DD150008B1

DD150008B1 - SELF-RELATED SHUT-OFF VALVE FOR HIGH DRUCE

Info

Publication number: DD150008B1
Application number: DD22014680A
Authority: DD
Inventors: Werner Bergmann; Werner Blochwitz; Wolfgang Bernaschek; Otto Kreutzmann; Juergen Spillecke
Original assignee: Fortschritt Veb K
Priority date: 1980-04-02
Filing date: 1980-04-02
Publication date: 1986-02-05
Also published as: DD150008A1; HU183370B; DK135881A; DE3109845A1

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein selbstschließendes Absperrventil für hohe Drücke, insbesondere für Hochdruckspritzpistolen. Charakteristik der bekannten technischen LösungenThe invention relates to a self-closing shut-off valve for high pressures, in particular for high pressure spray guns. Characteristic of the known technical solutions

Bei Druckwasserreinigungsgeräten wird mittels einer Spritzlanze die zu behandelnde Oberfläche gereinigt. Die Druckwasserabsperrung erfolgt über ein pistolenförmiges Absperrventil. Der vor dem Ventil anstehende hohe Druck erschwert das Öffnen des Ventiles. Es muß deshalb mit einer großen Hebelübersetzung gearbeitet werden; oder es wird ein hydraulischer Ausgleich geschaffen, um das Hauptventil leichter zu öffnen und offenzuhalten. Der Bedienhebel steuert lediglich ein Ventil mit kleinem Querschnitt, so daß die auf den Ventilsitz wirkende Kraft mittels Handhebel überwunden und das Vorsteuerventil geöffnet werden kann.In pressurized water purification devices, the surface to be treated is cleaned by means of a spray lance. The pressure water shut-off via a pistol-shaped shut-off valve. The high pressure in front of the valve makes it difficult to open the valve. It must therefore be worked with a large leverage; or hydraulic equalization is provided to more easily open and hold the main valve. The control lever controls only a valve with a small cross-section, so that the force acting on the valve seat force can be overcome by means of a hand lever and the pilot valve can be opened.

Der hydraulische Ausgleich wird bei der DE-PS 1264304 durch einen Bypaß erreicht. Die hier beschriebene Lösung ist in der Herstellung sehr aufwendig und bedarf einer Feder als Hilfskraft zur Schließung des Vorsteuerkolbens.The hydraulic compensation is achieved in DE-PS 1264304 by a bypass. The solution described here is very expensive to manufacture and requires a spring as an auxiliary power to close the pilot piston.

Die in der DE-OS 2424321 beschriebene Lösung ist konstruktiv einfacher, weist eine geringere Baulänge auf, und es entfällt die Feder als Hilfskraft. Trotzdem ist der technische Aufwand noch sehr hoch. Der Bypaß muß durch mehrere Bohrungen, die teilweise wieder verschlossen werden müssen, hergestellt werden. Die Bohrungen führen durch Schraubeinsätze, wobei diese eine Lagesicherung gegen Verdrehung aufweisen müssen.The solution described in DE-OS 2424321 is structurally simpler, has a smaller overall length, and it eliminates the spring as an auxiliary power. Nevertheless, the technical effort is still very high. The bypass must be made through several holes that need to be partially closed again. The holes lead through threaded inserts, which must have a positional protection against rotation.

Im DE-GM 7 245475 ist ein Absperrventil beschrieben, welches den Durchlaß stufenweise regelt, aber ebenfalls mit einer Feder arbeitet, die der Reinigungsflüssigkeit ausgesetzt ist.In DE-GM 7 245475 a shut-off valve is described which regulates the passage stepwise, but also works with a spring which is exposed to the cleaning liquid.

Auch die im DE-GM 7228123 beschriebene Handspritzpistole besitzt eine der Reinigungsflüssigkeit ausgesetzte Druckfeder.The manual spray gun described in DE-GM 7228123 has a pressure spring exposed to the cleaning fluid.

Weiterhin ist ein in der DE-OS 2813090 beschriebenes Absperrventil bekannt, das keinen Bypaß aufweist, aber einer Anzahl von Dichtelementen bedarf, da die Lagerstellen für den Steuerkolben und der Gegenhaltekolben sowohl gegen das Gehäuse als auch gegen den Steuerkolben abgedichtet sein müssen. Aggressive Medien stellen hohe Anforderungen an das Dichtungsmaterial.Furthermore, a shut-off valve described in DE-OS 2813090 is known which does not have a bypass, but requires a number of sealing elements, since the bearing points for the control piston and the counter-holding piston must be sealed against both the housing and against the control piston. Aggressive media place high demands on the sealing material.

Außerdem tritt durch die größere Anzahl von Dichtungen eine höhere Reibung am Steuerkolben auf.In addition, occurs due to the larger number of seals on a higher friction on the control piston.

Eine konstruktiv einfache Lösung zeigt die DD-PS 26823 auf, die jedoch für Spritzpistolen ungeeignet ist, weil diese nicht selbstschließend ist und zusätzlich einer Schließfeder für den Vorsteuerkolben bedürfte.A structurally simple solution shows the DD-PS 26823, which is unsuitable for spray guns, because it is not self-closing and would additionally require a closing spring for the pilot piston.

Schließlich ist in DE-AS 1259160 ein vollhydraulisch schließendes Absperrventil bekannt, bei welchem auch bei wechselnden Drücken auf der Abflußseite die Öffnungskraft keine hohen Werte annimmt und beispielsweise durch einen Hubmagneten bewältigt werden kann. Konstruktiv ist diese Lösung aufwendig, weil drei Dichtungen zur Abdichtung des Vorsteuerkolbens sowie eine Entlastungsbohrung und ein Bypaß mit weiteren Dichtungen erforderlich sind. Das Ventil ist für Spritzpistolen nicht einsetzbar, da die Steuerung des Vorsteuerkolbens von der Abflußseite erfolgt und diese bei Schließung drucklos wird.Finally, in DE-AS 1259160 a fully hydraulic shut-off valve is known, in which even with changing pressures on the discharge side, the opening force does not take high values and can be handled for example by a solenoid. Structurally, this solution is expensive because three seals for sealing the pilot piston and a relief hole and a bypass with additional seals are required. The valve can not be used for spray guns because the control of the pilot spool takes place from the discharge side and this is depressurized when closing.

Object of the invention

Die Erfindung hat das Ziel, ein Absperrventil für eine Hochdruckspritzpistole zu entwickeln, das gegenüber den bekannten Lösungen einfacher, damit weniger störanfällig und fertigungstechnisch günstiger ist, wobei bei kleiner Bedienkraft ein großer Strömungsquerschnitt steuerbar sein soll.The invention has the goal to develop a shut-off valve for a high-pressure spray gun, which is simpler compared to the known solutions, less prone to failure and manufacturing technology cheaper, with a small operating force, a large flow cross-section should be controlled.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die technische Aufgabe besteht darin, den Steuermechanismus so zu gestalten, daß kein Bypaß und keine Hilfsfeder und nur eine nicht ständig belastete Abdichtung des Steuerkolbens erforderlich ist.The technical problem is to make the control mechanism so that no bypass and no auxiliary spring and only a not constantly loaded sealing of the control piston is required.

Das Merkmal der Erfindung besteht darin, daß in bekannter Wei: e ein Hauptsteuerkolben mit definiertem Spial in dem Gehäuse geführt ist, der an der dem Ablauf zugewandten Stirnseite mit einem Kegel an dem Dichtsitz des Gehäuses anliegt. Außerhalb des Dichtsitzes ist der Kegel von einem mit dem Druckstutzen in Verbindung stehenden Ringraum umgeben. Der Außenmantel des Hauptsteuerkolbens bildet mit der Gehäusebohrung eine Drosselstrecke zum Druckraum, der sich an der anderen Stirnseite des Steuerkolbens befindet. Erfindungsgemäß ist der Stößel des Vorsteuerkolbens durch die axiale Bohrung des Hauptsteuerkolbens, durch den Ablauf hindurch aus dem Gehäuse herausgeführt und im Gehäuse abgedichtet. Der erforderliche Abströmquerschnitt, welcher größer sein muß als der Zuströmquerschnitt zum Druckraum, wird durch ein reichliches Spiel zwischen dem Durchmeser des Stößels des Vorsteuerkolbens und der ablaufseitigen Bohrung im Hauptsteuerkolben erzielt. Dabei müssen die Wirkflächen in der Reihenfolge: Stößel, Ventilkörper des Vorsteuerkolbens, Dichtkegel des Hauptsteuerkolbens und Gleitsitz des Hauptsteuerkolbens eine steigende Tendenz aufweisen.The feature of the invention is that in known Wei: e a main control piston with a defined Spial is guided in the housing, which rests on the end face facing the drain with a cone on the sealing seat of the housing. Outside the sealing seat, the cone is surrounded by an annular space in communication with the pressure port. The outer casing of the main control piston forms with the housing bore a throttle section to the pressure chamber, which is located at the other end face of the control piston. According to the invention, the plunger of the pilot piston is led out of the housing through the axial bore of the main control piston, through the drain, and sealed in the housing. The required outflow cross-section, which must be greater than the inflow cross section to the pressure chamber, is achieved by an ample clearance between the diameter of the plunger of the pilot piston and the drain-side bore in the main control piston. In this case, the active surfaces in the order: plunger, valve body of the pilot piston, sealing cone of the main control piston and sliding fit of the main control piston have an increasing tendency.

Der Hubbegrenzung des Steuerkolbens dient ein innerer Anschlag in der axialen Bohrung des Steuerkolbens und ein äußerer Anschlag druckraumseitig im Gehäuse.The stroke limiter of the control piston is an inner stop in the axial bore of the control piston and an outer stop pressure chamber side in the housing.

Die Wirkungsweise ist folgende:The mode of action is the following:

Im geschlossenen Zustand herrscht im Hauptsteuerkolben der gleiche Druck wie in der anliegenden Druckleitung, da sich über das definierte Spiel des Hauptsteuerkolbens der Druck im Druckraum aufbaut. Der dort herrschende Druck wirkt auf den am Ende des Vorsteuerkolbens angeordneten Ventilkörper gegen den Dichtsitz im Innern des Hauptsteuerkolbens und auf die Gesamtfläche des Hauptsteuerkolbens, abzüglich der mit dem Druckmedium in Verbindung stehenden Kegelfläche in Schließrichtung, so daß der Kegel des Hauptsteuerkolbens mit großer Kraft gegen den Dichtsitz im Gehäuse gedrückt wird. Durch Betätigen des Bedienhebels hebt der Ventilkörper des Vorsteuerkolbens vom Dichtsitz im Innern des Hauptsteuerkolbens ab. Der im Druckraum herrschende Druck wird abgebaut, und die über den Ringraum mit dem Druckmedium in Verbindung stehende Kegelfläche des Hauptsteuerkolbens wirkt öffnend, d. h., der Hauptsteuerkolben wird entgegen der Strömungsrichtung bewegt, wodurch sich der Kegel vom Sitz abhebt und den Ablauf freigibt. Durch den inneren Anschlag kann der Hauptsteuerkolben über den Bedienhebel in jeder gewünschten Offenstellung gehalten werden. In maximaler Offenstellung drückt der Hauptsteuerkolben gegen den äußeren Anschlag im Gehäuse.When closed, the same pressure prevails in the main control piston as in the adjacent pressure line, since the pressure builds up in the pressure chamber via the defined clearance of the main control piston. The prevailing pressure acts on the arranged at the end of the pilot piston valve body against the sealing seat in the interior of the main control piston and the total area of the main control piston, minus the pressure medium in communication conical surface in the closing direction, so that the cone of the main control piston with great force against the Sealing seat is pressed in the housing. By operating the operating lever, the valve body of the pilot piston lifts off from the sealing seat inside the main control piston. The pressure prevailing in the pressure chamber pressure is reduced, and the conical surface of the main control piston in communication with the pressure medium via the annular space has an opening, d. h., The main control piston is moved counter to the flow direction, whereby the cone lifts off the seat and the flow releases. Through the inner stop the main control piston can be kept in any desired open position via the operating lever. In maximum open position, the main control piston presses against the outer stop in the housing.

Der Vorteil besteht darin, daß nur wenige Einzelteile vorhanden sind, keine Feder und kein Bypaß erforderlich ist und nur der Stößelquerschitt mit einer Dichtung abgedichtet werden muß. Diese Dichtungsanordnung hat den Vorteil, daß die Dichtung im geschlossenen Zustand des Ventils druckentlastet ist, damit das Öffnen erleichtert, sowie die Dichtung und der Stößel weniger verschleißen. Ein wesentlicher Vorteil ist die geringe Bedienkraft, mit der ein großer Strömungsquerschnitt steuerbar ist. Die Montage des Absperrventil ist einfach und erfordert keine Spezialkenntnisse.The advantage is that only a few items are available, no spring and no bypass is required and only the ram cross section must be sealed with a seal. This seal arrangement has the advantage that the seal is relieved of pressure in the closed state of the valve, thus facilitating the opening, as well as wear the seal and the plunger less. A significant advantage is the low operating force with which a large flow cross-section is controllable. The installation of the shut-off valve is simple and requires no special knowledge.

embodiment

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel und der dazugehörigen Zeichnung näher erläutert werden. Das im Schnitt dargestellte Absperrventil besteht aus dem Gehäuse 1 mit dem Stutzen 2 für die Zuführung des Mediums, dem Stutzen 3für den Ablauf des Mediums, dem Ringraum 4, dem Hauptsteuerkolben 5, welcher an der Stirnseite 6 mit dem Gehäuse 1 den Druckraum 7 bildet, in der axialen Bohrung einen Dichtsitz 8 sowie einen inneren Anschlag 9 und an der anderen Stirnseite außen einen Kegel 10 aufweist, der am Dichtsitz 11 des Gehäuses 1 anliegt. Der äußere Anschlag 12 kann sowohl am Hauptsteuerkolben 5 als auch am Gehäuse 1 angebracht sein. Durch die axiale Bohrung des Hauptsteuerkolbens 5 führt ein Vorsteuerkolben, welcher aus dem Stößel 13 und dem Ventilkörper 15 besteht, und eine kegelige Dichtfläche besitzt. Der Stößel 13 führt durch den Ablaufstutzen 3, ist nur im Gehäuse 1 geführt und mit einer Dichtung 15 nach außen abgedichtet. Mit dem Stößel 13 steht der Bedienhebel 16 in Verbindung, welcher im Gelenk 17 gelagert ist. Der Hauptsteuerkolben 5 ist mit definiertem Spiel im Gehäuse 1 geführt, so daß ein Ringspalt 18 entsteht. Am Stutzen 2 und im Ringraum 4 liegt ständig der Druck des Mediums an und breitet sich über den Ringspalt 18 zum Druckraum 7 aus. Dadurch wird der Ventilkörper 14fest gegen den Dichtsitz 8 und der Hauptsteuerkolben 5 mit dem Kegel 10 gegen den Ventilsitz 11 im Gehäuse 1 gepreßt. Durch Betätigendes Bedienhebels 16 drückt dieser gegen den Stößel 13, der Ventilkörper 14 öffnet, und es erfolgt eine Druckentlastung im Raum 7. Dadurch wird die Schließkraft, die durch den Druck auf die Fläche A₂ erzeugt wurde, aufgehoben, und der Druck des Mediums wirkt auf die Fläche A₁-A₂ in entgegengesetzter Richtung. Damit ist das Absperrventil geöffnet. Um schwingenden Bewegungen des Steuerkolbens 5 vorzubeugen, besitzt dieser den inneren Anschlag 9, wodurch er am selbsttätigen Schließen gehindert wird und durch entsprechenden Hub des Bedienhebels 16 in jeder gewünschten Stellung offengehalten werden kann. Der äußere Anschlag 12 dient dazu, den Steuerkolben 5 in maximaler Offenstellung zu halten. Da der Stößel 13 einen kleinen Durchmesser aufweist, ist die erforderliche Öffnungskraft gering und die Abdichtung einfach. Bedingung für die Relation der Flächen:The invention will be explained in more detail in an embodiment and the accompanying drawings. The shut-off valve shown in section consists of the housing 1 with the nozzle 2 for the supply of the medium, the nozzle 3für the flow of the medium, the annular space 4, the main control piston 5, which forms the pressure chamber 7 on the end face 6 with the housing 1, in the axial bore has a sealing seat 8 and an inner stop 9 and on the other end outside a cone 10 which bears against the sealing seat 11 of the housing 1. The outer stop 12 may be attached to both the main control piston 5 and the housing 1. Through the axial bore of the main control piston 5 performs a pilot piston, which consists of the plunger 13 and the valve body 15, and has a tapered sealing surface. The plunger 13 passes through the discharge nozzle 3, is guided only in the housing 1 and sealed with a seal 15 to the outside. With the plunger 13 of the operating lever 16 is in communication, which is mounted in the joint 17. The main control piston 5 is guided with defined play in the housing 1, so that an annular gap 18 is formed. At the nozzle 2 and in the annular space 4 is constantly the pressure of the medium and spreads over the annular gap 18 to the pressure chamber 7 from. Characterized the valve body 14 is pressed firmly against the sealing seat 8 and the main control piston 5 with the cone 10 against the valve seat 11 in the housing 1. By operating the operating lever 16 presses this against the plunger 13, the valve body 14 opens, and there is a pressure relief in the space 7. This will cancel the closing force generated by the pressure on the surface A ₂ , and the pressure of the medium acts on the surface A ₁ -A ₂ in the opposite direction. This opens the shut-off valve. In order to prevent oscillating movements of the control piston 5, this has the inner stop 9, whereby it is prevented from automatically closing and can be kept open by appropriate stroke of the operating lever 16 in any desired position. The outer stop 12 serves to hold the control piston 5 in the maximum open position. Since the plunger 13 has a small diameter, the required opening force is low and the sealing is easy. Condition for the relation of the surfaces:

A₁ > A₂ > A₃ > A₄ A ₁ > A ₂ > A ₃ > A ₄

Offenstellung: ρ · ^wirktinSchließrichtunggegendieHandkraftlp-DruckdesMediums)Open position: ρ · ^ acts in the direction of closing the hand pressure of the medium)

Schließstellung: Auf den Ventilkörper 14 wirkt ρ · A₃—diese ist als Öffnungskraft zu überwinden — auf den Hauptsteuerkolben 5 wirkt ρ · A₂ in Schließrichtung.Closed position: On the valve body 14 acts ρ · A ₃ -this must be overcome as an opening force - on the main control piston 5 acts ρ · A ₂ in the closing direction.

Claims

Invention claim:

1. Self-closing shut-off valve for high pressures, especially for high pressure spray guns consisting of the housing, a guided in the housing main control piston for flow control with axial bore and arranged in the interior of the main control piston sealing body of the pilot piston, which is actuated via a plunger from the outside and its main control piston on the the closing surface opposite side has a pressure chamber, which communicates with the inflow side of the pressure medium via a gap whose cross section is smaller than the outflow cross section for pressure relief, characterized in that the plunger (13) through the bore of the main control piston (5) on the outlet side the casing (1) is guided outwards and sealed, the play between the plunger (13) of the pilot piston (13; 14) and the bore of the main control piston (5) forming the outflow cross-section and the effective surfaces of the control elements in the order:

Tappet (13), valve body (14) of the pilot piston, sealing cone (10) of the main control piston (5) and sliding fit of the main control piston have an increasing tendency.

2. Self-closing shut-off valve according to item 1, characterized in that an inner stop (9) of the stabilization in each open position and an outer stop (12) of the stroke limiter of the control piston (5) is used.

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