DE1650481A1 - Einrichtung zur Absicherung gegen UEberlastung bei unzulaessigem Druckanstieg - Google Patents
Einrichtung zur Absicherung gegen UEberlastung bei unzulaessigem DruckanstiegInfo
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Description
Dipl.-lng. W. PAAP 16 50481 8 MÖNCHEN 22, ς Au„
_, . Telefon: (0811) ·2?ί684
Dr. rer. nat.W. KORBER
PATENTANWÄLTE
Pat entanmel dung P 16 50 481.7-12
Maschinenfabrik Burckhardt AG
Maschinenfabrik Burckhardt AG
Einrichtung zur Absicherung; p;ep;en Überlastuns bei unzulässigem Druckanstieg
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gegen Überlastung bei unzulässigem Druckanstieg, die bei kurzer Ansprechzeit
grosse Abströmquerschnitte frei gibt, die selbsttätig nicht wieder schliesst und durch einfache Massnahmen
schnell wieder funktionsbereit ist. Herkömmliche Sicherheitsventile vermögen diese Aufgabe nicht immer vollständig
zu lösen, da es meist kaum möglich ist, genügend grosse Querschnitte unterzubringen und sie eine zu lange
Ansprechzeit benötigen. Ausser-dem würde ein Sicherheitsventil
in den bekannten Bauarten nach Aufhören der Überlastung wieder schliessen, so dass der Druck nicht dauernd
entweichen kann,was aber in vielen Fällen als erwünscht anzusehen ist.
Die bekannte Anordnung einer Brechplatte als Sicherung für die Überlastung bei Überdruck bietet zwar den Vorteil,
dass grosse Querschnitte beim Bersten der Brechplatte sehr rasch geöffnet werden und dauernd geöffnet bleiben. Jedoch
haben Brechplatten den Nachteil, dass der Berstdruck sich nicht genau einstellen lässt und dass eine Kontrolle der
Sicherheitseinricl.uung im Betrieb unmöglich ist. Ausserdein
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besteht die Gefahr, dass nach einiger Betriebszeit infolge Ermüdung
des Brechplattenwerkstoffes ein Bersten bei einem viel zu
'niedrigen Druck erfolgen kann. Der Einbau neuer Berstscheiben ist ausserdem mit einem erheblichen Zeitaufwand verbunden.
Der Gegenstand vorliegender Erfindung eignet sich besonders als Absicherung gegen unzulässigen Druckanstieg in den !fällen, wo
ein genaues Ansprechen auf den eingestellten Ansprechdruck mit rascher Öffnungszeit und anschliessendes -s dauerndes Offenbleiben
des vollen Abströmquerschnittes erforderlich ist. Die Erfindung betrifft somit eine Einrichtung sur Absicherung gegen
Überlastung bei unzulässigem Druckanstieg in Druckräumen, mit einem Gehäuse und einem in diesem geführten, in Richtung seiner
Längsachse beweglichen Schieber, Diese Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber im wesentlichen in Form eines
Ei-nfenkclbens ausgebildet ist und das Gehäuse mindestens je
einen Zufluss bzw. Abfluss für ein Reisrenzdruckmedium sowie
mindestens einen Zufluss und einen Abfluss für das abzusichernde Druckmedium aufweist, wobei der Zufluss dss Druckmediums jeweils in einen zwischen ".wet "Kolbe-jstuf 2η ausgesparten Raum
mündet, dass ferner der Schieber mit einer durchgehenden Längsbohrung versehen ist, deren dem Abfluss des Referen^druckmediums
benachbarte Öffnung mit einem an» Gehäuse befestigten Verschlussorgan
zusammenwirkt, das Ganze derart, dass sich der Schieber bei Überschreitung eines Grenz-druckes von dsm Verschlussorgan
entfernt und dadurch ein schlagartiges Abströmen des Referenzdruckmediums ermöglicht*
Auf den Hg. 1 bis 4 der beiliegenden Zeichnung sind Ausführungsbeispeile
des Erfindungsgegeiistandes veranschaulicht* Das
unter Druck stehende Medium, dessen Druckhöhs abzusichern ist,
gelangt durch einen Zufluss 1 in ein Schiebergehäuse 2, in welchem ein mit einer Längsbchrung 4 versehener Schieber J>
mit angestuften Kolben 3a, Jb und 3c dicht und 1 äng ε versehe, ebb ar
eingesetzt ist. Bas Entweichen des Mediums wird durch den
Kolben 3a '-^id den Kolben 3h, der einen grösseren Durchmesser
0098 Λ 4/0672
als Kolben 3a aufweist, dadurch verhindert, dasa die Xolben 3a
und 3b in den dazugehörigen Bohrungen des Schiebergehäuses 2
längsbeweglich eingepasst sind. Der abzusichernde Brück versucht infolgedessen, den Schieber 3 auf die Seite des Kolbens
3b, d. h. in Fig. 1 nach links zu drücken, mit einer Kraft, die sich aus der Differenz der Fläche des grossen Kolbens 3b und
der des kleinen Kolbens 3& und dem auf diese wirksame Fläche
einwirkenden Druck ergibt. Das Verschieben wird verhindert durch den Gasdruck aus einer Gasleitung 5, welcher auf die
Stirnfläche des grossen Kolbens Jc wirkt und der den Schieber in seiner rechten Stellung gemäss Fig. 1 hält. Der Kolben 3c
kann so gross gewählt werden, dass mit einem Gas unter niederem Druck, z. B. der üblichen, normalen Betidebsdruckluft gearbeitet
werden kann. Die Höhe des auf den Kolben 3c wirkenden
Druckes wird durch ein fein regulierbares Druckreduzierventil 6
eingestellt, ausserdem befindet sich am Eintritt des Druckmediums noch eine Drosselstelle ?.
Solange die Wirkung des Luftdruckes auf die wirksame Stirnfläche
des Kolbens 3c die Wirkung des Druckes auf die aus Kolben *Ί>
und 3a gebildete Differensfläche übersteigts wird dei- Koltx..
durch den Luftdruck in der rechten Endstellung gehalben uo-J
gegen eine Anschlagfläche 8 gepresst, welche die zentrale im
längsbeweglichen Schieber 3 vorgesehene Bohrung 4- verschliesst.
übersteigt Jedoch die, auf die durch die Kolben 3a und Jb gebildete
Differenzfläche, wirkende Kraft, die durch, die Einwirkung des Luftdruckes auf die linke Stirnfläche des Kolbens
3c hervorgerufene Belastung, so wird der Schieber 3 -ßach links
bewegt. Dadurch hebt sich das rechte Ende des Schiebers von der Auflagefläche 8 ab und gibt sofort einen sehr grossen Querschnitt
frei, so dass die Luft, dur^-li die öffnungen 9 sclJagartig
entweicht. Die aas der Zuleitung 5 naehströmende Luft
durch die Brosselstellr '/ ro stark gedrosselt, dass die
iciufi;belasi.-u;ig auf der Stirnfläche des Karbens ?o
" * 7 ? ^0 OmmL
artig verschwindet und der »Schieber sofort nachlinks in seine
Endlage geht. Dadurch wird auch Kolben 3b nach links bewegt,
wobei der Ablauf 10 geöffnet wird, so dass das unter Druck stehende Medium abströmen kann.
Bei dieser Einrichtung ist es leicht möglich, ausreichend grosse
Querschnitte für das Abströmen des unter Druck stehenden
Mediums zwischen Zulauf 1 und Ablauf 10 zu schaffen. Ausserdem kann die Ansprechzeit dieser Einrichtung dadurch sehr kurz
bemessen werden, dass die Abströmöffnung für das Gas, die durch das Abheben des Schiebers von der Dichtfläche 8 freigegeben
wird, entsprechend gross gewählt wird.
Es ist weiter möglich, die Funktion der Einrichtung im Betrieb zu erproben, indem der Luftdruck am Regulierventil 6 absichtlich
so weit verringert wird, dass die Einrichtung selbst bei = normalen Betriebsdrücken zum Ansprechen kommt.
In vielen Fällen ist es erwünscht, die kurze Ansprechzeit dieser Einrichtung etwas zu verringern und ihr absichtlich eine
gewisse einstellbare Trägheit zu geben. Dies ist besonders von Bedeutung bei der Absicherung von Druckräumen, in denen
kurzfristige Druckspitzen, z. B. bei Pulsationen, zu einem verfrühten Ansprechen führen könnten. Diese Ansprechverzögerung
wird erreicht durch eine abgeänderte Form der Überlastsicherung, die in Fig. 2 dargestellt ist, wobei mit den gleichen
Ziffern wiederum die gleichen Teile bezeichnet sind.
Bei der Einrichtung nach Fig. 2' iwird das Austreten der Druckluft,
die die Stirnfläche des Schliesskolbens 3c belastet,
nicht mehr dadurch verhindert, dass das rechte Ende des Schiebers 3 auf einer Dichtfläche aufliegt, sondern dadurch, dass
in die Bohrung 4 des Schiebers ein dicht exngeschlxffener Absperrkolben
11 eingesetzt ist. Durch ein Gewinde 12 kann der Absperrkolben mehr1 oder weniger weit in das rechte Bohrungsende hineingeschoben werden.
0 ο τ -■■ <
/ Λ f· 7 2 BAD
Solange der auf die linke Stirnfläche des Schliesskolbens 3c
wirkende Luftdruck überwiegt, wird der Schieber in der rechten Endlage zum Anliegen auf einen Anschlag 13 gebracht. Wenn
durch ein vorübergehendes Ansteigen des z-a sichernden Druckes
der Schieber etwas nach links verschoben wird, tritt trotzdem kein sofortiges Ansprechen ein. Wie weit sich der Schieber
nach links bewegt, hängt ab von der Höbe des Druckstosses, von seiner Dauer und von der zu beschleunigenden Schiebermasse.
Ein Auslösen der Überlastsicherung, d. h. ein öffnen des Gasaustrittes
findet Jedoch nicht statt", wenn die Bewegung klein genug ist, so dass das vom Kolben 11 verschlossene Schieberende
nicht geöffnet wird.
Wirkt jedoch der Überdruck des Mediums im Zufluss 1 längere Zeit, so wird der Schieber weiterbewegt und der Kolben 11 gibt
den Gasaustritt am Schieberende frei. Damit entweicht das Beiastungsgas schlagartig und der Schieber gibt sofort die
Abströmöffnung 10 frei.
Es ist aus Fig. 2 ohne weiteres ersichtlich, dass die gewollte Trägheit der überlastsicherung einstellbar ist. Je weiter
mit dem Gewinde 12 der Kolben 11 in den Schieber hirieinbewegt
wird, um so grosser wird die Trägheit der Einrichtung. Bei der mit dem verstellbaren Kolben 11 nach Fig. 2 ausgerüsteten
Überlastsicherung ist es infolgedessen nicht mehr notwendig, den Ansprechdruck höher einzustellen, als den höchsten, während
des Arbeitszyklus auftretenden Druck. Der Ansprechdruck kann vielmehr etwas höher eingestellt werden als der mittlere,
im Zyklus auftretende höchste Druck und eine kurzzeitige Übersc hreitung dieses Druckes wird nicht mehr zur Auslösung
führen. Die Genauigkeit des Ansprechens kann also dadurch erhöht werden.
Derselbe Effekt wie in Fig. 2 kann nach Fig. 3 auch dadurch
erzielt werden, wenn anstelle des in das rechte Bohrungsende
009844/0672
des Schiebers hineinragenden Kolbens 11, ein den Aussenmantel
des rechten Schieberendes umfassender Kolben 25» der ebenfalls
mit Gewinde 12 verstellt wird, angebracht ist.
Die nach Fig. 1 und 2 schematisch dargestellte Sicherheitseinrichtung
kann auch so gestaltet werden, dass mit einer Einrichtung gleichzeitig zwei Druckräume, die unter einem
periodisch wechselnden Druck stehen, z. B. bei doppeltwirkenden hydraulischen Zylindern die beidseits des Kolbens durch
den Kolbenweg gebildeten Hubräume, gegenlonzulässigen Druckanstieg
in beschriebener Weise abgesichert werden können.
W Eine derartige Einrichtung ist schematisch in Fig. 4- dargestellt.
Wie bei Fig. 1 wird der im Schiebergehäuse 14 eingepasste
Schieber 3 durch die Wirkung der auf die linke Stirnseite des Schliesskolbens 3c lastenden Druckluft in die rechte Endlage
geschoben und dadurch gegen die Abdichtflache 8 gepresst. Der
Schieber ist jedoch mit drei leicht längsbeweglichen, eingesetzten Abdiciitkolben 15, 16 und 17 mit verschiedenen Durchmessern
ausgerüstet. Zwischen den Kolben 15 und 16 wirkt der Druek, der z. 3. auf einer Seite des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders
herrscht und der durch den Zufluss 18 zugeführt ^ wird. Zwischen den Kolben 16 und 17 wirkt der auf der anderen
Kolbenseite des doppeltwirkenden Zylinders herrschende Druck, der durch die Leitung 19 hinzugeführt wird. Wenn die Durchmesser
der Kolben 15» 16 und 17 in solcher Weise abgestuft
werden, dass die wirksame Kolbenfläche, bestimmt aus Kolben 16 und 17j gleich gross ist, wie die wirksame Kolbenfläche aus
Kolben 16 und 15» so wird die Kraft, mit welcher der Druck
den Schieber nach links schiebt, wieder gleich gross sein, ob nun der Druck durch die Leitung 18 oder die Leitung 19 hinzugeführt
wird.
Solange die von diesem Druck ausgeübte Kraft kleiner ist als
die Kraft des Luftdruckes auf die Stirnfläche des Schliess-
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kolbens 3o, bleibt die Überlastsicherung geschlossen. Verm jedoch
die Wirkung des Mediumdruckea überwiegt, wird der Schieter
nach links geschoben und an der Auflagefläche 8 wird ein grosser Querschnitt geöffnet, so dass die Drackbßlastung des
Schliesskcibens 3c schlagartig verschwindet, wobei sich der
Schieber unter der Wirkung des Medi.Umdruckes vollständig in die linke Endlage bewegt. In dieser Lage'wird eine Verbindung
zwischen den Zuflüssen 18 und 19 hergestellt, so dass der
angetriebene, doppeltwirkende Kolben im Zylinder augenblicklich stillgesetzt wird.
Es ist ohne weiteres klar, dass die in Fig. 4 dargestellte
überlastsicherung ebenfalls mit der in Fig. 2 und in Fig. J>
dargestellten Einrichtung einer-beabsichtigten, einstellbar*
Trägheit ausgerüstet werden kann.
Für das Schliessen der Abströmöffnung wird in der Einrichtung
nach Fig. 1 bis 4, wenn in den Zuflüssen kein Druck mehr herrscht, eine besondere Rücksteileinrichtung betätigt. Hii
dieser Einrichtung, die z. B. aus einer Platte 20 mit Bo] 21 bestehen kann, der sich im Deckel 22 längsverschiefcen -.<.·-■ '
abgedichtet durch eine Dichtung 23 bekannter Bauart, wird :;
Hand der Schieber von seiner linken Endlage so weit nach r«c^fcs
verscho-ben, bis das rechte Ende an der Auflagefläche 8 dichtend aufliegt (Fig. 1) oder bis der Schieber an Anschlag 13
(Fig. 2) aufliegt, wobei der mit Gewinde 12 festgestellte Kolben 11 in -die rechte Schieberbohrung seitlich hineinragen '
muss.
Um beim schlagartigen Verschwinden der Druckluftbelastung die auf die Stirnfläche des Schliesskolbens 3c wirkende
Schlagbeanspruchung,hervorgerufen durch die rasche Bewegung
des Schiebers nach links, an der Innenseite des Flansches 22 abzudämpfen, werden in der Anschlagzone geeignete, elastische
Dämpfungselemente 24, z. B. Platten aus Gummi oder dergleichen,
eingesetzt.
BAD
Patentansprüche; 003844/0672
Claims (1)
- Γ ":ϊ: -.7ί'-; ϊ ".:'[" ■" -·■.'*/; t'vi.:. ;β,: ,.^j 'äswo üJäfliisj \,9.| ^E3 οΐώ Εφ^θvdsa- -:ώ.) luid βΐΐν*:, Aüiluss (iO bsw. IS oä©2? 19) fär das aö^ii-sic'i^mde rnicrsisdium aufweist} wobei der Zufluss (1 bz-w. 18 oder -19) cl®s Druckmediums Jeweils in einer zwischen zwei Kolbeastufen (3aj 3^) ausgesparten Raun · mündet, dass ferner der Schieber (3) mit einer durchgehenden Längsbohrung (4) versehen ist, deren dem Abfluss (9) des Referenzdruckmediums benachbarte öffnung mit einem am Gehäuse (2) befestigten Yerschlussorgan (8, 11, 25) zusammenwirkt, das Ganze derart, dass sich der Schieber (3) bei Überschreitung eines Grenzdruckes von dem Yerschlussorgan (8, 11, 25) entfernt und dadurch ein schlagartiges Abströmen des Referenzdruckmediums ermöglicht.2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussorgan in Form einer Schliessplatte (8, Fig. 1 und 4) ausgebildet ist, die mit dem Gehäuse (2) starr ' verbunden ist.3- Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussorgan in Form eines in die Längsbohrung (4) des Schiebers (3) hineinragenden Kolbens (11, Fig. 2) ausgebildet ist.4. Einrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass der- Schaft (12) des Kolbens (11) in die benachbarte Wandung009844/0672i ir.Sttij'i if--?,enden und auf <ii e*e-j? a€. . \-. ■ ;, "i;iing r:a -:-i Aiujprach 1, dadurch ··;.;■ ::3nie"ber (3) vier Stufen (5* 15, 16, 1?) aufweist mtl ale beiden von den drei kleineren Stufen (15? 16» 17) ü?as c 111 ass enen Eäume (26 und 27) aiit je einem Raum pulsierenden Druckes, beispielsweise den "beiden Kolbenseiten eines doppeltwirkenden Zylinders, verbunden sind.?· Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einejin der Gehäusewandung geführte, koaxial zum Schieber (3) verschiebbare, von aussen betätigbare Rückstellvorrichtung (20, 21), welche es gestattet, den Schieber (3) nach erfolgter Verschiebung durch das Druckmedium in seine Ausgangslage (Fig. 1) zurückzuschieben.8. Einrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Schieber (3) oder an der Innenwandung des Gehäuses (2) Dämpfungselemente (24) zur Verminderung der auftretenden Schlagbeanspruchungen angebracht sind.Der Patentanwalt009844/ΠΡ72 BAD ORIGINALINSPECTED
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