DE2122423A1 - Ventil - Google Patents

Description

DYNAMIT NOBEL AKTIENGESELLSCHAFT Troisdorf, Bez. Köln

Ventil

Die Erfindung "bezieht sich auf ein Ventil mit Ein- und Außlaßöffnung, wobei die Einlaßöffnung an eine Druckmittelquelle anschließbar und gegenüber dieser Druckmlttelquelle mittels eines Verschlußelements verschlossen ist.

Bei Druckmittelbehältemwerden als Überdrucksicherung sowie als Verschlußelement, das ein schnelles öffnen und damit Entleeren ermöglicht, vielfach Eerstmembranen verwendet. Der Einsatz dieser Berstmembranen ist jedoch sehr begrenzt, da ihr Berstdruck zur Sicherheit gegen Überdruck etwa infolge starker Temperaturerhöhungen verhältnismäßig hoch gewählt werden muß, was aber zur Folge hat, daß ein definiertes Bersten innerhalb eines engen Toleranzbereichs bezüglich Berstdruclc und Berstzeit nicht mehr gewährleistet ist. Dazu kommt, daß bedingt durch die Materialeigenschaften der Berstmembran und abhängig vom auftretenden Druck der Querschnitt der Ausströmöffnung häufig Undefiniert ist. Darüber hinaus erfordern Berstmembranen mit engen Toleranzen bezüglich Berstdruck und Beretzeit einen großen Aufwand zur Prüfung und Fertigung, ganz abgesehen davon, daß auch die Abdichtung der Membran gegenüber dem Druckbehälter aufwendig ist, da der im Behälter anstehende Druck im Sinne eines Abhebens der Dichtung wirkt. Schließlich, netzt der Einsatz von Berstinembranen bei Druckmittelbehälter!» eine gesonderte Einfüllöffnung voraus, deren dichter Verschluß aber ebenfalls einen erheblichen Aufwand erfordert. Demgegenüber hat eine Berstmembran den Vorteil, schneller als jede« andere Ventil zu öffnen.

Andere Verschlußvorrichtungen für Druckmittelbehälter, wie z.B. Kegelventile, können cwar selbstdichtend ausgebildet werden; in diesem Falle müssen sie jedoch gegen den in Behälter vorhandenen Druck geöffnet werden. Davon abgesehen geben sie den Öffnungsquerschnitt in der gewünschten oder gar erforderlichen kurzen Zelt nicht bzw. nicht genügend frei.

Zv/eck der Erfindung ist es, die genannten Nachtelle zu vermeiden. Erfindungsgeinäß wird dies dadurch erreicht, daß dan VerschluSelement als eine den Querschnitt der Einlaßöffnung völlig überspannende mit einer Sollbruchzone versehene Scheibe od.dgl. ausgebildet und über ein Verbindungsglied mit einen in einer Bohrung des Gehäuses axial verschieblich angeordneten Kolben verbunden wird, der mit dem Gehäuse einen Rauir: bildet, der seinerseits mit einem im Gehäuse ausgebildeten Treibladungsraum in Verbindung steht, 30 daß beim Zünden einer Treibladung im Treibladungsraum der Kolben mit einer solchen Kraft in Richtung des von der Druokquelle aufgebrachten Druckes beaufschlagt wird, daß die zur Zerstörung der Sollbruchzone des Verschlußelementes erforderliche Kraft erreicht wird. Das so ausgebildete Ventil vereinigt die Vorteile eines Kegelventils in selbstdichtender Ausführung mit den Vorteilen einer Berstmembran und gewährleistet dementsprechend eine schnelle öffnung des vollen Strömungsquerschnittes»

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist eine solche Anordnung und Ausbildung vorgesehen, bei der in ausgelösten Zustand, d.h. in Offenstellung, der gesamte Strömungsquerschnitt zwischen Ein- und.Auslaßöffnung frei von Punktionselementen jeglicher Art ist, so daß dementsprechend ein völlig ungehindertes Durchströmen des Druckmediums gewährleistet ist·

Für das Verschlußelement sieht die Erfindung die an sich bekannte Ausbildung als einen unter dem Druck der Druclonittelquelle selbsttätig dichtenden Ventilkegel vor. Fach einem

anderen Vorschlag ist vorgesehen, das Ventilgehäuse im einlaßseitigen Bereich beispieleweise durch Verschraubung verbindbar zu unterteilen, wobei der die Einlaßöffnung darstellende Gehäuseteil einstückig mit einer den Einlaflquerachnitt völlig Überspannenden das Verochlußelement bildenden Scheibe ausgebildet ist. Diese Ausfühningsform stellt in bezug auf !Dichtheit ein Optimum dar, allerdings hat sie bei Verwendung als Auslaßventil für Druckmittelbehälter dep Nachteil gegenüber der zuerst genannten Ausführungsform, daß durch das Ventil hindurch ein Einfüllen des Druckmittels in den Behälter nicht möglich ist.

Wird nach dem Vorschlag der Erfindung die Sollbruchzone im Bereich des äußeren Randes des Verschlußelementes als ringförmige Kerbe ausgebildet, so ist ein größtmöglicher Durchstrtfmquerscbnitt zu erzielen. Dabei läßt sich sowohl bei Ausbildung des Verschlußelementes als gesondertes Teil als auch bei einstöckiger Ausbildung mit dem Gehäuse erreichen, daß der nach dem Abscheren der Sollbruchzone im Bereich der Einlaßöffnung zurückbleibende Teil des Verschlußelementes sich zumindest nahezu völlig .außerhalb des Strömungsquerschnitteo befindet.

Ebenfalls kommt es der Erzielung eines bestmöglichen Ströraungeweges zustatten, wenn gemäß der Erfindung im Gehäuse eine außerhalb des Strömungsweges liegende Ausnehmung für die Aufnahme des Verschlußelementes in OffensteTlung des Ventils vorgesehen wird. Um die Gefahr einer Beschädigung des Ventilgehäuses und weiterer wiederverwendbarer Ventilteile zu verhindern, wird dazu zweckmäßig vorgesehen, in der Ausnehmung ein nachgiebiges bzw. verformbares D'imfungsglied, beispielsweise einen Ring aus Blei, vorzusehen. Es ist aber auch möglich, das nachgiebige bzw. verformbare Glied gleichzeitig als Dichtungselement auszubilden, in welchem Falle anstelle des Ringe aus Blei auch ein Ring aus Gummi oder einem anderen Dichtungsmaterial Verwendung finden könnte. ,

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Insbesondere bei Verwendung eines als gesondertes Teil ausgebildeten Versehlußelements ist es zweckmäßig, in dem vom Kolben mit dem Gehäuse gebildeten Raum um das Verbindungsglied herum eine bei geschlossener Stellung des Ventils ständig unter Spannung stehende Feder anzuordnen, da hier- ■ durch ein fester,und dichter Sitz des Verschlußelementes und damit die Transportsicherheit auch dann gewährleistet ist, wenn dieses nicht unter dem Druck eines einlaßseitigen Druckmediums steht. Wird dazu der Kolben auf dem Verbindungselement axial verstellbar angeordnet, so kann in vorteilhafter Weise die Federkraft variiert und damit unterschiedlichen Transportverhältnissen angepaßt werden.

Im Sinne der Wiederverwendbarkeit des Ventils ist es günstig, den Treibladungraum in einem in die GehHusewand einsetzbaren, vorzugsweise einschraubbaren Stopfen od.dgl. auszubilden, so daß nach Abnützung bei längerem Gebrauch lediglich der Stopfen ersetzt zu werden braucht. Außerdem hat diese Anordnung und Ausbildung aber auch den Vorteil, daß man sich durch Verwendung von Stopfen in einfacher und wenig aufwendiger Weise an etwa erforderliche Treibladungen unterschiedlicher Abmessungen anpassen kann, indem lediglich Stopfen mit entsprechenden unterschiedlich bemessenen Treibladungsräumen verwendet werden müssen.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel gezeigt und wird anhand dieses im folgenden noch näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 das Ventil im Schnitt in Geschlos-

senstellung,

Fig. 2 das Ventil iin Schnitt In Offen

stellung,

Fig. "5a und 3b eine Variante der einlaSseitigen

Ausbildung und

Fig. An unJ 4b ein:-? weitpre Variante der einlaS-

G e i 1■ i ρ ρ η Au r bildung.

Nach den Figuren 1 und 2 weist das Ventilgehäuse 1 die Einlaßöffnung 2 sowie die Abströniöffnung 3 auf, wobei letztere gleichzeitig aber auch als öffnung zum Füllen einer auslafiseitig angeordneten Druckmittelquelle, beispielsweise eines Druckbehälters, dienen kann. Die Einlaßöffnung iat mittels des "Ventilkegels 4 mit Sollbruchlinie 5 verschlossen. Der Ventilkegel 4 ist über die Ventilstange 6 mit dem Druckkolben 8 verbunden, wobei dieser mit dem Dichtring 9 versehen und mittels der Mutter 10 verstellbar befestigt ist. Die flächige Anfräsung 7 an der Ventilstange 6 dient zur Gegenhaltung mittels eines Gabelschlüssels od.dgl. bei der Montage.

Der Druckkolben 8 bildet zusammen mit dem Ventilgehäuse 1 die Kammer 12, innerhalb welcher zwischen Kolben 8 und Gehäuse 1 um die Ventilstange 6 herum die Druckfeder 11 so angeordnet ist, daß sie in Geschlossenstellung des Ventils unter Spannung steht und über die Stange 6 den Ventilkegel 4 mit seiner kegeligen Außenfläche dichtend gegen die kegelige:·Fläche der Einlaßöffnung 2 preßt.

Der mit dem Schraubstopfen 20 mit Bohrung 21 verschlossene Hohlraum 15 dient zum Schutz des bei der Funktion des Ventils sich bewegenden Druckkolbens 8. An die Kammer 12 ist der Treibladungsraum 19 angeschlossen, wobei hier die über die Drähte 22 elektrisch zündbare Treibladung 13 in dem als Patronenlager ausgebildeten Schraubstopfens 14 untergebracht ist.

Für die Aufnahme des Ventilkegels 4 in Qffenstellung des Ventils ist im Gehäuse 1 die Ausnehmung 18 ausgebildet. Der in dieser Ausnehmung um die Ventilstange 6 herum angeordnete Ring 17 kann stoßdämpfende und/oder abdichtende Funktion haben und aus entsprechendem Material, beispielsweise Blei, GuBtoi od.dgl. hergestellt sein.

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Die Wirkungsweise des Ventils ist wie folgt: «

Nach Zündung der Treibladung 13 über die Drähte 22 bewirken die Treibladungsgase in der Kammer 12 einen Druck, der auereicht, den Ventilkegel 4, der bei Anschluß des Ventils etwa an einen nicht gezeigten Druckbehälter sowohl unter dem Druck des im Behälter vorhandenen Druckmediums als auch unter dem Druck der Feder 11 steht, längs seiner Sollbruchlinie 5 abzuscheren, wobei sich der Kolben 8 mit Ventilstange 6 und Ventilkegel 4 aus der in Figur 1 gezeigten Geschlbssenstellung in die in Figur 2 gezeigte Offenstellung verschiebt und damit die Einlaßöffnung 2 und somit den Weg zur Abströmöffnung 3 freigibt. Der abgescherte ringförmige Teil 16 des Ventilkegels 4 bleibt während des Ausströmvorgangs in der kegeligen Wand der Einlaßöffnung 2 sitzen. Während seiner Verschiebung in die Offenstellung trifft der Ventilkegel 4 auf den Ring 17, wobei sich dieser verfo-rmt und je nach gewollter Funktion eine mehr oder weniger stark dämpfende und/oder dichtende Funktion ausübt. Eine weitere Dichtung 9a ist zwischen Gehäuse 1 und Ventilstange 6 vorgesehen.

Wie aus Figur 2 ersichtlich ißt der Raum zwischen Einlaßöffnung 2 und Aii3laßöffnung 3 von störenden Elementen völlig frei, so daß aus dem nicht gezeigten Druckmittelbehälter das Druckmedium ungehindert aus- und durch das Ventil hindurchströmen kann.

Für die beabsichtigte Füllung eines an die Einlaßöffnung 2 angeschlossenen Druckmittelbehälters wird über die Abströmöffnung 3 das einzufüllende Medium eingedrückt. Dabei bewegt sich der Ventilkopf 4 über die Ventilstange 6 mit Druckkolben 8 gegen die Kraft der Feier 11 in Richtung der Einlaßöffnung 2, so daß das einzufüllende Medium über diese in den Behälter einströmen kann. Die Feder 11 bewirkt in ungefülltem (drucklosem) Zustand eines einlaßseitig angeschlossenen Behälters oder auch wenn daa Ventil nicht angeschlossen ist,

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daß der Ventilkopf 4 im Kegel des Ventilgehäusea 1 feetsitrt und somit auch während eines eventuellen Transports nicht "beschädigt werden kann.

Bei dem Schnitt der Figur 3a ist die Sollbruchlinie 5 an der außenliegenden Seite des Ventilkopfes 4 ausgebildet. Abweichend von der Zeichnung könnte hier der Ventilkopf mit seinen äußeren Ende in die ringförmige Ausnehmung im Gehäuse 1 hineinreichend ausgebildet sein, wodurch nach dem Abscheren entlang der Sollbruchlinie der zurückbleibende ringförmige Teil völlig | außerhalb des StrömungsquerschnitteB läge und mit seiner innenliegenden Fläche die Fortsetzung der Kegelfläche des Gehäuses 1 bilden würde. Figur 3b zeigt die Offenstellung des Ventils.

Beim Schnitt der Figur 4a ist der Ventilkopf 4 einstückig mit dem Gehäuse 1 ausgebildet, wobei die Sollbruchlinie 5 wie gezeigt, außenliegend angeordnet sein kann oder auch innenliegend. Bei dieser Ausbildung, die in Geschlossenstellung des Ventils keinerlei Dichtungsprobleme im Bereich der Einlaßöffnung 7 aufwirft, ist es u.U. zweckmäßig, den einlaßseitigen Teil des Gehäuses 1 abweichend von der Zeichnung als besonderes Teil auszubilden, das sich mit dem Übrigen I Gehäuse verschrauben oder sonstwie verbinden läßt. Figur 4b seigt das Ventil in seiner Offenstellung.

Tr-^-icrf, den 27. Äxjril 1971
Te.;?< OZ 71037

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Claims (9)

1. Patentansprüche

   Ventil mit einem Gehäuse mit Ein- und Auslaßöffnung, wobei die Einlaßöffnung an eine Druckquelle anschließbar und gegenüber dieser Druckquelle mittels eines Verschlußelementes -verschlossen ist, dadurch gek ennze ic- ha et, daß das Verschlußelement als eine den Querschnitt der Einlaßöffnung (2) völlig überspannende "mit einer Sollbruchzone (5) versehene Scheibe od.dgl. (4) ausgebildet und .über ein Verbindungsglied (6) mit einem in einer Bohrung (15) des Gehäuses (1) axial verschieblich angeordneten Kolben (8) verbunden ist, der mit dem Gehäuse (1) einen Raum (12) bildet, der seinerseits mit einem im Gehäuse ausgebildeten Treibladungsraum (19) in Verbindung steht, so daß beim Zünden einer Treibladung (13) im Treibladungsraum der Kolben mit einer solchen Kraft in Richtung des von der Druckquelle aufgebrachten Druckes beaufschlagt wird, daß die zur Zerstörung der Sollbruchzone (5) des Verschlußeleraentes (4) erforderliche Kraft erreicht wird.
2. 2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung und Ausbildung so getroffen ist,daß in aus-

   " gelöstem Zustand der gesamte Strömungsweg zwischen Einlaßöffnung (2) und Auslaßb'ffnung (3) frei von Elementen ist.
3. 3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement (4) als ein unter dem Druck der Druckmittelquelle selbsttätig dichtender Ventilkegel ausgebildet ist.
4. 4. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

   daß das Versehlußelernent als eine den Strömungsquerschnitt überspannende mit einem mit dem übrigen Gehäuse (1) verbindbaren einlaßseitigen Gehäuseteil einstückig her-

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   gestellte Scheibe ausgebildet ist.
5. 5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4,.dadurch "gekennzeichnet, daß die Sollbruchzone (5) als eine im Bereich des äußeren Randes des Verschlußelementee (4) ausgebildete Ringkerbe ausgebildet ist.
6. 6. "Ventil nach einem der Ansprüche 1 bi3 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) eine außerhalb des Strömungsweges liegende Ausnehmung (18) für die Auf·*· nähme des Verschlußelementes (4) in Offenstellung des

   Ventils aufweist. "
7. 7. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ausnehmung (18) ein das Verbindungsglied (6) umgebendes verformbares Dämpfung^.... ement (17) angeordnet ■ist.
8. 8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnt, daß in dem vom Gehäuse (1) mit dem Kolben (8) gebildeten Raum (12) auf dem Verbindungsglied (6) eine bei Geschlossenstellung des Ventils unter Spannung stehende Feder (11) angeordnet ist.
9. 9. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bie 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Treibladungsraum (19) in einem in <^ie Gehäusewand einsetzbaren vorzugsweise einschraubbaren Stopfen od.dgl. (14) ausgebildet ist.

   Troisdorf, den 27. April 1971
   Kg/P. OZ 71037

   209847/0424

   L e e r Ve i t e