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Beschreibung:
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Die Erfindung betrifft ein Druckbegrenzungsventil mit einem innerhalb
einer Längsbohrung eines Ventilgehäuses entlang zweier in zwei umlaufenden Ringnuten
eingelegter O-Ringe verschieblichen Ventilkolben, der bei Erreichen bzw. Überschreiten
eines vorgegebenen Soll-Einstelldruckes entgegen der Kraft einer in einem Federraum
angeordneten Feder axial verschiebbar ist und Druckflüssigkeit von einer Eingangsseite
des Gehäuses durch eine in ihm angeordnete Axialbohrung und mehrere davon abzweigende
Radialbohrungen zu mindestens einer unterhalb des Federraumes befindlichen Auslaßöffnung
des Ventilgehäuses durchströmen läßt und bei Erreichung bzw. Unterschreitung des
vorgegebenen Soll-Einstelldruckes unter der Wirkung der Feder in seine Schließstellung
zurückschiebbar ist, wobei der Federraum eine Öffnung aufweist, die durch ein elastisches
Dichtungselement verschlossen ist.
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Bei einem bekannten Druckbegrenzungsventil dieser Art nach dem DE-GM
78 11 107 besteht die Feder aus einer Gasfeder, deren Raum zwar zunächst gegen Feuchtigkeitseinflüsse
von außen geschützt ist. Dabei besteht der Boden des Federraumes aus einer eingesetzten
Platte, die zum einen mittels eines O-Ringes den an ihr
entlang
geführten Ventilkolben abdichtet und die zum anderen mittels eines weiteren O-Ringes
zur Innenwandung des Ventilgehäuses abgedichtet ist.
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Bei einem Undichtwerden eines dieser beiden O-Ringe verändert die
aus Stickstoff bestehende Gasfeder ihre Federkennlinie, womit sich zugleich die
gesamte Ventilcharakteristik ändert. Außerdem kann dann auch Flüssigkeit in-den
Gasraum einströmen, wodurch das Ventil auflastet und unter Umständen bei Überschreiten
des vorgegebenen Soll-Einstelldruckes keine Druckflüssigkeit mehr abläßt, da der
untere O-Ring nicht mehr von den Radialöffnungen überfahren werden kann.
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Weiterhin ist aus Fig. 4 des DE-GM 84 08 072 ein Druckbegrenzungsventil
mit einer aus einer elastischen Schraubenfeder bestehenden Ventilfeder bekannt,
deren Federraum zwar am Boden von einer mit dem Ventilgehäuse verschraubten Muffe
mit zentraler Durchtrittsöffnung für einen geteilten Ventilkolben lösbar abgedeckt,
jedoch keineswegs verschlossen ist.
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Denn sowohl die lösbare Schraubverbindung von Muffe und Ventilgehäuse
als auch die das andere Ende des Federraumes abdeckende Verschlußmutter, die mit
einer zentralen Durchgangsbohrung versehen ist, können die im Federraum befindliche
Feder nicht vor eindringender Feuchtigkeit schützen. Denn diese Druckbegrenzungsventile
werden in aller Regel im Untertagebergbau eingesetzt, in dem zum Niederschlag des
Staubes erhebliche Bedüsungen und Versprühungen stattfinden. Dadurch kann in Verbindung
mit den geologischen Gegebenheiten,
ein aus Quarz- und Kohlenstaub
bestehendes, anbackendes Feuchtigkeitsgemisch entstehen, welches bei einem Eindringen
in den Federraum zu kesselsteinartigen Ablagerungen auf den Außenflächen des Federraumes
und der Feder führt, wodurch sich deren Vorspannung und Kennlinie nachteilig ändern
kann. Bei einer derartigen Änderung ist jedoch die ursprüngliche, vom Landesoberbergamt
bescheinigte Funktion und Sicherheit derartiger Druckbegrenzungsventile nicht mehr
gewährleistet, was zu einer Beschädigung des Hydrauliksystems führen kann. In diesem
Zusammenhang ist besonders relevant, daß der aushärtbare Belag auf der zylindrischen
Schraubenfeder selbst einem aufmerksamen Betrachter aufgrund des Einschlusses der
Feder innerhalb des Federraumes verborgen bleiben muß und andererseits sich dieser
Prozeß sowohl schleichend als auch relativ rasch vollziehen kann, so daß die Abschätzung
eines Austauschzeitpunktes eines solchen Ventils und der darin enthaltenen Feder
nach einer Zeitfunktion nicht abschätzbar ist.
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Die vorgenannten Nachteile können auch dann auftreten, wenn der dem
Federraum nächstgelegene O-Ring undicht wird und gleichfalls unter Umständen stark
verschmutzes Hydraulikwasser in den Federraum gelangen kann.
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Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, ein Druckbegrenzungsventil der eingangs genannten Gattung zu schaffen,
dessen Federraum einerseits gegen Eindringen von Feuchtigkeit wirksam geschützt
ist, und dessen Undichtwerden andererseits von einer Wartungsperson
unmittelbar
wahrnehmbar ist, so daß es unverzüglich sogen ein neues ausgetauscht und anschließend
gewartet werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in Verbindung mit den Merkmalen
des eingangs genannten Gattungsbegriffes dadurch gelöst, daß bei einer Undichtigkeit
des der als zylindrische Schraubenfeder ausgebildeten Feder nächstgelegenen O-Ringes
durch den dann im Federraum entstehenden Überdruck das elastische Dichtungselement
nach außen absprengbar, Hydraulikflüssigkeit ungehindert durch die freiwerdende
Öffnung ablaßbar und der Ventilkolben in an sich bekannter Weise bis zu einem ein
Zusammendrücken der Feder auf Block verhindernden Anschlag verschiebbar ist. Dabei
sollte das elastische Dichtungselement an einer gut wahrnehmbaren Stelle, z.B. an
irgendeiner Stelle der Gehäusewandung, sozusagen als Dichtungselement mit Indikatorwirkung,
angeordnet werden.
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Zwar weist der Gegenstand des DE-GM 78 11 107 auch ein elastisches
Dichtungselement des die Gasfeder beinhaltenden Federraumes auf. Jedoch ist die
Undichtigkeit dieser in eine innere Ringnut mit Einlaßöffnung eingelegten Ringdichtung
von einer Wartungsperson nicht wahrnehmbar. Demgegenüber dichtet das Dichtungselement
des Erfindungsgegenstandes den Federraum bei Normaldruck zuverlässig gegen von augen
eindringende Feuchtigkeit und sonstige Schmutzpartikel ab, wohingegen sie bei einem
Undichtwerden des dem Federraum nächstgelegenen
O-Ringes nach außen
für jedermann wahrnehmbar abgesprengt wird.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besteht das
Dichtungselement aus einem die Öffnung verschließenden Stopfen aus einem entropieelastischen
Material, wie Gummi, Silikonkautschuk oder dgl., der eine ertastbare und/oder sichtbare,
aus dem Ventilgehäuse herausragende Außenkonfiguration aufweist.
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Vorteilhaft befindet sich die Öffnung auch in einer mit Außengewinde
versehenen, konzentrisch in einer bekannten Verschlußmutter eingeschraubten Hülse,
deren unteres Ende als Ventilteller ausgebildet und gemeinsam mit der Verschlußmutter
nach Aufbringung der gewünschten Vorspannung der Ventilfeder mittels eines Sicherungsstiftes
unverdrehbar am Ventilgehäuse gehalten ist.
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Um die unterhalb des Federraumes befindliche Auslaßöffnung für die
abzulassende Hydraulikflüssigkeit von eventuell von außen eindringenden Schmutzpartikeln
freizuhalten, ist auch diese Auslaßöffnung durch ein entropieelastisches, unter
dem Druck der abgelassenen Hydraulikflüssigkeit die Auslaßöffnung freigebendes Abdeckelement
geschützt. Dieses Abdeckelement besteht aus einem in eine umlaufende Ringnut am
Außenumfang des Ventilgehäuses eingelegten Gummiring.
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Zur Erhöhung der Betriebssicherheit sowie zur Vereinfachung der Wartung
ist der Federraum an einem Ende von einem stoffschlüssig mit dem
Ventilgehäuse
verbundenen Boden mit zentraler Durchtrittsöffnung für den Ventilkolben und am anderen
Ende von der Verschlußmutter mit Hülse und eingesetzter entropieelastischer Dichtung
begrenzt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Längsschnitt in der
Zeichnung dargestellt.
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Dieses Druckbegrenzungsventil 1 weist innerhalb einer Längsbohrung
2 eines Ventilgehäuses 3 in zwei umlaufende Ringnuten, 4, 5 eingelegte O-Ringe 6,
7 auf, an denen ein einteiliger Ventilkolben 8 verschieblich vorbeigeführt ist.
In einem im Ventilgehäuse 3 befindlichen Federraum 9 befindet sich eine zylindrische
Schraubenfeder 10. Diese Schraubenfeder 10 stützt sich mit ihrem einen Ende 10'
gegen den Ventilteller 11 und mit ihrem anderen Ende 10" gegen einen weiteren Ventilteller
12'ab.
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Der Ventilkolben 8 ist mit einer Axialbohrung 13 und mehreren davon
abzweigenden Radialbohrungen 14 versehen. Der Federraum 9 wird an seinem unteren
Ende von einem stoffschlüssig mit dem Ventilgehäuse 3 verbundenen Boden 15 mit zentraler
Durchtrittsöffnung 15' für den Ventilkolben 8 und am anderen Ende von einer Verschlußmutter
16 mit einer eingeschraubten Hülse 12 und einem darin eingesetzten Dichtungselement
18 begrenzt. Im vorliegenden Fall besteht das Dichtungselement 18 aus einem die
Öffnung 19 verschließenden Stopfen aus einem entropieelastischen Material, wie Gummi,
Silikonkautschuk oder dgl., dessen Außenkonfiguration 17 in Form einer Spitze von
einer Wartungsperson ertastbar, dem Auge sichtbar
oder sonstwie
wahrnehmbar ist. Es versteht sich, daß dieser Stopfen 18 auch beispielsweise in
der Wandung bei 20 angeordnet sein könnte, wie strichpunktiert in der rechten Hälfte
der Figur angedeutet ist. Der Ventilkolben 8 ist mit einem Anschlag 21 versehen,
der ein Zusammendrücken der Feder 10 auf Block verhindert, sobald dieser gegen die
Anschlagfläche 22 im unteren Anschlußstück 23 verschoben ist. Das Anschlußstück
23 ist mit einem Außengewinde 24 in ein entsprechendes Innengewinde 25 in dem aus
einer Federhülse bestehenden Ventilgehäuse 3 einschraubbar und sodann durch den
Sicherungsstift 26 unverrückbar gehalten. Der Anschlag 21 des Ventilkolbens 8 ist
im vorliegenden Fall als Anschlagbund ausgebildet, der in der dargestellten Schließstellung
des Ventils 1 allenfalls gegen das Stirnende 27' einer im unteren Anschlußstück
23 des Druckbegrenzungsventils 1 eingesetzten Sicherungshülse 27 verschiebbar ist.
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Nach Aufbringung der gewünschten Vorspannung der Ventilfeder 10 ist
die Verschlußmutter 16 gemeinsam mit der eingeschraubten Hülse 12, deren unteres
Ende als Ventilteller 12 ausgebildet ist, mittels eines Sicherungsstiftes 28 unverdrehbar
am Ventilgehäuse 3 gehalten.
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Unterhalb des Federraumes 9 befinden sich mehrere Auslaßöffnungen
29, die durch ein entropieelastisches, unter dem Druck der abgelassenen Hydraulikflüssigkeit
diese Auslaßöffnungen 29 freigebendes Abdeckelement 30 abgedeckt sind, welches im
vorliegenden Fall aus einem in eine umlaufende Ringnut 31 am
Außenumfang
des Ventilgehäuses 3 eingelegten Gummiring besteht.
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Bei Erreichen bzw. bei Überschreiten eines vorgegebenen Soll-Einstelldruckes,
der aufgrund der Vorspannung der Feder 10 einstellbar ist, wird der Ventilkolben
8 entgegen der Kraft der im Federraum 9 befindlichen Feder 10 axial in Richtung
des Pfeiles 32 verschoben. Sobald die Radialöffnungen 14 den O-Ring 7 überfahren
haben, kann Hydraulikflüssigkeit durch die Axialbohrung 13 und die Radialöffnungen
14 sowie die weiteren Radialbohrungen 29 im Ventilgehäuse 3 in Richtung der Pfeile
33 unter Anhebung des entropieelastischen Abdeckelementes 30 in die freie Atmosphäre
austreten. Während dieser Verschiebebewegung des Ventilkolbens 8 dichtet üblicherweise
der O-Ring 6 und das Dichtungselement 18 den Federraum 9 vor eindringendem Hydraulikwasser,
Schmutzpartikeln und sonstigen korrosiven Einflüssen ab.
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Sobald jedoch der O-Ring 6 undicht werden sollte, kann Hydraulikflüssigkeit
in den Federraum 9 eindringen. Durch den dann entstehenden Überdruck wird das entropieelastische
Dichtungselement 18 in Richtung des Pfeiles 34 abgesprengt, wodurch einerseits die
im Federraum 9 befindliche Hydraulikflüssigkeit nach außen abströmen kann und andererseits
durch dieses Abströmen das Undichtwerden des Federraumes 9 der Wartungsperson indiziert
wird. Dabei kann der Dichtungsstopfen 18 durch eine auffällige Warnfarbe, z.B. Orange
oder Rot, mit fluoreszierenden Eigenschaften gekennzeichnet sein, die seine
Wahrnehmung
auch in der Dunkelheit von der betreffenden Wartungsperson erleichtert. Er kann
jedoch auch mit signifikantem Rahmen, einer Spitze 17 oder dgl. versehen und beispielsweise
bei 20 eingesetzt und dort oder an einer anderen Stelle von einer Bedienungsperson
ertastbar oder sonstwie wahrnehmbar sein.
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In diesem Fall ist das Druckbegrenzungsventil 1 sofort auszuwechseln,
bevor das eingangs geschilderte Anbacken des aus Quarz- und Kohlenstaub sowie Bergeklein
und Feuchtigkeit bestehende Gemisch, besonders bei in Bodennähe angeordneten Ventilen,
erfolgen oder seinen Fortgang nehmen und dadurch die Funktion der Feder 10 nachteilig
ändern kann.
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Für die Gewährleistung einer äußerst langlebigen und effektiven Abdichtung
des Federraumes 9 ist im vorliegenden Fall auch die einteilige Ausbildung des Ventilkolbens
8 wesentlich, da eine zweigeteilte Ventilkolbenausführung bei einer schlagartigen
Entspannungsbewegung der Ventilfeder gemäß Fig. 4 des DE-GM 84 08 072 an der Kontaktfläche
des oberen Kolbenteils mit dem schmalen Steg vor der unteren O-Ring-Dichtung Aufschmiedungen
zeigt, welche zu einem Festklemmen des unteren Kolbenteils in diesem Bereich führen.
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"Druckbegrenzungsventil mit abgedichtetem Federraum" Stückliste:
| Druckbegrenzungsventil 1 |
| Längsbohrung 2 |
| Ventilgehäuse 3 |
| Ringnut 4 5 31 |
| O-Ring 6 7 |
| Ventilkolben 8 |
| Federraum 9 |
| zylindrische Schraubenfeder 10 |
| Enden von Schraubenfeder 10 10' 10" |
| Ventilteller 11 12' |
| Hülse 12 |
| Axialbohrung im Ventilkolben 8 13 |
| Radialbohrung im Ventilkolben 8 14 |
| Boden des Federraumes 9 15 |
| zentrale Durchtrittsöffnung 15' |
| Verschlußmutter 16 |
| Außenkonfiguration von Stopfen 18 17 |
| Dichtungselement/Stopfen 18 |
| Öffnung 19 |
| alternatives Dichtungselement zu 18 20 |
| Anschlag 21 |
| Anschlagfläche 22 |
| Anschluß stück 23 |
| Außengewinde 24 |
| Innengewinde 25 |
| Sicherungsstifte 26 28 |
| Sicherungshülse 27 |
| Stirnende von Sicherungshülse 27 27' |
| Radialbohrung im Ventilgehäuse 3 29 |
| Abdeckelement 30 |
| Pfeile 32 33 |
| 34 = |