 15 und wird da festgesetzt, worauf weiter hinten noch eingegangen wird.
Das Druckmedium selbst gelangt nach Verlassen der Radialbohrung 16, 17 in die Vorkammer 20, die eine besondere Form aufweist. Ihren größten
Durchmesser hat die Vorkammer 20 im Bereich des Vorkammeransatzes 21 , also praktisch ihres Bodens. Die Senkrechtwände 22 sind etwas schräg gestellt, sodass sich nach oben hin eine Art Trichter ergibt, um eine gleichmäßige Befüllung der Dämpfungskammer 25 sicherzustellen.
Die Ausgangsbohrung 9 oder besser gesagt die Ausgangsbohrungen sind durch eine Dichtkappe 23 gegen Eindringen von Schmutz gesichert. Beim Ansprechen des Ventils muss das Druckmedium diese Dichtkappe 23 beiseite schieben bzw. sich daran vorbei nach außen bewegen, wobei die Dichtkappe 23 danach sofort wieder die Ausgangsbohrung 9 „verschließt".
Die Dämpfungskammer 25 ist zwischen der Oberseite 26 des Ventilkolbens 12 bzw. des Teilkolbens 13 und der Unterseite 28 des Hutteils 27 ausgebildet. Das so genannte Hutteil 27 ist der untere Teil des Federtellers 4 der den oberen Teilkolben 13 umschließt, sodass sich eine gezielte Passung 30 ergibt, durch die hindurch Druckflüssigkeit in den Bereich der Dämpfungskammer 25 gelangen kann. Seitlich vorstehend sind die Federstützen 29 am Hutteil 27 vorgesehen, auf der sich die Ventilfeder 3 abstützen kann.
Die besagte Passung 30, die praktisch den Endbereich der Vorkammer 20 darstellt, ist zwischen der Innenwand 31 des Federtellers 4 und der Außenwand
32 des oberen Teilkolbens 13 ausgebildet. Sie weist die Form einer Spielpassung
33 auf, was besagt, dass eine ausreichende Menge von Druckflüssigkeit durch sie hindurch in die Dämpfungskammer 25 hinein und aus dieser auch wieder heraus strömen kann. Ein völliges Entleeren der Dämpfungskammer 25 wird dadurch verhindert, dass das Hutteil 27 bzw. der Federteller 4 mit seinem Ringrand 35 sich auf dem Stützrand 34 des Ventilkolbens 12 bzw. des oberen Teilkolbens 13 abstützt. Dabei ist im Ringrand 35 zumindest ein Querkanal 36 ausgebildet, durch den hindurch die Druckflüssigkeit in die Passung 30 bzw. die Spielpassung 33 einströmen und sich dann hindurchpressen kann. Vor der Spielpassung 33 ist dann noch ein Einlauf 38 geschaffen, indem in der Innenwandung 31 entsprechende Ausnehmungen geschaffen sind, die in Richtung Spielpassung 33 zulaufen und zwar noch über die Oberkante 39 des Querkanals 36 hinaus. Diese Wandung verläuft von der Außenwandung 37 des Federtellers 4 hinweg, sodass sich eine Art Düse ergibt. Verbunden ist der Bereich des Einlaufs 38 und der Querkanäle 36 mit dem oberen Ende der Vorkammer 20 über den Ringführungskanal 40. Dadurch ist eine immer gleichmäßige Belastung dieses Bereiches mit Druckflüssigkeit gewährleistet. Entsprechendes verdeutlicht besonders gut die vergrößerte Wiedergabe nach Figur 2.
Die Figur 2 zeigt außerdem die geschickte Lagerung des Dichtrings 18 in einer erweiterten Axialbohrung 15. Dazu wird dieser Dichtring 18 zunächst von unten her in die Axialbohrung 15 eingelegt und dann durch den Dichtungshalter 50 und die Einschraubhülse 51 festgelegt. Die Einschraubhülse 51 kann über das Gewinde 54 so weit eingeschraubt werden, dass ein genauer Sitz des Dichtringes 18 gewährleistet ist. Das genaue Sitzen des Dichtrings 18 und auch des Dichtungshalters 50 wird weiter dadurch garantiert, dass im oberen Teil des Dichtungshalters 50 eine Radialbohrung 52 mit einer rundum verlaufenden Ausdrehung 53 vorgesehen ist. Dadurch kann sich dieser Dichtungshalter 50 in der Axialbohrung 15 nicht verkanten. Durch den genauen Sitz einmal des Dichtungshalters 50 und zum anderen des Dichtrings 18 ist eine gleichmäßige und sichere Bewegung des unteren Teilkolbens 14 gewährleistet und damit ein genau gezieltes Eindringen der Druckflüssigkeit in den Bereich der Vorkammer 20. Von dort aus gelangt die Druckflüssigkeit dann weiter wie beschrieben über den Ringführungskanal 40, den Einlauf 38 und die Spielpassung 33 in die Dämpfungskammer 25.
Um auch den Schlitz 44 zwischen der Federtelleraußenwandung 45 und der Innenwandung 46 der Aufnahme 6 abzudichten, kann es zweckmäßig sein, dort in einer Nut 48 einen Dichtring 47 zu positionieren. Dadurch wird verhindert, dass geringe Mengen der Druckflüssigkeit an der Spielpassung 33 vorbei in den Schlitz 44 und dann in den Innenraum des Ventilgehäuses 2 gelangen.
Figur 4 zeigt den Ventilkolben 12 bzw. den oberen Teilkolben 13, wobei deutlich wird, dass der untere Teil dieses oberen Teilkolbens 13 einen Stützrand 34 aufweist, auf den sich der Ringrand 35 des in Figur 5 wiedergegebenen Federtellers 4 aufsetzen kann. Mit 29 ist die Federstütze bezeichnet, die seitlich rechtwinklig vorsteht und auf der sich wie die vorherigen Figuren zeigen, die Ventilfeder 3 abstützen kann. Im unteren Teil dieses hutförmigen Federtellers 4 ist auch der Einlauf 38 angedeutet, über den gezielt Druckflüssigkeit in die Spielpassung 33 hineingeführt wird. Bis zum Einlauf 38 ist eine Verbindung mit dem Ringführungskanal 40 über die in Figur 5 und Figur 6 dargestellten Querkanäle 36 gesichert.
Wie schon erwähnt ist das Druckbegrenzungsventil 1 mit dem Verbraucher, also dem hydraulischen Ausbau über die Eingangsbohrung 10 verbunden. Hier steht also der Systemdruck an, der nicht in der Lage ist, den unteren Teilkolben 14 des Ventilkolbens 12 gegen die Kraft der Ventilfeder 3 zu verschieben. Tritt nun eine Überlastung im System bzw. im Ausbau auf, so muss die in den Stempeln des Ausbaus anstehende Druckflüssigkeit entlastet werden, was am besten dadurch geschieht, dass ein Teil der Druckflüssigkeit abgeführt wird. Dies erreicht man dadurch, dass die Ventilfeder 3 genau so eingestellt ist, dass bei Auftreten solcher Überlastungen der untere Teilkolben 14 und damit auch der obere Teilkolben 13 gegen die Kraft der Ventilfeder 3 in Richtung Stellschraube 5 verschoben wird. Dies ist auf der linken Seite der Figur 1 und auch der Figuren 2 und 3 wiedergegeben.
Die Druckflüssigkeit kann nun wie im linken Teil der Zeichnung wiedergegeben über die Axialbohrung 15 und die Radialbohrungen 16 in die Vorkammer 20 abströmen und von dort über die Ausgangsbohrung 9 ins Freie. Es tritt eine Entlastung der jeweiligen Stempel des Ausbaus ein und das Druckbegrenzungsventil 1 kann wieder schließen. Bei diesem Schließvorgang, aber auch schon beim Öffnen des Druckbegrenzungsventils 1 kann es durch vorgelagerte andere Ventile oder Einrichtungen zu Schwingungen im System kommen. Um diese Schwingungen zu minimieren oder unschädlich zu machen, wird beim Öffnen des Druckbegrenzungsventils 1 , also beim Verschieben des unteren Teilkolbens 14 und des oberen Teilkolbens 13 mit dem Federteller 4 Druckflüssigkeit über die Vorkammer 20 und den Ringführungskanal 40 sowie den Einlauf 38 und die Spielpassung 33 in die Dämpfungskammer 25 geleitet, was nur in geringen Mengen möglich ist, weil die Spielpassung 33 so ausgelegt ist. Wichtig sind dabei vor allem auch die Querkanäle 36, die die Verbindung zwischen dem Ringführungskanal 40 und dem Einlauf 38 bzw. der Spielpassung 33 darstellen und für einen immer gleichmäßigen Zufluss Sorge tragen.
Treten nun Schwingungen im System bzw. im Druckbegrenzungsventil 1 auf, so sorgt diese Dämpfungskammer 25 dafür, dass sie minimiert bzw. unschädlich gemacht werden, weil immer eine geringe Menge der in der Dämpfungskammer 25 anstehenden Druckflüssigkeit durch die Spielpassung 33 hindurchgedrückt werden muss, ehe der gesamte Ventilkolben 12 bzw. der Federteller 4 sich nach unten bewegt. Aufgrund der gewählten Spielpassung 33 kann nur eine sehr geringe Menge Andruckflüssigkeit aus der Dämpfungskammer 25 abfließen bzw. aus dieser herausgedrückt werden, was wiederum dafür sorgt, dass die gewünschte Dämpfung eintritt. Es hat sich gezeigt, dass über ein derart ausgebildetes Druckbegrenzungsventil 1 die gestellte Aufgabe voll befriedigend gelöst werden kann, d. h., durch eine gleichmäßige und sichere Füllung der Dämpfungskammer 25 mit der abgespritzten Druckflüssigkeit ist eine nachteilige Schwingung des Federtellers 4 und damit des gesamten Systems sicher vermieden. Die Schwingungen werden so weit minimiert, das Schäden nicht mehr auftreten.
Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Druckbegrenzungsventil für den Schutz des hydraulischen Ausbaus im untertägigen Berg- und Tunnelbau mit einem Ventilfeder (3) und Federteller (4) aufnehmenden Ventilgehäuse (2) und einem gegen die Kraft der Ventilfeder (3) verschieblichen und dabei Eingangsbohrung (10) und Ausgangsbohrung (9) verbindenden Ventilkolben (12), wobei zwischen der Oberseite (26) des Ventilkolbens (12) und der Unterseite (28) des hutförmig ausgebildeten und den Ventilkolben (12) entsprechend teilweise umfassenden Federteller (4) eine über die Passung (30) zwischen Innenwandung (31) des Federtellers (4) und Außenwandung (32) des Ventilkolbens (12) mit der Ausgangsbohrung (9) verbundene Dämpfungskammer (25) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Passung (30) zwischen Innenwandung (31) des Federtellers (4) und Außenwandung (32) des Ventilkolbens (12) eine Spielpassung (33) ist, die von der Dämpfungskammer (25) ausgehend über einen im unteren, auf einem Stützrand (34) des Ventilkolbens (12) aufstehenden Ringrand (35) des Federtellers (4) eingelassenen und radial verlaufend ausgebildeten Querkanal (36) mit den Radialbohrungen (16, 17) und der Ausgangsbohrung (9) verbunden ist.
2. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwandung (31) des Federtellers (4) am Ringrand (35) rundum in Richtung Außenwandung (37) verlaufend abgeschrägt und somit eine Art Einlauf (38) für die Spielpassung (33) ergebend ausgebildet ist.
3. Druckbegrenzungsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spielpassung (33) eine 6er Passung ist.
4. Druckbegrenzungsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (12) zweiteilig ausgebildet ist, wobei der obere Teilkolben (13) mit dem Federteller (4) korrespondierend ausgeführt ist, während der untere Teilkolben (14) die Axialbohrung (15) und die Radialbohrungen (16, 17) aufweist, wobei letztere nach Überfahren des Dichtringes (18) in eine Vorkammer (20) und damit in Richtung Ausgangsbohrung (9) und Spielpassung (33) abspritzt.
5. Druckbegrenzungsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer (20) zum Querkanal (36) schräg zulaufende Senkrechtwände (22) aufweist.
6. Druckbegrenzungsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Senkrechtwänden (22) und dem oberen Teilkolben (13) ein bis zur Oberkante (39) des Querkanals (36) reichender Ringführungskanal (40) ausgebildet ist.
7. Druckbegrenzungsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (44) bzw. die Passung zwischen der Federtelleraußenwandung
(45) und der Innenwandung (46) der Aufnahme (6) über einen überfahrbar ausgebildeten Dichtring (47) abgedichtet ist.
8. Druckbegrenzungsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Innenwandung (46) der Aufnahme (6) eine den als O-Ring ausgeführten Dichtring (47) aufnehmende Nut (48) ausgebildet ist.
9. Druckbegrenzungsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dem unteren Teilkolben (14) zugeordnete Dichtring (18) in der entsprechend größer bemessenen und den verschieblichen unteren Teilkolben (14) aufnehmenden Axialbohrung (15) über einen Dichtungshalter (50) mit Einschraubhülse (51) fixiert ist.
10. Druckbegrenzungsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Abstand zum Dichtring (18) im Dichtungshalter (50) eine Radialbohrung (16, 17) mit ringförmig verlaufender Ausdrehung (53) vorgesehen ist.
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