DE2202959A1

DE2202959A1 - Hilfsgesteuertes sicherheitsventil

Info

Publication number: DE2202959A1
Application number: DE19722202959
Authority: DE
Inventors: Petr Lany
Original assignee: ZVU CHEMICKA A POTRAVINARSKA Z
Current assignee: ZVU CHEMICKA A POTRAVINARSKA Z
Priority date: 1972-01-21
Filing date: 1972-01-21
Publication date: 1973-08-02

Description

DIpL-fn-. rr.

■' -τ:

233-18.188Ρ(18.189H) 21. 1. 1972

ZVU Chemicka a potravinarska zarizeni, narodni podnik, Hradec Kralove (CSSR)

HiIfsgesteuertee Sicherheitsventil

Di· Erfindung bezieht sich auf ein hilfegesteuertes Sicherheitsventil fUr Druckräume mit einem Hauptventil, dessen Kopf mit einem in einem Zylinderraum gelagerten Kolben fest verbunden ist, und mit einem Hilfsventil, das ein in einer Kammer versetzbar gelagertes, unter Federoder Gewichtebelastung stehendes Abschlußglied aufweist.

Bei solchen Sicherheitsventilen ist die Kammer mit einer mit dem Druckraum verbundenen Einlaßöffnung und mit einer mit dem Zylinderraum verbundenen Verbindungsöffnung versehen. Das Abschlußglied, das als ein Ventilkegel oder ein Kolben ausgebildet ist, ist durch die Feder- oder Ge-

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wichtsbelastung in einer Ausgangsstellung gehalten, in der es an der Einlaßöffnung anliegt und diese abschließt. Nach Erreichen des zulässigen Höchstdruckes im Druckraum hebt sich das Abschlußglied unter Wirkung des im Druckraum befindlichen Druckmittels ab, wodurch im Inneren der Kammer eine Durchflußverbindung zwischen der Einlaßöffnung und der Verbindungsöffnung freigegeben wird. Das Druckmittel dringt aus dem Druckraum über die Einlaßöffnung durch den Innenraum der Kammer und durch die Verbindungsöffnung in den Zylinderraum ein und betätigt den im Zylinderraum gelagerten Kolben. Infolge der Axialbewegung des Kolbens wird der Kopf des Hauptventils angehoben, und das Druckmittel entweicht aus dem Druckraumo Nach Absinken des Druckes im Druckraum wird das Abschlußglied unter Wirkung der Feder« oder Gewichtsbelastung in die Ausgangsstellung gebracht, und die Durchflußverbindung zwischen dem Druckraum und dem Zylinderraum wird unterbrochen, was die Axialbewegung des Kolbens mit dem Ventilkopf in entgegengesetzter Richtung und das Schließen des Hauptventils zur Folge hat.

Bei den bekannten derartigen Sicherheitsventilen (vgl. Dt-PS 483 311, US-PS 2 4O8 708 und 2 955 612 und GB-PS 816 390) stellen die Durchflußwege zwischen dem Druckraum und dem Zylinderraum ein mehr oder weniger geschlossenes System dar, so daß das Abschlußglied fast ausschließlich durch statische Kräfte betätigt wird* Das hat zur Folge, daß die Änderungen der Lage des Abschlußglieds in relativ langen Zeitabschnitten verlaufen. Dieser Nachteil 1st bei den als Kolben ausgebildeten Abschlußgliedern durch Reibungswiderstände noch gesteigert. Dadurch wird das Öffnen oder Schließen des Hauptventils verzögert, und es kann am

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Anfang des Öffnens des Hauptventils zu einer weiteren Steigerung des Druckes kommen» Den Druckraum enthaltende Druckbehälter müssen daher unter Berücksichtigung einer möglichen Überhöhung des Druckes dimensioniert werden, was ihre Konstruktion als auch die Fertigungskosten nachteilig beeinträchtigt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß bei dem teilweise geöffneten Hauptventil der Ventilkopf und der Sitz des Ventilkopfes durch die Strömung des entweichenden Druckmittels abgeschliffen werden« Dadurch wird die Funktion des Sicherheitsventils schnell verschlechtert und seine Lebensdauer verkürzt.

Ee ist daher Aufgabe der Erfindung» die erwähnten Nachteile zu beseitigen und ein hilfsgesteuertes Sicherheitsventil zu schaffen, dessen Hauptventil betriebssicher ist und nach Erreichen vorausbestiramter Druckgrenzen sich ohne Verzögerung vollkommen öffnet oder schließt»

Bei dem erfindungsgemäßen Sicherheitsventil ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kammer mit einer mit der Atmosphäre verbundenen Auslaßöffnung versehen ist_e die durch das Abschlußglied geschlossen ist, wenn sich dieses nach Abheben aus seiner Ausgangsstellung in einer entgegengesetzten Stellung befindet, und daß in der Kammer ein freier Durchgang zwischen der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung bei jeder Stellung des Abschlußgliedes, ausgenommen dessen Ausgangsstellung und entgegengesetzte Stellung, vorgesehen ist.

Die Erfindung wird dadurch weitergebildet, daß der Querschnitt des Oberflächenteils des Abschlußglieds₈ mit-

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tele dem die Auslaßöffnung geschlossen wird, größer ist als der Querschnitt des Oberflächenteils des Abschlußglieds, mittels dem die Einlaßöffnung geschlossen wird, und kleiner ist als der maximale Querschnitt des Abschluß« glieds.

Mit Vorteil sind am Abschlußglied der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung zugekehrte Anschlagringe angeordnet, die gegebenenfalls auch an der Innenwand der Kammer vorgesehen sein können.

Im Gegensatz zu den bekannten Sicherheitsventilen erfolgt die Verstellung des Abschlußglieds in der Kammer nicht nur durch statische Kräfte, sondern vorwiegend durch dynamische Kräfte, die durch Strömung des Druckmittels zwischen der Eintrittsöffnung und der Auslaßöffnung ent» stehen. Diese dynamischen Kräfte verursachen ein sofortiges und vollkommenes Abheben des Abschlußglieds, so daß die Entlastung des Druckraumes über das Hauptventil in einem kurzen Zeitintervall vollzogen wird und die Gefahr einer weiteren Erhöhung des Druckes beseitigt ist ο Auf ähnliche Weise schließt sich das Hauptventil nach Sinken de * Druckes Im Druckraum schnell und vollständige Die durch das #rfindungsgemäße Sicherheitsventil gesicherten Druckbehälter brauchen daher bezüglich des Drucks, der am Anfang des Öffnens des Hilfsventils bzw. des Hauptventils im Druckraum existiert, nicht im Hinblick auf einen möglichen höheren Druck dimensioniert werden. Der Verschleiß des Ventilkopfes und seines Sitzes ist auf ein Minimum reduziert, und die Lebensdauer der Einrichtung wird verlängert, Durch eine zweckmäßige Wahl der Größe der Druckflächen de ^ Abschlußglieds, die mit dem Druckmittel bzw_o mit der Ai

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moSphäre In Berührung kommen, der Druckkraft der Feder oder des Gewichts oder der Querschnitte der Durchflußwege in der Kammer können die Druckgrenzen, bei denen es zum Öffnen oder zum Schließen des Hauptventils kommt, genau bestimmt werden. Die Erfindung ermöglicht, das Abschlußglied so auszubilden, daß es die Seitenwand der Kammer nicht berührt oder nur mit einem Teil seines Umfanges, was die ungünstige Wirkung der Reibungswiderstände vermindert oder ganz beseitigt.

In der aus einer einzigen Figur bestehenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sicherheitsventils dargestellt.

In einem Ventilkörper 1 ist ein mit einem Druckraum verbundener Einlaßraum 2 und ein mit der Atmosphäre verbundener Auslaßraum 3 vorgesehen, Die beiden Räume 2, 3 sind durch eine Austrittsöffnung h verbunden, die mit einem Ventilsitz 5 versehen ist und durch einen Kopf 6 des Hauptventils abgeschlossen wird» An den Ventilkopf 6 schließt «ich ein Schaft 7 an, der durch eine Öffnung 26 in einen im Ventilkörper 1 ausgebildeten Zylinderraum 9 hineinragt. Im Zylinderraum 9, dessen Querschnitt den des Ventilkopfes 6 übersteigt, ist ein mit dem Schaft 7 verbundener Kolben 8 verschiebbar gelagerte

Das Hilfsventil ist mit einer zylindrischen Kammer 11 versehen, die im Ventilkörper 1 senkrecht angeordnet ist. In der Seitenwand 19 der Kammer 11 ist eine Verbindungsöffnung 2k vorgesehen, die über einen Verbindungskanal 10 mit den Zylinderraum 9 verbunden ist. In der unteren

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Stirnwand 20 der Kammer 11 ist eine Einlaßöffnung 22 angeordnet, die mittels -eines Einlaßkanals 12 mit dem Einlaßraum 2 in Verbindung steht. In der oberen Stirnwand 21 der Kammer 11 befindet sich eine Auslaßöffnung 23, die mittels eines Auslaßkanals 13 mit dem Innenraum einer Büchse 30 und durch eine in der Wand der Büchse 30 angeordnete Öffnung 25 mit der Atmosphäre verbunden ist.

In der Kammer 11 ist ein zylinderförmiges Abschlußglied 14 gelagert, das in Axialrichtung versetzbar angeordnet ist und einen kleineren Querschnitt aufweist als die Kammer 11. Zwischen der Seitenwand I9 der Kammer 11 und dem Abechlußglied lh ist ein Zwischenraum vorgesehen, so daß die Verbindungsöffnung 2k bei jeder Stellung des Abschlußglieds \k mit dem Innenraum der Kammer 11 verbunden isto An der unteren Stirnseite des Abschlußglieds \k ist koaxial mit der Einlaßöffnung 22 ein Anschlagring angeordnet« Ein ähnlicher Anschlagring I6 ist an der oberen Stirnseite des Abschlußglieds \k koaxial mit der Auslaßöffnung 23 vorgesehen. Der obere Anschlagring J6 hat einen größeren Querschnitt als der untere Anschlagring 15» und der maximale Durchmesser des Abschlußglieds 14 ist größer als der des oberen Anschlagringes 16.

Durch die Auslaßöffnung 23 greift in die Kammer 11 ein Stift 17 hinein, der mit einem Ende auf dem Abschlußglied 14 aufliegt und mit dem anderen Ende mit einer in der Büchse 30 angeordneten unteren Stutzplatte 27 fest verbunden ist. Zwischen der unteren Stützplatte 27 und einer gleichfalls in der Büchse 30 angeordneten oberen StÜtzplatte 28 befindet sich eine Druckfeder I8. Die Wirkung

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der Druckfeder 13 kann mittels einer im Deckel 29 der Büchse 30 angeordneten und auf die Stützplatte 28 aufliegenden Stellschraube 31 verstellt werden.

Während des Betriebes wirkt das im Druckraum und im Eintrittsraum 2 befindliche Druckmittel auf das Abschlußglied ^h und auf den Ventilkopf 6„ Solange der Druck des Druckmittels die zulässige Grenze nicht überschreitet, wird der Ventilkopf 6 unter Wirkung des Druckmittels gegen den Sitz 5 gedrückt und schließt die Austrittsöffnung k. Das unter dem Feder- und Atmosphärendruck stehende Abschlußglied \k befindet sich in der Ausgangsstellung, wie in der Zeichnung dargestellt ist» und schließt die Einlaßöffnung 22. Der Querschnitt des Oberflächenteils des Abschlußglieds 14, mittels dem die Einlaßöffnung 22 abgeschlossen wird, gleicht der durch den Anschlagring 15 begrenzten
Fläche. Falls der Druck im Einlaßraum 2 die zulässige
Höchstgrenze überschreitet, wird die Kraft, die durch
die Druckfeder 18 und durch den Atmosphärendruck auf das Abschlußglied 1U ausgeübt wird, durch die Kraft überwunden, die andererseits durch die Wirkung des Druckmittels auf das Abschlußglied \k entsteht, und das Abschlußglied 1 *+ wird aus seiner Ausgangsstellung abgehobene In diesem Augenblick beginnt das Druckmittel, aus dem Einlaßraum 2 über den Einlaßkanal 12 und die Einlaßöffnung 22 in die
Kammer 11 zu strömen» Das strömende Druckmittel dringt
durch die Verbindungsöffnung 2k und den Verbindungskanal 10 in den Zylinderraum 9 unter den Kolben 8 ein und gleichzeitig strömt es um das Abschlußglied I^ über die Auslaßöffnung 23« den Auslaßkanal 13, den Innenraum der Büchse 30 und die Öffnung 25 in die Atmosphäre„ Unter Wirkung der

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dynamischen Kräfte, die durch Strömung des Druckmittels zwischen der Einlaßöffnung 22 und der Auslaßöffnung 23 hervorgerufen werden, wird das Abschlußglied Ik schnell in eine entgegengesetzte Stellung gebracht, die durch die obere Stirnwand 21 begrenzt 1st. In dieser Stellung schließt das Abschlußglied ^k die Auelaßöffnung 23, wobei der Querschnitt des Oberflächenteils des Abschlußglieds 14 mittels dem die Auslaßöffnung 23 abgeschlossen wird, der durch den Anschlagring 16 begrenzten Fläche gleicht und größer ist als der Querschnitt des Oberflächenteils des Abschlußgliedes 14, mittels dem die Einlaßöffnung 22 in der Ausgangsstellung des Abschlußglieds Ik abgeschlossen wird» Durch Schließen der Auslaßöffnung 23 wird die Strömung des Druckmittels von der Einlaßöffnung 22 zur Auslaßöffnung 23 unterbrochen, während die Durchflußverbindung zwischen der Einlaßöffnung 22 und der Verbindungsöffnung Zk weiter frei ist. Die Wirkung des Druckmittels auf den Kolben 8, dessen Querschnitt größer 1st als der des Ventilkopfes 6, verursacht eine Verschiebung des Kolbens 8 und ein Abheben des Ventil» kopfes 6 von dem Sitz 5» Dadurch wird die Austrittsöffnung k geöffnet, und das Druckmittel entweicht aus dem Druckraum über den Einlaßraum 2 und den Auslaßraum 3 in die Atmosphäre. Sobald der Druck im Druckraum auf die vorausbestimmte Grenze sinkt, überwindet die gemeinsame Wirkung des Atmosphärendruckeβ und der Druckfeder 18 den Druck des auf das Abschlußglied Ik von der anderen Seite wirkenden Druckmittels, und das Abschlußglied }k kehrt in seine Ausgangsstellung zurück. Gleichzeitig wird der Durchflußweg zwischen der Einlaßöffnung 22 und der Verbindungsöffnung Zk unterbrochen, und das Druckmittel entweicht aus dem Zylinderraum 9 über den Verbindungskanal 10, die Kammer 11

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und die Auelaßöffnung 23 in die Atmosphäre. Infolge des Druckabfalls im Zylinderraum 9 wird der Ventilkopf 6 unter Wirkung des im Einlaßraum 2 befindlichen Druckmittels gegen den Sitz 5 verschoben, und die Austrittsöffnung k wird abgeschlossen.

Dieses erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel kann auf verschiedene Weise abgewandelt werden. Statt einer Druckfeder 18 kann das Abschlußglied lh mittels eines Gewichts belastet warden. Das Abschlußglied '\k kann auch In einer anderen Form als in der Form eines Zylinders ausgebildet sein. Es kann zum Beispiel eine dreieckige Querschnittsform aufweisen. Es kann auch in der Kammer M verschiebbar gelagert werden, wobei es die Seitenwand 19 teilweise oder mit seinem ganzen Umfang berührt» In diesem letzteren Fall sind in dem Abschlußglied '\k axiale Kanäle vorgesehen, um den Durchfluß des Druckmittels zwischen der Einlaßöffnung 22 und der Auslaßöffnung 23 zu ermöglichen«

Da die auf die eine oder andere Seite des Abschlußglieds 14 durch das Druckmittel ausgeübte Kraft nicht durch die Form, sondern auch durch den Querschnitt des mit dem Druckmittel in Berührung kommenden Oberflächenteils des Abschlußglieds lh bestimmt ist, ist es nicht notwendig, die Stirnseiten des Abschlußglieds lh als ebene Flächen auszubilden. Zum Beispiel kann man die der Auslaßöffnung 23 zugekehrte Stirnseite des Abschlußglieds 1h mit einer Aussparung für den Stift 17 versehen. Die Kammer 11 kann verschiedenartig ausgestaltet sein. Sie kann zum Beispiel einen veränderlichen Querschnitt haben, oder sie kann auch

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knieartig gebogen sein, während das Abschlußglied Ik ausschwenkbar, zum Beispiel mittels eines Zapfens, in der Kam mer 11 angeordnet ist. Es ist auch möglich, die Anschlagringe 15» 16 statt auf dem Abschlußglied 14 an den Stirnwänden 20, 21 anzuordnen.

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Claims

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Patentansprüche

I 1./ Hilfsgesteuertes Sicherheitsventil für Druckräume, mit einem Hauptventil, dessen Kopf mit einem in einem Zylinderraum gelagerten Kolben fest verbunden ist, und mit einem Hilfsventil, das ein in einer Kammer versetzbar gelagertes, feder- oder gewichtsbelastetes Abschlußglied aufweist, das in seiner Ausgangsstellung eine in der Kammer angeordnete und mit dem Druckraum verbundene Einlaßöffnung schließt, sich unter Wirkung des im Druckraum befindlichen Druckmittels nach Erreichen des zulässigen Hochs+druckes abhebt und nach dem Abheben im Innenraum der Kammer eine Durchflußverbindung zwischen der Einlaßöffnung und einer in der Kammer angeordneten, mit dem Zylinderraum verbundenen Verbindungsöffnung freigibt, dadurch gekennzeichnet , daß die Kammer (11) mit einer mit der Atmosphäre verbundenen Auslaßöffnung (23) versehen ist, die durch das Abschlußglied OM geschlossen ist, wenn sich dieses nach Abheben aus seiner Ausgangsstellung in einer entgegengesetzten Stellung befindet, und daß in der Kaqmer (11) ein freier Durchgang zwischen der Einlaßöffnung (22) und der Auslaßöffnung (23) bei jeder Stellung dee Abschlußgliedes (i4), ausgenommen dessen Ausgangsstellung und entgegengesetzten Stellung, vorgesehen ist.

2. Sicherheitsventil nach Anspruch 1_s dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Oberflächenteils des Abschlußglieds (tk), mittels dem die Auslaßöffnung (23) geschlossen wird, größer ist als der Querschnitt des Oberflächenteils des Abschlußglieds ( 1 4) , mittels dem die EIn-

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laßöffnung (22) geschlossen wird, und kleiner ist als der maximale Querschnitt des Abschlußglieds (iU).

3· Sicherheitsventil nach Anspruch 1 oder 2_t dadurch gekennzeichnet, daß am Abschlußglied ( 1 *0 der Einlaßöffnung (22) und der Auslaßöffnung (23) zugekehrte Anschlagringe (15» 16) angeordnet sind.

k. Sicherheitsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenwand der Kammer (11) die Einlaßöffnung (22) und die Auslaßöffnung (23) umgebende Anschlagringe (i5t 16) angeordnet sind.

5. Sicherheitsventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschlußglied 0Ό einen kleineren Querschnitt hat als die Kammer (11)₀

6. Sicherheitsventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis h, dadurch gekennzeichnet, daß im Abschlußglied (1*0 in Axialrichtung durchlaufende Kanäle vorgesehen sind.

ORtGfNAL INSPECTED