DE10055342B4

DE10055342B4 - Locking valve for hydraulic fluids

Info

Publication number: DE10055342B4
Application number: DE2000155342
Authority: DE
Inventors: Roman Alles; Gerhard Schug
Original assignee: Gerhard Schug
Current assignee: SCHUG, GERHARD, 66822 LEBACH, DE
Priority date: 2000-11-08
Filing date: 2000-11-08
Publication date: 2007-05-10
Anticipated expiration: 2020-11-09
Also published as: WO2002038991A2; EP1252465A2; WO2002038991A3; DE10055342A1

Abstract

2/2-Wege-Ventil, für das Sperren einer Fluidströmung in einer Rohrleitung oder einem Schlauch der Hydraulik industrieller Anlagen, wobei der Drehschieber in Form eines kugelförmigen Schaltkükens (01) ausgebildet, um seine Achse senkrecht zur Strömungsrichtung drehbar angeordnet ist, eine zylindrische Querbohrung aufweist, mit der er in Abhängigkeit der Stellung des Schaltkükens durch einen linsenförmigen, oder in den Endstellungen kreisförmigen, dem Leitungsquerschnitt entsprechenden, Querschnitt den Durchfluss vollständig freigibt oder sperrt, wobei bei druckfreiem Ringraum (23) ein Dichtelement (02) auf dem Schaltküken (01) abdichtend anliegt, wobei zwischen Schaltküken (01), Deckel (05) und Gehäuse (04) eine Führungshülse (03) starr angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Dichtelement (02) ein- oder beidseitig des Schaltkükens (01) in Durchflußrichtung ausgerichtet, einteilig ausgebildet ist und axial verschiebbar im wesentlichen innerhalb der Führungshülse (03) angeordnet ist,
daß bei Druckbeaufschlagung des Ringraumes (23) ein Spalt zwischen Dichtelement (02) und Schaltküken (01) von wenigstens 0,2 mm Breite ausgebildet ist.2/2-way valve, for blocking a flow of fluid in a pipeline or a hose of the hydraulic system of industrial plants, wherein the rotary valve in the form of a spherical Schaltkükens (01) formed, is arranged rotatably about its axis perpendicular to the flow direction, a cylindrical transverse bore has, depending on the position of the Schaltkükens by a lenticular, or in the end positions circular, the cross-section corresponding cross-section completely releases or blocks the flow, with pressure-free annular space (23) a sealing element (02) on the switching chicks (01 ) sealingly abuts, wherein between the switching chicks (01), cover (05) and housing (04) a guide sleeve (03) is rigidly arranged,
characterized,
the sealing element (02) is aligned on one or both sides of the switching plug (01) in the flow direction, is of integral construction and is disposed axially displaceably substantially within the guide sleeve (03),
that when pressure is applied to the annular space (23), a gap is formed between the sealing element (02) and the switching plug (01) of at least 0.2 mm in width.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sperrventil als 2/2-Wege-Ventil für Hydraulikflüssigkeiten zur Verwendung in industriellen Anlagen. Dabei sind Hydraulikflüssigkeiten bevorzugt in Form von Emulsionen als Öl-in-Wasser-Emulsionen oder Wasser-in-Öl-Emulsionen in der hydraulischen Technik unter den bekannt hohen Arbeitsdrücken in industriellen Anlagen, wie beispielsweise im Untertagebergbau, eingesetzt.The The invention relates to a check valve as a 2/2-way valve for hydraulic fluids for use in industrial installations. These are hydraulic fluids preferably in the form of emulsions as oil-in-water emulsions or Water-in-oil emulsions in hydraulic engineering under the known high working pressures in industrial plants, such as in underground mining used.

Die Grundanforderungen an ein zuverlässiges Sperrventil in industriellen Anlagen sind:

– manuell betätigbar durch einen Handgriff ohne Hilfsmittel
– unempfindlich gegen Druckschwankungen oder gegenüber Druckschlägen, um nicht in unkontrollierte Eingriffe der Schaltstellungen zu geraten.

The basic requirements for a reliable shut-off valve in industrial plants are:

- Manually operated by a handle without tools
- Resistant to pressure fluctuations or to pressure surges, so as not to get into uncontrolled intervention of the switch positions.

In industriellen Anlagen herrschen produktbezogen jeweils spezifische Verhältnisse; beispielsweise ist es in hydraulischen Anlagen im Untertagebergbau unabdingbar, eine zuverlässige Betätigbarkeit eines Sperrventils sicherzustellen. Dies ist unter den bekannt hohen Drücken bergbaulicher Einrichtungen und bergbaulicher Betriebsverhältnisse wie Temperatur, Staub, aggressive Wässer usw, schwierig. Dies hat dazu geführt, daß durch Verwendung anderer Energieformen am Ventil, wie z. B. elektrische oder pneumatische Energie, Hilfsenergieen bereit gehalten werden müssen, zum Betätigen bzw zum Verfahren in die gewünschte Schaltstellung.In Industrial plants are product-specific and specific relationships; For example, it is in hydraulic systems in underground mining indispensable, a reliable operability to ensure a check valve. This is among the known high To press mining facilities and mining operations like temperature, dust, aggressive waters etc, difficult. this has led to, that by Use of other forms of energy at the valve, such. B. electrical or pneumatic energy, auxiliary energy must be kept ready for Actuate or to the procedure in the desired Switching position.

Aus der DE 197 28 234 A1 ist ein Hahn bekannt, umfassend ein Gehäuse und ein darin drehbares Küken, wobei das Küken einen Schaft mit einem Hohlraum aufweist, in den mindestens eine an der Mantelseite des Schaftes angeordnete Öffnung mündet, und das am Schaft mindestens zwei elastische, den Schaft ringförmig umschließende Dichtorgane besitzt, das die mindestens eine Öffnung umschließt.From the DE 197 28 234 A1 a cock is known, comprising a housing and a chuck rotatable therein, wherein the plug has a shaft with a cavity into which opens at least one arranged on the shell side of the shaft opening, and the shaft at least two elastic, the shaft annularly enclosing sealing members owns, which encloses the at least one opening.

Mit einer derartigen Ausführung wird ausschließlich durch eine enge Passung zwischen Gehäuse und Küken mit entsprechend großer Kontaktkraft zwischen den Teilen eine Flüssigkeitsabdichtung bewirkt.With such an embodiment becomes exclusive through a tight fit between housing and chicks with a correspondingly large contact force between the parts a liquid seal causes.

Durch größere Passungskräfte ist zwangsläufig die beim Drehen des Kükens zu überwindende Drehreibung groß und beide Teile des Hahns stehen unter relativ hoher mechanischer Spannung. Insbesondere aber führen Unrundheiten an einem der Passungskörper zu kleinen Spalten zwischen Küken und Gehäuse, was sich vor allem bei hohen Drücken und geringer Viskosität der Arbeitsflüssigkeit durch Leckagen am Hahn äußert.By greater fitting forces is inevitably the while turning the chick to be overcome Drehreibung big and both parts of the cock are under relatively high mechanical tension. But especially lead Out of roundness on one of the fitting bodies to small gaps between Chicks and housing, what especially at high pressures and low viscosity the working fluid due to leaks at the tap.

Die DE 197 15 239 A1 beschreibt die Verfahrenssteuerung flüssiger oder gasförmiger Medien, die unter hohem Druck stehen. Hiernach soll ein Elektromotor eingesetzt werden, der über eine Nockenscheibe, die die Drehbewegung des Elektromotors in eine translatorische Bewegung umsetzt, einen Ventilstößel betätigt. Diese Anordnung soll gewährleisten, daß die bei hohem Druck vorliegenden großen Stellkräfte überwunden und daß bei Ausfall der Stromversorgung ein definierter Ruhezustand der Anlage sichergestellt wird.The DE 197 15 239 A1 describes the process control of liquid or gaseous media which are under high pressure. Hereafter, an electric motor is to be used, which actuates a valve stem via a cam disc, which converts the rotational movement of the electric motor into a translatory movement. This arrangement is intended to ensure that the large actuating forces present at high pressure are overcome and that a defined resting state of the system is ensured in the event of power failure.

Die Verwendung einer zusätzlichen, z.B. nichthydraulischen Energieform zum Betätigen von Ventilen führt zwangsweise zu einem größeren maschinellen und damit verbundenen kostenmäßigen Aufwand. Desweiteren gestaltet sich die Anlage komplizierter, was zu einer Verringerung ihrer Verfügbarkeit führt, da insbesondere sicherheitsrelevante Anlagen, wie sie beispielsweise häufig im Bergbau eingesetzt werden, auch beim Ausfall der nichthydraulischen Energieform abgeschaltet werden müssen.The Using an additional, e.g. non-hydraulic energy form for actuating valves forcibly to a larger machine and associated costs. Furthermore, the complex is more complicated, resulting in a Reducing their availability leads, in particular safety-relevant systems, such as those often be used in mining, even if the non-hydraulic Energy form must be switched off.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine manuelle Betätigbarkeit eines Sperrventils an hydraulischen Einrichtungen industrieller Anlagen auch bei größeren Nennweiten zu erhalten, wenn möglich ohne Hilfsgerät und ohne weitere nichthydraulische Energieformen, die die Ventilbauart nur verkomplizieren würden.Of the Invention is based on the object, a manual operability a check valve on hydraulic equipment industrial Systems even with larger nominal widths to get if possible without auxiliary device and without further non-hydraulic forms of energy, the valve type only complicate.

Die Aufgabe wird ausgehend von einem gattungsgemäßen Sperrventil gelöst durch eine in diesem angeordnete Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches in Verbindung mit einem extern am Sperrventil angeordneten Vorsteuerventil üblicher Bauart.The Task is solved starting from a generic check valve by a device arranged in this device according to the features of claim in conjunction with an externally arranged on the check valve pilot valve usual Design type.

Die DE 2938265 A1 offenbart im Zusammenhang mit der Steuerung der Anpreßkraft von Dichtungen bei Kugelhähnen ein regelbares System, wobei zur Gewährleistung einer Mindestandruckkraft der Dichtung am Kugelhahn ein Stufenkolben mit einer ersten Druckfläche versehen ist, und bei Abnahme des Druckes und damit geringer werdender Anpreßkraft der Dichtung das Druckmedium über ein Ventil auf eine zusätzliche zweite Druckfläche des Stufenkolbens geleitet wird, sodaß sich die Anpreßkraft der Dichtung erhöht. Hierdurch wird eine zuverlässige Abdichtung auch bei geringer werdendem Druck des Arbeitsmediums erreicht.The DE 2938265 A1 discloses in connection with the control of the contact pressure of seals in ball valves a controllable system, wherein to ensure a Mindestandruckkraft the seal on the ball valve a stepped piston is provided with a first pressure surface, and upon decrease in pressure and thus decreasing pressure of the seal the pressure medium via a Valve is passed to an additional second pressure surface of the stepped piston, so that the contact pressure of the seal increases. As a result, a reliable seal is achieved even with decreasing pressure of the working medium.

Dabei bewirkt eine Schaltung, daß eine dritte Druckfläche des Stufenkolbens zur Erleichterung des Drehens des Ventils von der Arbeits- in die Schließstellung mit dem Arbeitsmedium beaufschlagt wird, wobei die dadurch erzielte Kraft entgegengesetzt zu den von den beiden anderen Druckflächen abgeleiteten Kräften gerichtet ist, sodaß ledglich eine Reduzierung der Anpreßkraft der Dichtung erreicht wird, diese aber weiterhin dichtend am Küken anliegt, und das Ventil sich mit relativ geringem Kraftaufwand betätigen läßt.In this case, a circuit causes a third pressure surface of the stepped piston is applied to facilitate the rotation of the valve from the working to the closed position with the working medium, wherein the force thereby achieved opposite to the derived from the other two pressure surfaces ten forces is directed so that only a reduction of the contact pressure of the seal is achieved, but this continues to bear sealingly on the chick, and the valve can be actuated with relatively little effort.

Insgesamt ist es durch die dreistufige Ausbildung des Kolbens möglich, die Dichtung durch den Druck des Arbeitsmediums zuverlässig anzupressen diese dabei während der Drehung des Kükens so zu entlasten, daß einerseits noch zuverlässig gedichtet wird, andererseits aber eine Beschädigung der Dichtung durch mechanische Einwirkung weitestgehend vermieden wird.All in all It is possible through the three-stage design of the piston, the Seal by the pressure of the working medium reliable to squeeze this while the rotation of the chick so to relieve, on the one hand still reliable but on the other hand damage to the seal by mechanical Exposure is largely avoided.

Demgegenüber hebt gemäß der Lehre der Erfindung nach Betätigung eines Vorsteuerventils und damit verbundener Druckbeaufschlagung des Ringraumes das Dichtelement zum leichteren Bewegen des Kükens vollkommen von diesem ab, sodaß ein Spalt zwischen dem Dichtelement und dem Küken gebildet und gezielt eine Undichtigkeit zwischen dem Dichtelement und dem Küken herbeigeführt wird. Hierdurch kann eine nachgeschaltete Hydraulikanlage dosiert vorgefüllt werden, bevor der eigentliche Druck und der eigentliche Volumenstrom nach Öffnen des Kükens eingeleitet werden.In contrast, lifts according to the teaching the invention after actuation a pilot valve and associated pressurization the annular space the sealing element to facilitate moving the chick perfectly from this, so that one Gap formed between the sealing element and the chick and targeted a Leak between the sealing element and the chicks is brought about. As a result, a downstream hydraulic system can be prefilled metered, before the actual pressure and the actual volume flow are initiated after opening the plug become.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung (1 und 2) wird dieser Zweck dadurch erreicht, daß der in der Anlage anstehendene hydrauliche Druck nach Betätigung eines Vorsteuerventils in einen Ringraum 23 an dem Dichtelement 02, dessen Fläche größer ist als diejenige, welche das Dichtelement 02 an das Schaltküken 01 drückt, geleitet wird. Durch die entstehenden Kräfte wird die äußere Ringfläche 25 des Dichtelementes 02 in den Spalt, der wenigstens 0,2 mm mißt, zum Deckel 05 hin bewegt und das Dichtelement 02 aufgrund seiner kalottenförmigen Ausbildung vom Schaltküken 01 abgehoben. Dadurch wird die Reibkraft zwischen Schaltküken 01 und Dichtelement 02 verringert bzw komplett aufgehoben und das Sperrventil läßt sich ohne größeren Aufwand von Hand schalten.In a preferred embodiment of the invention ( 1 and 2 ), this purpose is achieved in that the pending in the plant hydraulic pressure after actuation of a pilot valve in an annulus 23 on the sealing element 02 whose area is greater than that which the sealing element 02 to the switching chicks 01 pushes, is directed. Due to the resulting forces, the outer ring surface 25 of the sealing element 02 into the gap, which measures at least 0.2 mm, to the lid 05 moved towards and the sealing element 02 due to its dome-shaped training of the switching chicks 01 lifted. As a result, the frictional force between the switching chicks 01 and sealing element 02 reduced or completely canceled and the check valve can be switched by hand without much effort.

0101: Schaltkükenswitching chicks
02 02: Dichtelementsealing element
0303: Führungshülseguide sleeve
0404: Gehäusecasing
0505: Deckelcover
2020: innere Ringflächeinner ring surface
2323: Ringraumannulus
2525: äußere Ringflächeouter ring surface
3131: Bohrungdrilling

Claims

2/2-way valve, for the blocking of a fluid flow in a pipeline or a hose of the hydraulic system of industrial plants, wherein the rotary valve in the form of a spherical Schaltkükens ( 01 ), is arranged to be rotatable about its axis perpendicular to the flow direction, has a cylindrical transverse bore with which it completely releases or blocks the flow as a function of the position of the Schaltkükens by a lenticular, or in the end positions circular, the line cross-section, the flow in a pressure-free annulus ( 23 ) a sealing element ( 02 ) on the control panel ( 01 ) sealingly abuts, wherein between switching chicks ( 01 ), Lid ( 05 ) and housing ( 04 ) a guide sleeve ( 03 ) is rigidly arranged, characterized in that the sealing element ( 02 ) one or both sides of the Schaltkükens ( 01 ) aligned in the flow direction, is integrally formed and axially displaceable substantially within the guide sleeve ( 03 ) is arranged, that upon pressurization of the annular space ( 23 ) a gap between sealing element ( 02 ) and switching chicks ( 01 ) is formed by at least 0.2 mm in width.