DE2926522A1

DE2926522A1 - Federbelastetes sicherheitsventil

Info

Publication number: DE2926522A1
Application number: DE19792926522
Authority: DE
Inventors: Herbert Ing Grad Richter; Karl Schaaf
Original assignee: Bopp and Reuther GmbH
Current assignee: Bopp and Reuther GmbH
Priority date: 1979-06-30
Filing date: 1979-06-30
Publication date: 1981-01-08
Also published as: ATA622079A; GB2052802A; JPS5610867A; IT7926426A0; DE2926522C2; GB2052802B; US4362183A; NL7907152A; IT1123817B; SE7908825L; FR2460433A1; FR2460433B1; ES485132A1; AT382219B; SE438367B

Description

3OPPiREUTHERGMBH

MANNHEIM-WALDHOF 27. Juli 1979

»ATENTABTEILUNG

Ju/ci

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Pederbelastetes Sicherheitsventil

Die Erfindung bezieht sich auf ein federbelastetes Sicherheitsventil, insbesondere für mittlere und kleinere Nennweiten, dessen Schließkraft durch einen unmittelbar auf die Ventilfeder einwirkenden Zusatzbelastungskolben verstärkt ist,, der in der Ventilschließstellung über eine Steuereinrichtung von einem Druckmedium beaufschlagt und kurz vor Erreichen des Ansprechdruckes druckentlastet wird.

Es sind federbelastete Sicherheitsventile bekannt, bei denen oberhalb der Federhaube ein Pneumatikzylinder angeordnet ist, dessen Kolben fest mit dem Ende der Ventilspindel in Verbindung steht, so daß Jede Bewegung des Kolbens in Ventilöffnungs- und Ventilschließrichtung über die Ventilspindel auf das Ventilverschlußstück übertragen wird und umgekehrt. Für ein solches zusatzbelastetes Sicherheitsventil müssen nach den sicherheitstechnischen Richtlinien zur Steuerung der Belastung mindestens drei getrennte Steuerstränge, d. h. drei Impulsgeber und drei Steuerglieder mit je einer unabhängigen Druckentnahme-, Impuls- und Steuerleitung in Betrieb sein, damit das Ventil die Zusatzkraft auch dann noch sicher abwirft, wenn in dem einen oder anderen Steuerstrang eine Störung aufferitt. Bei einem solchen Ventil ist die Größe der Zusatzbelastung von dem Druck des Steuermediums und der belasteten Kolbenfläche abhängig und nach oben nicht BKKtttrbegrenzt. Abgesehen hiervon ist das Ventil durch den aufgesetzten Belastungszylinder und die drei voneinander unabhängigen Steuerstränge mit den Druckfühlern und den Membranventilen, baulich aufwendig.

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ORIGINAL INSPECTED

Es ist auch schon ein Sicherheitsventil mit aufgesetztem Zusatzbelastungszylinder bekannt, dessen Kolben nicht direkt sondern über die Ventilfeder auf die das Ventilverschlußstück tragende Ventilspindel einwirkt. Der Hub des Zusatzbelastungskolbens ist hierbei durch den Zylinder so begrenzt, daß die Zusatzkraft nicht mehr als das l,2fache des Ansprechdruckes beträgt, so daß auch bei einer Störung im Bereich der die Zusatzkraft abschaltenden Mittel das Ventilverschlußstück vor dem Überschreiten der zulässigen eeeeBelastung öffnet. Auch bei diesem Sicherheitsventil mit eingeschränkter Dichtkraft müssen nach den sieherheitstechnischen Richtlinien noch mindestens zwei getrennte Druckfühler und Schaltventile vorhanden sein, so daß das Sicherheitsventil insbesondere für mittlere und kleinere Nennweiten noch zu aufwendig und durch den aufgesetzten Zusatzbelastungszylinder auch zu sperrig ist. Auch kann die Größe der Zusatzbelastung infolge des festgelegten Hubes des Zusatzbelastungskolbens nicht verändert oder den Fertigungstoleranzen bzw. dem Setzen der Ventilfeder angepaßt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein federbelastetes Sicherheitsventil insbesondere für mittlere und kleinere Nennweiten zu schaffen, bei dem die Schließkraft des Ventilverschlußstückes durch eine mit einfach Mitteln aufgebrachte Zusatzbelastung verstärkt wird.

Die Lösung dieser Aufgabe wird in den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gesehen.

Durch die Begrenzung der zusätzlichen Vorspannung der Ventilfeder auf etwa Io5 % des Ansprechdruckes braucht einerseits nur ein einziger Steuerstrang für das Sicherheitsventil vorgesehen zu werden, da das Sicherheitsventil auch noch bei einer Störung in diesem Steuerstrang innerhalb des zulässigen Druckanstieges von Io fo über den Ansprechdruck öffnet, so daß das Sicherheitsventil im Gesamtaufbau wesentlich einfacher wird als die bekannten Ventile mit Zusatzbelastung. Andererseits reicht diese zusätzliche Federvorspannung noch aus, um den Ventilverschlußkörper auch bei einem Betriebsdruck, der bereits bis in die Nähe des Ansprechdruckes angestiegen ist, ausreichend fest gegen den Ventilsitz zu drücken.

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ORIGINAL INSPECTED

Da der obere Teller der Ventilfeder den Zusatzbelastungskolben selbst bildet und die Pederhaube im Bereich oberhalb des oberen Federtellers als Belastungszylinder mit Anschlußbohrung für die Zu- und Abführung des Druckmediums dient, benötigt das Sicherheitsventil gemäß der Erfindung kaum mehr Platz als ein herkömmliches Ventil ohne Zusatzbelastung und der konstruktive Aufbau ist wesentlich einfacher als bei den bekannten Sicherheitsventilen mit Zusatzbelastung.

Durch die beiden im Kopf der Federhaube gelagerten und zueinander verstellbaren Einstellhülsen lassen sich sowohl der Ansprechdruck des Sicherheitsventils als auch die Begrenzung der Zusatzbelastung fein einstellen. Dadurch ist einerseits die Gewähr gegeben, daß das Sicherheitsventil genau bei Erreichen von loo % des Ansprechdruckes öffnet und andererseits die zusätzliche Vorspannung der Ventilfeder durch die Zusatzbelastung auch exakt auf Io5 % des Ansprechdruckes oder je nach Einstellung auf einen unmittelbar in der Nähe liegenden Wert begrenzt ist, wodurch in jedem Falle ein volles öffnen des Sicherheitsventils innerhalb des zulässigen Druckanstieges von Io % sichergestellt ist.

Zweckmäßigerweise wird nach dem Merkmal des Patentanspruches 2 das zwischen den Hubanschlägen der Einstellhülsen für den Zusatzbelastungskolben verbleibende, die Größe der Zusatzbelastung bestimmende Spiel durch einen die Einstellage der beiden Einstellhülsen zueinander fixierenden Distanzhalter konstant gehalten, so daß bei einem durch ein späteres Setzen der Ventilfeder oder dergleichen bedingten Neueinstellen des Ansprechdruckes durch den Kunden beispielsweise während der Inbetriebnahme der Anlage die im Herstellerwerk eingestellte Begrenzung der Zusatzbelastung auf Io5 % zwangsweise mit verstellt wird und damit in ihrer Höhe gegenüber dem Ansprechdruck erhalten bleibt, ohne daß die Anlage bis auf den Wert der Zusatzbelastung hochgefahren zu werden braucht.

Eine sichere Verstellbarkeit und eine ausreichende Abstützung der beiden Einstellhülsen ist dadurch gewährleistet, daß die beiden Einstellhülsen nach Patentanspruch 3 als Gewindehülsen ausgebildet sind.

Wird die Einstellage der Einstellhülse für den Ansprechdruck durch

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einen zweiten Distanzhalter gemäß Patentanspruch 4 fixiert, sind beide Einstellhülsen gegen Verstellen gesichert, so daß der Anspreehdruck und die Zusatzbelastung ungewollt nicht mehr verändert werden können.

Werden als Distanzhalter gemäß Patentanspruch 5 verplombbare Sperrhülsen verwendet, von denen sich die für die Einstellhülse der Zusatzbelastung vorgesehene Sperrhülse an der Oberseite der Einstellhülse für den Ansprechdruck und die andere Sperrhülse am Kopf der Federhaube abstützt, wird eine einfache Blockierung der Lage der Einstellhülsen zueinander und gegenüber dem Kopf der Federhaube erzielt.

Damit sich die Einstellgewindehülsen nicht lockern können, ist nach Patentanspruch 6 unterhalb der Sperrhülsen je eine Gewindemutter als Kontermutter für die Einstellhülsen vorgesehen.

Da durch die Begrenzung der Zusatzbelastung auf etwa Io5 % des Ansprechdruckes nur ^in Steuerstrang zur Steuerung der Zusatzbelastung notwendig wird, läßt sich dieser eine Steuerstrang am Sicherheitsventil selbst anbauen, wofür nach Patentanspruch ¹J die Pederhaube mit einem Auge versehen ist, an das die Steuereinrichtung für den Zusatzbelastungszylinder angeflanscht ist. Das komplette Sicherheitsventil kann somit einbaufertig geliefert werden, so daß an der Baustelle aufwendige Montagearbeiten entfallen und nur noch die Ventilanschlüsse herzustellen sind. Die Druckentnahmeleitung für den Druckfühler der Steuereinrichtung kann hierbei nach Anspruch 8 fest am Eintrittsstutzen des Sicherheitsventils angeschlossen sein, so daß sich eine einteilige Baueinheit für das Sicherheitsventil ergibt.

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel in der Zeichnung näher erläutert, die das Sicherheitsventil mit Zusatzbelastung im oberen Teil im Längsschnitt zeigt.

Das durch die Ventilfeder 1 belastete Sicherheitsventil 2 besitzt am unteren Ende der Ventilspindel J5 einen nicht näher gezeigten VentilVerschlußkörper, der sich auf den Ventilsitz preßt und den Durchgang vom Eintrittstutzen 4 zum Austrittsstutzen 5 des Ventils

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verschließt. Die Ventilfeder 1 ist in der Federhaube 6 untergebracht, in deren Kopf 7 die beiden konzentrisch ineinanderliegenden Einstellhülsen 8 und 9 eingeschraubt sind. Die den Ventilverschlußkörper in Ventilschließrichtung belastende Ventilfeder 1 stützt sich im oberen Teil der Federhaube 6 an dem oberen verstellbaren Federteller Io ab, der gleichzeitig als Zusatzbelastungskolben ausgebildet ist. Der obere Teil der Federhaube 6 bildet den Zusatzbelastungszylinder 11, so daß für die Zusatzbelastung kein besonderer Bauraum erforderlich ist. An den Belastungszylinder schließt sich dieAnschlußbohrung 12 für die Zu- und Abführung des Druckmediums an.

Die zum Einstellen des Anspruchdruckes dienende Eins teilhülse 8 besitzt oben einen Stellbund 1J> und unten einen Hubanschlag lh, der sich gegen die Oberseite des als Belastungskolben ausgebildeten oberen Ventilfedertellers Io legt und den Federteller beim Drehen der Einstellhülse 8 in die gewünschte Stellung drückt. Die konzentrisch hierzu angeordnete zweite Einstellhülse 9 dient zur Einstellung der Zusatzbelastung und erstreckt sich bis unter den Belastungskolben lo, wobei der Ringvorsprung 15 einen sich von unten gegen den Belastungskolben Io legenden unteren Hubanschlag trägt, der die durch den Belastungszylinder 11 aufgebrachte zusätzliche Vorspannung der Ventilfeder 1 auf etwa Io5 % des Ansprechdruckes begrenzt« Die Verstellung der Einstellhülse 9 erfolgt über den Stellbund YJ.

Das Spiel l8 des Belastungskolbens Io zwischen dem oberen Hubanschlag 14 und dem unteren Hubansohlag 16 bestimmt die Größe der Zusatzbelastung. In der gezeichneten Stellung ist noch kein Druckmedium in den Belastungszylinder 11 eingeströmt, so daß der Belastungskolben Io infolge des Druckes der Ventilfeder 1 gegen den Hubanschlag lh der Einstellhülse 8 anliegt. Beim Einführen des Druckmediums in den Belastungszylinder 11 wird die Ventilfeder 1 zusätzlich vorgespannt und der Belastungskolben Io wandert hierbei nach unten bis zum unteren Hubanschlag 16 der Einstellhülse 9·

Der Ansprechdruck ist über die Einstellhülse 8 und die Zusatzbe-

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lastung über die Einstellhülse 9 im Herstellerwerk eingestellt und zur Sicherung dieser Einstellung sind als Distanzhalter die verplombten Sperrhülse 19 und 2o vorgesehen. Die Sperrhülse 19 der Einstellhülse 8 ist zwischen dem Stellbund Ij5 der sich am Kopf der Federhaube 6 abstützenden Kontermutter 21 eingesetzt, während sich die Sperrhülse 2o der Einstellhülse 9 zwischen dem Stellbund und der sich auf der oberen Stirnfläche des Stellbundes IJ der Einstellhülse 8 abstützenden Kontermutter 22 befindet. Soll der im Herstellerwerk ursprünglich eingestellte Ansprechdruck z. B. bei einem späteren Setzen der Feder neu eingestellt werden, so ist die Sperrhülse 19 zu entfernen und die Einstellgewindehülse 8 nach Lösen der Kontermutter 21 entsprechend zu verdrehen, wodurch der obere Federteller Io in eine neue Stellung nach unten verschoben wiid. Bei dieser Neueinstellung wird auch die Einstellhülse 9 für die Zusatzbelastung durch Reibung mitgenommen, so daß sich das Spiel l8 zwischen den Hubanschlägen 14 und 16 nicht ändert und damit die im Herstellerwerk eingestellte Zusatzbelastung in ihrer Größe erhalten bleibt. Zur Sicherheit wird die Einstellhülse für die Zusatzbelastung am Stellbund:-17 bis zum sicheren Anschlag der Sperrhülse 2o bzw. der Kontermutter 22 an den Stellbund der Einstellhülse 8 nachgezogen.

Die Federhaube 6 ist mit einem Auge 23 versehen, an das die Steuereinrichtung 24 für den Zusatzbelastungszylinder 11 angeflanscht ist. Die Steuereinrichtung 24 besitzt einen Druckfühler 25, dessen Druckentnahmeleitung 26 fest am Eintrittstutzen 4 des Sicherheitsventils angeschlossen ist. Das Druckmedium wird der Steuereinrichtung 24 über die Druckmediumleitung 27 zugeführt. Die Einströmung des Druckmediums in den Belastungszylinder 11 und die Abströmung des Druckmediums erfolgt über das vom Druekfühler betätigte Steuerventil 28 und über die Anschlußbohrung 12.

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Leerseite

Claims

BDPP& REUTHER GMBH

MANNHEIM-WALDHOF 27. Juli 1979

PATENTABTEILUNG

Ju/cl

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Patentansprüche

Federbelastetes Sicherheitsventil, insbesondere für mittlere und kleinere Nennweiten, dessen Schließkraft durch einen unmittelbar auf die Ventilfeder einwirkenden Zusatzbelastungskolben verstärkt ist, der in der Ventilschließstellung über eine Steuereinrichtung von einem Druckmedium beaufschlagt und kurz vor Erreichen des Ansprechdruckes druckentlastet wird, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a die durch den Zusatzbelastungskolben (lo) erzeugte zusätzliche Vorspannung der Ventilfeder (l) ist auf etwa Iod % des Ansprechdruckes begrenzt,

b der obere Teller der Ventilfeder (l) ist als Zusatzbelastungskolben (lo) ausgebildet,

c die Federhaube (6) bildet im Bereich oberhalb des oberen Tellers (lo) der Ventilfeder (l) den Belastungszylinder (11) mit Anschlußbohrung (12) für die Zu- und Abführung des Druckmediums,

d im Kopf (7) der Federhaube (6) sind zwei konzentrisch ineinanderliegende, zueinander verstellbare und in ihrer Einstellage arretierbare Einstellhülsen (8, 9) gehalten, von denen die eine zur Einstellung der Ventilfeder (l) auf den Ansprechdruck dienende Einstellhülse (8) in an sich bekannter Weise mit ihrer unteren Stirnfläche den oberen Hubanschlag lh für den Zusatzbelastungskolben (lo) bildet und die andere die Größe der Zusatzbelastung begrenzende und bis unter den Zusatzbelastungskolben (lo) reichende Einstellhülse (9) einen von unten gegen den Kolben (lo) gerichteten Hubanschlag (16) besitzt.

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2. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das zwischen den Hubanschlägen (14, 16) der Einstellhülsen (8, 9) für den Zusatzbelastungskolben (lo) verbleibende, die Größe der Zusatzbelastung bestimmende Spiel (l8) durch einen die Einstellage der beiden Einstellhülsen (8, 9) zueinander fixierenden Distanzhalter (2o) konstant gehalten wird.
3. Sicherheitsventil nach den Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzei chnet, daß die beiden Einstellhülsen (8, 9) als Gewindehülsen ausgebildet sind.
4. Sicherheitsventil nach den Ansprüchen 1 bis 3.» dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellage der Einstellhülse (8) für den Ansprechdruck gegenüber dem Kopf (7) der Pederhaube (6) in an sich bekannter Weise durch einen zweiten Distanzhalter (19) fixiert ist.
5· Sicherheitsventil nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennz ei chnet, daß beide Einstellhülsen (8, 9) an ihrem Kopf einen Stellbund (13* 17) tragen und zwischen dem Stellbund (13) der Einstellhülse (8) für den Ansprechdruck und dem Kopf (7) der Pederhaube (6) sowie zwischen dem Stellbund (17) der Einstellhülse (9) für die Zusatzbelastung und dem Stellbund (13) der Einstellhülse (8) für den Ansprechdruck je eine den Abstand fixierende, verplombbare Sperrhülse (19, 2o) als Distanzhalter vorgesehen ist.
6. Sicherheitsventil nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Sperrhülsen (19, 2o) je eine Gewindemutter (21, 22) als Kontermutter für die Einstellhülsen (8, 9) vorgesehen ist.
7. Sicherheitsventil nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzei chnet, daß die Pederhaube (6) mit einem Auge (23) versehen ist, an das die Steuereinrichtung (24) für den Zusatzbelastungszylinder (11) angeflanscht ist.

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8. Sicherheitsventil nach den Ansprüchen 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Druckentnahmeleitung (26) für den Druckfühler (25) der angeflanschten Steuereinrichtung (24) fest am Eintrittsstutzen (4) des Sicherheitsventils angeschlossen ist.

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