DE102011118257A1

DE102011118257A1 - Pressure valve, particularly pressure relief valve, has outflow channels, which are blocked against inflow channel by valve seat, where control surface expanding in direction towards outflow channels is controlled on valve seat surface

Info

Publication number: DE102011118257A1
Application number: DE201110118257
Authority: DE
Inventors: Georg Rausch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-11-11
Filing date: 2011-11-11
Publication date: 2013-05-16

Abstract

The pressure valve (1) has a bushing (2) having an axial piston bore (4), where a piston is arranged in the piston bore in axially movable manner. An inflow channel (8) is formed in the bushing coaxial to the piston bore, where the bushing has a valve seat surface (12) narrowing in direction to the inflow channel for a valve seat (14) with the piston. Outflow channels (10) are blocked against the inflow channel by the valve seat, where a control surface (22) expanding in direction towards the outflow channels is controlled on the valve seat surface.

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a pressure valve according to the preamble of patent claim 1.

Derartige Druckventile, insbesondere Druckbegrenzungsventile, weisen eine Buchse mit einer Kolbenbohrung auf. Darin ist axial verschieblich ein Kolben angeordnet. Im Wesentlichen koaxial zur Kolbenbohrung weist die Buchse einen Zuströmkanal und etwa quer zur Kolbenbohrung Abströmkanäle beziehungsweise Abströmbohrungen auf. Zudem weist die Buchse eine sich in Richtung zu dem Zuströmkanal verjüngende, insbesondere konische, Ventilsitzfläche für einen Ventilsitz mit dem Kolben auf. Über den Ventilsitz sind die Abströmkanäle gegen den Zuströmkanal abgesperrt. Um das Druckmittel von einem im Zuströmkanal herrschenden Druck auf einen in den Abströmkanälen herrschenden Druck zu entspannen, weist die Buchse stromabwärts des Ventilsitzes eine radiale Erweiterung in Form eines Ringkanals auf. Die radiale Erweiterung fungiert dabei als Dekompressionsraum, der radial innen durch eine Kolbenmantelfläche und radial außen über eine sich stromabwärts erweiternde Steuerfläche begrenzt ist.Such pressure valves, in particular pressure relief valves, have a bushing with a piston bore. Therein, a piston is arranged axially displaceable. Essentially coaxially with the piston bore, the bushing has an inflow channel and outflow channels or outflow bores approximately transversely to the piston bore. In addition, the bushing has a, in the direction of the inflow channel, tapered, in particular conical, valve seat surface for a valve seat with the piston. Via the valve seat, the outflow channels are shut off against the inflow channel. In order to relax the pressure medium from a pressure prevailing in the inflow channel to a pressure prevailing in the outflow channels, the bush has a radial extension in the form of an annular channel downstream of the valve seat. The radial extension acts as a decompression space, which is bounded radially inwardly by a piston skirt surface and radially outward via a control surface which expands downstream.

Dabei werden herkömmliche Druckbegrenzungsventile, wie sie beispielsweise durch die Druckschrift DE 39 11 426 C2 offenbart sind, häufig den in speziellen Anwendungsbereichen hohen Ansprüchen bezüglich ihres Geräuschverhaltens nicht gerecht. Zudem unterliegen sie, insbesondere bei Anwendungen hohen Druckes von beispielsweise 300 bis 1000 bar, nachteiliger Weise einem hohen Verschleiß durch Kavitation oder Strahlerosion. Weiterhin nachteilig ist, dass sie häufig eine Unstetigkeit einer Volumenstromhubverstärkung aufweisen, die zu einem instabilen Verhalten (Flattern, Pfeifen) in einem diesem kritischen Kolbenhubbereich zugeordneten Druck-/Volumenstrombereich führt. In einem derartigen Kolbenhubbereich ist daher kein stabiler Regelzustand möglich. Es können sich sogar für gleiche Betriebspunkte (Druck, Volumenstrom) unterschiedliche Stellungen beziehungsweise Hübe des Kolbens ergeben, je nach dem ob der entsprechende Betriebspunkt bei zu- oder abnehmendem Volumenstrom angefahren wird.In this case, conventional pressure relief valves, as described for example by the document DE 39 11 426 C2 are often not fair in special applications high demands with respect to their noise behavior. In addition, they are subject to a high degree of wear due to cavitation or jet erosion, in particular in applications of high pressure of, for example, 300 to 1000 bar. Another disadvantage is that they often have a discontinuity of a Volumenstromhubverstärkung that leads to an unstable behavior (fluttering, whistling) in this critical piston stroke associated pressure / flow area. In such a Kolbenhubbereich therefore no stable control state is possible. It may even for the same operating points (pressure, flow) different positions or strokes of the piston result, depending on whether the corresponding operating point is approached at increasing or decreasing volume flow.

Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Druckventil mit einem verbesserten Regelverhalten zu schaffen.In contrast, the invention has for its object to provide a pressure valve with improved control performance.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Druckventil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.This object is achieved by a pressure valve having the features of patent claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 10 beschrieben.Advantageous developments of the invention are described in the dependent claims 2 to 10.

Ein derartiges Druckventil hat eine Buchse mit einer einen Durchmesser K aufweisenden axialen Kolbenbohrung. Darin ist axial verschieblich ein Kolben angeordnet. Die Buchse weist zudem einen etwa koaxial zur Kolbenbohrung ausgebildeten Zuströmkanal und etwa quer zur Kolbenbohrung ausgebildete Abströmkanäle oder Abströmbohrungen auf. Zudem hat die Buchse eine sich in Richtung zu dem Zuströmkanal verjüngende, insbesondere konische Ventilsitzfläche für einen Ventilsitz der Buchse mit dem Kolben. Der Ventilsitz ist somit durch einen Anschlag des Kolbens mit der Ventilsitzfläche der Buchse gebildet. Über diesen Ventilsitz sind die Abströmkanäle gegen den Zuströmkanal absperrbar. In der Buchse ist über eine radiale Erweiterung der Kolbenbohrung um einen Radiusabschnitt R ein die Abströmkanäle verbindender, insbesondere umlaufender, Ringkanal ausgebildet, wobei eine zur Kolbenbohrung hinweisende jeweilige Mündung der Abströmkanäle einen kleinsten axialen Abstand H zum Ventilsitz aufweist. Erfindungsgemäß ist dabei ein Verhältnis K/H größer als 7 und kleiner als 10 und ein Verhältnis K/R größer als 23 und kleiner als 27.Such a pressure valve has a bushing with a diameter K having axial piston bore. Therein, a piston is arranged axially displaceable. The bush also has an approximately coaxial with the piston bore formed inflow channel and approximately transversely to the piston bore formed outflow or Abströmbohrungen. In addition, the bush has a tapered in the direction of the inflow channel, in particular conical valve seat surface for a valve seat of the bushing with the piston. The valve seat is thus formed by a stop of the piston with the valve seat surface of the socket. About this valve seat the outflow can be shut off against the inflow channel. In the bush, a radial extension of the piston bore is formed around a radius section R connecting the outflow, in particular circumferential, annular channel, wherein a respective opening of the discharge channels facing the piston bore has a smallest axial distance H to the valve seat. According to the invention, a ratio K / H is greater than 7 and less than 10 and a ratio K / R greater than 23 and less than 27.

Gegenüber dem Stand der Technik ist auf diese Weise eine Geometrie der Innenseite der Ventilbuchse derart optimiert, dass der Ringkanal etwas tiefer als bei herkömmlichen Ventilen ausfällt. Zudem ist eine Höhe eines Dekompressionsabschnitts stromabwärts des Ventilsitzes durch den erfindungsgemäß über das Verhältnis K/H definierten Abstand H im Vergleich zum Stand der Technik größer. Dadurch wird ein geräuschärmeres Öffnen des Druckventils ermöglicht und zudem eine Erosion durch beispielsweise Kavitation oder Strahlerosion verringert.Compared to the prior art, in this way a geometry of the inside of the valve sleeve is optimized such that the annular channel fails somewhat lower than in conventional valves. In addition, a height of a decompression section downstream of the valve seat is greater by the distance H defined according to the invention via the ratio K / H in comparison with the prior art. This allows a quieter opening of the pressure valve and also reduces erosion by, for example, cavitation or radiation erosion.

Versuche ergeben, dass eine besonders bevorzugte und vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ein Verhältnis K/H von etwa 8,3 aufweist. Dadurch ist das Geräuschverhalten und das Erosionsverhalten weiter verbessert.Experiments show that a particularly preferred and advantageous development of the invention has a ratio K / H of about 8.3. As a result, the noise behavior and the erosion behavior is further improved.

Ebenso ergeben Versuche, dass eine bevorzugte und vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ein Verhältnis K/R von etwa 25 aufweist. Dadurch ist das Geräuschverhalten und das Erosionsverhalten weiter verbessert.Likewise, experiments show that a preferred and advantageous development of the invention has a ratio K / R of about 25. As a result, the noise behavior and the erosion behavior is further improved.

Eine besonders bevorzugte Weiterbildung des Druckventils weist eine an die Ventilsitzfläche grenzende und sich in Richtung zu den Abströmkanälen erweiternde Steuerfläche auf. Dadurch entsteht in diesem Bereich ein variabler Hauptsteuerquerschnitt, der durch eine Kolbenmantelfläche und die sich erweiternde, insbesondere als Kegelstumpfmantelfläche ausgebildete, Steuerfläche begrenzt ist. Auf diese Weise ist ein geometrisch besonders vorteilhaft ausgestalteter Dekompressionsraum gebildet.A particularly preferred development of the pressure valve has a control surface adjacent to the valve seat surface and widening in the direction of the outflow channels. This results in this area, a variable main control cross-section, which is bounded by a piston skirt surface and the expanding, in particular designed as a truncated cone surface, control surface. In this way, a geometrically particularly advantageously designed decompression space is formed.

In einer bevorzugten Weiterbildung weist das Druckventil in Richtung zu den Abströmkanälen und in einem axialen Abstand S zum Ventilsitz einen zylindrischen Mantelflächenabschnitt des Ringkanals auf, über den die Steuerfläche in axialer Richtung begrenzt ist. Auf diese Weise schließt sich in axialer Richtung an den variablen Hauptsteuerquerschnitt, der durch die Steuerfläche und die Kolbenmantelfläche begrenzt ist, abströmseitig ein nachgeschalteter Konstantdrosselquerschnitt (Kreisringfläche) an. In a preferred embodiment, the pressure valve in the direction of the outflow channels and at an axial distance S to the valve seat on a cylindrical lateral surface portion of the annular channel over which the control surface is limited in the axial direction. In this way, in the axial direction of the variable main control cross-section, which is bounded by the control surface and the piston skirt surface, closes downstream a downstream constant throttle cross-section (annular surface).

Bevorzugt ist der Abstand S kleiner als der Abstand H. Damit verbunden ist, dass die zur Kolbenbohrung weisende jeweilige Mündung der Abströmkanäle zumindest mit einem zum Ventilsitz benachbarten Mündugsbereich in den zylindrischen Mantelflächenabschnitt des Ringkanals einmündet. Solange sich der Kolben bei einem Abheben vom Ventilsitz mit einer Steuerkante nun entlang des Konstantdrosselquerschnitts in Richtung der Ausströmkanäle bewegt, diese jedoch noch nicht erreicht hat, ist eine Steuerwiderstandsänderung mit dem Kolbenhub allerdings, im Vergleich zum Bereich des variablen Steuerquerschnitts, sehr gering, was im Ergebnis zu einer Unstetigkeit einer Volumenstrom-Hub-Verstärkung führen kann. Daraus wiederum kann ein instabiles Verhalten (Flattern, Pfeifen) des Ventils resultieren.The distance S is preferably smaller than the distance H. It is associated with this that the respective mouth of the outflow channels facing the piston bore opens into the cylindrical lateral surface section of the annular channel at least with an opening region adjacent to the valve seat. As long as the piston now moves along the constant throttle cross-section in the direction of the outflow when it lifts off the valve seat with a control edge, but has not yet reached a Steuerwiderstandsänderung with the piston stroke, compared to the range of the variable control cross-section, very low, which Result can lead to a discontinuity of a flow-stroke amplification. This in turn can result in unstable behavior (fluttering, whistling) of the valve.

Gemäß dem Vorbeschrieben ist es daher für das Geräuschverhalten und für ein stabiles Regelverhalten vorteilhaft, wenn eine bevorzugte Weiterbildung einen Differenzbetrag der Abstände H und S aufweist, der kleiner als der Abstand S ist. Besonders bevorzugt ist dabei ein Verhältnis (H – S)/S kleiner als 1 und größer als 0,05 ist, was bedeutet, dass der zylindrische Mantelflächenabschnitt des Ringkanals zwischen der Steuerfläche und dem zum Ventilsitz benachbarten Mündungsbereich der Abströmkanäle in axialer Richtung kurz beziehungsweise sehr kurz ausgebildet ist. Dies resultiert in einem verbesserten Regelverhalten und Geräuschverhalten des Druckventils.According to the above, it is therefore advantageous for the noise behavior and for a stable control behavior, when a preferred development has a difference amount of the distances H and S, which is smaller than the distance S. Particularly preferred is a ratio (H - S) / S less than 1 and greater than 0.05, which means that the cylindrical lateral surface portion of the annular channel between the control surface and the valve seat adjacent to the mouth region of the outflow in the axial direction short or very is short. This results in an improved control behavior and noise behavior of the pressure valve.

In einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist das Druckventil ein Druckbegrenzungsventil.In a particularly preferred embodiment, the pressure valve is a pressure relief valve.

Auf vorrichtungstechnisch einfache Weise ist in einer vorteilhaften Weiterbildung der Kolben in Schließstellung, beziehungsweise zum Ventilsitz, federvorgespannt.On device-technically simple way the piston in the closed position, or to the valve seat, is spring-biased in an advantageous development.

Um für gegebene hohe Drücke oder große Volumenströme notwendige große Federkräfte zu vermeiden, ist das Druckventil in einer bevorzugten Weiterbildung vorgesteuert. Dazu ist bevorzugt ein Kolbenboden des Kolbens von einem Drosselkanal durchsetzt, der einerseits in dem Zuströmkanal und andererseits in einen im Kolben ausgebildeten Druckraum mündet. Der Druckraum wiederum ist über einen Ablaufkanal, der über ein in Schließrichtung federvorgespannten Vorsteuerkolben absperrbar ist, mit einem Niederdruckanschluss verbindbar.In order to avoid large spring forces necessary for given high pressures or large volume flows, the pressure valve is pilot operated in a preferred development. For this purpose, a piston head of the piston is preferably penetrated by a throttle channel, which opens on the one hand in the inflow channel and on the other hand into a pressure chamber formed in the piston. The pressure chamber in turn can be connected to a low-pressure connection via an outlet channel, which can be shut off via a pilot piston which is spring-biased in the closing direction.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Druckventils in vier Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:In the following, an embodiment of a pressure valve according to the invention is explained in more detail in four drawings. Show it:

1 das Ausführungsbeispiel des als Druckbegrenzungsventil ausgebildeten Druckventils in einem Längsschnitt; 1 the embodiment of the pressure relief valve designed as a pressure valve in a longitudinal section;

2 das Ausführungsbeispiel mit entferntem Kolben im Längsschnitt gemäß 1; 2 the embodiment with the piston removed in longitudinal section according to 1 ;

3 eine Detailansicht eines Abströmbereichs nahe einem Ventilsitz des Ausführungsbeispiels im Längsschnitt gemäß 1; und 3 a detailed view of a discharge area near a valve seat of the embodiment in longitudinal section according to 1 ; and

4 eine Detailansicht eines Ringkanalbereichs nahe dem Ventilsitz des Ausführungsbeispiels in einem um 30° um eine Längsachse gedrehten Längsschnitt. 4 a detailed view of an annular channel region near the valve seat of the embodiment in a rotated by 30 ° about a longitudinal axis longitudinal section.

Ein als Druckbegrenzungsventil 1 ausgebildetes Druckventil hat eine Buchse 2 mit einer axialen Kolbenbohrung 4, die einen Durchmesser K aufweist. In der Buchse 2 des Druckbegrenzungsventils 1, beziehungsweise in der axialen Kolbenbohrung 4, ist ein Kolben 6 axial verschieblich angeordnet. In 1 unten weist die Buchse 2 einen Zuströmkanal 8 auf, der koaxial zur Kolbenbohrung 4 angeordnet ist. Quer zur Kolbenbohrung 4, beziehungsweise radial zu dieser, weist die Buchse 2 sechs radiale Abströmkanäle 10 auf, von denen gemäß 1 lediglich zwei im Schnitt dargestellt sind. Zwischen dem Zuströmkanal 8 und den Abströmkanälen 10 ist über den Kolben 6 und eine Ventilsitzfläche 12 der Buchse 2 ein Ventilsitz 14 ausgebildet. Der Kolben 6 ist dabei über eine Feder (nicht dargestellt) gegen die Buchse 2 in Schließstellung vorgespannt. in einem Bereich der Abströmkanäle 10, und 1 oberhalb des Ventilsitzes 14, weist die Kolbenbohrung 4 eine radiale Erweiterung 16 auf. Über diese ist ein in der Kolbenbohrung 4 umfänglich verlaufender Ringkanal 18 ausgebildet, über den die Abströmkanäle 10 miteinander in Druckmittelverbindung stehen. Zwischen der Ventilsitzfläche 12 und einem zylindrischen beziehungsweise kreiszylindrischen Mantelflächenabschnitt 24 des Ringkanals 18 ist eine Innenmantelfläche der Buchse als kegelstumpfförmige Steuerfläche 22 ausgebildet.On as a pressure relief valve 1 trained pressure valve has a socket 2 with an axial piston bore 4 having a diameter K. In the socket 2 the pressure relief valve 1 , or in the axial piston bore 4 , is a piston 6 arranged axially displaceable. In 1 bottom has the socket 2 an inflow channel 8th on, coaxial with the piston bore 4 is arranged. Transverse to the piston bore 4 , or radially to this, has the bushing 2 six radial outflow channels 10 of which according to 1 only two are shown in section. Between the inflow 8th and the outflow channels 10 is over the piston 6 and a valve seat surface 12 the socket 2 a valve seat 14 educated. The piston 6 is via a spring (not shown) against the socket 2 biased in the closed position. in an area of the outflow channels 10 , and 1 above the valve seat 14 , shows the piston bore 4 a radial extension 16 on. About this is one in the piston bore 4 circumferentially extending annular channel 18 formed over which the outflow channels 10 standing in pressure fluid communication with each other. Between the valve seat surface 12 and a cylindrical or circular cylindrical lateral surface section 24 of the ring channel 18 is an inner circumferential surface of the socket as a frusto-conical control surface 22 educated.

Das in 1 dargestellte Druckbegrenzungsventil 1 ist vorgesteuert. Über das Prinzip der Vorsteuerung sind insbesondere kleinere Stellkräfte beziehungsweise Federkräfte realisierbar. Gemäß 1 ist dabei jedoch lediglich der Kolben 6 beziehungsweise ein Hauptkolben des Druckbegrenzungsventils 1 dargestellt. Auf die Darstellung eines Vorsteuerkolbens wurde verzichtet, da die erfinderischen Merkmale im Bereich zwischen dem Zuströmkanal 8 und den Abströmkanälen 10 angeordnet sind. Ebenso nicht dargestellt ist eine Feder, die den Kolben 6 in den gemäß 1 dargestellten Ventilsitz 14, beziehungsweise in die Schließstellung, vorspannt. Als Merkmale der bestimmungsgemäßen Vorsteuerung ist in einem Kolbenboden 26 des Kolbens 6 lediglich ein Drosselkanal 28 dargestellt. Dieser Drosselkanal 28 ermöglicht eine Druckmittelverbindung des Zuströmkanals 8 mit einem rückwärtig im Kolben 6 ausgebildeten Druckraum 32. Dieser ist bestimmungsgemäß über einen Vorsteuerkolben, der ebenso federbeaufschlagt ist, absperrbar. Für eine eingehendere Beschreibung des Prinzips des vorgesteuerten Druckbegrenzungsventils sei auf den einschlägigen Stand der Technik und beispielsweise die Veröffentlichungsschrift „Der Hydrauliktrainer”, Band 1 der Anmelderin verwiesen. Das in 1 dargestellte vorgesteuerte Druckbegrenzungsventil 1 eignet sich besonders für hohe Drücke von etwa 300 bis 1000 bar oder für große Volumenströme.This in 1 illustrated pressure relief valve 1 is piloted. On the principle of feedforward, in particular smaller actuating forces or spring forces can be realized. According to 1 However, this is only the piston 6 or a main piston of the pressure relief valve 1 shown. On the representation of a pilot piston has been omitted because the inventive features in the area between the inflow 8th and the outflow channels 10 are arranged. Also not shown is a spring, the piston 6 in accordance with 1 illustrated valve seat 14 , or in the closed position, biased. As features of the intended pilot control is in a piston crown 26 of the piston 6 only a throttle channel 28 shown. This throttle channel 28 allows a pressure medium connection of the inflow channel 8th with a backward in the piston 6 trained pressure room 32 , This is intended via a pilot piston, which is also spring-loaded, lockable. For a more detailed description of the principle of the pilot-operated pressure relief valve, reference is made to the relevant prior art and, for example, the publication "The Hydraulic Trainer", Vol 1 referred to the applicant. This in 1 illustrated pilot operated pressure relief valve 1 is particularly suitable for high pressures of about 300 to 1000 bar or for large volume flows.

Über die Abströmkanäle 10 ist ein Niederdruckanschluss 30 des Druckbegrenzungsventils 1 ausgebildet, so dass Druckmittel vom Zuströmkanal 8 durch den zwischen dem Kolben 6 und der Ventilsitzfläche 12 beziehungsweise der Steuerfläche 22 ausgebildeten Ringspalt in den Ringkanal 18 und über die Abströmkanäle 10 hin zu einem Niederdruck entspannt werden kann. Für ein besseres Verständnis der geometrischen Ausgestaltung dieses Bereiches folgt die Beschreibung der 2.About the outflow channels 10 is a low pressure connection 30 the pressure relief valve 1 designed so that pressure medium from the inflow 8th through the between the piston 6 and the valve seat surface 12 or the control surface 22 trained annular gap in the annular channel 18 and over the outflow channels 10 can be relaxed to a low pressure. For a better understanding of the geometric design of this area, the description follows 2 ,

Auch 2 zeigt das vorbeschriebene Ausführungsbeispiel gemäß 1. Zur Darstellung eines inneren Bereiches der Buchse 2 ist dieser jedoch der Kolben 6 entnommen. Die Schnittführung gemäß 2 entspricht derjenigen der 1. Zusätzlich zu erkennen sind zwei Abströmkanäle 10, die in Betrachtungsrichtung hinter der Schnittebene gemäß 2 angeordnet sind. In der Darstellung der 2 fehlen somit nur die zwei auf der dem Betrachter zugewandten Seite der Schnittebene angeordneten Abströmkanäle.Also 2 shows the above-described embodiment according to 1 , To show an inner area of the socket 2 but this is the piston 6 taken. The cut according to 2 corresponds to that of 1 , In addition to recognize two outflow channels 10 , in the viewing direction behind the cutting plane according to 2 are arranged. In the presentation of the 2 Thus, only the two on the viewer facing side of the cutting plane arranged outflow channels.

Gut zu erkennen ist, dass sowohl die Ventilsitzfläche 12 als auch die Steuerfläche 22 über kegelstumpfförmige, sich hin zu den Abströmkanälen 10 stetig erweiternde, Flächen ausgebildet sind. Dabei geht die Ventilsitzfläche 12 unstetig, das heißt über eine Kante, in die Steuerfläche 22 über. Diese erweitert sich in Strömungsrichtung radial stärker als die Ventilsitzfläche 12 und weist einen größeren Öffnungswinkel auf. Auf diese Weise wird über einen gemäß 2 oberhalb des Ventilsitzes 14 angeordneten Abschnitt der Ventilsitzfläche 12, die sich anschließende Steuerfläche 22 und die Kolbenmantelfläche (nicht dargestellt, vgl. 38, 1) ein sich in Strömungsrichtung erweiternder Dekompressionsraum 36 begrenzt, in dem vom Zuströmkanal 8 zuströmendes Druckmittel auf ca. 5 bis 40% des im Zuströmkanal 8 anliegenden Drucks entspannt wird.Good to see is that both the valve seat surface 12 as well as the control surface 22 over frustoconical, towards the outflow channels 10 steadily widening surfaces are formed. The valve seat area goes 12 discontinuous, that is over an edge, in the control surface 22 above. This expands radially more strongly in the flow direction than the valve seat surface 12 and has a larger opening angle. In this way, via a according 2 above the valve seat 14 arranged portion of the valve seat surface 12 , the adjoining control surface 22 and the piston skirt surface (not shown, cf. 38 . 1 ) a flow-expanding decompression space 36 limited, in that of the inflow channel 8th inflowing pressure medium to about 5 to 40% of the inflow channel 8th pressure is relaxed.

In 2 gut zu erkennen ist, dass sich an den Dekompressionsraum 36 mit seinem in Strömungsrichtung variablen Querschnitt ein Bereich konstanten Querschnitts anschließt. Dieser konstante Querschnitt wird durch die Kolbenmantelfläche (nicht dargestellt) und die kreiszylindrische Mantelflächen 24 begrenzt. Dem Dekompressionsraum mit variablem Querschnitt ist somit ein Drosselspalt mit konstantem Querschnitt nachgeschaltet, bevor das Druckmittel schlussendlich in die Abströmkanäle 10 abfließt.In 2 It is easy to see that is attached to the decompression area 36 with its variable in the flow direction cross section followed by a region of constant cross section. This constant cross section is through the piston skirt surface (not shown) and the circular cylindrical lateral surfaces 24 limited. The decompression chamber with a variable cross section is thus followed by a throttle gap with a constant cross section, before the pressure medium finally enters the discharge channels 10 flows.

Die folgenden 3 und 4 zeigen vergrößerte Darstellungen der erfindungsgemäßen geometrischen Ausgestaltung des Bereichs zwischen dem Zuströmkanal 8 und den Abströmkanälen 10. 3 zeigt eine Detailansicht des vorbeschriebenen Ausführungsbeispiels, insbesondere den Abströmbereich nahe dem Ventilsitz 14. Gut zu erkennen ist, dass der Ventilsitz 14 einerseits durch die kegelstumpfförmige Ventilsitzfläche 12 und andererseits durch eine kegelstumpfförmige Fase des Kolbens 6 gebildet wird, wobei diese Fase einen gleichen Öffnungswinkel wie die Ventilsitzfläche 12 aufweist. Weiterhin zu erkennen ist, dass die Ventilsitzfläche 12 oberhalb des Ventilsitzes 14 einen kantenartigen Übergang zur Steuerfläche 22 aufweist. Dieser Übergang kann alternativ dazu verrundet und/oder tangentenstetig ausgeführt sein. Im Abstand S zum Ventilsitz 14 geht diese Steuerfläche 22 wiederum scharfkantig in den kreiszylindrischen Mantelflächenabschnitt 24 des Ringkanals 18 über. Im Abstand H zum Ventilsitz 14 ist ein Mündungsbereich des Abströmkanals 10 angeordnet. Der Ringkanal 18 ist gemäß 3 lediglich abschnittsweise dargestellt.The following 3 and 4 show enlarged representations of the inventive geometric configuration of the area between the inflow channel 8th and the outflow channels 10 , 3 shows a detailed view of the above-described embodiment, in particular the outflow region near the valve seat 14 , Good to see is that the valve seat 14 on the one hand by the frusto-conical valve seat surface 12 and on the other hand by a frusto-conical bevel of the piston 6 is formed, wherein this chamfer has an identical opening angle as the valve seat surface 12 having. Furthermore, it can be seen that the valve seat surface 12 above the valve seat 14 an edge-like transition to the control surface 22 having. Alternatively, this transition may be rounded and / or tangent-continuous. At a distance S to the valve seat 14 goes this control surface 22 again sharp-edged in the circular cylindrical lateral surface section 24 of the ring channel 18 above. At a distance H to the valve seat 14 is a mouth region of the outflow channel 10 arranged. The ring channel 18 is according to 3 only shown in sections.

In einem bestimmungsgemäßen Betrieb des Druckbegrenzungsventils 1 wirkt der Druck im Zuströmkanal 8 auf eine Kolbenfläche 34 des Kolbens 6. Übersteigt dieser Druck einen voreingestellten Grenzdruckwert des Druckbegrenzungsventils 1, so beginnt sich der Kolben 6 in 3 nach oben vom Ventilsitz 14 abzuheben. Dabei wird zwischen der Ventilsitzfläche 12 und dem Kolben 6 ein Ringspalt frei, durch den das Druckmittel vom Zuströmkanal 8 in den Dekompressionsraum 36 strömen kann, der über die Steuerfläche 22 und die Kolbenmantelfläche 38 mit dem Durchmesser K begrenzt ist.In a normal operation of the pressure relief valve 1 the pressure acts in the inflow channel 8th on a piston surface 34 of the piston 6 , If this pressure exceeds a preset limit pressure value of the pressure relief valve 1 , so the piston starts 6 in 3 upwards from the valve seat 14 withdraw. It is between the valve seat surface 12 and the piston 6 an annular gap free, through which the pressure medium from the inflow channel 8th in the decompression room 36 can flow over the control surface 22 and the piston skirt surface 38 is limited by the diameter K.

Das gemäß den 1 bis 4 gezeigte Ausführungsbeispiel ist dabei geometrisch derart ausgelegt, dass ein Verhältnis von K/H = 8,3 und ein Verhältnis K/R = 25 ist. Gegenüber herkömmlichen Druckbegrenzungsventilen, die beispielsweise ein Verhältnis von K zu H und von K zu R von jeweils 50 aufweisen, ist somit die Tiefe R des Ringkanals 18 und die Höhe H des Dekompressions- und Drosselabschnitts größer als im Stand der Technik. Versuche ergeben, dass diese geometrische Ausgestaltung insbesondere bei Druckbegrenzungsventilen im Anwendungsbereich zwischen 300 und 1000 bar ein verbessertes Geräusch- und Regelverhalten aufweisen.That according to the 1 to 4 shown embodiment is geometrically designed such that a ratio of K / H = 8.3 and a ratio K / R = 25. Compared to conventional pressure relief valves, which have a ratio of K to H and K to R of 50, for example, is thus the depth R of the annular channel 18 and the height H of the decompression and throttle section is greater than in the prior art. Experiments show that these geometric design have an improved noise and control behavior especially in pressure relief valves in the range of 300 to 1000 bar.

4 zeigt eine Detailansicht des Ringkanals 18 nahe dem Ventilsitz 14 in einem Längsschnitt. Die Schnittebene des Längsschnitts gemäß 4 ist gegen die Schnittebene des Längsschnitts gemäß 3 um 30° angestellt. Somit ist die Buchse 2 nicht mehr im Bereich eines Abströmkanals 10, sondern in einem Vollmaterialbereich geschnitten. Damit einher geht, dass nun gemäß 4 der Ringkanal 18 mit seinem Schnittprofil sichtbar ist. Auch in 4 sind wieder die relevanten geometrischen Größen des Kolbenbohrungsdurchmessers K, des Abstandes H der Mündung des Abströmkanals 10 in den Ringkanal 18 und des Abstands S des Übergangs der Steuerfläche 22 in die zylindrische Mantelfläche 24 vom Ventilsitz 14 gezeigt. Ergänzend zur vorbeschriebenen 3 ist zudem ein Radiusabschnitt mit R bezeichnet, über den die radiale Erweiterung der Kolbenbohrung 4 zur Ausbildung des Ringkanals 18 bemaßt ist. 4 shows a detailed view of the annular channel 18 near the valve seat 14 in a longitudinal section. The sectional plane of the longitudinal section according to 4 is according to the sectional plane of the longitudinal section according to 3 turned 30 °. Thus, the socket 2 no longer in the area of a discharge channel 10 but cut in a solid material area. This is accompanied by the fact that according to 4 the ring channel 18 visible with its cutting profile. Also in 4 Again, the relevant geometric sizes of the piston bore diameter K, the distance H of the mouth of the outflow 10 in the ring channel 18 and the distance S of the transition of the control surface 22 in the cylindrical lateral surface 24 from the valve seat 14 shown. In addition to the above 3 is also a radius section denoted by R, over which the radial extension of the piston bore 4 for the formation of the annular channel 18 is dimensioned.

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass über die erfindungsgemäß vergrößerten Abström- und Entspannungswege zwischen dem Ventilsitz 14 und den Abströmkanälen 10 eine Verbesserung des Geräusch- und Regelverhaltens und eine Reduzierung von Kavitation und Strahlerosion erzielt wird. Zudem verbessert ein in axialer Richtung möglichst kurzer Mantelflächenabschnitt 24, beziehungsweise ein möglichst kleiner Betrag der Differenz aus H und S, das Regelverhalten und damit die Regelstabilität des Druckventils. Insbesondere für höhere Drücke zwischen 300 und 1000 bar sind die erfindungsgemäßen Geometrien von Vorteil.In summary, it can be said that via the inventively enlarged outflow and expansion paths between the valve seat 14 and the outflow channels 10 An improvement of the noise and control behavior and a reduction of cavitation and Strahlerosion is achieved. In addition, a lateral surface section which is as short as possible in the axial direction improves 24 , or a smallest possible amount of the difference between H and S, the control behavior and thus the control stability of the pressure valve. Especially for higher pressures between 300 and 1000 bar, the geometries according to the invention are advantageous.

Offenbart ist ein Druckventil, insbesondere ein Druckbegrenzungsventil mit einer Buchse, die eine einen Durchmesser K aufweisende axiale Kolbenbohrung hat. In der Kolbenbohrung ist axial verschieblich ein Kolben angeordnet. Etwa koaxial zur Kolbenbohrung weist die Buchse einen Zuströmkanal und etwa quer zur Kolbenbohrung Abströmkanäle oder Abströmbohrungen auf. Über eine sich in Richtung zum Zuströmkanal verjüngende, insbesondere konische, Ventilsitzfläche und den Kolben ist dabei ein Ventilsitz gebildet. Über den Ventilsitz sind die Abströmkanäle gegen den Zuströmkanal abgesperrt oder absperrbar. Dabei ist in der Buchse über eine radiale Erweiterung der Kolbenbohrung um einen Radiusabschnitt R ein die Abströmkanäle verbindender, umlaufender Ringkanal ausgebildet. Eine jeweilige zur Kolbenbohrung weisende Mündung der Abströmkanäle hat dabei einen kleinsten axialen Abstand H zum Ventilsitz. Erfindungsgemäß ist ein Verhältnis K/H größer als 7 und kleiner als 10 und ein Verhältnis K/R größer als 23 und kleiner als 27.Disclosed is a pressure valve, in particular a pressure relief valve with a bushing, which has a diameter K having axial piston bore. In the piston bore a piston is arranged axially displaceable. Approximately coaxially with the piston bore, the bushing has an inflow channel and approximately transversely to the piston bore outflow or Abströmbohrungen. In this case, a valve seat is formed via a valve seat surface which tapers in the direction of the inflow channel, in particular conical, and the piston. About the valve seat the outlet channels are shut off against the inflow channel or shut off. In this case, in the socket via a radial extension of the piston bore to a radius section R, a the discharge channels connecting, circumferential annular channel is formed. A respective mouth of the discharge channels facing the piston bore has a smallest axial distance H from the valve seat. According to the invention, a ratio K / H is greater than 7 and less than 10 and a ratio K / R greater than 23 and less than 27.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: DruckbegrenzungsventilPressure relief valve
22: BuchseRifle
44: Axiale KolbenbohrungAxial piston bore
66: Kolbenpiston
88th: Zuströmkanalinflow
1010: Abströmkanaloutflow channel
1212: VentilsitzflächeValve seat
1414: Ventilsitzvalve seat
1616: Radiale Erweiterung KolbenbohrungRadial extension piston bore
1818: Ringkanalannular channel
2020: Mündungmuzzle
2222: Steuerflächecontrol surface
2424: MantelflächenabschnittLateral surface section
2626: Kolbenbodenpiston crown
2828: Drosselkanalthrottle channel
3030: NiederdruckanschlussLow pressure port
3232: Druckraumpressure chamber
3434: Kolbenflächepiston area
3636: Dekompressionsraumdecompression chamber
3838: KolbenmantelflächePiston skirt area

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 3911426 C2 [0003]

Claims

Pressure valve with a socket ( 2 ) having a diameter K having axial piston bore ( 4 ), and with a piston axially displaceable therein ( 6 ), wherein in the socket ( 2 ) approximately coaxial with the piston bore ( 4 ) an inflow channel ( 8th ) is formed and approximately transversely to the piston bore ( 4 ) Outflow channels ( 10 ) are formed, and wherein the socket ( 2 ) one towards the inflow channel ( 8th ) tapered valve seat surface ( 12 ) for a valve seat ( 14 ) with the piston ( 6 ), and wherein over the valve seat ( 14 ) the outflow channels ( 10 ) against the inflow channel ( 8th ) are lockable, and wherein in the socket ( 2 ) via a radial extension ( 16 ) of the piston bore around a radius section R a the outflow ( 10 ) connecting ring channel ( 18 ) is formed, and one to the piston bore ( 4 ) pointing respective mouth ( 20 ) of the outflow channels ( 10 ) a smallest axial distance H to the valve seat ( 14 ), characterized in that a ratio K / H is greater than 7 and less than 10 and that a ratio K / R is greater than 23 and less than 27.

A pressure valve according to claim 1, wherein the ratio K / H is about 8.3.

A pressure valve according to claim 1 or 2, wherein the ratio K / R is about 25.

Pressure valve according to one of the preceding claims, wherein one in the direction of the outflow channels ( 10 ) expanding control surface ( 22 ) to the valve seat surface ( 12 ) borders.

Pressure valve according to claim 4, wherein in the direction of the outflow channels ( 10 ) at an axial distance S to the valve seat ( 14 ) a cylindrical lateral surface section ( 24 ) of the ring channel ( 18 ) to the control surface ( 22 ) borders.

Pressure valve according to claim 5, wherein the distance S is smaller than the distance H.

Pressure valve according to claim 6, wherein a difference of the distances H and S is smaller than the distance S.

Pressure valve according to one of the preceding claims, which is a pressure relief valve ( 1 ).

Pressure valve according to one of the preceding claims, wherein the piston ( 6 ) is spring-biased in the closed position.

Pressure valve according to one of the preceding claims, wherein a piston head ( 26 ) from a throttle channel ( 28 ) is interspersed, on the one hand in the inflow channel ( 8th ) and on the other hand into a piston ( 6 ) trained pressure chamber ( 32 ), and wherein the pressure chamber ( 32 ) via a flow channel, which can be shut off via a spring-biased in the closing direction of the pilot piston, with a low pressure port is connectable.