Einschraubventil und Einschraubventil-Anordnung

Abstract

 Bei einem Einschraubventil (V) mit einem Ventilgehäuse (S), an dem zwischen einer Niederdruck- oder Umgebungsdruckseite (L) und einer Hochdruckseite (H) wenigstens ein Einschraub-Außengewindeabschnitt (F) vorgesehen ist, weist das Ventilgehäuse (S) wenigstens einen die Niederdruck- oder Umgebungsdruckseite und die Hochdruckseite des Außengewindeabschnittes (F) verbindenden Druckausgleichsweg (D) auf. In einer Einschraubventil-Anordnung mit in einer Gewindebohrung eines Grundkörpers (G) angeordnetem Ventilgehäuse (S) ist zwischen dem Hochdruckbereich (H) und dem Niederdruck- bzw. Umgebungsdruckbereich (L) wenigstens ein Druckausgleichsweg angeordnet, mit dem der im Hochdruckbereich (H) auf den Außengewindeabschnitt (F) wirkende Druck in den Niederdruck- bzw. Umgebungsdruckbereich (L) übertragbar ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Einschraubventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. eine Einschraubventil-Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6.

[0002] Einschraubventile bzw. Einschraubventil-Anordnungen sind in der Hochdruckhydraulik zur platzsparenden Umsetzung verschiedener Ventilfunktionsvarianten, z.B. bei Blockkonstruktionen, vorteilhaft. Typische Anwendungsfälle aus der Praxis sind beispielsweise beschrieben in der Produktinformation P 7710-1 "Einschraubventile Typ C", der Firma Heilmeier & Weinlein Fabrik für Oel-Hydraulik GmbH & Co. KG, Ausgabe 03/95 oder der Druckschrift D 7490-1 "2/2-Wege-Einschraubventile EM" der Firma Heilmeier & Weinlein Fabrik für Oel-Hydraulik GmbH & Co. KG, März 1996. Die Gewindebohrung, in welche das Einschraubventil eingeschraubt wird, steht mit Druckmittelkanälen in Verbindung, bei denen die jeweils erforderliche Ventilfunktion benötigt wird. Die Gewindebohrung kann sich dabei sowohl in einem Block als auch direkt in einer Hydraulikkomponente, wie einem Hydraulikzylinder oder Hydraulikmotor, befinden, und ist im Regelfall zu einer unter Umgebungsdruck stehenden Außenseite offen. Die Abdichtung zur Außenseite erfolgt entweder durch eine auf die Außenseite gepreßte Dichtung oder eine nahe der Mündung der Gewindebohrung in der Gewindebohrung angeordnete Dichtung. Die Dichtung wird jeweils aktiviert durch die Gewindeanzugsspannung des eingeschraubten Ventilgehäuses des Einschraubventils.

[0003] Da im Regelfall der höhere Druck das Ventilgehäuse entgegengesetzt zur Einschraubrichtung beaufschlagt und im Betrieb Druckstöße auftreten, ergibt sich ein Lockerungsmoment für die Gewindeverbindung, das, z.B. nach 50.000 Lastwechseln, das Ventilgehäuse in der Gewindebohrung lösen kann und die Ventilfunktion stört bzw. zunichte macht. Da nicht bei allen Einsatzfällen bei Montage des Einschraubventils ein Drehmomentschlüssel benutzt wird, ferner ohnedies nur bei kleinen Durchmessern unter 16 mm ein ausreichend festes Anzugsmoment möglich ist, u.a. auch abhängig von der Materialpaarung zwischen dem Ventilgehäuse und dem Grundkörper (Stahl, Guß, Aluminium, u.dgl.), ist dies ein bedeutsamer Nachteil von Einschraubventilen bzw. Einschraubventil-Anordnungen.

[0004] Weiterer Stand der Technik ist zu findenin DE-196 25 349 A, US 5 217 260 A, EP 0 676 548 A, US 5 617 890 A, US 5 718 264 A und US 5 584 323 A, wo aber in keinem Fall ein Druckausgleich über ein Einschraubgewinde angesprochen wird.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Einschraubventil bzw. eine Einschraubventil-Anordnung anzugeben, bei denen die Gefahr des selbsttätigen Lockern im Betrieb vermieden ist und die Anforderungen für die Montage des Einschraubventils verringerbar sind.

[0006] Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemaß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder des nebengeordneten Anspruchs 6 gelöst.

[0007] Über den Druckausgleichsweg kommt der hohe Druck auch am anderen Ende des Außengewindeabschnittes zur Wirkung, so daß unter Druckstößen das Entstehen eines Lockerungsmoments vermieden ist. Die Anforderungen an die Beachtung sehr exakter Anziehdrehmomente können wegen Wegfalls der Gefahr der selbsttätigen Lockerung gemildert werden. Insbesondere bei größeren Gewindedurchmessern, beispielsweise von 16 mm oder mehr, lassen sich Materialpaarungen realisieren, die bisher aufgrund der akuten Lockerungsgefahr nicht zulässig waren, denn das erforderliche Anzugsdrehmoment läßt sich so festlegen, daß nur die Dichtigkeit gewährleistet wird, ohne auf die Gefahr der selbsttätigen Lockerung Rücksicht nehmen zu müssen.

[0008] In der Einschraubventil-Anordnung pflanzt sich der im Hochdruckbereich wirksame Druck bis zu der unter der Anzugsspannung der gewindeaktivierten Dichtung fort, so daß Druckstöße keine Lockerungskraft in der Gewindeverbindung erzeugen können. Selbst bei moteratem Anzugsdrehmoment, gerade ausreichend für die erforderliche Dichtwirkung, wird ein Lockern des Einschraubventils vermieden.

[0009] Gemäß Anspruch 2 ist das Ventilgehäuse selbst mit dem Druckausgleichsweg ausgestattet. Unabhängig davon, in welche Gewindebohrung oder welchen Grundkörper das Einschraubventil eingeschraubt wird, ist stets die Gefahr einer selbsttätigen Lockerung ausgeschlossen.

[0010] Gemäß Anspruch 3 wird der Druckausgleichsweg auf herstellungstechnisch einfachem Weg durch lokale Abtragungen im Gewindebereich am Ventilgehäuse vorbestimmt.

[0011] Alternativ wird gemäß Anspruch 4 im Außengewinde eine Schlitzung von Gewindegängen vorgesehen, so daß sich der Druck über die Schlitze ausgleicht.

[0012] Zu Anspruch 5 ist eine baulich einfache und wirkungsvolle Lösung des Druckausgleichswegs angegeben.

[0013] Dabei ist hervorzuheben, daß idealerweise der Druckausgleichsweg beide Enden des Außengewindeabschnittes miteinander verbinden sollte. Eine weitgehende Beseitigung der Lockerungsgefahr läßt sich jedoch auch erreichen, wenn der Druckausgleichsweg nur im niederdruckseitigen Endbereich des Außengewindes mündet, ohne vollständig in den Niederdruckbereich zu führen.

[0014] Gemäß Anspruch 7 ist der Druckausgleichsweg herstellungstechnisch bequem im Ventilgehäuse vorgesehen.

[0015] Gemäß Anspruch 8 ist hingegen alternativ der Druckausgleichsweg im Grundkörper in Form eines Kanals gebildet.

[0016] Gemäß Anspruch 9 wird der Druckausgleichsweg in der Gewindeverbindung gebildet, und zwar gemäß Anspruch 10 durch lokale Abtragungen, wie Abschleifen oder Schlitzen, oder gemäß Anspruch 11 durch bewußte Auswahl einer an sich unüblich losen Gewindepassung.

[0017] Gemäß Anspruch 12 läßt sich das Einschraubventil bzw. die Einschraubventil-Anordnung für unterschiedliche Ventilfunktionen verwenden, bei denen die Gefahr von Druckstößen an der Hochdruckseite existiert.

[0018] Gemäß Anspruch 13 werden zweckmäßigerweise Einschraubventil-Anordnungen gegen Lockern geschützt, deren Gewindekerndurchmesser ≥ 16 mm, vorzugsweise ≥ 20 mm, ist.

[0019] Anhang der Zeichnung wird eine Ausführungsform eines Einschraubventils erläutert. In Fig. 1 ist, teilweise in einem Achsschnitt, ein Einschraubventil in einer Einschraubventil-Anordnung gezeigt.

[0020] Ein Einschraubventil V, z.B. ein magnetbetätigtes Wege-Sitzventil, weist ein hülsenförmig auslaufendes Ventilgehäuse S auf, in dem für die Ventilfunktion benötigte Ventilkomponenten 9 untergebracht sind, die bei der gezeigten Ausführungsform nach unten über das Ventilgehäuse S überstehen. Das Einschraubventil V ist eine handelsübliche Baueinheit, die in eine den Anforderungen des Herstellers entsprechend gebildete Gewindebohrung B eines Grundkörpers G einzuschrauben bzw. eingeschraubt ist. In der in Fig. 1 gezeigten Einschraubventil-Anordnung E ist das Ventilgehäuse S mit einem axialen Außengewindeabschnitt F in einen Innengewindeabschnitt K der Gewindebohrung B derart eingeschraubt, daß eine in einer Umfangsnut 1 des Ventilgehäuses S positionierte Dichtung C für eine geforderte Abdichtwirkung nach außen komprimiert wird. Eine Flanke 2 der Ringnut 1 definiert einen Endbereich des Außengewindeabschnittes F, während eine Schulter 3 den anderen Endbereich des Außengewindeabschnittes F definiert. Im Abstand unterhalb der freien Außenseite A des Grundkörpers G münden Bohrungen 4, 5 in die Gewindebohrung B. Die Bohrungen 4, 5 bilden Druckmittel-Kanäle, die durch eine von einer Schulter 6 an der Ventilkomponente 9 an einer Bohrungsschulter 8 komprimierte Dichtung 7 voneinander getrennt sind. Am innenliegenden Endbereich 3 des Außengewindeabschnittes F liegt ein Hochdruckbereich H vor, während am oberen Endbereich 2 des Außengewindeabschnittes F ein Niederdruck- oder Umgebungsdruckbereich L vorliegt.

[0021] Erfindungsgemäß wird der im Hochdruckbereich H vorliegende Druck mittels eines Druckausgleichsweges D in den Niederdruck- oder Umgebungsdruckbereich L übertragen, d.h. gegebenenfalls bis an die Dichtung C, damit die Gewindeverbindung in axialer Richtung zumindest weitestgehend druckausgeglichen ist und Druckstöße im Hochdruckbereich H kein Lockerungsdrehmoment für den Außengewindeabschnitt F des Ventilgehäuses S erzeugen.

[0022] Der Druckausgleichsweg D kann konstruktiv unterschiedlich ausgebildet sein. Es ist in Fig. 1 nur ein Druckausgleichsweg D angedeutet, obwohl in der Praxis über den Umfang der Gewindeverbindung verteilt mehrere Druckausgleichswege vorgesehen sein könnten.

[0023] In ausgezogenen Linien ist eine im Ventilgehäuse S gebohrte Längsbohrung 10 vorgesehen, die innerhalb des Außengewindeabschnittes F und knapp unterhalb deren Gewindegängen zwischen den Schultern 2, 3 verläuft. Strichpunktiert ist ein alternativer Druckausgleichsweg D' angedeutet, der als Kanal 11 im Grundkörper G die Hochdruckseite mit der Niederdruckseite H, L verbindet. Als weitere Alternative ist der Druckausgleichsweg D'' in der Gewindeverbindung angedeutet. In diesem Fall könnten die Gewindekämme des Außengewindeabschnittes F und/oder die Gewindekämme des Innengewindeabschnittes K lokal, z.B. durch Abschleifen oder Abfräsen oder Abflachen, bearbeitet sein. Denkbar ist es ferner, axiale Schlitze durch die Gewindegänge zu formen, z.B. durch Schleifen oder Fräsen, und zwar in den Gewindegängen des Außengewindeabschnittes F und/oder des Innengewindeabschnittes K. Schließlich könnte der Druckausgleichsweg D'' auch dadurch gebildet werden, daß eine relativ lose Passung zwischen dem Innengewindeabschnitt K und dem Außengewindeabschnitt F gewählt wird, um zwischen den Gewindegängen den Druck von der Hochdruckseite zur Niederdruckseite L zu übertragen.

Ansprüche

1. Einschraubventil (V), insbesondere für die Hochdruckhydraulik, mit einem Ventilgehäuse (S), an dem zwischen einer Niederdruck- oder Umgebungsdruckseite (L) und einer Hochdruckseite (H) wenigstens ein Einschraub-Außengewindeabschnitt (F) verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (S) wenigstens einen die Niederdruck- oder Umgebungsdruckseite (L) des Außengewindeabschnitts (F) mit der Hochdruckseite (H) desselben Außengewindeabschnittes (F) verbindenden Druckausgleichsweg (D, D'') aufweist.

2. Einschraubventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckausgleichsweg (D) eine den Gewindeabschnitts-Anfangsbereich (3) mit dem Gewindeabschnittsendbereich (2) verbindende Axialbohrung (10) im Ventilgehäuse (S) ist.

3. Einschraubventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckausgleichsweg (D'') durch lokale Abtragungen von Gewindekämmen des Außengewindeabschnittes (F), z.B. durch Abschleifen bzw. Abflachen, gebildet ist.

4. Einschraubventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckausgleichsweg (D'') durch Schlitze (12) in Gewindegängen des Außengewindeabschnittes (F) gebildet ist.

5. Einschraubventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (S) am dem Hochdruckbereich (H) abgewandten Endbereich des Außengewindeabschnittes (F) eine Umfangsnut (1) zur Aufnahme eines Dichtringes (C) aufweist, und daß der Druckausgleichsweg (D) als Bohrung (10) unterhalb der Gewindegänge und annähernd parallel zur Achse des Außengewindeabschnittes (F) vom Hochdruckbereich-Endbereich (3) des Außengewindeabschnittes (F) bis zu einer den Niederdruck-Endbereich definierenden Flanke (2) der Umfangsnut (1) ausgebildet ist.

6. Einschraubventil-Anordnung (E), insbesondere für die Hochdruckhydraulik, mit einem in einer Gewindebohrung (B) eines Grundkörpers (G) angeordneten Ventilgehäuse (S), das einen sich zwischen einem Niederdruck- bzw. Umgebungsdruckbereich (L) und einem Hochdruckbereich (H) erstreckenden, in einen Innengewindeabschnitt (K) der Gewindebohrung (B) eingeschraubten Außengewindeabschnitt (F) aufweist, wobei im Niederdruck- oder Umgebungsdruckbereich (L) eine unter der Gewindeanzugsspannung aktivierte Abdichtung (C) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Hochdruckbereich (H) und dem Niederdruck- bzw. Umgebungsdruckbereich (L) wenigstens ein sich vom Hochdruckbereich (H) bis zumindest nahe an die dem Hochdruckbereich (H) zugewandte Seite der Abdichtung (C) erstreckender Druckausgleichsweg (D, D', D'') angeordnet ist, mit dem der im Hochdruckbereich (H) auf den Außengewindeabschnitt (F) wirkende Druck in den Niederdruck- bzw. Umgebungsdruckbereich (L) des Außengewindeabschnittes (F) übertragbar ist.

7. Einschraubventil-Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckausgleichsweg (D) eine die Endbereiche (2, 3) des Außengewindeabschnittes (F) verbindende Bohrung (10) im Ventilgehäuse (S) ist.

8. Einschraubventil-Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckausgleichsweg (D') ein vom Hochdruckbereich (H) zur Abdichtung (C) verlaufender Kanal (11) im Grundkörper (G) ist.

9. Einschraubventil-Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckausgleichsweg (D'') zwischen den ineinandergreifenden Gewindegängen des Innengewinde- und des Außengewindeabschnittes (F, K) ausgebildet ist.

10. Einschraubventil-Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Gewindegänge des Innen- und/oder Außengewindeabschnittes (F, K) lokal abgetragen sind, z.B. durch Abschleifen, Abflachen oder Schlitzen.

11. Einschraubventil-Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Passung zwischen den Innen- und Außengewindeabschnitten (F, K) gegenüber der Norm bewußt vergrößert ist, z.B. mit einem den Druckausgleichsweg (D'') bildenden Passungsspiel.

12. Einschraubventil-Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (S) Komponentengruppen (9) enthält, die zwischen in die Gewindebohrung (B) mündenden Druckmittelkanälen (4, 5) die Funktion zumindest eines der folgenden Ventiltypen erzeugen: Druckventil, Sitz-Wegeventil, Druckgefälleventil, Abschaltventil, Drossel- und/oder Absperrventil, Rückschlagventil, Rückschlagventil entsperrbar, Druckminderventil, Druckbegrenzungsventil, Stromventil, Schlitzdrosselventil und Druckregelventil.

13. Einschraubventil-Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindekerndurchmesser der Außen- bzw. Innengewindeabschnitte (F, K) ≥ 16 mm, vorzugsweise ≥ 20 mm ist.

Zeichnung