DE2009194A1

DE2009194A1 - Sicherheitsventil

Info

Publication number: DE2009194A1
Application number: DE19702009194
Authority: DE
Inventors: Richard L. Tallmadge Ohio Crossmann (V.St.A.)
Original assignee: The Goodyear Tire & Rubber Company Akron, Ohio (V.St.A.)
Priority date: 1969-03-04
Filing date: 1970-02-23
Publication date: 1970-09-10
Also published as: JPS506252B1; GB1250732A; CH510836A; BE746598A; SE357809B; FR2037421A5; NL7003019A; US3559668A

Description

THE GOODYEAR TIRE & RUBBER COMPANY, Akron/Ohio, USA

Sicherheitsventil

Die Erfindung bezieht sich auf ein Sicherheitsventil zur Verwendung an Reifen oder anderen Druckbehältern bzw. -kammern, um im Fall eines übermäßigen Drucks oder allzu hoher Temperatur in der Kammer diese vom Innendruck zu entlasten.

Ss ist bekannt, bei Sicherheitsventilen oder Sicherungsstöpseln für Kessel, i'lugzeugräder und andere Druckbehälter oder -kammern, die hohem Druck und hoher Temperatur ausgesetzt sind, eutektische oder schmelzbare Materialien zu verwenden. Beispiele hierfür geben die USA-Patentschriften 1 151 764, 1 237 957 und 3 138 4o6. Gegenstand der USA-Patentschrift 1 237 957 ist ein allgemein verwendeter schme3ä>arer Kesselsicherungsstöpsel mit einem konisch geformten, mittigen Stopfen aus schmelzbarem Material, das bei Erreichen einer vorbestimmten Höchsttemperatur im Kessel abschmilzt. Eine der Schwierigkeiten, die bei dieser Art eines Stöpsels auftreten, ist, daß der konische, mittige Stopfen zuerst an seinem ii.ußenumfang abschmilzt und bestrebt ist, sich axial auswärts zu bewegen, ohne tatsächlich den Innendruck abzulassen, bis im wesentlichen der gesamte mittige Stopfen abgeschmolzen ist. Uns gibt nicht immer die Gewähr für eine ausreichend schnelle Entlastung von Innendruck, um eine Explosion zu verhindern. Dies ist ein typisches Problem, das bei irgendwelchen schmelzbaren Stöpseln auftritt, bei welchen der gesamte Stopfen im wesentlichen abschmelzen muß, bevor es zur Druckentlastung kommt. Viele der bekannten SicherheitsetÖpsel oder.-ventile wurden, um diesem Mangel bzw. Nachteil abzuhelfen, recht kom-

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pliziert und verwickelt gefertigt, wobei eine Vielzahl von beweglichen Teilen vorhanden ist, die sich auf die Kosten und die Kompliziertheit des Ventils auswirken und noch mehr Teile darstellen, die im Betrieb bei Notwendigwerden der Druckentlastung in ihrer Funktion ausfallen können.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Sicherheitsventil zur Druckentlastung zu schaffen, das bei Auftreten einer vorbestimmten Höchsttemperatur oder eines vorbestimmten Höchstdrucks schnnll und im gewünschten Sinn arbeitet, xiierbei wird arp-ertrebt, ^iit einer sehr kleinen Anzahl von Arbeitsteilen auszukommen, so dpß riie Herstellung billig wird. Ferner sol] dps Ventil so ^Kesrhp.ffon sein, daß das ursprüngliche Gehäuse nach Arbeiten des Ventils wieder und wieder benutzt werden kann und nur ein mittlrer Teil des Ventils zu ersetzen ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erf indungr.p-nmäP ein sicherheitsventil für eine Druckkammer vorgeschlagen, da?·· gekennzeichnet ist durch ein Gehäuse, dessen inneres Knde dicht, in einer Windöffnung einer Druckkammer befestigt ist und das eino nxinle, ritt ige bohrung aufweist, die mit dem Inneren der Kammer und dem i-uPerpn in Verbindung steht, durch eine eutektische Büchse in der mitti^nn Bohrung und durch ein von der Büchse bis zum Auftreten ei nor; vorbestimmten Sicherheitshöchstdrucks bzw, einer vorbestimmten Sich^rheitshöchsttemperatur in der Druckkammer behaltenes Hrurkhalteglied, das bei Überschreiten dieser Sichorhei tnwerte von d.-r Büchse freikommt.

Vorzugsweise wird hierbei dar. Druckhalteglied aln Kiirel odrr ;^ls kreisförmige Scheibe ausgebildet, die von der Büchse reh-ilten werden und bei Auftreten von Druck oder Temperatur oberhalb einer, vorbestimmten Wertes aus der Büchse austreten, wobei sie nach ihrem Austreten von einem Außenteil des Gehäuses zurückgehalten werden,

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Die Zeichnung zeigt bevorzugte Ausführungsbeispiele des Brfin-"dungsgegenstandes.

Fig. 1 ist eine Stirnansicht des'inneren Endes eines erfin-

' dungsgemäßen Ventils,das an einer einen Luftreifen tragenden Radfelge befestigt ist. ■ Fi.rr. 2 ist ein Querschnitt nach der Linie 2-2

,in der Fig. 1,
Fi^*. 3 zeigt einen der Fig. 2 ähnlichen Querschnitt durch das Ventil, nachdem es tätig geworden ist, um Druck aus dem

Reifen abzulassen.
Fig. 4 zeigt eine Stirnansicht des inneren Endes einer weiteren

Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes. Fig. 5 ist ein Querschnitt nach der Linie ^ - *ϊ ■ in der Fig. 4.

Das in den Fig. 1 und 2 gezeigte Ventil 1 ist in eine Gewindeöffnung 2 einer Radfelge 3 eingeschraubt. Das Ventil 1 hat ein zylindrisches Gehäxise 4 mit einem Außengewinde 5 an seinem axial sich erstreckenden inneren Endabschnitt und das Gewinde 5 greift in die Gewindeöffnung 2 ein. Eine ringförmige Vertiefung·6 umgibt die Öffnung 2 an der äußeren Oberfläche der Radfelge 3 und nimmt einen Q-Ring ? auf, der einen luftdichten Abschluß zwirchen der Radfelge 3 und dem Ventil 1 bildet. Ein sechseckiger, mit dem Gehäuse 4- einstückiger Bund 8 umgibt dieses und dient zum dichten Einsetzen des Ventils Λ mittels eines Schraubenschlüssels. Gleichzeitig bildet der Bund -8 eine Fläche, die den 0-Ring 7 in die Vertiefung 6 drüdt und damit öle Abdichtung herstellt. - ■-.-■■

Das Gehäuse 4 ist mit einer mittigenBohrung 9 versehen, die einen- Teil Jo _mi.t gexingei-em Durehmesser, am äußeren Ende des Gehäuses 4 und einen Teil 11 mit größerem Durchmesser an dessen axjalem, inneren Ende hat. Durch den ^urchmesserunterschied wird in der mittigen Bohrung 9ein ringförmiger Absatz bzw, _t

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vorspringender Rand 12 nahe der axialen Mitte des Gehäuses 4 gebildet, der dazu dient, eine zylindrische Büchse 13 aus schmelzbarem oder eutektischem We-rkstoff in der Bohrung 9 in ihrer Lan-e zu halten, und der verhindert, daß die Büchse 13 sich axial auswärts über den Absatz 12 hinaus bewegen kann, wenn das Ventil 1 einem Innendruck vom Reifen her ausgesetzt ist. Beim Zusammenbau des Ventils 1 wird, nachdem die Büchse 13 innerhalb des Teils 11 mit größerem Durchmesser der mittigen Bohrung Q eingesetzt worden ist, eine Hartmetallkugel 14-, vorzugsweise aus Stahl, die einen ge^enüber dem Innendurchmesser der Büchse 13 etwas größeren Durchmesser hat, unter Druck in die Büchse 13 eingebracht, um die Büchse in den Teil 11 mit größerem Durchmesser der mittigen Bohrung einzupressen.

Die physikalischen Eigenschaften des Werkstoffs der Büchse 13 bestimmen die Höhe des Drucks, der notwendig ist, um die Kurrel 14· in die mittige öffnung 15 der Büchse 13 einzubringen, und sie bestimmen ebenfalls, welch hohem Innendruck d^s Ventil standhalten wird oder soll, bevor die Kugel 14· von der Büchse 13 freikommt und sich axial nach außen bewegt, wobei der Reifen vom Innendruck entlastet wird. Die physikalischen Eigenschaften der Büchse 13 bestimmen auch, welche Temperatur vom Rad 3 erreicht werden muß, bevor die Kugel 14 freikommt, indem die Büchse 13 schmilzt. Da bei dem erfindunfrsfremäßen Ventil eine feringere Menn-e an eutektischem Werkstoff abschmelzen muß, als es bei den üblichen konischen Stopfen bei den bisher bekannten Anordnungen der Fall ist, arbeitet das Ventil, ist die Höchsttemperatur einmal erreicht, schneller und besser im gewünschten Sinn.

In Fig. 2 ist zu sehen, daß der Teil -15 der mittigen Bohrung, durch den die Kugel bedrückt worden ist, einen etwas größeren Durchmesser erhalten hat, um den Durchgang der Kugel zu erlauben, und daß er auf diesem etwas größeren Durchmesser bleibt, während der Teil 16, durch den die Kugel nicht hindurchgegangen ist, auf. einem der Kugel gegenüber etwas reringeren Durchmesser bleibt und

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dazu dient, die Kugel innerhalb der Büchse 13 in ihrer Lage zu halten und eine axiale Auswärtsbewegung zu verhindern, bis der Innendruck im Reifen einen vorbestimmten Höchstwert erreicht hat. Wird der vorbestimmte Höchstwert an Druck oder Temperatur am Reifen erreicht, dann wird die Kugel 14- axial auswärts durch die Büchse 13 gepreßt und gelangt in das äußere iSndteil 17 des Gehäuses M-. Dieses -&ndteil 17 hat eine Stirnwand 18, die die Kugel aufhält, während der Druck durch Öffnungen 19 in der Seitenwand und durch die öffnung 2o in der Stirnwand des Gehäuses entweichen kann.

Das Ventil 21 nach den Fig. 4 und 5 hat ein Gehäuse 22, das dem Gehäuse 4- ähnlich, in seiner axialen Länge jedoch geringer ist, Das Gehäuse 22 hat eine axiale Innenbohrung 23, die am axialen inneren Ende des Gehäuses 22 offen, am axialen äußeren Ende jedoch durch eine Stirnwand 24 abgeschlossen ist. Das Gehäuse 22 ist mit einem Innengewinde 25 und einem Außengewinde 26 versehen, die sich entlang des inneren Endabschnitts des Gehäuses erstrecken. Das Außengewinde 26 greift in ein passendes Gewinde in einer Wandöffnung der Radfelge, z.B, der Felge 3 nach den Fig. 1 bis 3, oder in der Wand irgendeines anderen Druckbehälters, mit dem zusammen das Ventil verwendet wird, ein. Das Innengewinde ?3 nimmt einen eutektischen Ring oder eine Büchse' 27 mit einem passenden Außengewinde 28 sowie einen. Haltering 29 auf, der in den Innengewindeteil 25 eingeschraubt wird, um den eutektischen Ring 2? in seiner Lage gegen einen Absatz 3o zu halten. In den Ring 27 ist eine kreisförmige Scheibe 31 eingegossen, die vom Ring 27 so lange halten wird,, wie kein übermäßiger Druck oder keine übermäßige Temperatur in der Druckkammer auftreten. Wird eine solche Temperatur oder ein solcher Druck erreicht, dann gibt der ^Ring die Scheibe 31 frei, und zwar entweder durch Schmelzen oder durch Bruch des Ringes auf.Grund der Weichheit des Ringwerkstoffs. Sobald die Scheibe 31 vom Ring 27 freikommt, wird sie durch den Innendruck axial auswärts in das axiale äußere ^nde 32 des Ge-

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häuses 22 getrieben. Die stirnwand 24 verhindert, daß die Scheibe vollständig aus dem Gehäuse 22 geblasen wird, sie erlaubt _riedoch ein Entweichen des Drucks durch die Öffnungen 33, wodurch eine Explosion der Druckkammer vermieden wird.

iüs ist klar, daß verschiedene eutektische Legierungen odfr dergl. angewendet werden können, um eine mit dem Ventil 1 bzw. dem Ventil 21 verwendete Büchse 13 bzw, den Ring 27 zu bilden. Für diesen Zweck können verschiedene Blei-Zinn-Legierun^en verwendet werden. Eine ausführlichere Beschreibung derartiger Werks hoffe ist der USA-Patentschrift J> 138 4o6 zu entnehmen, Die Art den für den eutektischen Ring oder die eutektische Büchse verwendeten Werkstoffs hängt vom erwünschten Höchstdruck bzw. von der erwünschten Höchsttemperatur ab, bei welchem oder welcher d->s Ventil öffnen soll.

Die Erfindung wurde anhand eines Ausführunasbeispiels beschrieben , dem eine Radfelge mit einem Reifen zu urunde liegt, mit welchen das Ventil verbunden ist. Tn gleicher Weise kann dan Ventil bei jeder anderen Druckkammer verwendet werden. Anstelle der Stahlkugel und der beschriebenen Kugellagerung als Mruckhaltei'ilied innerhalb der eutektischen Büchse 13 können relhstverständlieh auch andere Werkstoffe und Ausbildungen, soweit sie al« Druckhalteprlied geeignet sind, verwendet werden.

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Claims

Pat e nt an s prüch e

1«\ Sicherheitsventil für eine Druckkammer, gekennzeichnet durch ein gehäuse (4; 22)', dessen inneres Ende dicht in einer Wandöffnung (2) einer Druckkammer befestigt ist und das eine axiale, mittige Bohrung (9; 23) aufweist, die mit dem Innenraum der Kammer und dem Äußeren in Verbindung steht, durch eine eutektische -ijijchse (13; 2?) in'der mittigen Bohrung (9; 23) und durch ein von der Büchse (13; 27) bis zum Auftreten eines vorbestimmten Sicherheitshöchstdrucks bzv/.. einer vorbestimmten Sicherheitshöchsttemperatur, in der Druckkammer gehaltenes Druckhalteglied (14j 31), das bei Überschreiten dieser Sieherheitswerte von der Büchse (13; 27) freikommt.
2. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckhalteglied eine Kugel (14) aus nicht-eutektischem Werkstoff ist, die -einen gegenüber dem Innendurchmesser der eutektischen Büchse (13) etwas größeren Durchmesser hat.
3. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kuppel (14) die Büchse (13) in die mittige Gehäusebohrung (9) preßt und in der Büchse verbleibt, während übermäßige Temperatur oder übermäßiger Druck die Kugel aus der Büchse herausdrückt und damit die Druckentlastung der Kammer erfolgt.
4. Sicherheitsventil nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Kup-el (14) nach Austreten aus der Büchse (13) am äußeren Gehäuseende (17) gehalten wird.
5. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dar» Druckhalteglied eine kreisförmige, in die eutektische Büchse (27) eingegossene Scheibe (31) ist, die bei übermäßigem Druck oder übermäßiger Temperatur⁰ in der Druckkammer freikommt.

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6. Sicherheitsventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halte- oder Verschlußring (29) die Büchse (27) in ihrer Lage hält.
7. Sicherheitsventil nach Anspruch 6, dadurch ccekennzeichnet, daß die Saheibe (31) nach Austreten aus der Büchse (27) am äußeren Gehäuseende (32) gehalten wird.
8. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (1; 21) an einer Reifenkammer angeordnet und das Ventilgehäuse (4; 22) in einer Gewindeöffnung (2) der Radfelge

(3) gehalten ist.

Die Patentanwäl Dipl.-

fngiH.T f

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