DE2910764C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht von einem Ventil aus, bei dem zwischen einem Einlaß des Ventilgehäuses, der mit einer Hochdruckquelle verbindbar ist und einem Auslaß des Ventilgehäuses, der mit einem Bereich niedrigeren Druckes verbindbar ist, im Gehäuse ein ventilgesteuerter Verbindungskanal vorgesehen ist. Teil des Verbindungskanals ist ein ringförmiger Ventilsitz, der einen Abschnitt des Verbindungskanals umschließt und mit dem ein Ventilglied zusammenwirkt, das auf dem Ventilsitz in Anlage gehalten ist, wodurch sich das Ventil in der Schließ­ stellung befindet und das zwangsweise um ein vorgegebenes Maß vom Ventilsitz abzuheben ist, um das Ventil in die Öffnungs­ stellung zu bringen. Das Ventilglied weist dabei einen Kolben auf, der mit einer Schürze am einen Ende eine elastische Ven­ tilplatte umschließt. Innerhalb der Schürze und an der Unter­ seite des Kolbens ist die Ventilplatte mit einer Schraubver­ bindung gehalten. Diese Lösung ist viel­ teilig und aufwendig.

Bekannt ist ein Ventil mit einer Schraubverbindung zwischen Kolben und Ventilplatte, bei der der Kolben an dem der Ventil­ platte abgekehrten Ende eine Gewindebohrung aufweist, in die eine Schraube eingeschraubt ist, wobei sich zwischen Kolben und Schraubenkopf die Ventilplatte befindet (GB-PS 11 04 639). Von grundsätzlich gleicher Bauart ist ein anderes bekanntes Ventil, bei dem die Ventilplatte an dem einen Ende des Kol­ bens dadurch gehalten ist, daß ein Gewindezapfen von dem der Ventilplatte abgekehrten Ende des Kolbens durch diesen hindurchgeführt ist und mit einem Bund an diesem Kolbenende anliegt, während eine Gewindehülse auf den Gewindezapfen aufgeschraubt ist und dabei mit ihrem Kopf an der dem Kolben abgekehrten Seite der Ventilplatte zur Anlage gekommen ist (DE-OS 20 30 689). Gemeinsam ist allen diesen bekannten Lösungen die vielteilige Verbindung zwischen Kolben und Ventilplatte des Ventilgliedes.

Bei einem anderen, ebenfalls bekannten Ventil wird auf die vielteilige Verbindung verzichtet, indem zwischen Schürze und Zentralteil des Kolbens eine sich nach außen verjüngende Ringnut durch die schräg nach innen geneigte Schürze gebildet ist, in die die Ventilplatte unter radialer Vorspannung ein­ gepreßt wird, so daß die Ventilplatte ohne zusätzliche Mittel gehalten ist, solange das Material der Ventilplatte nicht ermüdet ist (DE-OS 26 12 078).

Aufgabe der Erfindung ist die Ausgestaltung eines Ventils so, daß die Verbindung zwischen Ventil­ platte und deren Halterung ohne besondere mechanische Befestigungsmittel erfolgen kann, so daß die Ventilplatte und ihre Halterung ein geringeres Gewicht haben, einfacher und schneller als bisher zu­ sammenmontiert werden können und insbesondere eine Ventil­ platte gegen eine andere ohne Probleme ausgetauscht werden kann, insbesondere eine Ventilplatte aus einem Material gegen eine solche aus einem anderen Material.

Die Merkmale der Erfindung und mit der Erfindung erzielbare weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei­ bung der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein bereits bekanntes Ventil,

Fig. 2 im größeren Maßstab einen Querschnitt durch eine Ventilplatte und deren Halterung bei einem Ventil gemäß der Erfindung,

Fig. 3 eine Fig. 2 entsprechende Darstellung zur Erläuterung von Nachteilen, die bei der Erfindung nicht gegeben sind,

Fig. 4 bis 6 Ausschnitte aus Querschnitten von einer Ventil­ platte und deren Halterung eines Ventils gemäß der Erfindung in verschiedenen Betriebsstellungen des Ventiles, und zwar in der Aufeinanderfolge, wie sie beim Öffnen des Ventiles gegeben ist,

Fig. 7 einen Querschnitt durch die Ventilplatte und deren Halterung eines Ventils gemäß der Erfindung, wobei die Ventilplatte besonders ausgestaltet ist.

Das Ventil in allgemein bekannter Bauweise gemäß Fig. 1 weist das Ventilgehäuse 10 auf, dem ein hauben- oder domartiger Aufsatz 11 zugeordnet ist. Das Ventilgehäuse 10 weist einen Einlaß 12 und einen Auslaß 13 auf. Der Einlaß 12 ist mit einer Hochdruckquelle , der Auslaß 13 mit einem Niederdruck­ bereich verbindbar. Zwischen dem Einlaß 12 und dem Auslaß 13 ist im Ventilgehäuse 10 eine Öffnung 14 vorgesehen, die von einem ringförmigen Ventilsitz 15 umgeben ist. Der Aufsatz 11 weist eine Zylinderbohrung auf, in der ein Kolben 18 in Rich­ tung der vertikalen Längsachse der Zylinderbohrung gleitend gelagert ist. Am unteren Ende ist der Kolben 18 mit einer nach unten gerichteten Ringlippe 19 versehen und konzentrisch innerhalb der Ringlippe 19 mit einem ebenfalls nach unten gerichteten Gewindezapfen 20. Eine in sich federnde, ring­ förmige Ventilplatte 21 ist mit einer konzentrischen Innen­ bohrung 22 versehen und im Ringraum zwischen der Ringlippe 19 und dem Gewindezapfen 20 angeordnet. Die Ventilplatte 21 ist mit ihrer Bohrung 22 auf den Gewindezapfen aufgesetzt und mit einer auf den Gewindezapfen aufgeschraubten Mutter 23 auf dem Gewindezapfen 20 und gegenüber dem Ventilkolben 18 gesichert. Der Außendurchmesser der Ventilplatte 21 ist geringfügig größer als der Durchmesser des Ventilsitzes, so daß zum Schließen des Ventiles die Ventilplatte 21 in der unteren Endstellung des Kolbens 18 auf dem Ventilsitz 15 zur Auflage kommt (Fig. 1).

Der Bereich der Zylinderbohrung des Aufsatzes 11 oberhalb des Kolbens 18 bildet eine Kammer 26. Von dieser Kammer aus erstreckt sich durch den Kolben 18 hindurch zu der Öffnung 14 und in den Bereich unterhalb des Ventilsitzes 15 eine zum Auslaß 13 hin offene Längsbohrung 27. Auf den Aufsatz 11 ist ein elektrischer Solenoid 28 aufgesetzt, dessen Spule ein vertikal verstellbares Stellglied 29 umgibt. Ist die Spule des Solenoids 28 entregt, so hält eine Druckfeder 30 das Stellglied 29 in seiner unteren Endstellung und ein Pilot­ ventilglied am unteren Ende des Stellgliedes 29 liegt auf dem Kolben 18 auf, um die Längsbohrung 27 am oberen Ende zu verschließen. Um die Kammer 26 mit Druckmittel zu füllen, sickert ständig unter hohem Druck stehende Leckflüssigkeit vom Einlaß 12 aus zwischen dem Kolben 18 und der Wand der Zylinderbohrung des Aufsatzes 11 in die Kammer 26. Alternativ hierzu kann eine Führung mit kleinem Querschnitt für die Leckflüssigkeit in der Wand der Zylinderbohrung des Auf­ satzes 11 vorgesehen sein. Die in der Kammer 26 auf diese Weise angesammelte Flüssigkeit wirkt als nach unten gerich­ tete Kraft auf den Kolben und hält das Ventil geschlossen. Wird die Spule des Solenoids erregt, so wird das Stellglied 29 vom Kolben 18 abgehoben, um die Längsbohrung 27 am oberen Ende freizugeben. Das in der Kammer 26 unter hohem Druck befindliche Druckmittel strömt sehr rasch durch die Längs­ bohrung 27 ab und gelangt zum Auslaß 13, wodurch der in der Kammer 26 herrschende Druck abnimmt. Dadurch wirkt die auf den Kolben 18 wirkende resultierende Kraft nach oben, und der Kolben 18 bewegt sich nach oben, die Ventilplatte 21 wird vom Sitz 15 abgehoben und das Ventil geöffnet. Das Ventil bleibt offen, bis der Solenoid 28 entregt wird. Wird der Solenoid entregt, so verschließt das untere Ende des Stell­ gliedes 29 erneut das obere Ende der Längsbohrung 27. Dadurch wird ein weiteres Abströmen von Druckmittel aus der Kammer 26 zum Auslaß 13 verhindert. In der Kammer 26 wird der Druck erneut erhöht, und der Kolben 18 wird nach unten bewegt, bis die Ventilplatte wieder am Sitz 15 anliegt und das Ventil geschlossen wird.

Um die vorliegende Erfindung besser zu verstehen, soll diese nun anhand von Fig. 2, 3 näher beschrieben werden. Gemäß Fig. 3 hat der Kolben 18 von Fig. 1 die Kontur einer umgestülpten Tasse und ist als Halterung 33 bezeichnet. Die Halterung 33 ist mit einem oberen Deckel 34 und einer am Deckel befestigten Schürze 35 versehen. Die der Ventilplatte 21 von Fig. 1 ent­ sprechende elastische Ventilplatte 36 ist innerhalb der Halterung 33 angeordnet. Ist das Ventil geschlossen, so wirkt die Unterseite der Ventilplatte 36 mit dem Ventilsitz 15 zusammen, um die Öffnung 14 zu verschließen. Dabei wirkt Druckmittel unter hohem Druck auf die ganze Außenseite des Halterungsdeckels 34 und auf die Ringfläche 37 der Unterseite der Ventilplatte, die außerhalb des Sitzes 15 liegt. Die innerhalb des Ventilsitzes 15 liegende Fläche 38 der Unter­ seite der Ventilplatte ist dagegen nur niedrigem Druck aus­ gesetzt. Druckmittel mit hohem Druck sickert zwischen der Ventilplatte 36 und der Schürze 35 der Halterung 33 und gelangt als Leckflüssigkeit in den Raum 39 zwischen der Ventilplatte und deren Deckel 34 der Halterung.

Zu Beginn der Aufwärtsbewegung von Platte 36 und Halterung 33, d. h. im Augenblick der Erregung des Solenoids 28 in Fig. 1, treten drei Wirkungen ein:

• 1. die Halterung 33 wird angehoben;
• 2. der hohe Flüssigkeitsdruck im Raum 39 wirkt als nach unten gerichtete Kraft auf die Oberseite der Ventil­ platte 36;
• 3. der Bereich 38 der Unterseite der Ventilplatte 36 wird von niedrigem Druck beaufschlagt.

Als Ergebnis hiervon kann sich die Ventilplatte 36 nach unten durchbiegen, wie es in Fig. 3 durch einen unterbrochenen Linienzug an­ gedeutet ist. Bei extremen Bedingungen kann die Ventilplatte 36 von der Halterung 33 abgehoben und in die Öffnung 14 hinein­ gesaugt werden. Dieses Abheben und Einsaugen der Ventilplatte 36 wird normalerweise durch das Zusammenwirken von Mutter 23 und Gewindezapfen 20 oder entsprechende Befestigungsmittel verhindert. Durch die vorliegende Erfindung werden solche Befestigungsmittel nicht benötigt. Um trotzdem ein Durchbiegen der Ventilplatte gemäß Fig. 3 zu vermeiden, ist die federnde Ventil­ platte 42 gemäß Fig. 2 ausgebildet. Die Ventilplatte 42 ist mit einer zylindrischen Bohrung 43 ver­ sehen, die sich zwischen der Oberseite und der Unterseite der Platte 42 erstreckt und insoweit der Bohrung 27 in der Ventilplatte 21 in Fig. 1 entspricht. In der Bohrung befindet sich jedoch kein Gewindezapfen 20 und kein anderes entspre­ chendes Befestigungsmittel, so daß die Bohrung eine unbe­ hinderte Verbindung zwischen dem Bereich 39 und der Öffnung 14 bildet. Außerdem ist zwischen der Ventilplatte 42 und der Schürze 35 der Halterung 33 eine Dichtung vorgesehen. Im Ausführungsbeispiel besteht diese Dichtung aus einer dünnen Ringlippe 44, die um den Außenumfang der Unterseite der Ventilplatte 42 stetig herumgeführt ist und einen in sich geschlossenen Kreis bildet. Die Ringlippe ist durch eine Ringnut 45 in der Unterseite der Ventilplatte 42 von dieser abgespalten. Das mit hohem Druck auf die Ringfläche 37 der Unterseite der Ventilplatte 42 einwirkende Druck­ mittel spreizt die Ringlippe 44 radial nach außen und legt sie gegen die Innenseite der Schürze 35 der Halterung an, um dadurch das Strömen von unter hohem Druck stehenden Strömungsmittel durch den kreisringförmigen Spalt zwischen der Ventilplatte 42 und der Schürze 35 in den Raum 39 zu drosseln. Sollte trotzdem unter hohem Druck stehendes Strömungsmittel in den Raum 39 gelangen, so strömt es sofort durch die Bohrung 43 in den Niederdruckbereich der Öffnung 14. Dadurch wird im Raum 39 kein Druck aufgebaut, der die Ventilplatte 42 aus der Halterung 33 herausdrücken könnte. Der Druck im Raum 39 ist also niedrig, weil der Raum 39 über die Bohrung 43 frei mit der Öffnung 14 verbunden ist und der Raum 39 durch die Ringlippe 44 gegen den Hochdruckbereich abgedichtet ist. Indem unter hohem Druck stehendes Druckmittel auf die Unterseite der Ventilplatte 42 wirkt, ist deshalb die auf die Ventilplatte wirkende resultierende Kraft nach oben ge­ richtet und hält die Ventilplatte in Anlage an der Platten­ halterung 33. Es sind deshalb keine besonderen Verbindungs- oder Befestigungsmittel erforderlich, um die Ventilplatte 36 und ihre Halterung 33 zusammzuhalten.

Es soll noch darauf hingewiesen werden, daß in der Praxis die Mutter 23 (Fig. 1) so weit auf den Gewindezapfen 20 aufgeschraubt ist, daß die Ventilplatte 21 zwischen der Mutter und dem Kolben 18 gequetscht wird. Eine effektive Dichtung wird dabei zwischen der Mutter 23 und der Ventilplatte 21 erzeugt, die den Druckmittelfluß aus dem Bereich zwischen der Oberseite der Ventilplatte und dem Kolben in die Öffnung 14 verhindert. Obwohl die Ventilplatte 21 das zentrale Loch 22 hat, das dem Loch 43 in der Ventilplatte der Anordnung gemäß Fig. 2 ähnlich ist, hat deshalb das Loch 22 nicht die gleiche Wirkung wie das Loch 43 und kann dessen Funktion auch nicht haben.

Ein Teil eines Ventiles, das dem Ventil gemäß Fig. 1 ähnlich ist, bei dem jedoch eine Ventilplatte und deren Halterung gemäß der Erfindung vorgesehen sind, ist in Fig. 4 bis 6 dargestellt. Eine Ventilplattenhalterung 48, die die Kontur einer umgekehrten Tasse mit einem Deckel 49 und einer Schürze 50 als in sich geschlossene Seitenwand hat, ist vertikal gleitend in einem Führungsring 51 gelagert. Das Spiel zwi­ schen der Ventilplattenhalterung 48 bzw. deren Schürze 50 und dem Führungsring 51 ist so bemessen, daß die Gleitbewe­ gungen der Halterung 48 gegenüber dem Ring 51 möglich sind, ein Durchtritt von Strömungsmittel zwischen Schürze 50 und Ring 51 jedoch nicht möglich ist. Über eine Leckbohrung 52 im Aufsatz 11 wird der Kammer 26 ständig unter hohem Druck stehendes Strömungsmittel zugeführt. Der Deckel 49 der Halterung 48 ist mit einer Öffnung 53 versehen, die mit dem Loch 43 der elastischen Ventilplatte 42 fluchtet. Um die Öffnung 53 herum ist der Deckel 49 zu einem Kegelstumpf aufgebogen, so daß der obere Rand der Öffnung einen Sitz bildet, mit dem das Pilotventilglied am unteren Ende des Stellgliedes 29 zusammenwirkt.

In Fig. 4 hält der Druck des unter hohem Druck stehenden Strömungsmittels in der Kammer 26 zusammen mit dem Druck der Feder 30 die Ventilplatte 42 auf dem Sitz 15, und das Ventil ist geschlossen. In Fig. 5 wurde das Stellglied 29 durch Erregen des Solenoids 28 gerade angehoben, so daß das unter hohem Druck stehende Druckmittel aus der Kammer 26 durch die Öffnungen 53 und 43 zu der Auslaßöffnung strömen kann. Wie oben unter Bezugnahme auf Fig. 2 bereits beschrieben, drosselt die Dichtung 44 die Strömung des unter hohem Druck stehenden Strömungsmittels in den Bereich zwischen der Ventilplatte 42 und den Deckel 49; das unter hohem Druck stehende Druckmittel, das trotzdem in diesen Bereich gelangt, fließt durch das Loch 43 in den Niederdruckbereich unter der Öffnung 14. Wird die Halterung 48 angehoben, so wird deshalb die Ventilplatte 42 mit ihr angehoben (Fig. 6), obwohl keine Befestigungs- oder Verbindungsmittel die Ventilplattenhalte­ rung und die Ventilplatte zusammenhalten. Dank des auf den Ringbereich 37 einwirkenden hohen Druckes hebt sogar die Ventilplatte eher ihre Halterung an, als daß die Halterung die Ventilplatte mit nach oben nimmt.

Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, daß gemäß Fig. 7 die Ventilplatte 42′ mit einem nach unten gerichteten Ansatz 58 versehen ist, der von der Unterseite der Ventil­ platte aus in die Öffnung 14 ragt. Der Ansatz 58 verlegt das untere Ende des Loches 43 in einen Bereich, in dem das Strömungsmittel mit hoher Geschwindigkeit durch die Öffnung 14 strömt, wenn das Ventil ganz oder teilweise geöffnet ist. Hierdurch wirken auf die Ventilplatte 42′ größere Kräfte zu ihrem Anheben, indem die Druckdifferenz über die Platte erhöht wird.

Claims (6)

1. Ventil mit

• 1.1 einem Ventilgehäuse (10) mit einer Einlaßöffnung (12) zum Verbinden mit einer Hochdruckquelle, einer Auslaß­ öffnung (13) zum Verbinden mit einem Bereich niedri­ geren Druckes sowie einem ventilgesteuerten Verbin­ dungskanal zwischen beiden Öffnungen (12, 13), der durch einen ringförmigen Ventilsitz (15) hindurchführt,
• 1.2 einem gegenüber dem Ventilsitz (15) verstellbaren Ventilglied (33, 42) aus einer starren, tassenför­ migen, zum Ventilsitz hin offenen und gegenüber diesem zwangsweise verstellbaren Halterung (33) und einer elastischen Ventilplatte (42), die lose in der Halterung liegt, wobei
  • 1.2.1 der Durchmesser der Ventilplatte größer ist als der Durchmesser des Ventilsitzes, so daß ein Randbereich der Ventilplatte außerhalb des Ventilsitzes unabhängig von der Stellung der Halterung dem Druck in der Ein­ laßöffnung, der Innenbereich der Ventilplatte inner­ halb des Ventilsitzes in der Schließstellung des Venti­ les und bei auf dem Ventilsitz aufliegender Ventilplatte dem Druck in der Auslaßöffnung ausgesetzt ist und
  • 1.2.2 die Ventilplatte eine freie Durchgangsöffnung (43) aufweist, die deren dem Tassendeckel (34) zugekehrte Seite mit der dem Ventilsitz zugekehrten Seite der Ventilplatte verbindet und achsgleich dem Ventilsitz angeordnet ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Ventilsitz (15) zugekehrte Rand der Ventil­ platte (42) als an der Innenseite der Schürze (35) der Ventilplattenhalterung (33) anliegende Dichtung (44) ausgebildet ist.

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung als abstehende Ringlippe (44) ausgebildet ist, zwischen der und dem Grundkörper der Ventilplatte (42) eine dem Druck in der Einlaßöffnung (12) des Ven­ tilkörpers (10) ausgesetzte Ringnut (45) besteht.

4. Ventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zur Öffnung (43) in der Ventilplatte (42) achsgleiche Öffnung (53) als weiterer Ventilsitz im Deckel (34) der Ventilplattenhalterung (33) und einen Verbindungskanal (52) zwischen dem den durch die Ventilplatte (42) verschließbaren Ventilsitz (15) umgebenden Bereich und dem Bereich des Ventilgehäu­ ses dem die Seite des Deckels (34) der Ventilplattenhalterung (33) zugekehrt ist, die der Ventilplatte (42) abgekehrt ist.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ventilplatte (42) in jeder Stellung der Ventilplattenhalterung (33) mit einem zentralen Ansatz (58) in den vom Ventilsitz (15) umschlossenen Kanalbereich (14) hineinragt unter Einhaltung eines Ringraumes zwischen Ansatz und Ventilsitz.

6. Ventil nach Anspruch 5, daurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (58) die Form eines von der Ventilplatte (42) aus sich verjüngenden Kegelstumpfes hat.