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Dokumentenidentifikation DE102004006664A1 01.09.2005
Titel Rohrbruchventil
Anmelder Weber, Gisela, Gattendorf, AT
Erfinder Weber, Gisela, Gattendorf, AT
Vertreter Brümmerstedt Oelfke Seewald & König Anwaltskanzlei, 30159 Hannover
DE-Anmeldedatum 11.02.2004
DE-Aktenzeichen 102004006664
Offenlegungstag 01.09.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 01.09.2005
IPC-Hauptklasse F16K 17/30
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Rohrbruchventil für ein Hydrauliksystem, das aufweist:
ein Einschraubgehäuse (2) mit einem Gehäuseinnenraum (3),
ein gehäusefest vorgesehenes Durchlassmittel (5, 40) mit einem mittigen Durchgangsloch (7) und Durchlässen (8) für das Hydraulikfluid,
einen axial verschiebbaren Ventilteller (9) zum Verschließen des Gehäuseinnenraums (3) für einen Hydraulikstrom,
einen sich in Axialrichtung erstreckenden, durch das Durchgangsloch (7) geführten Schaftbolzen (10), an dessen unterem Bereich der Ventilteller (9) starr angebracht ist,
eine zwischen dem Ventilteller (9) und dem Durchlassmittel (4) angeordnete, vorgespannte Ventilfeder (14), die den Ventilteller (9) unter Ausbildung eines Durchlassspaltes (S) in die Offenstellung drückt, und
ein Haltemittel (12) zur Sicherung des Schaftbolzens (10), das an dem durch das Durchgangsloch (7) geführten oberen Endbereich des Schaftbolzens (10) vorgesehen ist.
Erfindungsgemäß wird bei geringen Herstellungs- und Montagekosten eine hohe Sicherheit gegenüber Beschädigungen und gegenüber einem Hydraulikverlust erreicht.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Rohrbruchventil zum Verschluss einer Druckleitung im Schadensfall gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Derartige Rohrbruchventile werden als Sicherung in Hydraulikleitungen eingebaut und sperren die Hydraulikleitung bei einem schlagartigen Druckabfall des Druckmittels. Hierdurch kann in hydraulisch betätigen Hebebühnen und Hebearmen bei einem Bruch einer der Hydraulikleitungen ein Zurückfließen des Fluids in die defekte Leitung und ein plötzliches Absinken der angehobenen Last verhindert und eine angehobene Last in ihrer Position gehalten werden.

Die EP 1 314 921 A2 zeigt ein Rohrbruchventil mit einem federvorgespannten Ventilteller, der bei einem hinreichend großen Druckabfall gegen die Federwirkung auf einen Ventilsitz gedrückt wird und hierdurch einen Durchlassspalt des Druckmittels verschließt. Die Anbindung des Ventiltellers an dem Ventilgehäuse erfolgt über einen als Blechformteil ausgebildeten Einsatzkörper, der von einem Sprengring gehalten wird. Der Einsatzkörper weist ein mittiges Durchgangsloch für eine Schraube sowie weitere Durchgangslöcher für das Fluid auf. Der Ventilteller ist auf den Gewindebolzen der Schraube gesetzt und wird von einer vorgespannten, zwischen dem Einsatzkörper und dem Ventilteller angeordneten Ventilfeder in die Offenstellung gedrückt, in der zwischen einem Außenkonusbereich des Ventiltellers und einem entsprechendem Dichtsitz an der Unterseite des Ventilgehäuses ein Durchlassspalt verbleibt. Der Ventilteller wird durch zwei auf den Gewindebolzen gesetzte Muttern gesichert und von einer zwischen den Muttern und dem Ventilteller als Gegenfeder zur Ventilfeder vorgesehenen Spannfeder gehalten. Zur Einstellung des Duchlassspaltes werden der Schraubenkopf und die Muttern verstellt, wobei Werkzeuge von beiden axialen Enden eingeführt werden müssen.

Versuche zeigen jedoch, dass ein derartiges Rohrbruchventil keine hinreichende Sicherheit gewähren kann. So tritt bereits in dem Bereich des mittigen Durchgangslochs des Einsatzkörpers und dem Gewindebolzen ein erheblicher Abrieb bis hin zur völligen Zerstörung auf. Weiterhin treten auch Undichtigkeiten und ein Abrieb an dem mittigen Durchgangsloch des Ventiltellers auf. Undichtigkeiten in einem Rohrbruchventil können jedoch schnell zu schwerwiegenden Folgeschäden führen, da in einem Hydrauliksystem bereits bei kleinen Undichtigkeiten, bei denen nur einige Tropfen des Hydraulikfluids austreten, deutliche Druckabfälle auftreten können.

Die Einstellung des Duchlassspaltes durch den Benutzer erfolgt durch Einführen von Werkzeugen von beiden axialen Enden, wozu das Ventil in der Regel ausgebaut werden muss.

Die WO 02/16813 A1 zeigt ein Rohrbruchventil, bei dem der Ventilteller von der Ventilfeder gegen die Sicherungsmutter ohne eine zusätzliche Gegenfeder gedrückt wird. Die Durchlassscheibe kann hierbei sternförmig oder zahnradförmig ausgebildet sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rohrbruchventil zu schaffen, dass bei geringen Herstellungs- und Montagekosten eine hohe Sicherheit gegenüber Beschädigungen und gegenüber einem Hydraulikverlust gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch ein Rohrbruchventil nach Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen.

Erfindungsgemäß ist somit anders als bei den eingangs genannten Rohrbruchventilen des Standes der Technik ein gewindefreier Schaftbolzen durch das Durchlassmittel gesteckt und starr mit dem Ventilteller verbunden, vorzugsweise einteilig mit diesem ausgebildet. Die Ventilfeder ist zwischen dem Durchlassmittel und dem Ventilteller vorgesehen, wobei ein Haltemittel, z. B. ein Sprengring, den Schaftbolzen an dem oberen – d.h. dem Ventilteller entgegengesetzten – Ende hält.

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass bei dem in der EP 1 314 921 A2 gezeigten Rohrbruchventil die axiale Überlappung des Einsatzkörpers und des Gewindebereichs der sich mit Axialspiel bewegenden Schraube zu einem starken Abrieb an dem Einsatzkörper führt, wodurch ein ovales Loch entsteht und eine völlige Zerstörung des Durchlassteils auftreten kann. Da der Gewindebereich des Bolzens auch durch den Ventilteller führt, kann Hydraulikfluid entlang des Gewindes durchtreten und gelangt zwischen den Ventilteller und die als Gegenfeder wirkende Tellerfeder bzw. Spannfeder. Eine derartige Spannfeder kann jedoch das Hydraulikfluid – insbesondere bei dem auftretenden Axialspiel – nicht halten, so dass erhebliche Hydraulikleckagen auftreten. Indem erfindungsgemäß ein gewindefreier Schaftbolzen verwendet wird, entfallen derartige Probleme.

Weiterhin ist erfindungsgemäß der Ventilteller nicht mit Axialspiel, sondern starr auf dem Schaftbolzen befestigt. Dies erfolgt durch eine einteilige Ausbildung oder feste Verbindung des Ventiltellers mit dem Schaftbolzen, wobei der Schaftbolzen durch das Durchlassmittel gesteckt ist und an seinem oberen Ende durch ein Haltemittel, z. B. einen Sprengring, gehalten wird. Da erfindungsgemäß kein Axialspiel zwischen dem Ventilteller und einem Gewinde auftritt, können auch nicht der bei den eingangs genannten Druckschriften erfolgende Abrieb zwischen Ventilteller und Gewinde und weiterhin auch kein Hydraulikverlust durch entlang des Gewindes strömendes Fluid auftreten.

Das Durchlassmittel kann erfindungsgemäß zum einen einteilig mit dem Einschraubgehäuse, d.h. als Durchlassbereich des Einschraubgehäuses, ausgebildet sein, wodurch eine hohe Stabilität auftritt. Hierbei kann das erfindungsgemäße Einschraubgehäuse mit dem Durchlassbereich dennoch weiterhin als Drehteil ausgebildet sein, in dem z.B. entsprechende Bohrungen für den Durchtritt des Hydraulikfluids ausgebildet sind. Bei dieser Ausführungsform wird der Schaftbolzen von unten durch das mittige Durchgangsloch des Durchlassbereichs gesteckt und an seinem oberen Ende durch das Haltemittel gesichert.

Gemäß einer hierzu alternativen Ausführungsform kann das Rohrbruchventil durch Einsetzen eines Ventileinsatzes in den Gehäuseinnenraum hergestellt werden. Der Ventileinsatzes weist hierbei einen Durchlasskörper mit einem mittigen Durchgangsloch und um dieses herum ausgebildete Durchlassöffnungen auf. In das Durchgangsloch ist der Schaftbolzen mit Ventilteller und Ventilfeder bereits vorgefertigt eingesetzt, so dass der Ventileinsatz mit z. B. einem dichtenden O-Ring direkt in den Gehäuseinnenraum eingesetzt werden kann; weiterhin kann er auch eingedreht und mittels z.B. Körnerschlag oder Klebstoff auf seinem Außengewinde fixiert werden.

Eine nachträgliche Einstellung des Durchlassspaltes bzw. des Axialspiels nach Montage des Rohrbruchventils ist erfindungsgemäß auch ohne Gewindebolzen und Schraube durch Einsetzen von Abstandsmitteln, z. B. Unterlegscheiben, zwischen das Haltemittel und das Durchlassmittel möglich. Hierbei ist eine Einstellung von lediglich der oberen Anschlussseite möglich.

Erfindungsgemäß wird weiterhin vorteilhafterweise durch eine hohe Stabilität des Durchlassmittels gegenüber den auftretenden Biegmomenten eine deutliche Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik erreicht. Hierbei kann die axiale Dicke des als Führung wirkenden Durchgangslochs größer oder gleich seiner radialen Dicke sein, wodurch Verkippungen des Schaftbolzen relativ gering gehalten werden können. Die Dicke kann z.B. größer/gleich 1,6 mm sein.

Erfindungsgemäß kann weiterhin zusätzlich zu der Ventilfeder eine Zusatzfeder zwischen dem Haltemittel und dem Durchlassbereich vorgesehen sein, durch die eine Vergrößerung des Durchlassspaltes S bei hohen Eingangsdrücken ermöglicht wird.

Das erfindungsgemäße Einschraubgehäuse kann insbesondere eine Einschraubverschraubung sein, die mit ihrem Außengewinde in ein Bauteil eingedreht wird und zur Aufnahme eines Rohres dient. Weiterhin kann das Einschraubgehäuse auch eine Ventileinschraubgehäuse sein, das mit seinem Außengewinde vollständig in ein Innengewinde des Bauteils eingedreht wird, z.B. mit einer Fixierung über Klebstoff auf seinem Außengewinde, wobei von außen an der Bohrung ein zusätzliches Fitting für die Aufnahme eines Anschlussrohrs angesetzt wird.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungen erläutert. Es zeigen:

1a, b einen Axialschnitt und eine Draufsicht auf ein Rohrbruchventil gemäß einer ersten Ausführungsform mit in das Gehäuse eingesetztem Ventileinsatz und oberer Zusatzfeder;

2a, b ein Rohrbruchventil gemäß einer weiteren Ausführungsform mit in das Gehäuse eingesetztem Bolzen und oberer Zusatzfeder im Axialschnitt und in der Draufsicht;

3a, b ein Rohrbruchventil gemäß einer weiteren Ausführungsform, bei dem gegenüber 1 die obere Zusatzfeder weggelassen ist;

4a, b ein Rohrbruchventil gemäß einer weiteren Ausführungsform, bei dem gegenüber 4 Abstandsmittel zur Spaltverstellung eingesetzt sind;

5a, b eine Einbausituation der Rohrbruchventile aus den 1 bis 4.

Das in 1 gezeigte Rohrbruchventil 1 dient zum Verschluss einer Hydraulikleitung bei einem plötzlichem Druckabfall, wie er in der Regel bei einem Rohrbruch auftritt. Das Rohrbruchventil 1 weist eine als Einschraubgehäuse dienende Einschraubverschraubung 2 mit einem sich in Axialrichtung durchgängig erstreckenden, im wesentlichen zylindrischen Gehäuseinnenraum 3 auf.

Bei dieser Ausführungsform ist ein Ventileinsatz 4 in den Gehäuseinnenraum 3 eingesetzt. Der Ventileinsatz 4 weist ein Durchlassteil 5 mit einem mittigen Durchlassloch 7 und außermittigen Durchgängen 8 für das Fluid auf, die beliebig viele, z. B. gemäß 1b sechs Bohrungen sein können. Ein Bolzen 10 ist durch das Durchgangsloch 7 gesteckt und an seinem oberen Ende mit einem in einer Sprengringnut 11 eingesetzten Sprengring 12 gesichert. Am unteren Ende des Bolzens 10 ist ein Ventilteller 9 mit dem Bolzen 10 einteilig ausgebildet oder starr verbunden. Zwischen dem Ventilteller 9 und dem Durchlassteil 5 ist eine Ventilfeder 14 eingesetzt, die den Ventilteller 9 in die Offenstellung drückt, in der zwischen einem Außenkonus 15 des Ventiltellers 9 und einer Dichtfläche 16 ein Durchlassspalt S verbleibt. Die normale Beströmung erfolgt z.B. von einem oberen Anschluss 20 zu dem einem unteren Anschluss 18. Falls eine Druckdifferenz zwischen dem unteren Anschluss 18 und dem oberen Anschluss 20 einen vorgegebenen Sollwert überschreitet, gelangt der Ventilteller 9 mit seinem Außenkonus 15 an eine Dichtfläche 16 des Durchlassteils 5 und sperrt den Innenraum 3. Hierbei wird das Durchlassteil 5 gegenüber der Innenfläche des Gehäuses 2 durch einen Dichtring 21 abgedichtet.

Bei der Ausführungsform der 1 ist eine obere Zusatzfeder 22 zwischen dem Sprengring 12 und dem Durchlassteil 5 vorgesehen. Hierdurch kann bei einem Druckanstieg an dem oberen Anschluss 20, der einen vorgegebenen Solldruck übersteigt, durch Zusammendrücken der oberen Zusatzfeder 22 eine Vergrößerung des Durchlassspaltes S ermöglicht werden, ohne die Wirkung der unteren Ventilfeder 14 zu beeinträchtigen.

Am unteren Ende der Einschraubverschraubung 2 ist ein Filterfitting 24 aus z.B. Aluminium dichtend eingeschraubt, dessen oberer Eingangsanschluss den unteren Anschluss 18 des Gehäuseinnenraums 3 der Einschraubverschraubung 2 mit seinen um 90 ° abgewinkelten Ausgangsanschlüssen 26 verbindet, an denen Filter 27 zum Filtern von in der Hydraulikflüssigkeit enthaltenen Teilchen, insbesondere Abriebteilchen der Metallteile, von außen aufgesetzt sind. Die Filter 27 werden hierbei in dem eingeschraubten Zustand durch die Einschraubverschraubung 2 gesichert.

Zum Anschluss an einen Anschlussstutzen eines in 5 gezeigten Bauteils 30, z.B. eines Hydraulikzylinders, kann gemäß 1a wahlweise gemäß der linken Seite der Zeichnung eine Schneidkante 32 ausgebildet oder gemäß der rechten Seite ein O-Ring 34 in einer O-Ringnut 35 zur Dichtung vorgesehen sein. Das Rohrbruchventil 1 wird über sein Außengewinde 36 in ein Innengewinde 37 einer Bohrung 38 des Bauteils 30 eingeschraubt.

Die Ausführungsform der 2 ist gegenüber der Ausführungsform der 1 dahingehend abgeändert, dass anstelle eines Durchlassteils 5 ein Durchlassbereich 40 der Einschraubverschraubung 2 als Durchlassmittel vorgesehen ist. Somit sind das erfindungsgemäße Durchlassmittel und die Einschraubverschraubung 2 einteilig ausgebildet, wobei auch bei dieser Ausführungsform Durchlassbereiche, insbesondere mehrere Bohrungen 8, um das mittige Durchlassloch 7 herum ausgebildet sind. Die Einschraubverschraubung 2 kann auch bei dieser Ausführungsform als Drehteil mit zusätzlichen Bohrungen 8 ausgebildet sein, in das von unten der Ventilteller 9 mit Schaftbolzen 10 und aufgesetzter Ventilfeder 14 eingesetzt wird, von oben die Zusatzfeder 22 auf den Bolzen 10 aufgesetzt und mit dem Sprengring 12 gesichert wird.

Bei der Ausführungsform der 3 ist gegenüber der Ausführungsform der 1 die obere Zusatzfeder 22 weggelassen. Dementsprechend ist eine Vergrößerung des Durchlassspaltes S bei plötzlichem Druckanstieg des Eingangsanschlusses 20 gegenüber dem unteren Anschluss 18 nicht vorgesehen. Die volle Funktionalität der Ventilfeder 14 bleibt erhalten, so dass der Durchlassspalt S im Falle eines hinreichenden Druckabfalls des Eingangsanschlusses 20 gegenüber dem unteren Anschluss 18 den Durchlassspalt S schließt. Eine derartige Ausbildung ohne obere Zusatzfeder 22 kann auch bei der Ausführungsform der 3 vorgesehen sein.

Die Ausführungsform der 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Rohrbruchventil, bei dem der Durchlassspalt S bzw. das Axialspiels einstellbar ist. Gegenüber der Ausführungsform der 3 sind hierbei ein oder mehrere Unterlegscheiben 42 zwischen dem Spannring 12 und dem Durchlassteil 5 angeordnet. Eine derartige Verstellung des Durchlassspaltes S entsprechend auch bei der in 2 gezeigten Ausführungsform mit einteiliger Ausbildung des Durchlassmittels und der Einschraubverschraubung möglich.

Der Durchlassspalt S kann durch Einfügen einer geeigneten Anzahl von Unterlegscheiben 42 eingestellt werden. Bei Bedarf können hierbei auch Unterlegscheiben 42 mit verschiedener Dicke eingesetzt werden. Eine Änderung des Durchlassspaltes S ist auch nachträglich von dem oberen Anschluss 20 her möglich, indem ein Benutzer den Sprengring 12 entfernt, die geeignete Anzahl von Unterlegscheiben 42 einfügt und den Sprengring 12 wieder einsetzt. Hierbei ist lediglich ein Zugang von dem oberen Anschluss 20 her erforderlich, so dass es nicht erforderlich ist, das Rohrbruchventil 1 aus dem Bauteil 30 auszubauen.

Gemäß 5 wird die Einschraubverschraubung 2 mit dem Außengewinde 36 in das Innengewinde 37 der Bohrung 38 des Bauteils 30, z. B. eines Hydraulikzylinders, eingeschraubt. Nachfolgend wird auf die Einschraubverschraubung 2 wiederum eine Überwurfmutter 110 zum Anschluss eines Anschlussrohres 112 aufgeschraubt, an das wiederum ein Rohr 114 angesetzt wird.


Anspruch[de]
  1. Rohrbruchventil für ein Hydrauliksystem, das aufweist:

    ein Einschraubgehäuse (2) mit einem Gehäuseinnenraum (3),

    ein gehäusefest vorgesehenes Durchlassmittel (5, 40) mit einem mittigen Durchgangsloch (7) und Durchlässen (8) für das Hydraulikfluid, einen axial verschiebbaren Ventilteller (9) zum Verschließen des Gehäuseinnenraums (3) für einen Hydraulikstrom,

    einen sich in Axialrichtung erstreckenden, durch das Durchgangsloch (7) geführten Schaftbolzen (10), an dessen unterem Bereich der Ventilteller (9) starr angebracht ist,

    eine zwischen dem Ventilteller (9) und dem Durchlassmittel (4) angeordnete, vorgespannte Ventilfeder (14), die den Ventilteller (9) unter Ausbildung eines Durchlassspaltes (S) in die Offenstellung drückt, und ein Haltemittel (12) zur Sicherung des Schaftbolzens (10), das an dem durch das Durchgangsloch (7) geführten oberen Endbereich des Schaftbolzens (10) vorgesehen ist.
  2. Rohrbruchventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel ein Sprengring (12) ist,
  3. Rohrbruchventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchlassmittel ein mit dem Einschraubgehäuse (2) einteilig ausgebildeter Durchlassbereich (40) ist.
  4. Rohrbruchventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchlassmittel ein in den Gehäuseinnenraum (3) des Einschraubgehäuses (2) dichtend eingesetztes Durchlassteil (5) ist.
  5. Rohrbruchventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in den Gehäuseinnenraum (3) des Einschraubgehäuses (2) ein Ventileinsatz (4) dichtend eingesetzt ist, der das Durchlassteil (5) und den in das Durchlassteil (5) eingesetzten Schaftbolzen (10) mit Ventilteller (9) und Ventilfeder aufweist.
  6. Rohrbruchventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventileinsatz (4) in das Einschraubgehäuse (2) eingesetzt oder eingedreht ist.
  7. Rohrbruchventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel (12) von der Vorspannkraft der Ventilfeder (14) gegen das Durchlassmittel (5, 40) gedrückt wird.
  8. Rohrbruchventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu der Ventilfeder (14) eine Zusatzfeder (22) vorgesehen ist zur Vergrößerung des Durchlassspaltes (S) bei einer anliegenden Druckdifferenz zwischen einem oberen Anschluss (20) und einem unteren Anschluss (18), die einen vorgegebenen Normaldruckwert überschreitet.
  9. Rohrbruchventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzfeder (22) an der der Ventilfeder (14) gegenüberliegenden Seite des Durchlassmittels (5, 40) zwischen dem Durchlassmittel (5, 40) und dem Haltemittel (12) vorgesehen ist.
  10. Rohrbruchventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Haltemittel (12) und dem Durchlassmittel (5, 40) Abstandsmittel, z. B. Unterlegscheiben (12), eingesetzt sind.
  11. Rohrbruchventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsmittel (12) durch einen einseitigen Eingriff über den oberen Anschluss (20) einsetzbar sind.
  12. Rohrbruchventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschraubgehäuse eine Einschraubverschraubung (2) ist mit einem Außengewinde (36) zum Eindrehen in ein Bauteil (30) und Aufnahme eines Rohres ist
  13. Rohrbruchventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschraubgehäuse ein Ventileinschraubgehäuse zum vollständigen Einsetzen in eine Bohrung eines Bauteils ist.
Es folgen 5 Blatt Zeichnungen






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