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| Überdruckventil für hydraulische Grubenausbaue@iemente |
| Die Erfindung betrifft ein Überdruckventil für hydreW:ttahe |
| Grubenauebauelemente, s.B. hydraulische Grubenstempel, |
| mit einem in einem Gehäuseangeordneten verformbaren |
| Körper, .Ein- und/oder Ausströmöffnungen für das Druckmttel- |
| und mindestens einem diesen Ein- und/oder Aueströmöft= |
| nungen zugeordneten -gersehlußkärger, der über den ver |
| formbaren *Körper im Schließsinne druckbelastet i@gt , |
| Die Aufgabe eines Überdruckventiles beim hydraulischen |
| Grubenausbau besteht darin, bei infolge des Gebirgsdruckes |
| auftretender übermäßiger Belastung des Ausbauelementen |
| einen. geringen Teil.der im Druckraum des Ausbauelementen . |
| vorhandenen Drunkflt@eeigkeit abzulassen und hierdurch das |
| Ausbauelement zu entlasten. Schwierigkeiten hierbei
treten |
| kor allem wegern der extrem hauen Drückte auf, bei denen |
| das gentil einwandfrei arbeiten muB.. |
| Bei derartigen Ventilen Ist es bekannt, den Verachlußör- |
| per des gentiles im Scäleßeiane durch Federn zu beinten |
| oder aber auch-an die Stele dieser Federn cin-haohge- |
| spanntes Gas oder eike`riter .hciem Druck -ste-%eiide: ifss"g-
`keit treten zu lassen. D:ie Verwendung von Gae "ele `Feher-- - |
| e-l.ement ist vor allem Im Hinblick auf die dabei auftreten- |
| den Abäichtünge@achwerlgkeiteri groblematiech, weil ein. |
| Gas- bei: 20o," bie 400 @Wtx`"@tucT@ nach en sperechehäer,
Zelt |
| durch alle b:ekän-nten, Iiohtuagsmgssen'Y hindürct:diffündie@t.
.- , |
| Außerdem andesich der- Gäsdruak 3 ei " emperaturoclwÄH-' .,kun°geu
relat;ivätark'- so -daß ein "solches' textil nicht |
| exakt den eingeäteilten Üehii-oßdrück beibehält . Die Vesr
. |
| wenäung von unter Druck stehenden Flüssigkeiten als . geder- |
| element bringt dasröbi:em @ m-it $ol,daß in, --dleeem Falle
. |
| st;ndg eine i)i-ückmttel nele @än äan @@'eritil ängescl@Loseen
r |
| Sein muB, _dfe @d@Ce in @üch ünelastfseh6 Fl1.esgket'aü-`-dembenöttgtnDruck
;hält Die s -"f atl ' lieitlieheriin si=eht - sehr au` f- ` |
| wendig und" bei '-Grub-enäusb$uelem'enteä@` bei `denen es auf, |
| '` . |
| eine kämpekte, `robuste ünd unkoipli@erte -Aui#führüig än=@ |
| kommt, sählechthin "undürch#i:rbar . - _ . . . r .- . -_. , |
| Es ist Aufgäbe - der " Erfindiülg, diese Ngchte1.Ie# der °ie= |
| kannten U-berdruekven-tile f abzngtel@en` |
| Gegenstand der Erfindung ist ein Überdruekventi.l fUr |
| hydraulische4ru6enausbaüelemente; -zBolydt~äült`eche` - . |
| Grubenstempel, mit einen zIn--einem. GehAü®e angeoraüetvergoribaren?
Lö=per@in= und/oäer Au,estrfm@nungen.@#f* |
| daa Drüc@nüttel und mindesten' einem- äieaeniu;=" urd= 7" `' |
| oder- Äüsetrömöffnüngeri'zugeörärieten Verechlußkd%xerA
er |
| Über den, verformbaren Körper- |
| lautet wt,:"wobei dea |
| eläd°ureirirn-T . |
| zeichnet, daS der |
| Körper. äütrch die Rüakitlil- |
| kmft einer elastieehen Bauteilen mit Druck bels*tet.
Ist |
der dem im Schließsinne auf den Verschlußkörper wirkenden Druck
entspricht.
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Durch diese Art der Druckheaufschlagurig dee verformbaren Körpers,
der seinerseits :den iterschlußkdrper mit Druck heaufachlagt, ist eine besonders
einfache und kompakte -Bauweise des Ventiles möglich. Außerdem können hierbei relativ
kleine elastische Kräfte den zum .Andruck den Verschlußkürpera erforderlichen Druck
erzeugen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das elastische Bauteil
ein elastisch ausgebildeter Wandabschnitt des Ge-` häuses. Ebenso kann das elastische
Bauteil eine -Feder sein, deren Rückatellkraft über einen Kolben auf den verformbaren
Körper wirkt. Bei der erstgenannten Ausführungeform ist _
das elastische
Bauteil ein Bestandteil des*yentigehäuses selbst und benötigt deswegen weder zusätzlichen
Raum nach setzt es zusNtzliche Einzelteile des Ventilenvcraus. Bei
der an
zweiter
Stelle genannten Ausführungsform
kann das
elastische Bauteil
in einfacher Weise innerhalb den Ventilkörpern angeordnet werden.
| Zweckmäßig besteht der verformbare Körper aus einer Flüssig- |
| keit. Er kann-aber auch aug_festem oder halbfestem plasti- |
| sahen Material bestehen, das sieh unterhohem Druck wie |
| eine Flüssigkeit verhält: Die Verwendung eines solchen |
| Materials-kann vor allem im .Hinblick_suf die Abdichtung |
| des Ventilinnenraumes vorteilhaft sein, da solche hoch- |
| viskosen. Materialien nicht so leicht durch eventuell vor |
| handeue-:,»iciit- gang dichte Stellen- austreten. . |
| Der Verechu$krfrpez..hat zweckmäßig die-Form
einer bieg- |
samen
oder nachgiebigen Membrane,
während die Ein-
und/
oder Austrittsöffnungen
als vorzugsweise ringförmiges Offnungen
von geringer Breite ausgebildetpsind, um
das Eindringen
des Verachlußkdrpers
in die Öffnungen
zu verhin-
dern.-Zur
Einstellung des im Schließeinne
auf den Verechlußk6rper
wirkenden Druckes
wird zweckmäßig
eine Einstellvorrichtung
vorgesehen, die beispielsweise
als verstellbarer
Tauchkolben ausgebildet
sein kann, der das Volumen
des
für
den verformbaren Körper
zur Verfügung Btehenden-Raumeo vergrößern
oder verkleinern kann.
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Für den Fall, daß als verformbarer Körper eine Flüseigkeit
vorgesehen ist, ist es zweckmäßig, das Ventil mit einer Füllvorrichtung
zum Einfüllen der Flüssigkeit zu
veräeh en. . Um die Abhängigkeit des
Schließdruckes des Ventiles-xon Temperaturschwankungen zu vermindern, kann in dem
Flüssigkeitsraum ein Körper aus einem Material angeordnet sein, dessen Wärmeausdehnung"eflzlsnt
klein oder praktmh gleich Null ist. Dieser Körper füllt den größten Teil des Flüssigkeitsraumes
aus, so daß die relativ große Wärme -ausdehnung der Flüssigkeit nur zu einem kleinen
Bruchteil wirksam wird. .
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Im Folgenden sind vier Ausführungsbeispiele von Überdruckventilen
gemäß der Erfindung anhand der Zeichnung beschreben, in der Fig.
1 einen
Längschnitt.durch eine ereie Ausfuhrmge-fnll%
ZU. 2 einen
Längsschnitt durch eine zweite Ausführungs-IU-.3 einen Längsschnitt durch eine dritte
Ausführungsform und IU- 4 einen Längsschnitt durch eine vierte Ausführungsform
| Dlss Irr Fig. 1 dargestellte Überdruckventil besitzt ein |
| Tgehäuse 1o, in das an einem Ende ein Anschlußstück |
| 11E eschraubt ist, mittels dessen das Ventil mit dem |
| aulischen System eines Grubenstempels oder Ausbauele- |
| verbunden wird. Die Bohrung des Anschlusstückes |
| lat mit einer ringförmigen Öffnung 12 verbunden, die sich |
| 2mm %mUlsitz 15 befindet. Die ringförmige Öffnung 12
ist |
| vm einer weiteren ringförmigen Öffnung 14 umgeben, die |
| Ihrerseits mit F1üssigkeitsauslaßbohrungen 15 verbunden |
| Ist. Me Öffnungen 12 und 14 sind als ringfömüige Schlitze |
| von .geringer Breite ausgebildet, um zu verhindern, |
| iah der kissen- oder stopfenförmige plastische Körper
16, |
| &er iii diesem Falle zugleich den verformbaren Körper und |
| dm TeTsehlußkörper den Ventilen darstellt, in die ring- |
| ßÖffnungen eindringt. |
| tische Körper 16 ist von einer manschettenförmigen |
| .t« fi? umgeben, die aus einem elastischen Material
wie |
| &elsweise Federstahl oder einer Beryllium--Kupfer- |
| arung hergestellt.ist. |
| Is enigen Ende des Ventilgehäuses 1o, das vom Anschluß- |
| 11 abgewandt ist, befindet sich in einem Gewinde |
drehbar ein auf einem Teil seiner Länge mit einem(entsprechenden
Gewinde versehener
Holzen 18, der mit einem
Teil seiner länge
sich in die manschettenförmige
Hülle
17 hineinerstreckt.
Mit Hilfe des Bolzens 18-wir
d auf!- den
plastischen Körper 16 ein
Druck ausgeübt, den dieser guf
den Ventilsitz
13 weitergibt und auf
diese Wei®e
die Öffnungen
12 und 14 verschließt. Der Bolzen
18 erlaubt'es,.
den auf den plastischen Körper
16 einwirkenden
liruek
den
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jeweiligen Bedürfnissen
entsprechend einzustellen.
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Das von dem Bolzen 18 entfernte Ende der manschettenförmigen
Hülle 17 liegt- gegen einen Absatz eines Ringes 19
an, wodurch die
manschettenförmige Hülle'17 zugleich in
ihrer Lage in Bezug
auf das Ventilgehäuse-zentriert wird.
Der Ring 19 umgibt
den Ventilaits"13 und bildet zugleich
die äußere Begrenzung
der ringförmigen Öffnung 14.
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Sobald der Flüssigkeitsdruck in der ringftiratgen,_
@Üffnung 12 größer wird als der Druck in dem plaätiechen.Körper
16
öffnet sich das Ventil und die Druckflüssigkeit tritt -'aus
--der ringförmigen Öffnung 12 aus, in die ringsförmige äffnwag
14 ein und gelangt aus dieser in die Flüssigkeitsauslaßbohrung
15. -Die verhältnismäßig geringförmige Deformation des pla-Eitischen
Körpers, die erforderlich ist, um den Flüssigkeitedurohtritt aus der
ringförmigen-Öffnung 12 in die
ringförmige Öffnung 14 zuzulassen,
muß durch ein elaeti-.sches Bauteil ermöglicht werden. Als solches
elastisches
Bauteil dient die manschettenförmige Hülle 17, die, wie
bereits
erwähnt,-verhältnismäßig dünnwandig und aus einem
elastischen Materialhergestellt
ist, wobei die Abmessungen
und Materialeingenschaften
den Arbeitsbedingungen den Ventilen entsprechend gewählt sind.
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Bei der in ?ig. 2 dargestellten Ausführungsform
besteht
das Ventilgehäuse 2o bdspielsweise aus einer
Beryllium-.Kupferlegierung und besitzt einen dünnwandigen elastischen
Teil 2oa, der in diesem Falle als Umhüllung für eine als verformbarer
Körper dienende 7lüsaigkeit dient, zum Beispiel ein flüssiges
Silicon, das sich in dem Flüseigkeitsraum 21 befindet.
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An einem Ende des Ventilgehäuses befindet sich ein An
-schlußstück 22, mit Hilfe dessen das Überdruckventil an das hydraulische
System eines ßrnbenstempels oder Ausbauelementen angeschlossen
wird. Das Anschlußatück hat eine
Bohrung 23, die mit
einer Öffnung 24 im Ventilsitz 25
verbunden ist: In der
Öffnung 24 befindet sich ein darin eingepaßter Stopfen 26 aus Sintermetall,
der eine ausreichende FWosität besitzt, um den Durchfluß
der Flüssigkeit zu ermöglichen. Der Durchfluß von Flüssigkeit durch
die Öffnung 24 und den Stopfen 26 wird bei geschlossenem
Ventil
durch eine biegsame Membrane 2'i verhindert, die an
ihrem Rande durch einen Absatz des Ventilgehäuses gegen
eine
Stirnfläche einer Scheibe 28 angepreßt ist. Die
Scheibe 28
besteht ebenfalls aus Sintermetall und ist
ausreichend porös,
um den 7lüseigkeitadurchtritt $u ermöglichen. Hinter der Scheibe 28 befindet
sich ein Hohl-
raum 29, der mit den Plüssigkeitsauslaßöffnungen
3o in
Verbindung steht.
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An seine dem Anschlußatück 22 abgewandten Ende
besitzt
das Ventilgehäuse 2o ein SchlauchanachlußstUck
31, in dem
eich ein Rückoahlagventil 32 befindet.
Innerhalb
des Flüssigkeitsraumes befindet sich ein fester
Körper 33. Dieser
Körper besteht aus einem Material, das
einen sehr geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten
besitzt,
oder dessen Wärmesusdehnungskoeffizient gleich Null ist. Anstelle
des einen festen Körpers 33 kann eine größere .Anzahl von kleineren
Körpern oder sogar eine Suspension von kleinen festen Körpern in der im Flüssigkeitsraum
21 enthaltenen Flüssigkeit verwendet werden, soweit diese
festen Körper
die gewünschten Wärmeauedehnungseigenschaften besitzen. Der feste Körper 33 vermindert
das Volumen der im Flüssigkeitsraum 21 befindlichen Flüssigkeit beträ,chtlieh,
so daß Temperaturschwankungen, denen das Ventil aus-
gesetzt sein
könnte, den eingestellten Öffnungsdruck des
Ventiles nicht erheblich
beeinflussen, insbesondere dann, wenn das Ventilgehäuse 2o aus einem solchen
Metall herge-
stellt ist, daß es, wenigstens'annähernd, die von
Temperaturscbwankungen abhängigen Volumenänderungen der im
Flüssigkeitsraum
21 befindlichen Flüssigkeit ausgleicht.
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Um das Überdruckventil gebrauchsfertig zu machen, wird eine Drw.ekflUssigkeitsquelle
mit dem SchlauehansehluB-stück 31 verbunden und die Flüssigkeit in den Flüssigkeitsraum
eingeleitet, bis der Flüssigkeitsdruck gegen die Membrane 27 dem
entspricht, der notwendig ist, um die Öffnungen 24 und
2f> so lange geschlossen zu halten,
bis der Druck im hydraulischen
System einen Wert übersteigt, so daß Druckflüssigkeit aus dem hydrau-
lischen
System gelassen werden soll. Wenn dies der Fall ist, wird die Membrane 27 von
dem Stopfen 26 und der Öff-
nung 24 abgehoben und die Flüssigkeit
strömt aus der Öff-
nung 24 durch den Stopfen 26 und die Scheibe 28 in
die
Flüeeigkeitsauslaßöffnungen.3o.
Die In Fig.
3 dargestellte Ausführungsform des ÜberdrnckventIles ist der In
Yig. 2 dargestellen Ausführungsfora weitgehend ähnlich und soweit
wie möglich werden in der folgenden Beschreibung der Ausführungsform
gemäß Fig. 3
die gleichen Besugs$eiahen verwendet wie bei der
Aus M-rungsform gemäß Fig. 2.
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Die Aucflihrangaform gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von
der
gemäß Fig. 2 dadurch, daß die Druckeinstellung den
Yentilee,
also die Einstellung desjenigen Druokess der
auf die
Membrane 27 durch die im Flüssigkeitsraum 21
enthaltene
als verformbarer Körper dienende Flüssigkeit ausgeübt wird,
mit Hilfe eines Tauchkolbens 34 einstellbar ist. Der Tauahkolben
34 ist mit einem Gewindebolzen 35
verbunden, eo daß er durch
Drehen des Gewindebolzens 35 in
den Flüssigkeitsraum hinein oder
aus diesem hinaus ver-
schoben werden kann.
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Unter gewissen Umständen ist es möglich" sui"
die manachettenförnige elastische Hülle 17, die in Pig.
1 dargestellt ist, oder auf den dünnwandigen elastischen Teil
2oa des
Ventilgehäuses 2o, der in den Pig. 2 und 3 dargestellt
ist, $u verzichten. Dies ist dann möglich, wenn der plastische
Körper 16 oder die im Ylüssigkeiteraum 21 enthaltene Flüssigkeit
selbst ausreichend kompreseibel ist, um die
Bewegung der Membrane
27 susulassen, die bei Erreichen der Wennlaet den Ventilen
zum Auslas von Flüssigkeit erforderlich ist md wenn außerdem der
elastische Körper 16
oder dis In 7lUneigkeitsraum 21 enthaltene
Flüssigkeit ausreichend elastisch ist, um die Membrane 27 wieder
In ihre Sohließatellung zurückzubringen, sobald der unesig hohe Druck
im hydraulischen System beseitigt ist. .
Das in Fig. 4 dargestellte
Ventil besitzt ein Ventilgehäuse 36, in dessen eines Ende ein Ansehlußatüek
37 zum Verbinden des Ventilen mit dem hydraulischen System eingeschraubt ist.
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Am inwärtigen Ende den Anschlußstüekes 37 befindet sich ein Ventilsitz
38 mit einer ringförmigen Öffnung 39s die wiederum von einer zweiten ringförmigen
Öffnung 4o umgeben ist. Diese letztere ringförmige Öffnung ist mit den Flüssigkeitsauslaßbohrungen
41 verbunden.
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Die Öffnungen 39 und 4o sind normalerweise, nämlich bei geschlossenem
gentile durch. eine flexible Membrane 42 vorschlossen. Die Membrane 42 besitzt einen
Flansch 43, der flüssigkeitedicht mit der Innenwand des zylinderischen Hohlraumes
44e der im Ventilgehäuse 36 angeordnet ist, verbunden ist. Der zylinderische Hohlraum
44 dient als Flüssigkeitsraum.
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An dem der I4embrane 42 gegenüberliegenden Ende des zylindrischen
Hohlraumes 44 befindet sich ein Kolben oder Tauchkolben 45. Auf den Kolben 45 befindet
sich eine Gummimanschette 46, die einerseits auf dem Umfang des Kolbens 45 und andererseits
an der Innenwand derjenigen Bohrung befestigt ist, die sich im Zylinderende 47 befindet
und durch die der Kolben 45 hindurchtritt. Da der Kolben 45 während des Gebrauches
des Ventilen nur außerordentlich kurzhubige Bewegungen durchführte wird auf die
beschriebene Weise eine Führung_von ausreichend geringer Reibung und zugleich ein
flüssigkeitsdichter Abschluß den äolbens 45 erzielt.
Der
Kolben 45 besitzt eine Kopfplatte 48 und zwischen der Kopfplatte 48 und einem im
Ventilgehäuse in einem Gewinde drehbaren Bolzen 5o befindet sich eine Druckfeder
49. Durch Verdrehen des Bolzens 5o im Ventilgehäuse 36 kann die Federbelastung des
Kolbens 45 den jeweiligen Erforderbissen entsprechend eingestellt werden.
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Der als Flüssigkeitsraum dienende zylinderisehe Mahlraum 44 ist völlig
mit einer Flüssigkeit, Wasser, 01, flüssigem Silicon oder einer geeigneten Flüssigkeit
gefüllt.
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Sobald der Druck in dem hydraulischen System, an das das Überdruckventil
mittels des Anschlußstückes 37 angeschlossen ist, einen vorbestimmten Wert, der
durch die Belastung des Kolbens 45 eingestellt worden war, übersteigt, so wird die
Membrane 42 gegen den Druck des im zylindrischen Hohlraum 44 enthaltenen Flüssigkeitspolsters
geringfügig verformt, so daß das im hydraulischen System befindliche Druckmittel
durch die Öffnung 39 und die Öffnung 40 und von @dieeer in die Flüssigkeitsaustrittsbohrung
41 strömen kann, bis der Überdruck im hydraulischen System beseitigt ist.
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Zum Füllen des zylindrischen Hohlraumes 44 mit Flüssigkeit kann ein
Plüssigkeitseinlaß 51 vorgesehen sein, der
ein Rückschlagventil 52 enthält.
Der Plüssigkeitzeinla8 kann so ausgebildet sein, daß er mit einer Pumpe verbunden
werden kann, oder das Ventil selbst kann eine kleine Füllvorrichtung enthalten.