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Hochdruckabsperrventil für hydraulische Anlagen Die Erfindung betrifft
ein Hochdruckabsperrventil für. hydraulische Anlagen, bei dem in den Ventilkörper
ein kleiner Entlastungsventilkörper eingebaut ist, der mittels einer schraubbaren
Ventilspindel während eines Totweges der Ventilspindel gegenüber dem Ventilkörper
von seinem Sitz abhebbar ist. Derartige Hochdruckabsperrventile sind bekannt. Diese
Ausführung hat aber verschiedene Nachteile. Wenn nämlich aus irgendwelchen Gründen
eine Druckwirkung von der Unterseite auf den Ventilkörper gelangt, dann wird dieser
Druck auch von der Sitzfläche des kleinen Entlastungsventils aufgenommen. Unter
dieser hohen Belastung wird der kleine Ventilkörper dies Entlastungsventils zerstört.
Außerdem muß diese grobe Kraft auch von der Schraubspindel aufgenommen werden, die
dementsprechend zu bemessen ist.
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Es sind auch Hochdruckabsperrventile bekannt, bei denen die Entlastung
durch ein kleines Umgehungsventil am Ventilgehäuse vorgenommen wird. Hierbei ist
das Entlastungsventil durch ungewollte Belastung des Hauptventilkörpers von unten
her nicht beeinflußt. Hingegen wird durch das Umgehungsventil der Aufbau des gesamten
Ventils verwickelt. Außerdem ist noch zu berücksichtigen, daß eine etwaige Druckwirkung
auf den Hauptventilkörper von unten her bei geschlossenem Ventil vollständig von
der Schraubspindel aufgenommen werden muß. Dementsprechend ist die Schraubspindel
zu bemessen. Der große Durchmesser der
Schraubspindel hat wiederum
zur Folge, daß, weil auf das Gewinde der volle dem Querschnitt der Spindel entsprechende
Druck gelangt, ein Betätigen der Spindel unmöglich wäre. Deshalb muß außerdem eine
Entlastungsfläche an der Spindel vorgesehen werden. Es ergeben sich so mehrere gegeneinander
abzudichtende Räume, wodurch der Aufbau des Ventils weiter verwickelt wird. Die
vielen Dichtungen bringen erhebliche Reibungswiderstände mit sich, und so kommt
es, daß das Bewegen der Ventilspindel trotz der Entlastung einen erheblichen Kraftaufwand
erfordert. Schließlich ist es auch ein Nachteil, daß das Entlastungsventil besonders
bedient werden muß.
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Durch die Erfindung wird nun die eingangs erwähnte Bauart in der Weise
weitergebildet, daß die Ventilspindel mit denn Entlastungsventilkörper nicht mehr
wie bisher starr, sondern durch eine in dem Ventilkörper den Totweg ausführende
Kupplungsmuffe verbunden ist, in der der Entlastungsventilkörper sich in einem gewissen
Ausmaß frei bewegen kann, und daß die Ventilspindel mit einer in dem Gehäusedeckel
schraubbaren Gewindehülse uridrehbar, aber axial verschiebbar verbunden ist, die
bei geschlossenem Ventil gegen den Ventilkörper anliegt. Jetzt kann beim Auftreten
eines Druckes an der Unterseite des Ventilkörpers der kleine Entlastungsventilkörper
ausweichen. Der auf die Unterfläche des Ventilkörpers wirkende Druck wird von der
Gewindehülse aufgenommen, so daß die Gewindespindel selbst und ihr Schraubgewinde
unbelastet bleiben. Die Schraubspindel kann also mit einem kleinen Durchmesser ausgeführt
werden. Da sie aus den genannten Gründen auch keiner hydraulischen Entlastung bedarf,
fallen die vielen Dichtungen weg. Der Aufbau des Ventils wird erheblich vereinfacht
und die Betätigung der Ventilspindel erfordert nur einen geringen Kraftaufwand.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
in einer Schnittfigur dargestellt.
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In das mit i bezeichnete Ventilgehäuse tritt durch den seitlichen
Kanal 2 das Druckwasser ein und durch den senkrecht nach unten abgehenden Kana13
aus. Vor dem Austrittskana13 ist in das Ventilgehäuse i der Ventilsitz 4 eingesetzt.
Mit .dem Ventilsitz 4 wirkt der Ventilkörper 5 zusammen, der in einer in das Ventilgehäuse
i eingesetzten Büchse 6 geführt ist. Mit Hilfe des Deckels 7 werden die Führungsbüchse
6 und der Ventilsitz 4 in dem Ventilgehäuse festgehalten.
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In dem Ventilkörper 5 ist eine Bohrung 8 mit einem Ventilsitz 9 vorgesehen,
welch letzterem das kleine Entlastungsventil i o zugeordnet ist. Der Entlastungsventilkörper
i o ist mit einer kurzen Spindel i i in einer in einer Bohrung des Ventilkörpers
5 verschiebbaren zweiteiligen Kupplungsmuffe 12 geführt. Die Ventilspindel
13 greift ebenfalls in die Kupplungsmuffe 12 ein und führt sich in dieser.
Durch Bunde 14 und 15 an der Spindel des Entlastungsventilkörpers io und an der
Gewindespindel 13 werden Anschlagflächen für die Bewegungsbegrenzung der erwähnten
Teile innerhalb der Kupplungsmuffe 12 erzeugt. Die Anordnung ist so getroffen, daß
bei ganz geschlossenem Ventil, wie in der Zeichnung dargestellt, zwischen der Ventilspindel
und dem Entlastungsventilkörper io ein Bewegungsspiel möglich ist, das in der Zeichnung
mit a bezeichnet ist. Außerdem besteht zwischen der Kupplungsmuffe 12 und dem Ventilkörper
io ein Bewegungsspiel b, das von der Schraubspindel vor dem Anheben des Ventilkörpers
io als Totweg zurückgelegt werden muß. Zwischen die Bunde 14 und 15 an dem Entlastungsventilkörper
und der Gewindespindel 13 kann noch eine Druckfeder 16 eingebaut sein, die auf den
Entlastungsventilkörper to ständig in Schließrichtung wirkt. Die eigentliche Schließkraft
wird aber nicht durch diese Feder erzugt, sondern durch den hydraulischen Druck,
der auf dem Entlastungsventilkörper lastet.
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Die Kupplungsmuffe 12 hat in dem Ventilkörper 5 ebenfalls ein gewisses
Bewegungsspiel, das in .der Zeichnung mit c bezeichnet ist. Das Bewegungsspiel c
muß aus weiter unten näher erläuterten Gründen etwas größer bemessen sein als das
Bewegungsspiel b.
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Die Gewindespindel 13 ist in dem Deckel? mit einem Gewindeteil
17 gelagert und oben mit einem glatten Teil durch eine Dichtung 18 hindurchgeführt.
Ferner ist die Gewindespindel 13 über dem Ventilkörper 5 von einer Gewindehülse
19 umgeben. Die letztere ist aber mit der Gewindespindel 13 nur auf Drehung, beispielsweise
durch den in der Zeichnung dargestellten Keil 2o, verbunden. Im übrigen aber ist
die Gewindespindel 13 in der Hülse i9 axial verschiebbar. Die Hülse i9 hat außen
ein Gewinde, das in ein Gewinde im Decke17 eingreift. Die Steigung dieses Gewindes
muß natürlich die gleiche sein wie die Steigung des Spindelgewindes 17.
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In dem Ventilkörper 5 ist ein - Kanal 21 vorgesehen, der bei geöffnetem
Entlastungsventilkörper io den Austrittskanal 3 mit dem über dem Ventilkörper liegenden
Raum 22, dem Schließdruckraum, verbindet. Außerdem ist in der Führungsbüchse 6 eine
Bohrung 23 vorgesehen, die den Druckwasserzuführungskanal 2 ständig mit dem Schließdruckraum
22 verbindet.
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Die Wirkungsweise des beschriebenen Ventils ist folgende: In der Zeichnung
ist das Ventil in geschlossener Lage dargestellt. Unter dem in dem Raum 22 herrschenden
Druck, der von dem Eintrittskanal 2 über die Bohrung 23 gelangt, werden die Ventilkörper
5 und i o in der Schließstellung gehalten.
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Die Ventilspindel 13 ist dabei so weit herabgeschraubt, daß
die Gewindehülse i 9 mit dem Ventilkörper 5 an der Fläche 24 zur Anlage kommt oder
lein ganz geringes Spiel zwischen diesen beiden Teilen besteht, das jedenfalls kleiner
ist als das mit b bezeichnet Spiel zwischen dem Entlastungsventilkörper io und der
Ventilspindel 13.
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Soll das Ventil geöffnet werden, so wird die Gewindespindel
13 in dem Sinn gedreht, daß sie sich in Öffnungsrichtung bewegt. Dadurch
wird
zunächst lediglich die Kupplungsmuffe 12 in dem in der Geschlossenstellung
verbleibenden Ventilkörper 5 verschoben. Auch der Entlastungsventilkörper i o bleibt
zunächst unbeeinflußt. Erst wenn die Kupplungsmuffe 12 nach Zurücklegung des Weges
b an den Bund 1¢ des Entlastungsventilkörpers i o trifft, wird der letztere von
seinem Sitz 9 abbewegt. Nunmehr bewegt sich die Kupplungsmuffe 12 mit der Spindel
weiter, bis auch das Spiel c in dem Ventilkörper 5 aufgebraucht ist. Sobald dies
der Fall ist, wird der Ventilkörper 5 angehoben. Die Hubbegrenzung des Ventilkörpers
5 findet an dem Gehäusedeckel 7 statt. Dias Abheben des Ventilkörpers 5 von seinem
Sitz benansprucht nur geringe Kraft, denn, nachdem der Entlastungsventilkörper i
o von seinem Sitz 9 abbewegt worden ist, strömt Druckflüssigkeit aus dem Raum 22
durch den Kanal 2 i ab, während durch die Bohrung 23 nur in beschränktem Umfang
Flüssigkeit nachströmen kann. Der Raum 22 ist also annähernd drucklos, so daß der
Ventilkörper 5 nur schwach belastet ist.
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Beim Zurückschrauben der Ventilspindel 13 bis zum Beginn des
Anhebens des Ventilkörpers 5 ist die Gewindehülse 19 von der Fläche 24 um das Ausmaß
c abbewegt worden. Das Gewinde der Gewindehülse i 9 ist also unbelastet. Wenn nun
bei nicht ganz geöffnetem Ventil auf die Unterfläche des Ventilkörpers 5 ein Druck
gelangen sollte, so findet, wenn der Ventilkörper 5 seine Hubbegrenzung noch nicht
erreichen kann, die Hubbegrenzung an der Gewindehülse i9 statt, und der Druck wird
infolge der obererwähnten axial verschiebbaren Verbindung zwischen der Gewindespindel
13 und der Gewindehülse i9 nur auf die Gewindehülse i 9 und nicht auf die Gewindespindel
13 übertragen.
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Da die Gewindespindel stets von hohen Drücken unbelastet bleibt, kann
sie auch für Ventile mit, den größten Abmessungen mit kleinem Durchmesser ausgeführt
werden. Es besteht dadurch die Möglichkeit, daß eine ganze Reihe von Ventilgrößen
ein- und dieselbe Ventilspendel mit dem zugehörigen Entlastungsventil io, Kupplungsmuffe
12, Gewinde 17 und Dichtung i 8 erhalten kann. Das bedeutet für die Fabrikation
eine erhebliche Vereinfachung.
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Bemerkenswert ist auch, daß das ganze Ventil nur eine einzige gegen
bewegte Teile abdichtende Manschette an leicht zugänglicher Stelle hat, und zwar
die Manschette 18 im Deckel 7, die außerdem nur für die schwache Gewindespindel
13 zu bemessen ist. Dadurch wird die Dichtungsreibung gegenüber den bekannten Ausführungen
wesentlich herabgesetzt, und außerdem werden viele Störungsquellen ausgeschaltet.
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Das Absperrungsventil nach der Erfindung kann auch als Rückschlagventil
benutzt werden. Voraussetzung dafür ist, daß die spezifische Flächenpressung am
Sitz 9 des Entlastungsventilkörpers i o etwas größer bemessen wird als am Sitz 4
des Ventilkörpers 5. Für die Benutzung des Ventils als Rückschlagventil ist bei
geschlossenem Ventil die Ventilspindel 13 so weit zurückzuschrauben, daß das Spiel
b beseitigt wird. Dann entsteht auch zwischen dem Ventilkörper 5 und der Gewindehülse
i 9 das Spiel b. Um das Maß b kann also der Ventilkörper 5 sich frei
anheben, wenn an seiner Unterfläche der Druck überwiegt. Die' richtige Einstellung
der Ventilspindel 13 kann beispielsweise durch Einlegen eines Distanzkörpers zwischen
dem Gehäusedeckel 7 und das Ventilgehäuse erreicht werden.