DE2201372A1

DE2201372A1 - Ueberdruckventil

Info

Publication number: DE2201372A1
Application number: DE19722201372
Authority: DE
Inventors: John Leschisin; Ramon Pareja; Harry John Sadler
Original assignee: Lear Siegler Inc
Current assignee: Lear Siegler Inc
Priority date: 1971-09-08
Filing date: 1972-01-12
Publication date: 1973-03-15
Also published as: JPS4836724A; AU3826872A; US3707981A

Description

Beschreibung zum Patentgesuch

der Lear Siegler Inc., a corporation organized under the laws of the State of Delaware, 3171 South Bundy Drive, Santa Monica, California

betreffend
" Überdruckvent il"

Die Erfindung betrifft ein Überdruckventil mit einem Einlass, einen ersten, der normalen Entladung dienenden Auslass und einen zweiten, zwischen dem Einlass und dem normalen Entladungsauslans liegenden, der Entlastung dienenden Auslass aufweisenden Ventilgehäuse, wobei die Entlastungswirkung zv/isciien dem Einlass und den beiden Auslässen erfolgt.

Üblicherweise ist bei der Auslegung von Systemen, die zur Abgabe oder zur Bildung von unter Druck stehendem Fliessmittel dienen, eine Vielzahl von Parametern zu beachten. Zu diesen Parametern zählen der Druck und die Kapazität oder die Förderleistung der Pumpe. Die Federkonstante der für das Rückschlagventil oder EntIactungsventil ausgewählten Federn sowie die Ausbildung der Abgabedüsen. Bei der Herstellung von Pumpen, di.e zur Abgabe von unter h:>hem Druck stehenden Fliessmittel dienen, orgeben die üblicherweise verwendeten Fabrikationsverfahren im al] gemeinen fertige Vorrichtungen, die einen bestiauaten, verhältnismassig gelingen TolcranzLoreich für die jev/ün^r-chton Dr :.ck- und Kapazit'ii^charakteristiTien aufweisen. JJc i flor lierstoliuny ^or Ventile werden l'eclniii gewühlt, lic die üblichen Schwankungen dr>r Federkraft aufv/<:Jsen.

309811/0606

Auch die Herstellung der Düsen oder anderer Abgabevorrichtungen bringt bei Anwendung der üblichen Fabrikationsverfahren bestimmte Toleranzen mit sich, die dazu führen, dass die einzelnen Düsen oder Abgabe vor ricli Lungen entsprechend schwankende Charakteristiken besitzen. Wenn eine spezielle Pumpe mit einer speziellen Abgabevorrichtung verbunden wird, so kann die zufällige Wahl der Einzelkomponenten dazu führen, dass eine Pumpe mit überhohem Druck und einer überhohen Förderkapazität mit einer Düse verbunden wird, deren Querschnitt gegenüber dem Normalfall verringert ist. Die Auswahl des Rückschlag- oder Entlastungsventiles wirft ähnliche Probleme auf. Unter bestimmten Betriebsbedingungen kommt es häufig vor, dass die Düsen oder Abgabeöffnungen beschädigt werden, so dass der Austrittsquerschnitt verringert wird. Wird eine Pumpe kontinuierlich unter derartigen Bedingungen verwendet, so entwickeln sich im System leicht erhöhte oder überhohe Betriebsdrücke. Wenn diese erhöhten Betriebsdrücke auch keine Beschädigung der Pumpe hervorrufen, so können sie doch dazu führen, dass bestimmte Arten von Rückschlagventilen unstabil werden, so dass das System während des Betriebes periodische oder zyklische Entlastungsoperationen des Ventiles ("hunting") zeigt. Störende, zyklische Entlastungsvorgänge sind normalerweise unerwünscht. Die Verwendung des Systems kann durch den auf diese Weise pulsierenden Ausgang beeiuLrächtigt werden. Auch kann das zyklische Arbeiten des Entlastungs- oder Rückschlagventil es für die gepumpten Fliessmittel unwirtschaftlich wirken.

Bei Systemen, bei denen unter Druck stehendes Fliessmittel intermittierend verwendet wird, wobei die Bedienungsperson ein Sperrventil in der Leitung verwendet, dienen Entlastungsoder Rückschlagventile üblicherweise dazu, eine kontinuierliche FliessiaiLtelabgabe der Pumpe zn gewährleisten. Die Fliessmittelabgabe erfolgt dabei durch einen überdruck- oder Entlastungsauslass, wodurch der Druckaufbau im System wesentlich reduziert wird. Im allgemeinen erfordern Pumpen mit hin- und hergehendem Kolben oder anderen Verdrängerpumpen

309811/06ÖS

einen Überdruck- oder Entlasttmgsausg lass dieser Art, wenn ein übermässiger Verschleisn dar Pumpe vermieden werden soll. Wenn normalerweise Entlastungs- oder überdruckventile zur Verwendung in einem derartigen System ausgewählt werden, sind Anfangseinstellungen erforderlich, um das überdruckventil an die Systemkomponenten anzupassen. Dies ist. notwendig, um ein störendes Arbeiten des Überdruckventil es zu verhindern. Da ein fortgesetzter Betrieb eines Systems häufig Abnutzung, Korrosion oder /abrasion bestimmter Komponenten mit sich bringt, ändern sich die Charakteristiken und Parameter des Systems kontinuierlich. Hierdurch ist eine häufige oder sogar kontinuierliche Nachstellung des Entlastungs- oder Überdruckventiles erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Überdruckoder Entlastungsventil der eingangs genannten Gattung zu schaffen, welches bei kompaktem Aufbau im Betrieb selbstkompensierend arbeitet. Das Ventil soll die üblicherweise vorhandenen Abmessungstoleranzen vertragen und kompensieren, die normalerweise bei der Herstellung des Ventiles selbst sowie bei Verdrängerpumpen sowie Komponenten, die häufig in Verbindung mit. derartigen Pumpen verwendet v/erden, beispielsweise Düse, Abgabeöffnungen un-d ähnlich, auftreten.

Erfindungsgeinüss wird diese Aufgabe gelöst durch:

a) einen Ventilkolben mit einer Längsbohrung zur Herstellung einer Fliessmittelverbindung zwischen dem Einlass und dem normalen Entladungsauslass, wobei eine Umfangsdichtung vorgesehen ist, die eine sich erefereekeael entlang der Periferic des Kolbens erstreckende äusscre Dichtung, die innerhalb des Gehäuses eine Hin- und hergehende Gleitbewegung ausführen kann, sowie eine entsprechende Dichtung entlang der inneren Periferio des Gehäuses aufweist, welche ini^- der äusseren Dichtung zusammenwirkt;

b) cd nc an dem Kolben vorgesehene errte Ringfläche, di< flr-iii Einla.sr gegenüberliegt, nowio eine an dem

30981 1/06Ob

Kolben vorgesehene zweite Ringfläche, die dem Auslass gegenüberliegt und normalerweise unter Federbelastung steht, so dass eine Verbindung zwischen dem Einlass und dem normalen Entladungsauslass gewährleistet ist, wobei die Umfangsdichtung normalerweise die Verbindung zwischen dem Einlass und dem Entlastungsauslass blockiert;

c) eine zwischen der äusseren Periferie des Kolbens und der inneren Periferie des Gehäuses angeordnete Ringkammer, welche Einrichtungen zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem Einlass und der Kammer entlang des Kolbens aufweist;

d) ein im Ventilgehäuse angeordnetes Rückschlagventil welches durch Axialbewegung im Gehäuse den Fliessini tlel durchlass durch die Gehäusebohrung in Abhängigkeit von einem Druckanstieg im normalen Entladungsauslass blockiert, so dass der ansteigende Druck den Ventilkolben entgegen der Wirkung der Feder bewegt und eine Flxessmittelverbindung zwischen dem Einlass und dem Entlastungsauslass hergestellt wird; und

e) durch eine einen Bestandteil der Umfangsdichtung bildende, in axialer Richtung langgestrakte, perifere Dichtung, welche in der normalen Stellung des Kolbens zwischen der ringförmigen Kammer und dem Entlastungsauslass angeordnet ist, wobei die perifere Dichtung so angeordnet ist, dass eine Dichtung entlang" der in axialer Richtung langgestreckten Dichtfläche aufrecht erhalten bleibt, wenn der Kolben in axialer Richtung entgegen der Wirkung der Feder in Abhängigkeit vom Druck im normalen Entladungsauslass um eine beträchtliche Distanz von der normalen Stellung und in Richtung auf die Entlastungsstellung in eine Zwischen-Dichtstellung bewegt wird.

Erfindungsgcmäss wird also ein Überdruck- oder Entlastungs-

309811/0606

ventil vorgeschlagen, welches in seiner Entlastungscharakteristik selbstkompensierend ist. Hierdurch wird der Wirkungsgrad und die Effektivität des Überdruckventiles gesteigert. Gleichzeitig ist das erfindungsgemässe überdruckventil bei einer Vielzahl verschiedener, zur Fliessmitteibehandlung dienender Systeme anwendbar, solche Systeme eingeschlossen, deren Komponenten grosse FErtigungstoleranzen zeigen. Die Entlastung wird beim erfindungsgemässen kompensierenden Überdruckventil durch einen Ventilkolben bewirkt, der zwischen zwei stabilen Stellungen hin- und hergehen kann und während des Förderns von Fliessmittel eine kompensierende oder nicht-fixierte Zwischenstellung zwischen diesen Stellungen einnehmen kann. Die Bewegung des Kolbens erfolgt in Abhängigkeit von auf Flächen unterschiedlicher Grosse einwirkenden hydraulischen Kräften. In der ersten Stellung des Kolbens ist eine Verbindung zwischen dem Einlass und dem normalen Entladungsauslass gewährleistet, wobei der Entlastungs- oder überdruckauslass vom Einlass isoliert ist. In der zweiten Stellung des Kolbens ist eine Fliessmittelverbindung zwischen dem Einlass und dem Sntlastungs- oder Überdruckauslass gegeben, während der Einlass vom normalen Entladungsauslass isoliert ist. Die Kompensationswirkung wird bei der erfindungsgemässen Ventilanordnung dadurch erreicht, dass das Überdruckventil eine Zwischenstellung zwischen der ersten und der zweiten stabilen Stellung einnimmt, wobei in der Zwischenstellung dieselben Strömungswege vorliegen wie in der ersten stabilen Stellung.

Das Rückschlagventil, welches in der Bohrung des Ventilkolbens angeordnet ist, arbeitet bei dem erfindungsgemässen Überdruck- oder Entlastungsventil in axialer Richtung innerhalb der Bohrung und sperrt den Fliessmitteldurchlass durch die Bohrung in Abhängigkeit von einem Druckanstieg im normalen Entladungsauslass. Hierdurch steigt der Druck an, der auf die grössero der beiden Flächen des Flächendifferentials ausgeübt wird. Hierdurch wird auf den Ventilkolben eine Kraft ausgeübt, die ihn entgegen der Federwirkung bewegb,

30981 1/0606

wodurch eine Fliessmittelverbindung zwischen dem Einlass und dem Überdruck- oder Entlastungsauslass hergestellt wird. Sobald diese Bedingung erreicht ist, fällt die auf die Einlasseite oder Einlassfläche des Kolbens einwirkende Kraft wesentlich ab. Daraufhin schliesst sich das Rückschlagventil, woraufhin die Gesaratfläche der Auslasseite des Kolbens dem Auslassdruck ausgesetzt wird. Diese Bedingungen bewirken gemeinsam, dass der Kolben in die BJntlastungsstellung springt.

Das erfindungsgemässe Überdruckventil hat den Vorteil, dass es in einem vorbestimmten Bereich von Betriebsparametern verwendbar ist. Diese Betriebspararaeter umfassen Betriebsdrücke, Betriebskapazitäten oder Förderleistungen und ähnliches, wobei das Überdruckventil in einem bestimmten Bereich von Herstellungstoleranzen und Betriebsparametern stabil arbeiten kann. Weiterhin hat das erfindungsgemässe Überdruckventil den Vorteil, dass die Tendenz der bekannten Entlastungs- oder Überdruckventile, als pulsierende Entlastungsventile zu wirken, behoben ist.

30981 1/0606

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert sind.

Dabei zeigen:

Figurl

einen vertikalen Schnitt im Durchmesser durch ein erfindungsgemässes Überdruckventil, wobei sich das Ventil mit seinem Kolben in Betriebsstellung befindet.Dabei liefert die Pumpe Fliessmittel mit geringerem als dem normalen Druck an, wobei das Überdruckventil so angeordnet ist, dass eine Fliessmittelströmung zwischen dem Einlass und dem normalen Entladungsauslass möglich ist;

Figur 1 (a)

in vergrössertem Masstab und in Detaildarsteilung einen senkrechten Schnitt, der die Einzelheiten des Dichtungsringes des Überdruckventiles in der in Figur 1 gezeigten Anordnung erkennen lässt;

Figur 2

eine ähnliche Darstellung wie in Figur 1, wobei sich das Überdruckventil in einer Stellung befindet, in der die Pumpe Fliessmittel auf einem leicht erhöhten Druckniveau in das System liefert. Dabei ist das Ventil so angeordnet, dass ein Fliessmittelfluss zwischen dem Einlass und dem normalen Entladungsauslass möglich ist;

Figur 2 (a)

im Detail einen senkrechten Schnitt in vergrössertem Masstab, der Einzelheiten der Anordnung des Dichtungsringes in der in Figur 2 gezeigten Arbeitsstellung erkennen lässt;

Figur 3

eine ähnliche Darstellung wie in Figur 1, wobei das Überdruckventil sich in einer Stellung befindet, in welcher

309811/0606

der Einlass vom normalen Entladungsauslass isoliert ist. Dabei ist eine Kommunikation zwischen dem Einlass und dem Überdruckauslass gewährleistet;

Figur 4

eine ähnliche Darstellung wie in Figur 1, wobei es sich jedoch um eine leicht modifizierte Form eines erfindungsgemässen Überdruckventiles handelt. Dabei ist das Überdruckventil ähiich wie4n Figur 1 in Betriebsstellung gezeigt;

Figur 5

eine ähnliche Darstellung wie in Figur 4, welche die Anordnung des überdruckventiles erkennen lässt, wenn es mit einer Pumpe in Verbindung steht, welche Fliessmittel unter leicht erhöhtem Druck dem System zuführt.

Figur 5 entspricht insofern Figur 2;

Figur 6

eine weitere Darstellung des in Figur 4 gezeigten Ventiles, bei der das Überdruckventil sich in einer solchen Stellung befindet, dass der Einlass vom normalen Entladungsauslass isoliert ist. Dabei ist eine Kommunikation zwischen dem Einlass und dem Überdruckauslass gegeben, wobei Figur 6 Insofern Figur 3 entspricht; und

Figur 7, 8 und 9

das in den Figuren 1 bis 3 gezeigte Überdruckventil in der Vorderansicht, in der Ansicht von oben und in der Ansicht von hinten.

Bei dem in den Figuren 1, 2 und 3 der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel weist ein im ganzen mit Io bezeichnetes überdruckventil ein Ventilgehäuse 11 auf. Das Ventilgehäuse 11 weist eine Einlassöffnung 12, eine erste Auslassöffnung 13, welche einen normalen Entladungsauslass bildet, und eine zweite Auslassöffnung 14 auf, die einen

309811/OeOC

220137?

Überdruck- oder Entlastungsauslass bildet. Wie Figur 1 zeigt, ist der Überdruckauslass 14 zwischen dem Einlass 12 und dem normalen Endladungsauslass 13 angeordnet. Weiterhin lässt Figur 1 erkennen, dass das Gehäuse 11 eine Innenbohrung mit einer Anzahl von Ansenkungen aufweist, welche die arbeitenden Komponenten des Überdruck-Ventilsystems aufnehmen und umschliessen.

Das Überdruckventil weist einen Kolben 16 auf, der in einer in ganzen mit 17 gezeichneten Dichtungshülse liegt. Die Dichtungshülse 17 weist mehere Segmente, beispielsweise 18, 19, 2o, sowie ein Paar von Dichtungaringen, wie bei 21 und 22 gezeigt, auf, Der Dichtungsring 11 wird in einer schwalbenschwanzförmigen Nut festgehalten, die durch Anschrägungen an den Enden der Segmente Id, 19 gebildet ist, vergleiche Figur 1 (a) und 2 (a). Um eine Verformung des Dichtungsringes 21 zn vermeiden, wird ei normalerweise aus verhältnisntäasig steife» und hartem Elastomermaterial hergestellt.. Der Kolben 16 ist so angeordnet, dass er sich innerhalb der durch ^ ie Dichtuii^s

hülse 17 vorgegebenen Begrenzungen hin- und herbewegen kann, wie es im einzelnen noch nachstehend beschrieben wird. Weiterhin ist im Gehäuse 11 ein Rückschlagventil 25 vorgesehen. Das Rückschlagventil weist einen Kugelhalter sowie eine Ventilkugel 27 auf. Die Ventilkugel 27 kann sich, wie bei 28 gezeigt, gegen einen in dem Kolben 16 vorgesehenen ringförmigen Sitz drücken. Wenn die Kugel 27 nicht am Ventilsitz 28 anliegt, wird sie durch einen Käfig 29 gehalten, um eine Fliessmittelströmung um die Kugel 27 herum zu ermöglichen, wie es in Figur 1 gezeigt ist. Der Käfig 29 weist Anschlagflächen auf, die um eine geschlitzte oder durchgehende Bohrung angeordnet sind. Der Käfig weist mehrere, vorzugsweise zwei oder drei, stegartige Anschläge auf, die die Kugel 27 in ihrer vom Ventilsitz abgehobenen Stellung halten, sodass Fliessmittel um die Kugel herumfliessen und in die durchgehende Bohrung gelangen kann. Diese stegartigen Anschläge sind natürlich vorzugsweise gleichmässig auf einem Kreisbogen

30981 1/060ß

- Io -

2201377

mit Abstand angeordnet. Wenn gewünscht, können auch Schnüffelventile oder Tellervantile verwendet werden.

Bei dem in Figur 1 gezeigten Überdruckventil sind am Umfang liegende Dichtungen vorgesehen. Diese Dichtungen umfassen eine äussere Dichtung, welche an der Periferie des Kolbens 16, wie bei 3o gezeigt, angeordnet ist. Dabei ist eine entsprechende Dichtung, wie bei 31 gezeigt, an der inneren Periferie des Gehäuses vorgesehen. Der Dichtungsring 21 bildet eine Komponente der inneren Dichtung 31, wobei die Dichtung 31 passend mit der äusseren Dichtung 3o in Eingriff kommen kann. Eine Feder 33 drückt den Kolben 16 normalerweise nachgiebig in Richtung auf den normalen Intladungsauslass Ij,

Die Dichtungshülse 17 weist eine ringförmige Kammer 35 auf, die eich zwischen der Aussenfllche des Kolbens 16 und der Innenfläche der Dichtungshülse 17 erstreckt. Die kr·isringförmige Kammer 35 bildet eine Verbindung zwischen Queröffnungen 36-36, die im Kolben 16 ausgebildet sind, und dem Überdruckauslass, wobei diese Verbindung weiterhin durch eine ringförmige Kammer 37 hergestellt wird, die im Kolben 16 vorgesehen ist. Auch sind in der Dichtungshülse 17 Queröffnungen 38-38 vorgesehen, so dass ein Strömungsweg zu einer Öffnung 39 hergestellt wird, welche mit dem Überdruckauslass 14 in offener Verbindung steht.

Der Kolben 16 weist eine erste Ringfläche 4o auf, die dem Einlass 12 gegenüberliegt. Weiterhin ist/nahe beim Ventilsitz 28 eine zweite Ringfläche 41 vorgesehen, die dem Auslass 13 gegenüberliegt.

Wie Figur 1 erkennen lässt, wird die Umfangsdichtung durch eine in axialer Richtung langgestreckte, perifere Dichtungsfläche gebildet, die sich zwischen der ringförmigen Kammer 35 (Vorratskammer) und der ringförmigen Kammer 3.7 erstreckt. Durch diese Dichtung werden die Kammern 3 5 und

30981 1/0606

isoliert, wenn der Kolben sich in seiner normalen Stellung befindet. Die Umfangsdichtung gewährleistet auch dann eine Dichtung entlang der langgestreckten Dichtfläche, wenn der Kolben um eine beträchtliche Distanz aus seiner normalen Stellung in axialer Richtung auf die Entlastungsstellung hin bewegt wird. In einer solchen Zwischenstellung der Dichtung setzt sich die normale Strömung fort. Es ist zu beachten, dass die axiale Bewegung aus der normalen Stellung in Richtung auf die Entlastungsstellung in der Spannung der Feder 33 entgegengesetzter Richtung erfolgt. Die Bewegung hängt dabei von einem erhöhten Fliessmitteldruck im Entladungsauslass 13 ab. Durch diese Zwischenstellung der Dichtung lassen sich beim erfindungsgemässen Überdruckventil Veränderungen der Drücke und Kapazitäten von Verdrängerpumpen, von Federkräften sowie von Querschnittsänderungen in Entladungsöffnungen, Düsen und ähnlichem kompensieren. Durch die beschriebene Zwischenstellung der Dichtung ist das Ventil selbstkompensierend. Dementsprechend braucht das Überdruckventil nicht speziell in Kombination mit einer bestimmten Pumpe und entsprechendem Querschnitt der Abgabevorrichtung eingestellt zu werden, wobei die Kombination aus Pumpe und Abgabevorrichtung aus Elementen ausgewählt ist, die zwar zum selben Zweck hergestellt sind, jedoch bestimmte, unterschiedliche Toleranzen aufweisen.

Ein typisches System, in welchem das erfindungsgeaässe Überdruckventil Verwendung finden kann, weist eine Pumpe mit einem normalen Laufdruck von 5oo psi auf. Die Pumpe hat dabei eine Kapazität von drei Gallonen pro Minute. Wird dabei ein für derartige Drücke und Kapazitäten geeigneter Düsendurchmesser gewählt, so werden normalerweise ₍ für das Überdruckventil die folgenden Betriebsparameter gewählt:

2 Ringfläche 4o I,o2 cm (o,158 sq.in.)

Ringfläche 41 1,23 cm² (o,19o sq.in.)

Federkraft der Feder 33

in normaler Arbeitsstellung 7,3 kp (16 pounds)

309811/0606

-12- 220137?

Bei der in den Figuren 1, 2 und 3 dargestellten Konstruktion ist es naheliegend, dass die Dichtung 31 manschettenartig entlang der inneren Periferie der Dichtungshülse 17 ausgebildet ist. Es können jedoch auch andere Anordnungen gewählt werden, welche eine langgestreckte Umfangsdichtung gewährleisten. Es ist zu beachten, dass die axiale Fläche, welche die Kanuner 35 von der Dichtfläche 31 trennt, angeschrägt ist. Eine entsprechende Anschrägung findet sich am Kolben 16 in dem der Kammer 37 benachbarten Bereich. Durch die einander entsprechenden Anschrägungen wird die Arbeitsweise des Überdruckventiles bei der Bewegung zwischen der Normalstellung und der Entlastungsstellung verbessert. Zur Verbesserung der Kompensationswirkung des Systems erstreckt sich die Manschette der Dichtung 31 im wesentlichen über die gesamte Ilublänge des Kolbens, vergleiche Figur 1 und Figur 3.

Überdruckventile der beschriebenen Art können in einem weiten Bereich vorbestimmter Betriebsbedingungen verwendet werden. Ein Ventil, welches an sich dazu bestimmt ist, in einem System bei einem Arbeitsdruck von 5oo pei zu arbeiten, kann in einem Bereich des Einlasedruckes bis zu 6oo psi arbeiten. Dabei können Kapazitäten zwischen null und der maximalen Arbeitskapazität bewältigt werden. Infolge dieser Voreinstellung der Parameter kann das Überdruckventil normal mit Pumpen betrieben werden, die eine in diesem Bereich liegende Förderleistung (Kapazität) und einen in diesem Bereich liegenden Druck aufweisen. Insbesondere arbeitet das Überdruckventil dann in diesen Bereichen ganz normal, wenn geeignete, passende Auslassöffnungen (Düsen) verwendet werden. Die Federkonstante der Feder 33 wird so gewählt, dass das Überdruckventil in den vorgegebenen Grenzen kompensierend arbeitet. Wenn die obere Druckbegrenzung jedoch überschritten wird, beispielsweise dann, wenn die Abgabeöffnung oder Düse geschlossen wird, springt das Überdruckventil sofort in die in Figur 3 gezeigte Stellung. Jede ungewöhnliche oder anomale Charakteristik der Federkonstante der Feder

309811/0606

220137?

oder der Entladungskomponenten des Systems, welche normalerweise zu höheren Betriebedrücken führen würde, ist also entsprechend selbstkompensierend. Die Pumpe wird wirkungsvoll gegen überhöhte Betriebsdrücke geschützt, die auftreten können, wenn die Düse beschädigt wird öder die Abgabeleitung verstopft.

Das überdruckventil kann entweder aus Metall oder aus Kunststoffteilen hergestellt werden. Zur Erleichterung des Zusammenbaus des Überdruckventil es weist die ira Ventilgehäuse 11 vorgesehene Bohrung zwei Ansenkungen atu_; wobei die erste Ansekung das Segment 16 der Dichtungshülse 17 aufnimmt und die zweite Ansenkuag einen Hohlraum zur

W i or

Aufnahme des Segmentes 19 bildet. Wie die Sjsuren 1 bis 3 zeigen, bildet die zweite Ansenkunc; eine rincrför*"::.^e Swkliessmittel-Strömungskammer 4T - cJ ?. sich zwi-sc^-r, cL\\· öffnungen 38 und der öffnung 33 '~ra-:\roXt.

Bei den in den Figuren 4, 5 und 6 gezeigten Äusführungsbeispielen weist ein im ganzen mit 5o bezeichnetem Überdruckventil ein Gehäuse 51 auf. Im.. Gehäuse 51 ist eine Bohrung ausgebildet, welche einen Einlass 52, einen J3ntladungsauslass 53 sowie einen Überdruck- oder Entiasturtgs-auslass 54 bildet. Innerhalb der Bohrung befindet sioh ein Kolben 55, der im wesentlichen dem in Verbindung mit dem in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel beschriebenen Kolben 16 entspricht. Der Kolben 55 ist in der im Gehäuse 51 ausgebildeten Bohrung durch eine Umfangsdichtung abgedichtet, welche eine an der Aussenflache des Kolbens 55 vorgesehene Aussendichtung 56 sowie eine entsprechende Dichtung 57 an der inneren Periferie des Gehäuses 51 umfasst. Die Dichtung 57 weist ein Segment 58 in Form einer langgestreckten Dichtungsmanschette sowie eine elastische Ringdichtung 59 auf. Im Gehäuse Sl ist ein Ringraum 6o ausgebildet, während der Kolben 55 eiaen Ringraum 61 aufweist. Die Ringräume ermöglichen eine Fliessmittelströmung zwischen dem Einlass 52 und dem Entlastungsauslasu 54. Querbohrungen 62 im Kolben

309811/0606

und 63 in einem Dichtungscuil 64 dienen zur Vervollständigung des Strömungsweges für das Fliessmittel zwischen dem Einlass 52 und dem Entlastungs- oder Überdruckauslass 54. Eine Stützdichtung 65 ermöglicht einen Druckaufbau im Überdruckventil. Dabei übt ein Teil 66 eine Kraft auf die Dichtung 65 aus. Wie dargestellt, ist das Teil 66 in des Gehäuse 51, wie bei 67 gezeigt, eingeschraubt.

Eine Ventilkugel 7ο ist innerhalb der Begrenzung des Kolbens 55 in ähnlicher Weise aufgenommen wie bei dem in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel. Abweichend von den dort gezeigten Ausführungsbeispiel liegt die Kugel 7o direkt an einer Sitzfläche 71 an und wird in einen in dem Kolben 55 ausgebildeten Käfig gehalten. Eine Halteplatte 6 72 hält die Ventilkugel 7o sicher in ihrer Stellung.

Die Betriebseigenschaften des in den Figuren 4, 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispieles sind im wesentlichen mit den Betriebseigenschaften des in den Figuren 1 bis gezeigten Ausführungsbeispieles identisch, Es erscheint daher nicht als notwendig, die Arbeitsweise dieses abgewandelten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemässen Überdruckventiles zu beschreiben« Das erfindungsgemäss vorgeschlagene Überdruckventil kann natürlich auch so ausgelegt werden dass es sich für die Verwendung in Kombination mit anderen Systemen eignet, die unter bestimmten, bekannten Druck- und Kapazitätsanforderungen arbeiten. Das Überdruckventil arbeitet in der Weise kompensierend, dass es eine Anpassung an die normale Verwendung im Betrieb ermöglicht.

Es ist zu bemerken, dass das erfindungsgemäss vorgeschlagene Überdruckventil drei grundlegende Strukturparameter aufweist, nämlich:

A. Oberfläche derRingflache 4o

B. Oberfläche der Ringfläche 41j und

309811/0606

220137?

C. Charakteristik der Feder 33.

Durch sorgfältige Auswahl dieser verschiedenen Strukturpararaeter kann eine einzelne Gruppe von Überdruckventilen hergestellt werden, die für Druckbereiche von mehr als Null bis zu beispielsweise looo psi oder mehr und für Kapazitäten von mehr als Null bis zu 15 Gallonen pro Minute ausgelegt sind. Derartige Ventilsysteme können nnter Verwendung eines einzigen, bestimmten Gehäusetyps und eines einigen, bestimmten Kolbentyps hergestellt werden, Durch Änderungen der Länge der Dichtungsfläche zwischen dem Kolben und dan Gehäuse kann das Toleranzniveau oder der Bereich des überdruckventiles kontrolliert werden. Die verschiedenen Grossen des Überdruckventiles können so kontrolliert oder modifiziert werden, dass sie für unterschiedliche Druck- und/oder Kapazitätsbereiche geeignet sind. Derartige Abwandlungen des erfindungsgemässen Überdruckventiles fallen in den Erfindungsgedanken und liegen im Bereich des durchschnittlichen Könnens des Fachmannes .

309811/0606

Claims

Patentansprüche

Überdruckventil mit einem einen Einlass, einen ersten, der normalen Entladung dienenden Auslass und einen zweiten, zwischen dem Einlass und dem normalen Entladungsauslass liegenden, der Entlastung dienenden Auslass aufweisenden Ventilgehäuse, wobei die Entlastungswirkung zwischen dem Einlass und den beiden Auslässen erfolgt, gekennzeichnet durch:

a) einen Ventilkolben (16, 55) mit einer Längsbohrung zur Herstellung einer Fliessmittelverbindung zwischen dem Einlass (12, 52) und dem normalen Entladungsauslass (13, 53), wobei eine Umfangsdichtung vorgesehen ist, die eine sich entlang der Periferie des Kolbens erstreckende äussere Dichtung (3o), die innerhalb des Gehäuses (11, 51) eine Hin- und hergehende Gleitbewegung ausführen kann, sowie eine entsprechende Dichtung (31) entlang der inneren Periferie des Gehäuses (11, 51) aufweist, welche mit der äusseren Dichtung (3o) zusammenwirkt;

b) eine an dem Kolben (16) vorgesehene erste Ring-' fläche (4o)> die dem Einlass (12) gegenüberliegt, sowie eine an dem Kolben vorgesehene zweite Ringfläche (41), die dem Auslass (13) gegenüberliegt und normalerweise unter Federbelastung steht, so dass eine Verbindung zwischen dem Einlass (12) und dem normalen Entladungsauslass (13) gewährleistet ist, wobei die Urafangsdichtung normalerweise die Verbindung zwischen dem Einlass (12) und dem Entlastungsauslass (14) blockiert;

c) eine zwischen der äusseren Periferie des Kolbens (16) und der inneren Periferie des Gehäuses

(11) angeordnete Ringkammer (35), welche Einrichtungen zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem Einlass und der Kammer entlang des Kolbens

309811/0606

(16)aufweist;

d) ein im Ventilgehäuse (11) angeordnetes Rückschlagventil (25), welches durch Axialbewegung im Gehäuse (11) den Fliessraitteldurchlass durch die Gehäusebohrung in Abhängigkeit von einem Druckanstieg im normalen Entladungsauslass blockiert, so dass der ansteigende Druck den Ventilkdben (16) entgegen der Wirkung

der Feder (33) bewegt und eineFliessmittelverbindung zwischen dem Einlass (12) und dem Entlastungsauslass (14) hergestellt wird; und

e) durch eine einen Bestandteil der Umfangsäichtung bildende, in axialer Richtung langgestreckte, perifere Dichtung, welche in der normalen Stellung des Kolbens zwischen der ringförmigen Kammer und dem Entlastungsauslass (14) angeordnet ist, wobei die perifere Dichtung so angeordnet ist, dass eine Dichtung entlang der in axialer Richtung langgestreckten Dichtfläche aufrecht erhalten bleibt, wenn der Kolben (16) in axialer Richtung entgegen der Wirkung der Feder (33) in Abhängigkeit vom Druck im normalen Entladungsauslass (13) um eine beträchtliche

Distanz von der normalen Stellung und in Richtung auf die Entlastungsstellung in eine Zwischen-Dichtstellung bewegt wird.
2. Überdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsdichtung eine radial nach innen sich erstreckende, an der inneren Periferie der den Kolben (16) aufnehmenden Bohrung des Gehäuses (11) angeordnete Manschette (31) aufweist, welche an der äusseren Periferie des Kolbens dichtend anliegt.
3. Überdruckventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das axiale Ende der Manschette (31) in Richtung auf die Ringkammer angeschrägt ist.

309811/0606
4. Überdruckventil nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (25) im Ventilkolben (16) ein Kugelventil (26, 27) ist.
5. Überdruckventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen dem Einlass (12) und dem Entlastungsauslass (14) aus einem ringförmigen Durchlass innerhalb des Ventilgehäuses (11) besteht, der die Periferie des Ventilkolbens (16) umgibt.
6. Rückschlagventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (16) an einer Ringfläche anliegt, die dem normalen Bntladungsauslass (13) benachbart ist.
7. Rückschlagventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Gehäuses (11) eine Feder (33) angeordnet iat, welche an einem inneren Teil des Kolbens (16) anliegt und diese unter federnder Belastung hält.
8. Rückschlagventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine in einer in dem Gehäuse (11) ausgebildeten Ansenkung angeordnete, zweite ringförmige

ι Kammer (37), welche mit dem Entlastungsauslass (14) kommuniziert.
9. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 2 bis 8, da-

\ durch gekennzeichnet, dass die Manschette (Jl) gegen den f Kolben (16) im wesentlichen über dessen gesamten Hub

dichtet; solange der maximale Arbeitsdruck des Systems ^! nicht überschritten wird.
10. Rückschlagventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Ringfläche (41) im wesentlichen grosser ist als die erste Ringfläche (4o).
11. Rückschlagventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilkugel (7o) in einem

Rahmen gehalten ist, der mit dem Ventilgehäuse (11, 51)

_v * . . 309811/0606 verschraubt ist.