DE1087863B - UEberdrucksicherheitsventil - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein druckgesteuertes Überdruckventil, das die Druckdifferenz zwischen Öffnen und Schließen 'des Ventils in bestimmbaren geringen Grenzen hält.

Es sind Überdruckventile bekannt, die durch den hydraulischen Druck selbst gesteuert werden. Dies geschieht meist so, daß ein besonderer Steuerkolben, der vom hydraulischen Druck beaufschlagt und durch eine Feder im Gleichgewicht gehalten wird, bei Überdruck sich bewegt und hierbei das eigentliche Überdruckventil öffnet. Sobald der Druck wieder gefallen ist, stellt die Feder den Steuerkolben wieder zurück, und das Ventil öffnet sich.

Hierbei ist der Schließdruck immer weitaus geringer als der öffnungsdruck, was auf die Reibung des Steuerkolbens und seiner Führungen sowie auf die Differenz der Flächen des Steuerkolbens und der wirksamen Ventilöffnung zurückzuführen ist. Bei vielen Geräten — wie z. B. bei hydraulischen Grubenstempeln — muß jedoch die Differenz zwischen Öffnungs- und Schließdrück möglichst klein sein.

Die Erfindung bezweckt, diesen Unterschied in engen bestimmbaren Grenzen zu halten und gleichzeitig zu besonders kleinen baulichen Abmessungen zu gelangen. Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß ein in bekannter Weise vorgesehener druckbeaufschlagter Steuerkolben mittels einer Untersetzung im Öffnungssinne auf den Schließkörper des Überströmventils einwirkt. Maßgebend für die Differenz zwischen öffnungs- und Schließdruck ist neben der Reibung der Ventilteile vor allem das Verhältnis der Steuerkolbenkraft zu der Kraft, die erforderlich ist, um den Schließkörper zu öffnen. Der mathematische Zusammenhang wird unter Vernachlässigung der Reibung durch die folgende Formel dargestellt:

Pö _A . tP

Überdrucksicherheitsventil

Ps

i-D*

In dieser Formel sind mit Pö der öffnungsdruck, mit Ps der Schließdruck, mit d der wirksame Durchmesser des Überströmventils, mit i das Untersetzungsverhältnis und mit D die wirksame Steuerkolbenfläche bezeichnet. Will man bei Überdruckventilen, insbesondere bei Überdruckventilen für hydraulische Stempel, die Differenz zwischen öffnungs- und Schließdruck in den Grenzen von etwa 5% halten, so muß

das Verhältnis

bei Vernachlässigung der ReiAnmelder:

BWG Bergwerk- und Walzwerk-Maschinenbau G.m.b.H.,
Duisburg, Mercatorstr. 74

Oskar Noe, Mülheim/Ruhr-Speldorf,

Friedrich Kämpken, Duisburg,

und Wolfgang Reiners, Kapellen bei Moers,

sind als Erfinder genannt worden

bung mindestens 1: 20 betragen. Berücksichtigt man die auftretende Reibung, so kommt man auf Kraftbzw. Flächenverhältnisse von 1 : 30 bis 1 : 40. Wie sich bereits aus der Formel ergibt, könnte man dieses Untersetzungsverhältnis auf rein hydraulischem Wege erzeugen, indem die Fläche des Steuerkolbens entsprechend 30mal oder 40mal größer als die wirksame öffnungsfiäche des Überströmventils ist. Man gelangt jedoch zu baulich kleineren Abmessungen, wenn eine mechanischeUntersetzung eingeschaltet wird. Wesentlich kommt es also auf das Verhältnis der Steuerkraft zur Ventilöffnungskraft an.

Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführung der Erfindung.

Die Zeichnung zeigt ein druckgesteuertes Überdruckventil, teilweise im Schnitt, bei dem der Steuerkolben durch eine Hebeluntersetzung auf den Schließkröper des Überströmventils wirkt. Es bezeichnet 1 das Ventilgehäuse, 2 den Steuerkolben und 3 eine Feder, die den Steuerkolben 2 entsprechend dem hydraulischen Druck im Gleichgewicht hält. Die Kraft des Steuerkolbens 2 wird über einen Stößel 4, eine verstellbare Anschkgschraube 5, einen Hebel 6 und einen Stößel 13 auf den von einer Kugel 8 gebildeten Schließkörper übertragen. Die Kugel 8 sitzt in einem Gehäuse 7, wobei sie mittels einer Führung 9 und einer Feder 10 geführt wird. Der Anschluß zur Druckleitung ist mit 11, die Verbindungsbohrung zum Überströmventil mit 12 und der Dichtsitz mit 14 bezeichnet.

Steht das Ventil bzw. das zugehörige Gerät unter hydraulischem Druck, so wird auch die Kugel des Überströmventils vom hydraulischen Druck beaufschlagt und bei wachsenden Drücken immer fester auf ihren Dichtsitz gebrückt, d. h., daß das Ventil im Gegensatz zu einfachen Überströmventilen bei wachsenden Drücken immer dichter und der Sitzdruck größer wird. Dieser stärkere Sitzdruck muß jedoch beim mechanischen Öffnen des Ventils überwunden werden,

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woraus sich ergibt, daß die Kräfte des Steuerkolbens und die Öffnungskräfte für das Überströmventil in einem entsprechenden Verhältnis zueinander stehen müssen.

Das Arbeitsspiel des Ventils geht wie folgt vor sich: Der hydraulische Druck beaufschlagt den Steuerkolben 2, der seinerseits über den Stößel 4 die Feder 3 entsprechend zusammendrückt. Es stellt sich ein Gleichgewicht zwischen Kolbenkraft und Federkraft ein. Beim Überschreiten des eingestellten Druckes be- ίο tätigt der Stößel 4 über die Anschlagschraube 5 den Hebel 6, der um eine Achse 15 schwenkbar ist. Der Hebel 6 betätigt dann mit seinem unteren kurzen Ende den Stößel 13, der die Kugel 8 um ein geringes von ihrem Sitz abhebt. Dadurch sinkt der Druck, der Steuerkolben 2 stellt sich zurück, und der Stößel 13 sowie die Kugel 8 werden freigegeben. Die Kugel 8 wird dann sofort wieder vom hydraulischen Druck beaufschlagt und auf ihren Sitz 4 gepreßt.

Zur Verbesserung der Arbeitsweise und zur einfächeren Herstellung wird der Stößel4 in dem Steuerkolben 2 mittels einer Zentrierspitze 17 in einer Zentriersenkung 16 geführt. Hierdurch wird gewährleistet, daß die Kraft der Feder 3 zentrisch wirkend auf den Steuerkolben 2 übertragen wird. Der Steuerkolben 2 kann nicht verkanten, und die Reibung in seiner Führung ist gering.

Für hydraulische Grubenstempel läßt sich das erfindungsgemäße Überdruckventil außerordentlich gut verwenden, da es baulich nur geringe Abmessungen besitzt und nur geringe Differenz zwischen Öffnungsund Schließdruck aufweist. Selbstverständlich kann dieses gesteuerte Überdruckventil auch bei anderen Aggregaten, z. B. bei hydraulischen Arbeitszylindern, die eine bestimmte Druckkraft nicht übersteigen dürfen, angewendet werden. Ein besonderer Vorteil bei dieser Bauart ergibt sich daraus, daß die Schließkugel des Überströmventils angehoben und abgesenkt wird und nicht wie bei Überströmventilen üblicher Art vom Druck geöffnet und von der Federkraft wieder auf ihren Sitz zurückgeschlagen wird. Dieses schlagende Arbeiten der üblichen Überströmventile kann in kurzer Zeit zur Zerstörung des Ventilsitzes und/oder des Ventilkörpers führen.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Überdrucksicherheitsventil mit einem federbelasteten Steuerkolben, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper vom Steuerkolben mittels einer Untersetzung geöffnet wird.

2. Überdrucksicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis vom Öffnungsdruck zum Schließ druck

Po Ps

i-D*

ist, wobei d der Durchmesser am Ventilsitz und D der Durchmesser des Steuerkolbens und i das Untersetzungsverhältnis ist und der die Druckdifferenz wesentlich bestimmende Quotient

i-D²

kleiner ist als 0,1,

3. Überdrucksicherheitsventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper vom hydraulischen Druck auf seinen Sitz gepreßt und entgegen der Durchflußrichtung geöffnet wird.

4. Überdrucksicherheitsventil nachAnspruch.1,2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben vor dem öffnen einen begrenzten Leerhub zurücklegt, bevor seine Bewegung auf den Schließkörper übertragen wird.

5. Überdrucksicherheitsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es in einen hydraulischen Grubenstempel eingebaut ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 30680, 669318,
139.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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