DE2122423A1 - Ventil - Google Patents
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
- F16K17/40—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves with a fracturing member, e.g. fracturing diaphragm, glass, fusible joint
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- F16K13/00—Other constructional types of cut-off apparatus; Arrangements for cutting-off
- F16K13/04—Other constructional types of cut-off apparatus; Arrangements for cutting-off with a breakable closure member
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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. ,
209847/0424 ·
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.
- 6 209847/0424
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,
- 7 .. 2098A7/0424
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
Te.;?< OZ 71037
209847 .'
Claims (9)
- PatentansprücheVentil 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. 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. 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. 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-209847/042.42122*23gestellte Scheibe ausgebildet ist.
- 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. "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 desVentils aufweist. "
- 7. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ausnehmung (18) ein das Verbindungsglied (6) umgebendes verformbares Dämpfung^.... ement (17) angeordnet ■ist.
- 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. 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 71037209847/0424L e e r Ve i t e
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