专利名称：泄压阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于液压单元的泄压阀、特别是用于采矿的泄压阀，比如特别是用于液压工作面(face)支承件的岩爆(rock-burst)安全阀，所述泄压阀具有阀门壳体、具有包括用于连接待防护免于液压过载的液压单元的孔的用户连接部(consumer connection)、具有流体出口、以及具有被布置在所述泄压阀中的阀门活塞，所述阀门活塞借助于阀门弹簧系统的致动力在闭合状态中用密封圆锥体承载抵靠在阀门座上用于分开用户连接部和流体出口、并且在液压过载期间能够抵抗所述阀门弹簧系统的恢复力上升离开所述阀门座用于打开用户连接部和流体出口之间的连接。
背景技术：
泄压阀在用于液压单元的液压供应的各种不同领域中以很多不同的配置进行使用。在采矿中、特别在液压工作面支撑件中，相应的泄压阀必须能够处理相对较大的标称连接部直径，这是因为能够发生超过20001/min的流动速率，并且阀门还必须承受住极高的载荷，这是因为液压流体能够具有超过100巴、直到800巴及以上的压力。在岩爆安全阀中， 在过载(其能够因意外的岩石运动(岩爆)或其他无法预见的状况几乎突然地发生)的情况下，极高的流动速率必须穿过泄压阀。因此，设计成用于工作面液压系统的岩爆安全阀的泄压阀具备对用于较小流动速率或液压且在其他技术方面使用的阀门不存在的特殊要求。对于根据本发明的泄压阀的主要应用领域——液压工作面支撑件，在现有技术中已出现很多方案提议以实现泄压阀的快速响应性能并且还确保在过载情况情况下的较大流动速率。市场上使用的泄压阀或者实质上普遍具有作为阀门弹簧系统的气体压缩弹簧、 或者设有螺旋弹簧，如在DE 199 46 848A1或DE 10 2005 046 541A1中示例所公开的。在所讨论类型的用于工作面支承件的泄压阀中，螺旋弹簧与帽状弹簧板相互作用，所述帽状弹簧板又与阀槽相互作用，以使得仅在阀槽上的环形密封件已通过用于压力补偿空间的进给孔时，液压流体才能够从用户连接部流到流体出口。从DE 39 09 461A1已知岩爆安全阀，其中具有密封圆锥体和圆锥形密封座的止回阀和泄压阀整合进一个阀门。
发明内容
本发明的目的是在构造和功能上改进泄压阀，从而特别在处于工作面液压系统的要求(即较高流动速率、同时较高液压流体压力)时能够实现用于打开和闭合运动的快速可靠的响应性能。该目的根据本发明来实现，其中，用于阀门活塞上的密封圆锥体的圆锥形阀门座、 用户连接部的孔及用于流体出口的孔形成在头部件上，所述头部件具有用于阀门活塞的导向孔且连接至阀门壳体，并且阀门弹簧系统具有至少一个盘簧堆叠，所述至少一个盘簧堆叠被布置在阀门壳体中，所述至少一个盘簧的致动力能够施加在阀门活塞的远离阀门座的端部上。在根据本发明的泄压阀中，使用在阀门活塞和阀门座表面之间的圆锥形座，流体出口和用户连接部利用所述圆锥形座彼此分开，其中，通过阀门座的整合、用户连接部的孔的整合、及头部件中的流体出口的整合，存在极短的流动路径以及同时相对较短的流动截面， 这可以实现泄压阀的有利和快速的响应性能。该设计的泄压阀能够以大尺寸构建并且还允许使用盘簧堆叠作为阀门弹簧系统，由此能够允许和可靠地处理极高的液压流体的压力。根据一个特别优选的配置，流体出口包括至少一个径向孔、优选包括多个径向孔， 其中特别优选的是，径向孔的孔口开口被布置在靠近导向孔和阀门座之间的过渡部或在该过渡部处的用于阀门活塞的导向孔的延伸段中。利用多个径向孔，能够实现阀门活塞的密封圆锥体的流动下游与在用户连接部处、由此阀门活塞上游的孔中还可得的截面基本相同的截面，并且在过载的情况下，液压流体紧接着在阀门活塞上的密封圆锥体已上升离开相关联的圆锥形阀门密封座表面之后流出。因为液压流体在过载的情况下以相对较高的压力和较高的流动速度从径向孔排出，特别有利的是，防溅环紧固到阀门壳体的外圆周上，所述防溅环带有漏斗状环形外壳地轴向突出越过径向孔的端部开口。集液池或集液线路能够邻接环形外壳，或者环形外壳能够允许液压流体在过载的情况下流出到环境中，其中，能够经由防溅环实现通常包括特殊油或水/油乳剂的液压流体的特定流出。在根据本发明的有利配置中，压力垫圈能够被布置在盘簧堆叠和阀门活塞端部之间，所述压力垫圈具有在弹簧侧用于盘簧堆叠的盘簧的承载表面以及在阀门活塞侧用于阀门活塞端部的压力表面。在该配置中，盘桓堆叠的作用力能够相对均一地引入阀门活塞。特别有利的是，压力表面包括凹槽，并且阀门活塞端部被设计成球头部，所述球头部用其球形表面被布置在凹槽内，由此盘簧堆叠的致动力或恢复力基本上平行于导向孔的导向轴线引入阀门活塞内。为了确保在较长操作时间内甚至在腐蚀性液压流体和/或高压的情况下在圆锥形阀门座上的密封圆锥体的可靠密封座，阀门活塞在特别有利的配置中具有多部件密封圆锥体，所述多部件密封圆锥体能够优选地至少部分拆卸和更换，其中部分密封圆锥体优选地包括具有圆锥形斜面的塑性衬套，所述衬套能够装配进密封圆锥体中的盲孔中。该配置首先通过选择用于塑性衬套的合适材料能够防止在阀门座处的金属/金属接触，其次如果在多个过载的情况下导致磨损，则仅通过更换塑性衬套能够更新泄压阀及恢复其全功能性。阀门弹簧系统优选具有多个盘簧堆叠，其中每个盘簧堆叠优选包括两个盘簧，所述两个盘簧在每种情况下用其较窄的环形表面承载在彼此上。下一个盘簧堆叠随后相应地邻接单独的盘簧的较外较大的环形表面。在特别优选的配置中，单个或多个盘簧堆叠的预加载荷以及在这方面还有致动力能够借助于调节螺栓进行调节，所述调节螺栓经由螺纹支承在阀门壳体的内圆周上，以使得其能够旋拧且在这方面能够轴向调节。通过转动调节螺栓，盘簧堆叠能够被加载或释放， 从而由此还设定极限压力，在所述极限压力处阀门活塞将上升离开阀门座。在该情况下特别有利的是，阀门壳体包括具有内螺纹的壳体圆柱体，头部件旋入所述内螺纹的前端部且调节螺栓旋入所述内螺纹的后端部。在该配置中，根据本发明的泄压阀的单独的部件能够分开制造，如果需要由不同的材料制成，并且在最后组装时装配在一起。为了能够设定预加载荷，特别有利的是，端部盘以轴向可移动的方式被布置在调节螺栓和盘簧堆叠之间，和/ 或调节螺栓具有用于组装心轴的优选中部的通孔，盘簧能够通过在端部盘上的轴向压力和所述组装心轴一起被推动。在该配置中，组装心轴由此通过通孔从后侧向弹簧堆叠的所有
5盘簧施加作用力，由此调节螺栓能够转动而无需通过弹簧堆叠的压力进行加载。为了在设定操作后，甚至在显著振动期间、特别还在盘簧堆叠的预加载荷力的可变调节的情况下可靠地固定盘簧堆叠的加载力，还有利的是，调节螺栓在螺纹圈侧上设有横向狭槽，所述横向狭槽的狭槽宽度借助于诸如平头螺栓的螺栓能够变化，以用于楔牢在阀门壳体的螺纹圈上的调节螺栓。
根据本发明的泄压阀在一个实施例中作为用于采矿的工作面液压系统的岩爆安全阀的其他优点和配置来自在附图中示意性示出的一个优选示例性实施例的以下描述，其中图1以通过阀门纵向轴线的剖面示出根据本发明的泄压阀；图2以剖面示出根据本发明的泄压阀的头部件的细节图，阀门活塞处于闭合位置；图3以和图2相同的剖视图示出处于开放位置的阀门活塞；和图4以通过泄压阀的后端的剖视图示出用于悬挂盘簧堆叠的预加载荷的调节操作和设定工具。
具体实施例方式根据本发明的泄压阀用附图标记10在图1中总体示出。多部件构造的泄压阀的尺寸优选被设计为顶部崩落安全阀(roof collapse safety valve)并且包括如下主要部件头部件1，所述头部件1具有被布置在泄压阀10的中心轴线Z上的孔2并且形成用户连接部(用附图标记3象征性地表示)的一部分；用附图标记4象征性地表示的流体出口 ；以及阀门活塞5，处于图1所示的闭合位置的所述阀门活塞5借助于阀门弹簧系统6压靠在圆锥形阀门座7上，由此切断孔2和头部件1中通向流体出口 4的径向孔8之间的流体连接。 在根据本发明的泄压阀10中，阀门弹簧系统6包括盘簧11，在该情况下为36个盘簧11，其中每两个盘簧以彼此相反的方位进行布置并且形成盘簧堆叠12。所有的盘簧堆叠12直接承载抵靠在彼此上，并且被布置在阀门壳体13的内部空间39中，所述阀门壳体13在本文中由管状壳体圆筒体形成，并且借助于旋入的头部件1在底端处闭合及借助于调节螺栓20 在后端处闭合，所述调节螺栓20旋在壳体圆筒体中的内螺纹14上。包括盘簧堆叠12的整个阀门弹簧系统6用预加载荷压在阀门活塞5上，所述阀门活塞5在该情况中以可适用的方式进行预设定，由此所述阀门活塞5通过预设定的闭合力用密封圆锥体9在其底端处压靠在头部件1中的阀门座7上。圆锥形阀门座7、通向待保护的液压单元的孔2、通向或形成流体出口的径向孔和用于阀门活塞5的导向孔M整体形成在头部件1中。现在首先参考图2和图3，其示出头部件1和处于闭合位置的阀门活塞(图2)及处于打开位置的阀门活塞5 (图幻。在其从阀门壳体13突出的段处，头部件1具有阀门连接螺纹14用于优选至少为DN25的阀门标称直径，并且头部件1在底端处设有密封轴环15， 在所述密封轴环15的圆周上形成环形沟槽用于容纳密封环16。在例如泄压阀10经由头部件1紧固在支架的阀门连接孔中并且待保护的用户(未示出)的液压流体出现在孔2中时， 密封环16密封阀门连接或用户连接3。在孔2中出现的流体用液压用户的压力压靠在阀
6门活塞5的底端上，由此作用力施加在阀门活塞上且尝试逆着盘簧11的恢复力和预加载荷向上移动阀门活塞5。在所示示例性实施例中，阀门活塞5设有多部件密封圆锥体9，其中， 仅有在阀门活塞上整体形成的后和外基部区域在端面处设有圆锥形斜面5’，以形成密封圆锥体9的后部分。基部区域由盲孔16限定为朝向圆锥体的尖部，又设有圆锥形斜面17的阶梯状塑性衬套18如果需要的话插进所述盲孔16中作为密封圆锥体9的另一个可更换部件。塑性衬套18借助于紧固螺栓19和多阶梯状夹持衬套60紧固至基部区域。在塑性衬套18上的圆锥形斜面17优选稍微突出越过阀门活塞5上的圆锥形斜面5’，由于该原因，在闭合状态中基本上仅有塑性衬套18的圆锥形斜面17承载抵靠在圆锥形阀门座7上。为了将图2所示用于闭合位置的致动力(所述致动力借助于盘簧11的预加载荷产生)均一地传送至阀门活塞5，阀门活塞5在附图中的后端或顶端设有半球状球头部21，所述半球状球头部21插进在帽状压力垫圈23的下侧上的呈尖锥形状的凹槽22中。盘簧11承载抵靠在压力垫圈23的后侧上，并且球头部21仅具有在导向孔M的区域中的阀门活塞5的大致一半的厚度。通过该压力，导向孔对(其整体形成在头部件1的后端上且以轴向可动的方式容纳阀门活塞幻尽最大可能的程度保持没有横向力。盘簧11的预加载荷力和经由孔2中的液压流体施加的与盘簧11的弹簧力相反的作用力基本上仅平行于导向孔M作用。只要待保护的液压单元中的液压流体的压力没有超过极限压力水平，阀门活塞5保持在图2所示的闭合位置中，所述极限压力水平用盘簧11在阀门活塞5上施加的闭合力进行预设定。如果例如由于岩爆，液压单元或用户处的压力当前假定为超过正常载荷的压力水平并且达到过载压力水平，则图3所示的阀门活塞5通过产生的该超压移动至开放位置，并且密封圆锥体9 (特别是塑性衬套18上的圆锥形斜面17)上升离开头部件1中的圆锥形密封座7。仅在该开放位置，液压流体当前能够如图3所指示的箭头从孔2经由径向孔8流到流体出口 4，所述径向孔8横向于轴线Z定向并且优选以圆周分布的方式进行布置。因为在液压单元中的液压流体的液压直接施加在阀门活塞5的端面处，所以后者在发生超压时直接移动至开放位置并且液压流体能够流出，直到液压单元中的液压再次落到不再出现过载的压力水平之下。径向孔8在内侧上开孔进入导向孔M的延伸段中，如在图中参照两个内孔口开口 25容易看到。由于因相对于阀门活塞5上的圆锥形斜面5’突出的圆锥形斜面 17，已清理出相对较宽的流动路径，塑性衬套18立即上升离开密封表面7，因此根据本发明的泄压阀10的响应性能异常地快速。因为液压用户的液压施加在阀门活塞处，所以泄压阀 10是直动阀。孔口开口 25直接邻近在导向孔M和圆锥形密封座7之间的过渡部放置，延伸段优选由阀门活塞5处的阶梯状变窄协助在那形成，在阀门活塞5和所述延伸段内的导向孔M之间没有接触。为了避免在阀门活塞5打开时液压流体泄漏进入阀门壳体13的内部空间，在导向孔M和活塞5的外圆周之间布置至少一个密封环四。为了在阀门活塞5打开以进行收集且如果需要被供给到集液池时使液压流体经由径向孔8径向地并且由此垂直于中心轴线Z地高速排出，并且同时为了防止排出的液压流体污染液压单元、人员或处于非控制方式的其他设备，防溅环26滑动到阀门壳体13的外圆周上并且被推动抵靠在阀门壳体的止动件上。防溅环沈设有环形外壳27作为漏斗状加宽，所述环形外壳27轴向向下延伸越过径向孔的端部开口观。环形外壳27优选距头部件 (所述头部件的直径等于或大于端部开口观的直径)一定距离，以使得流体能够以非限制的方式流出。环形外壳27的漏斗斜面27A还能够延伸直到至少端部开口 28的中部，以使得在过载的情况下外流的流体被漏斗斜面的倾斜度向下转向并且能够以最佳的方式流出。由盘簧11或盘簧堆叠12构造的阀门弹簧系统6能够处理工作面液压系统的极高液压而毫无问题，即使在具有远超过25mm的标称连接部的大尺寸阀门的情况下，并且所示的泄压阀10还能够处理50001/min的流动速率或者更多。为了能够特别利用所使的多个盘簧堆叠12相对精确地设定最大压力直到阀门活塞5打开，调节螺栓20能够轴向地上下移动。调节螺栓20的位置调节改变单独的盘簧11的预加载荷。预加载荷的设定和/或预加载荷的改变优选地借助于调节工具实现，所述调节工具在图4中以附图标记40总体表示并且尤其包括组装心轴41，所述组装心轴41能够通过调节螺栓20中的通孔31抵靠端部盘32放置，所述端部盘32被布置在最后的盘簧11和调节螺栓20之间并且能够在阀门壳体13的内部空间39内自由地轴向运动。尽管通孔31相对较小，盘簧11的整个堆叠能够因端部盘32借助于组装心轴41 一起被推动，由此调节螺栓20从盘簧11的作用力得到释放并且能够旋在壳体圆筒体13的内圆周上的内部螺纹33内。调节螺栓20借助于调节螺母45旋入和旋出，所述调节螺母45具有扳手能够施加于其上的螺母头部46、且借助于在调节螺母46的下侧上的驱动销47能够结合在调节螺栓20的后侧上的关联驱动孔34中， 以将经由扳手传送至调节螺母45的转矩引导至调节螺栓20中。因为盘簧11优选地在调节操作期间通过经由组装心轴41施加到端部盘32和盘簧堆叠上的相应轴向力而上升离开调节螺栓20，所以即使相对较小的作用力也足够将调节螺栓20向上或向下移动某个角度或若干螺纹圈。如果期望用于极限压力(泄压阀高于极限压力将打开)的盘簧11的预加载荷随后例如在测试台上设定，则调节螺栓20的该位置能够通过将调节螺栓20锁定在阀门壳体13的内螺纹33或内侧上而被固定。为此目的，在所示的示例性实施例中，调节螺栓 20设有横向狭槽35，所述横向狭槽35对位于此处的外螺纹36和调节螺栓20的圆周开口。 如图1所示，通过旋入横向狭槽35的平头螺栓37，狭槽宽度能够被加宽成使得位于狭槽35 上方的边缘片38与阀门壳体13的内螺纹33上的其螺纹圈楔牢。这种楔牢防止调节螺栓 20甚至在极端振动的情况下相对于阀门壳体13的任何可能的运动。对于本领域的技术人员来说，从上文的描述会得到将落入所附权利要求的范围内的各种变形。对于本领域的技术人员清楚的是，能够取决于在正常载荷期间和在过载期间发生的压力水平来选择盘簧或盘簧堆叠的不同标称直径和盘簧及盘簧堆叠的不同数量。所选盘簧的数量越大，或单独的盘簧的弹簧常数越大，施加在阀门活塞上的作用力越大，以将密封圆锥体上升离开阀门座。弹簧堆叠还能够具有奇数个盘簧。附图示出岩爆安全阀门， 其能够旋入就位且其头部件直接处于支架等中的孔中。与液压单元的连接还能够经由软管连接进行，所述软管连接以不同的方式连接至头部件或阀门壳体。在其中调节螺栓可以无载荷移动或调节的组装方法仅展现出优选的配置。不用说，在阀门弹簧系统的较低致动力处，调节运动还能够直接引入与盘簧接触的调节螺栓中。
权利要求
1.用于液压单元的泄压阀、特别是用于液压工作面支承件的岩爆安全阀，所述泄压阀具有阀门壳体、具有包括用于连接待防护免于过载的液压单元的孔O)的用户连接部(3)、 具有流体出口 G)、以及被布置在所述泄压阀中的阀门活塞，所述阀门活塞借助于阀门弹簧系统(6)的致动力在闭合状态中用密封圆锥体(9)承载抵靠在阀门座(7)上用于分开用户连接部和流体出口、并且在过载期间能够抵抗所述阀门弹簧系统(6)的恢复力上升离开所述阀门座⑵用于打开用户连接部(3)和流体出口⑷之间的连接，其特征在于，所述阀门座(7)、所述用户连接部(3)的孔( 和所述流体出口(4)形成在头部件(1)上，所述头部件包括用于所述阀门活塞(5)的导向孔04)并且连接至所述阀门壳体(13)，并且，所述阀门弹簧系统(6)具有包括盘簧(11)的至少一个盘簧堆叠(12)，所述盘簧被布置在所述阀门壳体(13)中，其中所述盘簧(11)的致动力施加在所述阀门活塞(5)的远离所述密封座 (7)的端部上。
2.根据权利要求1所述的泄压阀，其特征在于，所述流体出口(4)包括至少一个径向孔(8)，所述至少一个径向孔的孔口开口 05)优选地被布置于在至所述阀门座(7)的过渡部处或靠近至所述阀门座(7)的过渡部的所述导向孔04)的延伸段上。
3.根据权利要求2所述的泄压阀，其特征在于，多个径向孔(8)设在所述头部件(1)中。
4.根据权利要求2或3所述的泄压阀，其特征在于，防溅环06)被紧固至所述阀门壳体(1 的外圆周上，所述防溅环06)带有漏斗状环形外壳(XT)地轴向突出越过所述径向孔(8)的端部开口 (28) 0
5.根据权利要求1至4中任一项所述的泄压阀，其特征在于，压力垫圈被布置在所述至少一个盘簧堆叠(1 和所述阀门活塞端部之间，所述压力垫圈具有在所述弹簧侧上用于所述盘簧堆叠(1 的盘簧(11)的承载表面和在所述阀门活塞侧上用于所述阀门活塞端部的压力表面。
6.根据权利要求5所述的泄压阀，其特征在于，所述压力表面包括凹槽(22)，并且，所述阀门活塞端部被设计成球头部01)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的泄压阀，其特征在于，所述阀门活塞( 具有多部件密封圆锥体，其中，部分所述密封圆锥体由衬套(18)形成，所述衬套优选地由塑料制成且具有圆锥形斜面(17)，所述衬套(18)能够装配进所述密封圆锥体中的盲孔(16)中，其中优选地，所述圆锥形斜面(17)轴向突出越过在所述阀门活塞( 上的圆锥形表面(5’)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的泄压阀，其特征在于，所述阀门弹簧系统(6)具有多个盘簧堆叠(12)，其中每个盘簧堆叠(1 包括两个盘簧(11)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的泄压阀，其特征在于，单个或多个所述盘簧堆叠 (12)的预加载荷能够借助于调节螺栓00)进行调节，所述调节螺栓00)经由所述阀门壳体(1 的内圆周上的螺纹(36)被支承，以使得所述调节螺栓能够沿轴向方向被旋拧。
10.根据权利要求9所述的泄压阀，其特征在于，所述阀门壳体(1 包括具有内螺纹 (33)的壳体圆筒体，所述头部件(1)被旋入所述内螺纹的前端且所述调整螺栓00)被旋入所述内螺纹的后端。
11.根据权利要求9或10所述的泄压阀，其特征在于，端部盘(3 以轴向可移动的方式被布置在调节螺栓OO)和盘簧堆叠(1 之间，和/或所述调节螺栓OO)具有用于组装心轴Gl)的通孔(31)，所述组装心轴用于连同所述端部盘(3 移动所述盘簧堆叠(12)。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的泄压阀，其特征在于，所述调节螺栓00)在所述螺纹圈侧上设有横向狭槽(35)，所述横向狭槽的狭槽宽度能够通过在所述阀门壳体 (13)上用于楔牢所述调整螺栓OO)的螺栓(37)变化。
全文摘要
本发明涉及一种泄压阀、特别是用于液压工作面支承件的岩爆安全阀，泄压阀具有包括孔(2)的用户连接部(3)、流体出口(4)、以及布置在泄压阀中的阀门活塞，阀门活塞借助于阀门弹簧系统(6)压靠阀门座(7)用于分开用户连接部和流体出口。为改进泄压阀的构造和功能从而实现用于打开和闭合运动的快速可靠的响应性能，阀门座(7)、用户连接部(3)的孔(2)和流体出口(4)形成在头部件(1)上，头部件包括用于阀门活塞(5)的导向孔(24)。且阀门弹簧系统(6)具有包括盘簧(11)的至少一个盘簧堆叠(12)，盘簧被布置在阀门壳(13)中，其中盘簧堆叠的致动力施加在阀门活塞(5)的远离密封座(7)的端部上。
文档编号F16K17/04GK102428253SQ201080018708
公开日2012年4月25日 申请日期2010年4月21日 优先权日2009年4月29日
发明者F-H·苏伊尔曼, O·德沃尼克 申请人:布西鲁斯欧洲有限公司