DE3420890C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Druckbegrenzungsventil, insbesondere
für hydraulische Teleskopstempel u. dgl., mit einem
in einer Kolbenbohrung des Ventilgehäuses gegen die Rückstellkraft
einer Ventilfeder hubbeweglichen Ventilkolben,
der eine durchgehende Axialbohrung aufweist, von der am
Umfang des Ventilkolbens mündende Radialbohrungen abzweigen,
die beim Öffnen des Ventils einen in einer Ringnut
der Kolbenbohrung sitzenden O-Ring überlaufen, und mit
einem in Strömungsrichtung hinter dem O-Ring auf der Seite
der Ventilfeder im Ventilgehäuse befindlichen, mit mindestens
einem Auslaß versehenen Abströmraum.
Druckbegrenzungsventile dieser Art werden vor allem bei
hydraulischen Ausbausystemen für Untertagebetriebe verwendet
und haben sich hier in der Praxis bewährt. Aus der
DE-OS 17 50 834 ist ein solches Druckbegrenzungsventil bekannt.
Die Axialbohrung des Ventilkolbens, über die beim
Öffnen des Ventils die Druckentlastung erfolgt, ist durchgehend
ausgeführt, so daß sie auf der Federseite in eine
kleine Kammer mündet, die zwischen dem balligen Kopfstück
des Ventilkolbens und einem den Federteller bildenden
pfannenartigen Druckstück liegt. Die Anordnung ist so getroffen,
daß bei einem über den Ansprechdruck des Ventils
ansteigenden Druck das Druckstück von dem Kopfstück des
Ventilkolbens abgehoben wird, so daß ein größerer Abflußquerschnitt
geöffnet wird, über den die Druckflüssigkeit
schnell abfließen kann. Die Ventilfeder liegt im übrigen
in dem Abströmraum, der mit Auslaßbohrungen für den Druckmittelablauf
versehen ist.
Bei sehr hohen Arbeitsdrücken, wie sie z. B. bei mehrstufigen
Teleskopstempeln und sonstigen Teleskopzylindern in
der zweiten Ausfahrstufe auftreten, wo die Drücke eine
Größenordnung von etwa 1000 bar erreichen können, müssen
sehr große Schließkräfte am Ventilkolben aufgebracht werden.
Dies erfordert entsprechend stark ausgelegte Ventilfedern,
die sich in den üblichen Ventilpatronen nicht ohne
weiteres unterbringen lassen. Außerdem müssen die Radialbohrungen
des Ventilkolbens verhältnismäßig kleine Durchmesser
erhalten, um zu vermeiden, daß beim Überlaufen des
O-Ringes durch die Radialbohrungen dieser bei den hohen
Drücken zerstört wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Druckbegrenzungsventil
der eingangs genannten Art, welches normalerweise als Ventilpatrone
ausgebildet ist, in einfacher Weise so auszugestalten,
daß es ohne Funktionsverlust und ohne Verwendung
extrem starker Ventilfedern auch bei sehr hohen Drücken,
die in der Größenordnung von etwa 1000 bar liegen können,
einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der
die Ventilfeder aufweisende Federraum gegenüber dem Abströmraum
abgedichtet ist und über die durchgehende Axialbohrung
des Ventilkolbens ständig mit der Druckseite des
Ventils verbunden ist, wobei der Ventilkolben einen unter
Abdichtung in den Federraum eintauchenden Kolbenumsatz aufweist,
auf den die Ventilfeder wirkt.
Bei dieser Ausgestaltung des Druckbegrenzungsventils ist
also der Ventilkolben aufgrund des sich in der Federkammer
aufbauenden Gegendrucks zumindest teilweise druckausgeglichen,
so daß eine entsprechend schwache Ventilfeder verwendbar
ist, die die feinfühlige und genaue Arbeitsweise des
Ventils begünstigt. Das Druckbegrenzungsventil ist daher ohne
großen Mehraufwand so ausgestaltet, daß es auch bei sehr
hohen Arbeitsdrücken, die in der Größenordnung von etwa
1000 bar liegen können, ohne Verlust an Funktionssicherheit
und Funktionsgenauigkeit eingesetzt werden kann. Vorzugsweise
hat der genannte Kolbenansatz einen kleineren Durchmesser
als der Ventilkolben auf seiner gegenüberliegenden
Kolbenseite. Der Ventilkolben ist hierbei nur teilweise
druckausgeglichen. Die Druckdifferenz wird als Schließkraft
von der Ventilfeder aufgebracht.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stützt
sich die Ventilfeder über ein Druckglied gegen den Kolbenansatz
ab, das in Verlängerung der Axialbohrung des Ventilkolbens
eine mit dieser verbundene und in den Federraum
mündende durchgehende Axialbohrung aufweist. Die Verbindung
des Federraums mit der Hochdruckseite erfolgt hierbei auf
kürzestem Wege über die fluchtenden Axialbohrungen des Ventilkolbens
und des den Federteller bildenden Druckstücks,
wobei diese Bauweise auch der Ausbildung des Ventils als
vergleichsweise kleine Ventilpatrone Rechnung trägt. In dieser
Hinsicht vorteilhaft ist es, wenn sich der Kolbenansatz
des Ventilkolbens mit einer balligen Stirnfläche in einer
sphärischen Lagerfläche des Druckstücks abstützt, wobei die
Axialbohrung des Druckstücks in der sphärischen Lagerfläche
und die Axialbohrung des Ventilkolbens in seiner balligen
Stirnfläche mittig münden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist
der Ventilkolben einen im Durchmesser erweiterten, in der
Abströmkammer liegenden Bund o. dgl. auf, wobei der mit dem
Bund vorzugsweise einstückig verbundene Kolbenansatz unter
Abdichtung die Bohrung eines die Federkammer gegenüber der
Abströmkammer verschließenden ringförmigen Bodenstücks
durchfaßt und in dessen Bohrung geführt ist. Die Axialbohrung
des Ventilkolbens ist zweckmäßig gestuft, wobei sie
auf dem Abschnitt zwischen dem hochdruckseitigen Ende des
Ventilkolbens und den radialen Bohrungen desselben einen
größeren Durchmesser hat als auf dem Abschnitt zwischen
den Radialbohrungen und dem in den Federraum eintauchenden
Ende des Ventilkolbens. Über den im Durchmesser größeren
Abschnitt der Axialbohrung des Ventilkolbens kann beim
Öffnen des Ventils die Druckflüssigkeit über eine Vielzahl
kleiner Radialbohrungen in der erforderlichen Menge je
Zeiteinheit abfließen. Der im Durchmesser kleinere Abschnitt
der Axialbohrung des Ventilkolbens stellt lediglich
die hydraulische Hochdruckverbindung mit der Federkammer
her, wodurch der genannte Gegendruck am Ventilkolben
bewirkt wird.
Um beim Ansprechen des Druckbegrenzungsventils auch größere
Flüssigkeitsmengen in kurzer Zeitspanne abführen zu können
und dabei unter Berücksichtigung der hohen Arbeitsdrücke
Beschädigungen des die Ventilfunktion aufweisenden O-Ringes
zu vermeiden, weist nach einem wesentlichen Erfindungsmerkmal
der Ventilkolben im Axialabstand hintereinander und
von der gemeinsamen Axialbohrung ausgehend mindestens zwei
Gruppen an Radialbohrungen auf, wobei jede Gruppe dieser
Radialbohrungen ein von diesen beim Ansprechen des Ventils
überlaufender gesonderter O-Ring in der Kolbenbohrung zugeordnet
ist. Zweckmäßig sind hierbei im Ventilgehäuse im
Axialabstand hintereinander zwei Abströmkammern angeordnet,
die jeweils mehrere Auslaßbohrungen aufweisen. Zugleich ist
zwischen den von den Gruppen der Radialbohrungen überlaufenden
O-Ringen ein weiterer, von den Radialbohrungen nicht
überlaufender O-Ring in der Kolbenbohrung in Anpressung am
Ventilkoben vorgesehen, welcher im Schließzustand des Ventils
den Flüssigkeitsablauf von der einen Gruppe der Radialbohrungen
zu der Abströmkammer der anderen Gruppe an Radialbohrungen
verhindert.
Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit dem in
der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert,
wobei die Zeichnung ein erfindungsgemäßes Druckbegrenzungsventil
im Axialschnitt zeigt.
Das dargestellte Druckbegrenzungsventil 1 ist in bekannter
Weise als Ventilpatrone ausgebildet. Sein Ventilgehäuse besteht
aus zwei zylindrischen Gehäuseteilen 2 und 3, die
miteinander verschraubt sind. Eine Gegenmutter 5 sichert
die Schraubverbindung 4. Das Gehäuseteil 2 weist an seinem im
Durchmesser abgesetzten Endbereich ein Außengewinde 6 auf,
mit der die Ventilpatrone in ein den hydraulischen Hochdruck
führendes Bauteil eingeschraubt wird. Die Abdichtung der
Ventilpatrone in der sie aufnehmenden Gewindebohrung erfolgt
mittels eines O-Ringes 7.
Das Gehäuseteil 2 weist eine durchgehende gestufte Axialbohrung
8 auf, in der ein Ventilkolben 9 geführt ist, der mit
einem im Durchmesser erweiterten Kolbenbund 10 und einem
hiermit einstückig verbundenen Kolbenansatz 11 versehen ist.
Die Bohrung 8 weist innenseitig einen im Durchmesser erweiterten
Abschnitt auf, der einen Abströmraum 12 bildet, der
mit mehreren radialen Auslaßbohrungen 13 versehen ist.
Die zylindrische Innenbohrung des Gehäuseteils 3 bildet einen
Federraum 14, der die Ventilfeder 15 aufnimmt, die sich
einerseits am Boden 16 des Gehäuseteils 3 und andererseits
an einem als Federteller ausgebildeten Druckstück 17 abstützt.
Die Federkammer 14 ist innenseitig durch ein ringförmiges
Bodenstück 18 verschlossen, welches in einer Ausdrehung
des zylindrischen Gehäuseteils 3 sitzt und gegenüber
diesem durch einen O-Ring 19 abgedichtet ist. Der zylindrische
Kolbenansatz 11 durchfaßt die Bohrung des ringförmigen
Bodenstücks 18. Ein O-Ring 20 dichtet den Kolbenansatz
11 gegenüber dem Bodenstück 18 ab. Es ist erkennbar,
daß der Federraum 14 des Druckbegrenzungsventils gegenüber
dem Abströmraum 12, welcher den Ventilauslaß bildet, abgedichtet
ist.
Der Ventilkolben 9 ist mit einer mittigen, auf ganzer Länge
durchgehenden Axialbohrung 21 versehen, die als gestufte
Bohrung ausgeführt ist. Von dieser Axialbohrung zweigen eine
Gruppe an Radialbohrungen 22 ab, die in bekannter Weise
am Außenumfang des Ventilkolbens 9 münden. Beispielsweise
sind über den Umfang des Ventilkolbens sechs bis zwölf solcher
Radialbohrungen 22 vorgesehen, die mit der gemeinsamen
Axialbohrung 21 innenseitig verbunden sind. Der Abschnitt
21′ der Axialbohrung 21, der zwischen den Radialbohrungen
22 und dem hochdruckseitigen Ende des Ventilkolbens liegt,
weist einen erheblich größeren Durchmesser auf als der Abschnitt
21″, der sich von den Radialbohrungen 22 bis zu dem
in dem Federraum 14 liegenden Ende des Kolbenansatzes 11
erstreckt. Dieser Abschnitt 21″ mündet mittig in einer balligen
Stirnfläche 23 des Ventilkolbens 9. Der Ventilkolben
9 stützt sich mit dieser balligen Stirnfläche 23 in einer
sphärischen Lagerfläche 24 des Druckstücks 17 ab. Letzteres
weist ebenfalls eine durchgehende Axialbohrung 25 auf, die
mittig in der sphärischen Lagerfläche 24 mündet und hier
mit dem Abschnitt 21″ der Axialbohrung 21 in hydraulischer
Verbindung steht. Auf diese Weise ist der Federraum 14 des
Druckbegrenzungsventils 1 über die beiden miteinander fluchtenden
Axialbohrungen 21 und 25 in ständiger Verbindung mit
der Hochdruckseite, so daß der Ventilkolben 9 teilweise
druckausgeglichen ist. Der Durchmesser des Kolbenansatzes
11 ist etwas kleiner als der Durchmesser des Ventilkolbens
9 auf der Hochdruckseite, so daß der Ventilkolben nur teilweise
druckausgeglichen ist. Die Schließkraft wird durch
die verhältnismäßig schwach ausgelegte Ventilfeder 15 aufgebracht,
die über das Druckstück 17 auf den Ventilkolben 9
wirkt.
In einer Ringnut der Bohrung 8 des Gehäuseteils 2 sitzt ein
O-Ring 26, der gegen den Ventilkolben abdichtet. In der gezeigten
Schließstellung des Ventilkolbens 9 befinden sich
die Radialbohrungen 22 (links) vor dem O-Ring, so daß über
die Radialbohrungen keine hydraulische Verbindung mit dem
Abströmraum 12 besteht. Beim Öffnen des Druckbegrenzungsventils
verschiebt sich der Ventilkolben 9 gegen die Rückstellkraft
der Ventilfeder 15 nach rechts, wobei die Radialbohrungen
22 den O-Ring 26 überlaufen und schließlich in die
Position 22′ gelangen, in der die Verbindung zwischen dem
abgesicherten Hochdruckraum und dem Abströmraum 12 und demgemäß
mit der Auslaßbohrung 13 besteht. Diese Arbeitsweise des Ventils
ist bekannt.
Die Umlenkung der ablaufenden Druckflüssigkeit in den Abströmraum
12 und zu den radialen Auslaßbohrungen 13 hin erfolgt
über den Bund 10 des Ventilkolbens 9.
Bei dem erfindungsgemäßen Ventil ist zusätzlich zu der Gruppe
an Radialbohrungen 22 noch eine zweite Gruppe an Radialbohrungen
27 am Ventilkolben 9 und axial vor dem Abströmraum
12 noch ein zweiter Abströmraum 12′ am Gehäuseteil 2 vorgesehen,
der ebenfalls mit radialen Auslaßbohrungen 13′ versehen
ist. Beispielsweise sind sechs bis zwölf solcher Radialbohrungen
27 vorgesehen. Diese Radialbohrungen 27 überlaufen
beim Ansprechen des Druckbegrenzungsventils 1 einen
O-Ring 26′, wobei die Verbindung zwischen der Hochdruckseite
und dem Abströmraum 12′ und damit mit der Auslaßbohrung 13′ hergestellt
wird. Es ist erkennbar, daß beim Ansprechen des Druckbegrenzungsventils
die Hochdruckflüssigkeit einerseits über
die Radialbohrungen 22 und andererseits über die in Strömungsrichtung
davor angeordneten Radialbohrungen 27 zum Ablauf
abgeführt wird, wodurch ein großer Ablaufquerschnitt
erreicht wird, der es ermöglicht, eine große Flüssigkeitsmenge
je Zeiteinheit abzuführen. Die Position der Radialbohrungen
27 in der Öffnungsstellung des Ventils ist bei Radialbohrung 27′
angedeutet.
Zwischen den O-Ringen 26 und 26′ die beim Öffnen des Druckbegrenzungsventils
1 von den zugeordneten Radialbohrungen
22 bzw. 27 überlaufen werden, ist in der Axialbohrung des
Gehäuseteils 2 ein weiterer O-Ring 28 in einer Ringnut angeordnet,
der gegen den Ventilkolben 9 abdichtet. Dieser
O-Ring 28 verhindert, daß in der Schließstellung des Ventilkolbens
9 Druckflüssigkeit über die Radialbohrungen 22
in den Abströmraum 12′ abfließen kann.
Da der Federraum 14 gegenüber den beiden Abströmräumen
12 und 12′ abgedichtet und über die fluchtenden Axialbohrungen
8, 25 in ständiger hydraulischer Verbindung mit der
Hochdruckseite steht, ist der Ventilkolben 9, wie erwähnt,
teilweise druckausgeglichen, so daß zum Öffnen des Ventils
nur die verhältnismäßig kleinen Schließkräfte der Ventilfeder
15 aufgebracht werden müssen. Damit ist eine feinfühlige
und genaue Arbeitsweise des Druckbegrenzungsventils 1
erreicht. Die Anordnung von zwei Gruppen an Radialbohrungen
22 und 27 mit zwei Abströmräumen 12 und 12′ empfiehlt sich
dann, wenn beim Ansprechen des Druckbegrenzungsventils große
Flüssigkeitsmengen in kurzer Zeit abgeführt werden müssen.
Claims (9)
1. Druckbegrenzungsventil, insbesondere für hydraulische
Teleskopstempel, mit einem in einer Kolbenbohrung
des Ventilgehäuses gegen die Rückstellkraft einer
Ventilfeder hubbeweglichen Ventilkolben, der eine
durchgehende Axialbohrung aufweist, von der am Umfang
des Ventilkolbens mündende Radialbohrungen abzweigen,
die beim Öffnen des Ventils einen in einer Ringnut der
Kolbenbohrung sitzenden O-Ring überlaufen, und mit einem
in Strömungsrichtung hinter dem O-Ring auf der Seite
der Ventilfeder im Ventilgehäuse befindlichen, mit
mindestens einem Auslaß versehenen Abströmraum, dadurch
gekennzeichnet, daß der die
Ventilfeder (15) aufnehmende Federraum (14) gegenüber
dem Abströmraum (12, 12′) abgedichtet ist und über die
durchgehende Axialbohrung (21) des Ventilkolbens (9)
ständig mit der Druckseite des Ventils verbunden ist,
wobei der Ventilkolben (9) einen unter Abdichtung in
den Federraum eintauchenden Kolbenansatz (11) aufweist,
auf den die Ventilfeder (15) wirkt.
2. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ventilfeder (15)
sich über ein Druckstück (17) gegen den Kolbenansatz
(11) des Ventilkolbens (9) abstützt, das in Verlängerung
der Axialbohrung (21) des Ventilkolbens eine mit
dieser verbundene und in den Federraum (14) mündende
durchgehende Axialbohrung (25) aufweist.
3. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß sich der Kolbenansatz
(11) des Ventilkolbens (9) mit einer balligen
Stirnfläche (23) in einer sphärischen Lagerfläche (24)
des Druckstücks (17) abstützt, wobei die Axialbohrung
(25) des Druckstücks in der sphärischen Lagerfläche
(24) und die Axialbohrung (21) des Ventilkolbens (9)
in seiner balligen Stirnfläche (23) mittig münden.
4. Druckbegrenzungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Kolbenansatz (11) einen kleineren Durchmesser hat
als der Ventilkolben auf seiner gegenüberliegenden Kolbenseite.
5. Druckbegrenzungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß
der Ventilkolben (9) einen im Durchmesser erweiterten,
in dem Abströmraum (12) liegenden Bund (10) aufweist,
und daß der mit dem Bund (10), vorzugsweise einstückig,
verbundene Kolbenansatz (11) unter Abdichtung die Bohrung
eines den Federraum (14) gegenüber dem Abströmraum
(12) verschließenden ringförmigen Bodenstücks
(18) durchfaßt und in dessen Bohrung geführt ist.
6. Druckbegrenzungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Axialbohrung (21) des Ventilkolbens (9) gestuft ist,
wobei sie auf dem Abschnitt zwischen dem hochdruckseitigen
Ende des Ventilkolbens (9) und den Radialbohrungen
(22) einen größeren Durchmesser hat als auf dem Abschnitt
zwischen den Radialbohrungen (22) und dem in den Federraum
(14) eintauchenden Ende des Ventilkolbens.
7. Druckbegrenzungsventil
nach einem der Ansprüche
1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ventilkolben (9) im Axialabstand hintereinander
und von der gemeinsamen Axialbohrung (21) ausgehend
mindestens zwei Gruppen an Radialbohrungen (22,
27) aufweist, wobei jeder Gruppe dieser Radialbohrungen
ein von diesen beim Ansprechen des Ventils überlaufender
gesonderter O-Ring (26, 26′) in der Kolbenbohrung (8)
des Ventilgehäuses zugeordnet ist.
8. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß im Ventilgehäuse
im Axialabstand hintereinander zwei Abströmräume
(12, 12′) angeordnet sind.
9. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen
den von den Gruppen der Radialbohrungen (22, 27)
überlaufenden O-Ringen (26, 26′) ein weiterer, von den
Radialbohrungen nicht überlaufender O-Ring (28) in
Dichtanlage am Ventilkolben (9) vorgesehen ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19843420890 DE3420890A1 (de) | 1984-06-05 | 1984-06-05 | Druckbegrenzungsventil, insbesondere fuer hydraulische teleskopstempel u.dgl. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19843420890 DE3420890A1 (de) | 1984-06-05 | 1984-06-05 | Druckbegrenzungsventil, insbesondere fuer hydraulische teleskopstempel u.dgl. |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE3420890A1 DE3420890A1 (de) | 1985-12-05 |
DE3420890C2 true DE3420890C2 (de) | 1993-09-16 |
Family
ID=6237662
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19843420890 Granted DE3420890A1 (de) | 1984-06-05 | 1984-06-05 | Druckbegrenzungsventil, insbesondere fuer hydraulische teleskopstempel u.dgl. |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE3420890A1 (de) |
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1984
- 1984-06-05 DE DE19843420890 patent/DE3420890A1/de active Granted
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Legal Events
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D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |