DE1450558B2 - überdruckventil für hydraulische Grubenausbauelemente - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Überdruckventil für ausbauelemente kommt es vor allem auf eine exakte

hydraulische Grubenausbauelemente, z. B. für hy- Einstellungsmöglichkeit des Öffnungs- bzw. Schließ-

draulische Grubenstempel, dessen Verschlußkörper druckes an. Außerdem muß von solchen Ventilen

von einem im Ventilgehäuse befindlichen verform- gefordert werden, daß der einmal eingestellte

baren Körper aus einem halbflüssigen oder flüssigen 5 Öffnungs- bzw. Schließdruck über lange Zeit auch

Medium im Schließsinne druckbelastet ist. bei wechselnden Temperaturbedingungen beibehalten

Überdruckventile an hydraulischen Grubenausbau- wird. Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein Ventil elementen, insbesondere an Grubenstempeln, dienen der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei bedazu, bei infolge des Gebirgsdruckes auftretender sonders kompakter Bauform eine exakte Einstellung übermäßiger Belastung des Ausbauelementes einen io eines sehr hohen Öffnungs- bzw. Schließdruckes ergeringen Teil der im Druckraum des Ausbau- möglicht und das den eingestellten Druck über lange elementes vorhandenen Druckflüssigkeit abzulassen Zeit auch bei Temperaturschwankungen möglichst und hierdurch das Ausbauelement zu entlasten. unverändert beibehält.

Schwierigkeiten treten hierbei vor allem wegen der Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungs-

exirem hohen Drücke auf, bei denen das Ventil ein- 15 gemäß dadurch, daß bei einem Überdruckventil der

wandfrei öffnen und schließen muß. eingangs angegebenen Gattung der verformbare

Nach dem Stande der Technik ist es bekannt, bei Körper durch die Rückstellkraft eines federelastisch derartigen Überdruckventilen den Verschlußkörper ausgebildeten Wandabschnittes des Ventilgehäuses des Ventils im Schließsinne durch Federn zu be- mit Druck belastet ist, der dem im Schließsinne auf lasten oder aber auch an die Stelle dieser Federn 20 den Verschlußkörper wirkenden Druck entspricht, ein hochgespanntes Gas oder eine unter hohem Die Federcharakteristik des erfindungsgemäß mit Druck stehende Flüssigkeit treten zu lassen. Die einem federelastischen Wandabschnitt versehenen Verwendung von Gas als Federelement ist vor allem Ventilgehäuses zeichnet sich gegenüber dem beim Hinblick auf die dabei auftretenden Abdichtungs- kannten starren Ventilgehäuse durch eine relativ Schwierigkeiten problematisch, weil ein Gas bei 25 flache Kennlinie aus, so daß Volumenveränderungen 200 bis 400 atü nach entsprechender Zeit durch alle nur zu vergleichsweise sehr kleinen Druckverändebekannten Dichtungsmassen diffundiert. Außerdem rungen führen. Infolgedessen bleibt beim Überdruckändert sich der Gasdruck bei Temperaturschwankun- ventil gemäß der Erfindung der eingestellte Druck gen relativ stark, so daß ein solches Ventil den ein- auch bei Temperaturschwankungen oder unvermeidgestellten Öffnungs- bzw. Schließdruck nicht exakt 30 baren geringfügigen Verlusten an Druckmedium beibehält. Die Verwendung einer unter Druck nahezu konstant. Außerdem läßt sich der Druck von stehenden Flüssigkeit an Stelle eines Federelementes vornherein sehr genau einstellen. Weiterhin ergeben bringt das Problem mit sich, daß in diesem Falle sich eine vorteilhafte kompakte Bauform sowie ein ständig eine Druckmittelquelle an das Ventil ange- Minimum von beweglichen Teilen innerhalb des schlossen sein muß, die die an sich unelastische 35 Ventils.

Flüssigkeit auf dem benötigten Druck hält. Der zu- Der Verschlußkörper des Ventils gemäß der Ersätzliche Anschluß einer Druckmittelquelle ist in findung ist zweckmäßig als biegsame oder nachbaulicher Hinsicht sehr aufwendig und kommt des- giebige Membran ausgebildet, während die Ein- und/ halb für Überdruckventile, die an Grubenausbau- oder Austrittsöffnungen als vorzugsweise ringförmige elementen verwendet werden sollen, nicht in Frage. 40 Öffnungen von geringer Breite ausgebildet sind, um

Nach dem Stande der Technik ist weiterhin ein das Eindringen des Verschlußkörpers in die öffnun-

Uberdruckventil bekannt, bei dem der Verschluß- gen zu verhindern.

körper durch einen im Ventilgehäuse befindlichen Zum Einbringen des flüssigen oder halbflüssigen verformbaren Körper im Schließsinne druckbelastet Materials in das Ventilgehäuse ist das Ventilgehäuse ist. Der verformbare Körper besteht bei diesem 45 zweckmäßig mit einem Füllventil versehen. Durch Ventil aus einem halbflüssigen Material, das sich dieses Füllventil kann das flüssige oder halbflüssige unter Druck wie eine Flüssigkeit verhält. Die Druck- Material zwecks Einstellung des Überdruckventils beaufschlagung des verformbaren Körpers erfolgt auf den gewünschten Druck mit dem vorgesehenen durch eine Stellschraube, die in das unelastisch aus- Öffnungs- bzw. Schließdruck eingebracht werden, gebildete Ventilgehäuse einschraubbar ist und dabei 50 Um die Änderung des Öffnungs- bzw. Schließden für den verformbaren Körper vorhandenen druckes in Abhängigkeit von Temperaturschwankun-Raum verkleinert, so daß sich in diesem ein hoher gen noch zu vermindern, kann im Ventilgehäuse zuDruck aufbaut. Dabei tritt das Problem auf, daß sich sätzlich ein Körper aus einem Material angeordnet der Öffnungs- bzw. Schließdruck des Ventils nur sein, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient klein oder sehr ungenau einstellen läßt, da wegen der In- 55 praktisch gleich Null ist. Dieser Körper füllt den kompressibilität des sich wie eine Flüssigkeit ver- größten Teil des Ventilgehäuses aus, so daß die haltenden Materials kleinste Volumenänderungen des relativ große Wärmedehnung der Flüssigkeit nur zu Ventilgehäuses bzw. kleinste Mengenverluste des einem kleinen Bruchteil wirksam wird,
halbflüssigen Materials sehr große Druckänderungen Im folgenden sind zwei Ausführungsbeispiele von nach sich ziehen. So können beispielsweise Volumen- 60 Überdruckventilen gemäß der Erfindung an Hand Veränderungen, die sich aus Temperaturschwankun- der Zeichnung beschrieben, in der
gen ergeben, zu sehr großen Druckschwankungen F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführen. Auch die infolge von Abdichtungsschwierig- führungsform und

keiten unvermeidbaren kleinen Mengenverluste des F i g. 2 einen Längsschnitt durch eine zweite Aushalbflüssigen Materials bewirken bei dem bekannten 65 führungsform eines Ventils gemäß der Erfindung Überdruckventil ein sehr schnelles Absinken des ein- zeigt,
gestellten Öffnungs- bzw. Schließdruckes. Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform

Bei Überdruckventilen für hydraulische Gruben- des Überdruckventils gemäß der Erfindung ist das

Ventilgehäuse in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet. Es kann beispielsweise aus einer Beryllium-Kupfer-Legierung oder einem anderen, möglichst elastischen Material hergestellt sein und besitzt einen dünnwandigen elastischen Wandabschnitt 20 α, der als Umhüllung für eine als verformbarer Körper dienende Flüssigkeit dient, z. B. für ein flüssiges Silikon, das sich im Flüssigkeitsraum 21 befindet.

An einem Ende des Ventilgehäuses 20 befindet sich ein Anschlußstück 22, mit Hilfe dessen das Überdruckventil an das hydraulische System eines Grubenstempels oder Ausbauelementes angeschlossen wird. Das Anschlußstück 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 Porosität besitzt, um den Durchfluß von Flüssigkeit zu ermöglichen. Der Durchfluß von Flüssigkeit durch die öffnung 24 und den Stopfen 26 wird bei geschlossenem Ventil durch eine biegsame Membran 27 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 Flüssigkeitsdurchtritt zu ermöglichen. Hinter der Scheibe 28 befindet sich ein Hohlraum 29, der mit den Flüssigkeitsauslaßöffnungen 30 in Verbindung steht.

An seinem dem Anschlußstück 22 abgewandten Ende besitzt das Ventilgehäuse 20 ein Schlauchanschlußstück 31, in dem sich ein als Rückschlagventil ausgebildetes Füllventil 32 befindet.

Innerhalb des Flüssigkeitsraumes 21 befindet sich ein fester Körper 33. Dieser Körper besteht aus einem Material, das einen sehr geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt oder dessen Wärmeausdehnungskoeffizient gleich Null ist. An die Stelle des einen festen Körpers 33 kann eine größere Anzahl von kleineren Körpern oder auch eine Suspension von sehr kleinen festen Körpern in der im Flüssigkeitsraum 21 enthaltenen Flüssigkeit verwendet werden, soweit diese festen Körper die gewünschten Wärmeausdehnungseigenschaften besitzen. Der feste Körper 33 vermindert das Volumen der im Flüssigkeitsraum 21 befindlichen Flüssigkeit beträchtlich, so daß Temperaturschwankungen, denen das Ventil ausgesetzt sein könnte, den eingestellten Öffnungsdruck des Ventils nicht erheblich beeinflussen, und zwar insbesondere dann, wenn das Ventilgehäuse 20 aus einem solchen Metall hergestellt ist, daß es, wenigstens annähernd, die von Temperaturschwankungen abhängigen Volumenänderungen der im Flüssigkeitsraum 21 befindlichen Flüssigkeit ausgleicht.

Um das Überdruckventil gebrauchsfertig zu machen, wird eine Druckflüssigkeitsquelle mit dem Schlauchanschlußstück 31 verbunden und die Flüssigkeit durch das Füllventil 32 in den Flüssigkeitsraum 21 eingeleitet, bis der Flüssigkeitsdruck gegen die Membran 27 groß genug ist, die Öffnung 24 so lange geschlossen zu halten, bis der Druck im hydraulischen System des angeschlossenen Grubenausbauelementes einen vorbestimmten Wert übersteigt.

Beim Einfüllen des halbflüssigen oder flüssigen Mediums in das Ventilgehäuse 20 wird bei entsprechender Druckbeaufschlagung der federelastisch ausgebildete Wandabschnitt 20 a des Gehäuses 20 elastisch verformt, d. h., er wird nach außen ausgebaucht. Die Rückstellkraft des federelastischen Wandabschnittes 20 α belastet nach erfolgter Füllung das flüssige bzw. halbflüssige Medium und hält somit den eingestellten Druck innerhalb des Ventilgehäuses aufrecht. Die Federcharakteristik des federelastischen Wandabschnittes kennzeichnet sich durch eine relativ flache Kennlinie, so daß relativ große Volumen-Veränderungen nur sehr kleine Druckschwankungen nach sich ziehen. Infolge des federelastischen Wandabschnittes ist es also möglich, den Ansprechdruck des Ventils von vornherein sehr genau einzustellen. Dieser Ansprechdruck bleibt nach erfolgter Füllung auch bei Temperaturschwankungen oder bei geringfügigen Verlusten an Druckmedium über lange Zeit nahezu gleichbleibend erhalten.

Bei Überschreiten des zulässigen Druckes in dem Grubenausbauelement wird die Membran 27 von dem Stopfen 26 und der Öffnung 24 abgehoben, und die Flüssigkeit strömt aus der Öffnung 24 durch den Stopfen 26 und die Scheibe 28 in die Flüssigkeitsauslaßöffnungen 30. Ist der Druck in dem Grubenausbauelement wieder auf den zulässigen Wert abgesunken, wird die Öffnung 24 wieder durch Anpressen der Membran 27 gegen den Ventilsitz 25 geschlossen.

Die in F i g. 2 dargestellte Ausführungsform des Überdruckventils gemäß der Erfindung ist der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform weitgehend ähnlich, und soweit wie möglich werden in der folgenden Beschreibung der Ausführungsform gemäß F i g. 2 die gleichen Bezugszeichen verwendet wie bei der Beschreibung der Ausführungsform gemäß Fig· I.

Die Ausführungsform gemäß der F i g. 2 unterscheidet sich von der gemäß F i g. 1 dadurch, daß die Druckeinstellung des Ventils, d. h. also die Einstellung desjenigen Druckes, der auf die Membran 27 durch die im Flüssigkeitsraum 21 enthaltene, als verformbarer Körper dienende Flüssigkeit ausgeübt wird, mit Hilfe eines Tauchkolbens 34 einstellbar ist. Der Tauchkolben 34 ist mit einem Gewindebolzen 35 verbunden, so daß er durch Drehen des Gewindebolzens 35 in den Flüssigkeitsraum 21 hinein oder aus diesem heraus verschoben werden kann. Mit Hilfe dieses Tauchkolbens kann der eingestellte Öffnungs- bzw. Schließdruck des Überdruckventils gegebenenfalls von Zeit zu Zeit nachgestellt werden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Überdruckventil für hydraulische Grubenausbauelemente, z. B. für hydraulische Grubenstempel, dessen Verschlußkörper von einem im Ventilgehäuse befindlichen verformbaren Körper aus einem halbflüssigen oder flüssigen Medium im Schließsinne druckbelastet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der verformbare Körper durch die Rückstellkraft eines federelastisch ausgebildeten Wandabschnittes (20 a) des Ventilgehäuses (20) mit Druck belastet ist, der dem im Schließsinne auf den Verschlußkörper (27) wirkenden Druck entspricht.

2. Überdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkörper (27) als Membrane aus biegsamem oder nachgiebigem Material ausgebildet ist.

3. Überdruckventil nach den Ansprüchen 1

und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und/oder Austrittsöffnungen (24) als ringförmige Öffnungen von geringer Breite ausgebildet sind. 4. Überdruckventil nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein in das Ventilgehäuse (20) einmündendes Füllventil (31, 32).

5. Überdruckventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Ventilgehäuse (20) zusätzlich ein Körper (33) aus einem Material befindet, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient klein oder praktisch gleich Null ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen