DE1049184B

DE1049184B - UEberdruckventil fuer hydraulische Anlagen

Info

Publication number: DE1049184B
Application number: DEF21591A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Johann Paul; Dipl-Ing Helmut Dischler
Original assignee: Frieseke and Hoepfner GmbH
Current assignee: Frieseke and Hoepfner GmbH
Priority date: 1956-11-07
Filing date: 1956-11-07
Publication date: 1959-01-22

Description

DEUTSCHES

Bei Überdruckventilen für hydraulische Anlagen ist es wesentlich, daß der Druck im ölraum beim Öffnen des Ventils nicht stark unter den Öffnungswert abfällt, sondern die freigegebene öffnung schnell wieder schließt. Oft, z. B. bei Überdruckventilen an hydraulischen Grubenstempeln, muß das Druckmittel auch unter anhaltendem Überdruck abgeführt werden, der Druck darf den eingestellten Nenndruck trotzdem nicht unterschreiten.

Es sind bereits Überdruckventile für hydraulische Grubenstempel bekannt, die das erhebliche Absinken des Druckes beim Eindrücken des Oberstempels durch das Hangende durch Verwendung von Gegendruck auf der Abflußseite verhindern sollen. Die Wirkung des Gegendruckes reicht bei kleinem Durchfluß aber nicht aus. Es ist auch schon bekannt, zum selben Zweck vor der Absperrstelle eine Drossel anzuordnen, so daß der Druck an der Absperrstelle selbst bei offenem Ventil unter den in der Anlage absinkt und das Ventil rasch wieder schließt. Aber auch wenn man die Drossel sehr eng macht im Verhältnis zum Durchmesser an der Absperrstelle, bleibt eine Strömung bestehen, die das Schließen erst dann zuläßt, wenn der Druck in der Anlage schon zu stark abgesunken ist.

Gemäß der Erfindung wirkt auf das Überdruckventil mit einer Drossel im Zufluß und einer Kammer zwischen Drossel und Ventilsitz eine Schließkraft ein, die im Augenblick des öffnens sprunghaft kleiner wird. Wie damit erreicht wird, daß der Druck in der Anlage beim Ansprechen des Ventils nicht stark absinkt, ist an Hand der Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher beschrieben. Die Einzelheiten der Ausführungsbeispiele und der Unteransprüche sind durch das vorliegende Patent nur im Rahmen des Hauptanspruchs geschützt.

Das in Fig. 1 dargestellte schnell schließende Sicherheits- und Bremsventil veranschaulicht eine Ausführungsform, bei der sich die Anpreßkraft der Ventilkugel aus Federkraft und Haftkraft zusammensetzt. Der Ventilkörper 1 enthält einen Druckmittelspeicher 2, überdruckventil für hydraulische Anlagen

Anmelder:

Frieseke & Hoepfner G.m.b.H.,
Erlangen-Bruck

Dipl.-Ing. Johann Paul, Erlangen,
und Dipl.-Ing. Helmut Disctüer, Erlangen-Bruck,
sind als Erfinder genannt worden

dessen Volumen sich durch die elastische Verformung eines Federelementes 3 mit zunehmendem Druck vergrößert. Der Druckspeicher 2 steht einerseits über eine Drosselbohrung 4 und eine Anschlußbohrung 5 mit dem nicht gezeichneten zu steuernden Druckraum und andererseits über eine Bohrung 6 mit dem besonders ausgebildeten Ventil 7 bis 12 in Verbindung. Die Ventilkugel 8 wird über den Federteller 9 von der Feder 10, welche mit einer Federspannschraube 12 auf eine beliebige Kraft entsprechend dem Höchstwert des Druckes gespannt werden kann, gegen den Ventilsitz 7 gedrückt. Der Ventilsitz 7 ist so ausgebildet, daß die Kugel 8 durch die Anpreßkraft der Feder infolge der

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Haftreibung im Sitz klemmt. Die Bohrung 13 führt zur Abflußleitung.

Die Wirkungsweise des oben beschriebenen Ventils ist folgende:

Da der Druckmittelspeicher 2 über die Drosselbohrung 4 mit dem Druckraum dauernd verbunden ist, muß bei geschlossenem Ventil der Druck im Druckmittelspeicher 2 mit dem Druck im Druckraum übereinstimmen. Das Ventil bleibt infolge der Haltekraft, welche sich aus der Federkraft und der Haftkraft zusammensetzt, so lange geschlossen, bis der eingestellte Druck in dem Druckmittelspeicher 2 erreicht ist. Im Moment des Abhebens der Kugel 8 vermindert sich die Haltekraft sprunghaft um den Wert der Haftkraft P" zwischen der Kugel 8 und dem Sitz 7. Die Kugel 8 kann gegen die nun allein wirksame Federkraft P' weit abheben und gibt einen großen Durchflußquerschnitt zwischen dem Druckmittelspeicher 2 und der Federkammer 11 frei.

Der Druck im Druckmittelspeicher 2 entspannt sich infolge des großen Druckgefälles zwischen Speicher 2 und Abflußbohrung 13 und durch den großen freigegebenen Durchflußquerschnitt sehr rasch. Gleichzeitig entspannt sich das Federelement 3 und verdrängt die durch seine Durchfederung gespeicherte Druckmittelmenge. Während dieses Vorganges strömt zusätzlich Druckmittel durch die Drossel 4 und das Ventil zum Abfluß. Gegen den während des Öffnungsvorganges wesentlich geringeren Druck gegenüber dem Öffnungsdruck im Druckmittelspeicher 2 hat die Feder 10 die Kraft, die Kugel wieder auf den Sitz zu drücken. Die Schließkraft der Feder 10 wird im letzten Teil des Schließvorganges durch die frei werdende Trägheitskraft von Kugel 8, Federteller 9 und Feder 10 unterstützt. Bei entsprechender Wahl des Druckmittelbehälters kann die Kompressibilität des Druck-

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Claims

Ftmktion des Federelementes 3 Übermittels die nehmen. In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem die gewünschte Ventilfunktion durch ein geeignetes Federsystem erreicht wird. Im Ventilkörper 14 bildet die Drossel 15 die Verbindung zwischen dem zu steuernden Druckraum und einem Druckmittelspeicher 16., der von einem Federelement 17 abgeschlossen ist. Die Kugel 18 dichtet an dem Ventilsitz 19 gegen das Druckmittel im Speicher 16 ab. Die \rentilkugel 18 wird von einem Federelement 20 und einem Federelement 21 über eine Federhülse 22 und einen Federteller 23 gegen den Ventilsitz 19 gedrückt. Die Anpreßkraft der Kugel {Pv in Fig. 4) kann mit Hi Ife der Stellschraube 24 verändert werden. Die Stellschraube 24 ist über eine Gewindehülse 25 an dem Federelement 20 befestigt. Die Wirkungsweise des Ventils ist folgende: Unter dem steigenden Druck im Druckmittelspeicher 16 wird das Federelement 17 mit dem daran befestigten Ventilsitz 19 um einen bestimmten Federweg ausgelenkt, wobei einer Auslenkung von z. B. 2 mm ein Druck von 500 atü entspricht. Gleichzeitig erhöhen sich die Federkräfte in den bereits vorgespannten Federelementen 21 und 20 entsprechend den Federkennlinien F20 und F21 der Fig. 4. Die Darstellung der 15 30 35 45 Federkennlinie in Fig. 4 ist so gewählt, daß die Kennlinie des Federelementes 20 auf den Ventilkörper bezogen wird, während sich die Kennlinie des Federelementes 21 auf die jeweilige Lage des Federelementes 20 bezieht. Bei einer bestimmten Durchfederung / des Federelementes 17 erreicht das Federelement 20 den Punkt, von welchem an die Federkraft des Federelementes 20 mit steigender Durchf ederung kleiner ist als die Federkraft des Federelementes 21 bei Rückfederung um den gleichen Federweg des Federelementes 20. Unter der Federkraft des Federelementes 21 {PKipp in Fig. 4) biegt sich das Federelement 20 so weit durch, bis die Federkraft des Federelementes 21 auf die Nennkraft Plienn abgefallen ist, welche dem öffnungswert des Druckes in der Druckmittelkammer 16 entspricht. In diesem Kräftezustand hebt die Ventilkugel 18 von ihrem Sitz ab. Die Federkraft des Federelementes 21 nimmt weiter ab, bis die Durchbiegung des Federelementes 20 durch einen Anschlag beendet wird. Dadurch hebt die Kugel 18 genügend weit vom Sitz 19 ab. Nach der schnellen Entlastung des Druckmittelspeichers 16 federt das Federelement 17 zurück und drückt das durch die Auslenkung des Federelementes 17 gespeicherte Druckmittel gleichzeitig mit der durch die Drosselböhrung 15 strömenden Druckmittelmenge zur Abflußbohrung 26. Entsprechend der Kennlinien in Fig. 4 drücken die Federelemente 20 und 21 die Ventilkugel 18 auf den Sitz gegen den verminderten Druck im Druckmittelspeicher 16 zurück. Die Einstellung auf einen bestimmten Öffnungsdruck erfolgt durch die Wahl einer entsprechenden Vorspannung, die von der Einstellschraube 24 bestimmt wird. Mit steigender Vorspannkraft nimmt der zum öffnen erforderliche Federweg des Federelementes 17 und damit der notwendige Öffnungsdruck im Druckmittelspeicher 16 ab. Ein wesentlicher Vorteil des in Fig. 3 dargestellten Ventils besteht darin, daß die Kugel sogar noch im Öffnungspunkt mit einer um die Differenz zwischen Kippkraft Pftpi, und Nennkraft Pxenn größeren Kraft auf den Sitz gedrückt wird als die Kraft, welche der Druck im Drückmittelspeicher auf die Kugel ausübt. Verzichtet man auf den Effekt einer größeren Anpreßkraft bis zum Öffnungspunkt, so können die beiden Federelemente 20 und 21 durch ein Federelement mit negativer Kennlinie ersetzt werden. Patentansprüche:

1. Überdruckventil mit einer Drossel im Zufluß und einer Kammer zwischen Drossel und Ventilsitz, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Ventil eine im Augenblick des Öffnens sprunghaft kleiner werdende Schließkraft einwirkt.

2. Überdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Bemessung des Drosselquerschnitts und des Ventilquerschnitts und des Volumens der Druckkammer und durch die Wahl der Federcharakteristik erreicht wird, daß das Wiederauffüllen der Kammer zwischen Drossel und Ventilsitz auf den Ansprechdruck nach dem Öffnen des Ventils mehr Zeit erfordert als das Schließen des Ventils, damit das Ventil geschlossen ist, bevor der Druck in der Kammer wieder den Ansprechdruck erreicht hat.

3. Überdruckventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschluß stück in Schließlage auf seinem Sitz haftet und die Haftung im Augenblick des Öffnens sprunghaft abnimmt.

4. Überdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Belastungsfedern von negativer Charakteristik vorgesehen sind.

5. Überdruckventil nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Kombination von zwei hintereinandergeschalteten' Federelemeten (20,21 Fig. 3), deren eine Feder (20) eine Kennlinie mit flacher Charakteristik und deren andere Feder (21) die Kennlinie mit negativer Charakteristik aufweist.

6. Überdruckventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (19) axial verschieblich auf einen vom Zufluß druck beaufschlagten Teil (17) gelagert ist und in Schließrichtung durch die zwei Federn (20., 21) belastet ist.

7. Überdruckventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz auf einer Membran (17) gelagert ist.

8. Überdruckventil nach Anspruch 1 und 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkörper (18) bis zum Öffnungspunkt mit einer von der Wahl der Kennlinie der Federn und der Größe der Vorspannung abhängigen erheblich größeren Kraft auf den Sitz gedrückt wird, als zum Halten des jeweiligen Druckes notwendig ist (Fig. 4).

9. Überdruckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer eine biegsame Wand hat.

60 In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 612136, 757 563, 844, 803 738, 815 800, 857 723; französische Patentschriften Nr. 458 255, 885 279; britische Patentschrift Nr. 588 004; USA.-Patentschriften Nr. 2 575 906, 2 609 835.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen