DE1650481A1

DE1650481A1 - Einrichtung zur Absicherung gegen UEberlastung bei unzulaessigem Druckanstieg

Info

Publication number: DE1650481A1
Application number: DE19671650481
Authority: DE
Inventors: Bauer Dipl-Ing Helmut
Original assignee: Maschinenfabrik Burckhardt AG
Current assignee: Burckhardt Compression AG
Priority date: 1967-01-12
Filing date: 1967-12-29
Publication date: 1970-10-29
Also published as: CH470618A; GB1158019A; DE1650481B2; US3425441A; FR1550785A; BE709253A

Description

Dipl.-lng. W. PAAP 16 50481 8 MÖNCHEN 22, ς _Au„

Dipl.-Ing. H. MITSCHERUCH s_teinsd_Orfstrcße io -" ö.

_, . Telefon: (0811) ·2?ί684

Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN _/N

Dr. rer. nat.W. KORBER PATENTANWÄLTE

Pat entanmel dung P 16 50 481.7-12
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

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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 übersteigt_s 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

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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.

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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

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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.

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Patentansprüche; 003844/0672

Claims

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vdsa- -:^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 Wandung

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tij'i if--?,enden und auf <ii e*e-j? a

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?· 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 Patentanwalt

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INSPECTED