DE1675495A1 - UEberdruckventil - Google Patents

Description

CA01ERPILLAR TRACTOR CO. ^:

Peoria, Illinois 61602 früher: San Leandro, Kalifornien

N.E. Adams 100 Davis Street 800

Y. St. A. V. St. A.

"Überdruckventil"

Direkt wirkende Überdruckventile sind in der Technik bekannt. Derartige Ventils sind beispielsweise für die Druckentlastung von Pneumatik- oder Hydraulikkreisen in schweren Maschinen verwendet worden. Diese Ventile waren für gewöhnlich zylindrische Ventile, das heißt, sie wiesen als bewegliches Ventilorgan eine zylindrische Ventilspindel auf. Auch Tellerventile sind als Überdruckventile verwendet worden. Bei dieser Art von Ventilen wird ein bewegliches Ventilorgan in Form einer Ventilspindel verwendet, an der ein Ventilsitz herausgearbeitet ist. Ein Ventilgehäuse ist vorgesehen, das einen scharfen Eckteil aufweist, mit dem der Sitz der Ventilspindel in Berührung gebracht wird.

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Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtich.-Ing. Axel Hanimann, Dipl.-Phy». Sebastian Herrmann

Die bekannten, direkt wirkenden Überdruckventile wiesen eine Reihe von Nachteilen hinsichtlich ihrer Ausbildung und ihrer Verwendung auf. Im Falle der Ventile mit zylindrischer Ventilspindel war es für ein gutes Ansprechvermögen des Ventiles notwendig, zwischen den Ventileinlaß- und Auslaßöffnungen Spindelerweiterungen mit einer Breite vorzusehen, die so kurz wie möglich ist. Aufgrund dessen hat es sich als schwierig erwiesen, einen guten Sitz zwischen der Ventilspindel und der mit ihr zusammenwirkenden Ventilbohrung zu erhalten. Wenn der Sitz zu locker ist, tritt eine übermäßige Leckage auf. Wenn andererseits der Sitz zu eng ist, ergibt sich ein Rattern der Ventilspindel. Ein derartiges Rattern führt zu Druckschwankungen, die oft den frühzeitigen Ausfall des Ventiles bewirken.

Im Falle der bekannten Teller-Überdruckventile ruft das ständige öffnen und Schliessen des Ventiles ein Ausbohren des Ventilsitzes durch den mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden Eckteil des Gehäuses hervor. Infolgedessen wird die Ausgleichsfläche der Ventilspindel, die dem Druckmitteldruck in dem geschützten Kreis ausgesetzt wird, erheblich verringert. Wenn ein derartiges Ausbohren der Ventilspindel stattgefunden hat, war es notwendig, den Sitz der Spindel umzuarbeiten oder die Spindel insgesamt zu ersetzen.

Die vorliegende Erfindung sieht ein Überdruckventil der direkt wirkenden Art vor, das die obengenannten Nachteile

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der in der Technik bekannten Ventile überwinden soll. Erfindungsgemäß wird ein direkt wirkendes überdruckventil geschaffen, bei dem das bewegliche Ventilorgan eine Tellerspindel ist. Der Ventilsitz wird durch ein Ventilsitzteil gebildet, das herausnehmbar in einem Ventilgehäuse angebracht ist. Die Ventilspindel ist mit einem Sitzteil ausgebildet, der mit dem Ventilsitz zusammenwirkt. Die Bewegung der Spindel in ihre geschlossene Stellung ist gedämpft.

Die Verwendung der Teller-Ventilspindel dient dazu, die obengenannten Schwierigkeiten hinsichtlich der Leckage und des Rat'terns zu vermeiden, die bei Spindelventilen gemäß dem Stand der Technik auftraten.

Die Anordnung des Ventilsitzes auf einem Ventilsitzteil innerhalb des Ventilgehäuses dient dazu, das obenerwähnte Ausbohren der Ventilspindel zu vermeiden, wie es in Ventilen gemäß dem Stand der Technik auftrat.

Die Verwendung des auswechselbaren Ventilsitzteiles gestattet den einfachen Austausch dieses Teiles bei Verschleiß zu vergleichsweise niedrigen Kosten.

Die Dämpfung der Spindelbewegung dient dazu, die Lebensdauer der Spindel zu verlängern und eine Druckstabilisierung des Ventiles hervorzurufen.

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Die Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung hervor.

Die Zeichnung ist eine senkrechte Querschnittsansicht, die teilweis'e schematisch ein Ventil veranschaulicht, das gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist.

In der Zeichnung ist ein Ventil 10 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Ventil 10 bildet ein Ventilgehäuse 11, das aus vier Gehäuseteilen 12a, 12b, 12c und 12d besteht. An dem Gehäuseteil 12a ist ein innerer, um den Umfang des Ventiles verlaufender Plansch 14 angebracht. Ein ähnlicher Plansch 15 ist an dem Gehäuseteil 12b angebracht. Die Gehäuseteile 12a und 12b sind an den Planschen 14 und 15 durch Bolzen 16 aneinander befestigt. Ähnliche Planschen 17, 18 und Bolzen 19 dienen dazu, die Gehäuseteile 12b und 12c aneinander zu befestigen. Ähnliche Planschen 20, 21 und Bolzen 22 befestigen die Gehäuseteile 12c und 12d aneinander.

In. dem Gehäuseteil 12c ist eine zylindrische Bohrung ausgebildet, die eine Ventilkammer 24 bildet. In dem Gehäuseteil 12c ist ferner ein Druckmitteleinlaß 26 ausgebildet, der in Verbindung mit der Kammer 24 steht.

In dem Gehäuseteil 12b ist eine Hilfskammer 28 ausgebildet, in die die Ventilkammer 24 mündet. Der Gehäuseteil 12b ist mit einem Druckmittelauslaß 30 versehen, der über einen Ringraum 32 in Verbindung mit der Hilfekammer 28 steht.

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In Nähe der Kammer 24 ist in einer in dem Gehäuseteil 12c ausgebildeten erweiterten Bohrung 34 ein Ventilsitzteil 36 angeordnet. Das Ventilsitzteil 36 ist mittels eines Dichtungsringes 38 in seiner Stellung abgedichtet. Der dichtungsring 38 ist in einer kreisförmigen Nut 40 angeordnet, die in dem Gehäuseteil 12b ausgebildet ist. Das Sitzteil 36 weist einen der Ventilkammer 24 zugewandten, abgeschrägten Ventilsitz 42 auf.

Der Gehäuseteil 12c ist mit einer in axialer Richtung verlaufenden Bohrung 44 ausgebildet, die in die Kammer 24 mündet. In der Bohrung 44 ist eine Tellerventilspindel 46 angeordnet. Die Spindel 46 ist an ihrem einen Ende 48 mit einer axialen Bohrung 50 ausgebildet, in der eine Feder 52 angeordnet ist. Die Peder 52 liegt an der Innenfläche 54 des Gehäuseteiles I2d an und dient dazu, die Ventilspindel 46 in Richtung auf das Ventilsitzteil 36 vorzuspannen.

Die Ventilspindel 46 ist mit einem zylindrischen Sitzteil 56 versehen, der normalerweise durch die Feder 52 in geschlossene? Stellung gehalten wird, in der er in Berührung mit dem Ventilsitz 42 steht. In Nähe des zylindrischen Sitzteiles 56 ist die Spindel 46 mit einer Ausgleichsfläche 57 ausgebildet, die sich normalerweise in der Kammer 24 befindet. Wie bei A gezeigt, ist die Ausgleichsflache 57 zwischen zwei in axialem Abstand voneinander befindlichen Punkten 58 und 60 ausgebildet,

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die einen kleineren und einen größeren Durchmesser der Spindel 46 darstellen.

An einer nach innen verlaufenden Verlängerung 62 der Ventilspindel ist ein Kolben 64- angebracht. Der Kolben 64 ist in einer in dem Gehäuseteil 12b ausgebildeten Bohrung 66 angeordnet. Eine Druckmittelleitung 68 verläuft durch das Gehäuse 12 und stellt die Verbindung zwischen der Bohrung 44 in dem Gehäuseteil 12c und der Bohrung 66 in dem Gehäuseteil 12a her. In der Leitung 68 ist ein Absperrventil 70 in Nähe der Bohrung 66 angeordnet.

Ein Kanal 72 ist durch die Gehäuseteile 12a und 12b geschnitten und stellt die Verbindung zwischen der Leitung 68 und dem Ringraum 32 her. Eine verengte Durchströmöffnung 74 ist in dem Kanal 72 in Nähe der Verbindungsstelle des letzteren mit der Leitung 68 ausgebildet.

Das Ventil 10 ist in einem ein Druckmittel enthaltenden Kreis angeordnet, der durch das Ventil geschützt werden soll. Die Verbindung wird durch eine Leitung 76 hergestellt, die in die Einlaßöffnung 26 des Ventiles mündet. Eine Auslaßleitung 78 stellt die Verbindung zwischen der Auslaßöffnung 30 und einem Tank 80 her.

Während dee Betriebes des Ventiles 10 wird die Spindel 46, wie zuvor angedeutet, normalerweise durch die Feder 52 in der geschlossenen Stellung gehalten, in der der Sitzteil 56 der

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Spindel in Berührung mit dem Ventilsitz 42 steht. Wenn der Druck in dem durch das Ventil zu schützenden Kreis einen bestimmten Wert überschreitet, wirkt das Druckmittel in der Kammer 24 auf die Ausgleichsfläche 57 der Spindel 46 und drückt die letztere gegen die Kraft der Feder 52 in eine geöffnete Stellung, in der der Sitzteil 56 der Spindel von dem Ventilsitz 42 getrennt ist. Das Druckmittel kann dann durch die Leitung 76 und die Einlaßöffnung 26 in die Kammer 24 strömen. Dieses Druckmittel kann dann aus der Kammer 24 durch die Hilfskammer 28 in den Ringraum 32 und von diesem durch die Auslaßöffnung 30 und die Leitung 78 in den Tank 80 strömen. Der Druck des Druckmittels in dem durch das Ventil geschützten Kreis wird somit durch das Ablassen von Druckmittel in den Tank 8O verringert.

Die Spindel 46 wird bei der Rückkehr des Druckes in de.m geschützten Kreis zu seinem Normalwert durch die Feder 52 in ihre ursprüngliche geschlossene Stellung an dem Ventilsitz 42 bewegt. Eine Einrichtung zur Dämpfung der Rückkehrbewegung der Spindel 46 ist vorgesehen. Um diese Dämpfung hervorzurufen, wird der Kolben 64 mit einem Dämpfungsdruckmittel beaufschlagt. Dieses Dämpfungsdruckmittel ist ein kleiner Teil des Druckmittels, das durch das Ventil 10 geströmt ist. Dieser Teil des Druckmittels gelangt aus der Kammer 24 durch die Bohrung 44 in die Leitung 68. Es strömt dann durch die Leitung 68, durch das Absperrventil 70 und in die Bohrung 66. Wenn die Spindel 46 in geschlossene Stellung be-

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wegt wird, wirkt das in der Bohrung 66 befindliche Druckmittel der Bewegung des Kolbens 64 entgegen. Das Absperrventil 70 verhindert die Rückströmung des Druckmittels durch die Leitung 68. Das Druckmittel wird aus der Kammer 66 durch den Kanal 72 in den Ringraum 32 abgelassen. Die verengte Durch-

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Strömöffnung 74 in dem Kanal 72 dient dazu, die Geschwindigkeit zu steuern, mit der das Druckmittel aus der Bohrung abläuft. Dadurch wird eine Dämpfung des Kolbens 64 und infolgedessen der Spindel 46 hervorgerufen.

Das Ventil 10 bietet eine Reihe ungewöhnlicher Vorteile hinsichtlich seiner Ausbildung und seiner Verwendung. Durch die Verwendung der Tellerspindel 46 wird eine Ventilkonstruktion, bei der kein Leckageproblem besteht, zu sehr viel geringeren Kosten ermöglicht, als es bisher in der Technik möglich war. Ferner wird mit vergleichsweise geringen Kosten eine Ventilkonstruktion erzielt, bei der kein Rattern der Ventilspindel auftritt.

Im Vergleich zu dem Tellerventil gemäß dem Stand der Technik wird'durch das Ventil 10 eine Ventilkonstruktion geschaffen, bei der jegliches Ausbohren des Sitzes der Ventilspindel 46 keine Änderung der Ausgleichsfläche 57 hervorruft. Der Druck, der erforderlich ist, um die Ventilspindel 46 in Berührung mit dem Ventilsitz zu bringen, bleibt daher während der gesamten Nutzungsdauer des Ventils 10 im wesentlichen konstant. Die durch den Kolben 64 hervorgerufene Dämpfungswirkung dient

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dazu, die Nutzungsdauer des Ventiles 10 durch Verringerung des Verschleisses des Sitzes 42 und des Sitzteiles 56 zu verlängern.

Da ein austauschbares Ventilsitzteil 36 vorgesehen ist, kann der Ventilsitz 42 "bei Verschleiß zu vergleichsweise geringen Kosten in einfacher Weise ausgetauscht werden. Ferner bildet dieses Teil einen Ventilsitz mit geringen Kosten, da es locker in der es aufnehmenden Kammer eingesetzt wird und sich frei beweglich auf das Ventilorgan ausrichten kann, um einen perfekten Sitz hervorzurufen, bevor die Schrauben 19 angezogen werden, um die G-ehäuseteile fest aneinander zu befestigen.

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Claims (12)

Patentanmeldung: "Überdruckventil" PATENTANSPRÜCHE

1. Überdruckventil, gekennzeichnet durch ein Ventilgehäuse (11) in dem eine Kammer (24) ausgebildet ist, und das mit einer Druckmitteleinlaßöffnung (26) und mit einer Druckmittelauslaßöffnung (30) versehen ist, die beide in Verbindung mit der Kammer (24) stehen, ein in der Ventilkammer angeordnetes Teil (36), das einen Ventilsitz (42) bildet, und eine Tellerventilspindel (46), die in dem Ventilgehäuse hin- und herbewegbar angeordnet ist und durch eine Feder (52) in die geschlossene Stellung vorgespannt ist, in der sie in Berührung mit dem Ventilsitz steht, und bei Auftreten eines bestimmten Druckmittel druckes in der Kammer-(24) in eine geöffnete Stellung bewegt werden kann, in der

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Patentanwälte Dipl.-Infl. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-lng. Axel Hammann, Dipi.-Phyt. Sebastian Herrmann

sie von dem Ventilsitz (42) getrennt ist.

2. Überdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (42) schräg ausgebildet ist.

3. Überdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz durch ein Sitzteil (36) gebildet wird, das in dem Gehäuse auswechselbar angeordnet ist.

4. Überdruckventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkammer durch eine zylindrische Bohrung gebildet wird, die in dem Gehäuse ausgebildet ist, und daß das Sitzteil (36) in Nähe der zylindrischen Bohrung (24) in einer in dem Gehäuse ausgebildeten erweitern Bohrung (34) angeordnet ist.

5. Überdruckventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sitzteil (36) in der erweiterten Bohrung (34) durch einen Dichtungsring (38) abgedichtet ist.

6. überdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse mit einer in die Kammer mündenden Bohrung (44) ausgebildet ist, in der die Ventilspindel (46) hin- und herbewegbar ist.

7. Überdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilspindel (46) mit einem zylindrischen Sitzteil (56) ausgebildet ist, der dazu dient, an dem Ventilsitz (42) anzuliegen. 009852/0839

8. Überdruckventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilspindel (46) mit einem zylindrischen Teil ausgebildet ist, der in axialem Abstand von dem Sitzteil (56) angeordnet ist und einen größeren Durchmesser hat, als der Sitzteil, und daß die Ventilspindel eine Ausgleichsfläche (57) bildet, die sich zwischen dem Sitzteil (56) und dem zylindrischen Spindelteil mit größerem Durchmesser befindet, und die dazu dient, mit dem in der Kammer (24) befindlichen Druckmittel beaufschlagt zu werden.

9· Überdruckventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Dämpfung der Bewegung der Spindel (46) in ihre geschlossene Stellung.

10. Überdruckventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Dämpfung einen an der Ventilspindel angebrachten Kolben (64) und eine Druckmittelleitung (68) umfasst, durch die der Kolben (64) mit einem Dämpfungsdruckmittel beaufschlagt wird.

11. Überdruckventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (68) in dem Ventilgehäuse (11) ausgebildet ist, und daß das Dämpfungsdruckmittel aus der Kammer (24) in die leitung (68) eingeführt wird.

12. Überdruckventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,

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daß der leitung (68) Mittel (70, 72, 74) zugeordnet sind, durch die der Druck des Dämpfungsdruckmittels nach der Beaufschlagung der Fläche des Koltens (64) aufrechterhalten wird.

13· Überdruckventil nach Anspruch. 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sitzteil (36) sich frei "beweglich auf das Yentilorgan (46, 56) ausrichten kann, "bevor es in der ausgerichteten Stellung "befestigt wird.

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L e e r s e i t e