DE1085001B - Sicherheitsventil fuer UEber- und Unterdruck mit Hilfssteuerung - Google Patents

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DEUTSCHES

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DES DEUTSCHEN PATENTAMTES

Sicherheitsventile für Über- und Unterdruck mit HilfsSteuerung sind in verschiedenen Ausführungsformen gebräuchlich. Im allgemeinen wird dabei der Hauptventilkegel über einen Stellkolben betätigt und dieser von der HilfsSteuerung gesteuert. Um genauen Ansprechdruck und große Ansprechempfindlichkeit zu gewährleisten, ist es dabei grundsätzlich bekannt, den Hauptventilkegel so zu gestalten und anzuordnen, daß er bei Überdruck gegen die Durchflußrichtung öffnet und von der Strömung nicht beeinflußt wird, ist es außerdem bekannt, das Hilfssteuerventil mit Hilfe eines Federbolzens zu betätigen und die von der Druckdifferenz beaufschlagte Fläche des Federbalgs größer zu wählen, als dem Ventildurchflußquerschnitt entspricht.. Bei einem bekannten Sicherheitsventil des beschriebenen Aufbaus ist zu diesem Zweck die Hilfssteuerung jedoch in einer besonderen Einrichtung untergebracht und das Ventil über ein Hebelgetriebe an diese Einrichtung angeschlossen. Die Anordnung eines Hebelgetriebes ist offenbar in bezug auf die Funktionsweise nachteilig, und darüber hinaus führt die bekannte Anordnung zu nachteilig großem Platzbedarf. Allerdings ist es an sich bei Sicherheitsventilen auch bekannt, die HilfsSteuerung in dem Stellkolben für den Hauptventilkegel unterzubringen. Bei derartigen Ventilen hat man jedoch von den beschriebenen Maßnahmen bisher nicht Gebrauch gemacht, so daß Ansprechgenauigkeit und Empfindlichkeit bei diesen Ventilen oft nicht befriedigen. Derartige Ventile besitzen im allgemeinen gleichachsigen Zu- und Abfluß, aus welchem Grunde der Konstrukteur vermutlich zunächst geneigt ist, die Belastungsfeder des Hilfsventil am festen Gehäuse abzustützen und den Ventilsitz des Hilfsventils selbst am Boden des Steuerzylinders anzuordnen.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, bei einem Sicherheitsventil für Über- und Unterdruck mit einer HilfsSteuerung, die in dem Stellkolben für den Hauptventilkegel untergebracht ist, große Ansprechempfindlichkeit und genauen Ansprechdruck zu verwirklichen.

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitsventil für über- und Unterdruck mit HilfsSteuerung, die in dem Stellkolben für den Ventilkegel untergebracht ist. Das erfindungsgemäße Sicherheitsventil ist gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:

a) Der Hauptventilkegel öffnet gegen den Druck des zu überwachenden Mediums;

b) der Hauptventilkegel ist durch eine Feder im Schließsinn belastet, die den Unterdruck bestimmt, bei dem das Ventil öffnet;

c) der Sitz des Hilfssteuerventils ist im Boden des Stellkolbens für den Hauptventilkegel angeordnet ;

Sicherheitsventil für über- und Unterdruck mit HilfsSteuerung

Anmelder:

Societe Technique et Commerciale

d'Installations Industrielles »LUCEAT«,

Sens, Yonne (Frankreich)

Vertreter: Dipl.-Ing. Dr.-Ing. H. Idel, Batentanwalt,
Essen, Kettwiger Str. 36

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 30. Januar 1954

Henri Fievet, Sens, Yonne (Frankreich),
ist als Erfinder genannt worden

d) der Schaft des federbelasteten Hilfssteuerventils, das bei innerem Überdruck gegen die Richtung der Durchströmung öffnet, ist von einem Federbalg umgeben, dessen Außenseite vom zu überwachenden Druck und dessen Innenseite vom Druck in

der freien Atmosphäre beaufschlagt ist.
Nach bevorzugter Ausführungsform weist der Schaft des Hilfssteuerventils einen Kanal auf, welcher über innerhalb des Stellkolbens liegende Kanäle mit der Außenluft in Verbindung steht. Im übrigen empfiehlt sich ein Aufbau, wobei der Schaft des Hilfssteuerventils von dem Federbalg und der Belastungsfeder des Hilfssteuerventils umgeben ist und ferner wobei die Feder einerseits über ein topfförmiges Widerlager auf den Schaft wirkt, andererseits auf einem durch eine Schraube verstellbaren Widerlager ruht, während der Federbalg sich auf dem Innenrand einer Halterung von manschettenförmigem Profil abstützt, deren Außenrand zwischen dem Stellkolben und dem Hauptventilkegel eingespannt ist.

Die erreichten Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß bei dem erfindungsgemäßen Sicherheitsventil für Über- und Unterdruck und mit im Stellkolben für den Hauptventilkegel untergebrachter HilfsSteuerung das Hauptventil sich bei Überdruck gegen die Durchflußöffnung öffnet und von der Strömung nicht beeinflußt wird, während fernerhin die von der Druckdifferenz beaufschlagte Fläche des Federbalgs, der das Hilfssteuerventil betätigt, wesentlich

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größer ist als der Ventildurchflußquerschnitt. Im Er- Das Widerlager 20 weist in seiner Mitte ebenfalls eine

gebnis sind so bei dem erfindungsgemäßen Sicher- Vertiefung 20 α auf, in welche gegenüber dem an-

heitsventil genauer Ansprechdruck und große An- gerundeten Endstück des Nadelventils 13 das abgerun-

sprechempfmdlichkeit verwirklicht, wobei die emp- dete Ende einer Stellschraube 21 eintritt, welche findlichen Teile sicher gekapselt in dem Stellkolben 5 teilweise den Boden 7 des Kolbens durchdringt. Der

untergebracht sind. Betätigungskopf der Schraube 21 erscheint in einer

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer radial in dem Boden 7 des Kolbens angebrachten, seit-

lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeich- lieh zugänglichen Ausnehmung 21 a.

nung ausführlicher erläutert. Die Figur zeigt das Der Schaft des HilfsSteuerventils 13 durchdringt

erfindungsgemäße Sicherheitsventil im Schnitt. io mit Spiel die entsprechende Bohrung des den Feder-

Bei der dargestellten Ausführungsform sind das balg 12 haltenden Randes 11 c, um eines der beVentil und seine Steuervorrichtung mit der zu treffenden Strömungsmittel durchtreten zu lassen. Ein schützenden Anlage durch ein Gewinderohr 1 ver- Kanal 22, welcher durch in den dem Boden 7 und in bunden, an welches ein Halter 2 angeschraubt ist, in dem Kolben 9 angebrachte Kanäle gebildet wird, dessen Innerem das Gehäuse des Hauptventilkegels 15 welche einander gegenüber in die Stoßstellen des und der Sitz desselben ausgebildet sind. Auf diesen Bodens 7, des Kolbens 9 und des Schalenrandes 11a Sitz legt sich der Hauptventilkegel 3., welcher mit münden, gestattet die Herstellung einer Verbindung einer Dichtung 4 versehen sein kann, die z. B. aus zwischen der die Feder 5 enthaltenden Bohrung des einem wulstförmigen Metallteil oder einem wulstför- Bodens 7, welche mit dem Raum innerhalb der Teile 1 migen Teil aus dem unter dem Namen Tafion bekann- 20 und 2 in Verbindung steht, und dem Spiel 23 zwischen ten Werkstoff besteht. Der Hauptventilkegel ist so an- der Wand des Innenraums des Kolbens 9 und der geordnet, daß er auf seinen Sitz gedrückt wird, wenn Außenwand der Schale 11. In dem Boden 7 des ein Druck im Inneren der Körper 1 und 2 herrscht. Kolbens ist noch eine Bohrung 24 angebracht, welche Er ist außerdem mit einer axialen Bohrung versehen, beständig die innerhalb der Halterung 11 befindliche in welcher eine Feder 5 angeordnet ist. Diese Feder 25 Kammer 25 über die Ausnehmung 21 a, in welcher der stützt sich innerhalb einer zylindrischen Führung 6 Kopf der Schraube 21 erscheint, und über Zwischenab, welche in der Mitte eines sternförmigen Zwischen- räume 26 zwischen den Zugteilen 10 α zum Halten Stückes gehalten wird, dessen Rand zwischen den des Zylinders 10 mit der Außenluft in Verbindung Teilen 1 und 2 in einer entsprechenden Ausnehmung setzt, falls, wie in der Figur dargestellt, die Vorrichgehalten wird. Der Hauptventilkegel 3 ist an einen 30 tung einen unter Druck stehenden Raum mit der Boden 7 angeschraubt. Dieser Boden 7 trägt den Außenluft in Verbindung setzen soll. Ferner ist ein Stellkolben 9 für den Hauptventilkegel, welcher an Verbindungsrohr 29 vorgesehen, welches unmittelbar dem Boden mit Hilfe von Bolzen 8 befestigt ist. Über den Raum 30 innerhalb der Teile 1 und 2 mit der den Stellkolben 9 ist ein Zylinder 10 gestülpt, welcher Kammer 17 in Verbindung setzt, welche zwischen dem durch Zugteile 10 a mit einem Fußteil 10 δ verbunden 35 Kopf des Stellkolbens 9 und dem Boden des Zylinders ist, welches auf ein Gewinde an dem Kopf des Teils 2 10 besteht. Dieser Rohrstutzen 29 ist durch ein Ventil aufgeschraubt ist. 28 verschlossen.

Innerhalb dieses Stellkolbens ist die HilfsSteuerung Die gesamte Anordnung kann von einem Gehäuse des beschriebenen Sicherheitsventils angeordnet. Die 27 überdeckt sein, welches nur den Austritt des HilfsSteuerung befindet sich in einer Halterung 11 von 40 Strömungsmittels beim Auslaß leiten soll,
manschettenförmigem Profil. Der umgebogene Rand Das beschriebene Ventil arbeitet folgendermaßen: 11a dieser Halterung ist zwischen dem Rand des Wenn die Anlage, die durch das Ventil gesichert Stellkolbens 9 und dem Boden 7 durch die Bolzen 8 werden soll, nicht unter Druck steht, wird der Haupteingespannt. Die Halterung 11 ist mit Spiel in den ventilkegel 3 durch den von der dem Gewicht der beinnerhalb des Stellkolbens 9 liegenden Aufnahmeraum 45 weglichen Anordnung das Gleichgewicht haltenden für die HilfsSteuerung eingesetzt. Der Boden der Hai- Feder 5 ausgeübten Druck auf seinem Sitz gehalten, terung 11 ist so umgebogen, daß er ein Innenteil 11 b so daß kein Strömungsmittel austreten kann. Wenn bildet, dessen Ende durch einen Rand 11 c ab- der Druck in der innerhalb der Teile 1 und 2 unter geschlossen wird, auf welchen in dichter Weise der dem Ventil 3 liegenden Kammer 30 ansteigt, welche Federbalg 12 des Hilfssteuerventils 13 aufgesetzt ist. 50 unmittelbar mit der zu schützenden Anlage in Ver-Dieser Boden läßt dabei mit Spiel den hohlen Schaft bindung steht, wird dieser Druck auf den Hauptdes Ventils 13 durchtreten, dessen Kopf dicht an dem ventilkegel 3 übertragen, wodurch die Schließkraft eranderen Ende des Federbalgs 12 befestigt ist. Dieses höht wird.

HilfsSteuerventil 13 schließt eine Bohrung 14 im Kopf Dieser Druck wird durch den Kanal 22 auf die

des Kolbens 9. Das Ventil 13 ist seinerseits mit einer 55 Kammer 23 übertragen. Er sucht den Federbalg 12

in seine Spitze mündenden mittleren kalibrierten zusammenzudrücken, da die innere Kammer desselben

Bohrung 15 versehen und mit einer radial liegenden mit der Außenluft durch die Kammer 25 und die Boh-

Öffnung 16 versehen, welche den innerhalb des Feder- rung 24 in Verbindung steht. Die so ausgeübte Kraft

balgs 12 liegenden Raum mit der mittleren Bohrung wirkt der entgegen, welche von der vorher mittels der

15 des Ventils 13 in Verbindung setzt. 60 Schraube 21 eingestellten Belastungsfeder 19 des

Der Schaft des Hilfssteuerventils 13 stützt sich mit Hilfsventil 13 entwickelt wird. Oberhalb eines voreinem aufgesetzten abgerundeten Endteil 13 α in einer ausbestimmten Drucks wird das an dem oberen Teil in der Mitte des Bodens eines kopfförmigen Wider- des Federbalgs 12 befestigte Hilfssteuerventil 13 lagers 18 gebildeten Vertiefung 18 a ab. Dieses Wider- nach unten gedrückt und öffnet so die Bohrung 14., lager umgibt den gebogenen Teil 11 b der Halterung 65 wodurch die Kammer 17 mit dem innerhalb der 11. Der Rand dieses Widerlagers 18 ruht auf dem Teile 1 und 2 liegenden Raum 30 in A^erbindung geEnde der Belastungsfeder 19, welche das Widerlager setzt wird. Dieser Druck wirkt dann auf den Kopf umgibt und von dem Rand eines plattenförmigen des Stellkolbens 9, welcher einen Querschnitt hat, der Widerlagers 20 gehalten wird, welches mit innerhalb größer als der durch den Sitz des Ventils 3 bestimmte der Feder liegenden Zentrierungsstiften versehen ist. 70 ist. Die vorherrschend werdende resultierende Kraft

drückt den Stellkolben 9 zurück und nimmt die ganze Anordnung mit. Das Ventil öffnet sich und läßt das überwachte Strömungsmittel durch die Zwischenräume 26 und das Gehäuse 27 ins Freie austreten.

Sobald der Druck innerhalb der Teile 1 und 2 abgenommen hat, nimmt der Druck in der Kammer 23 ebenfalls ab, und sobald dieser Druck unter die obige gegebene Grenze gefallen ist, nimmt der Federbalg 12 wieder seine ursprüngliche Stellung ein und schließt das Hilfssteuerventil 13, welches sich gegen den Rand der Bohrung 14 legt. Das in der Kammer 17 unter Druck stehende Mittel wird durch das kalibrierte Loch 15 abgeführt, welches diese Kammer durch den inneren Kanal 15 des Ventils 13, den Innenraum des Federbalgs 12 das Spiel zwischen dem Schaft des Nadelventils und dem Halter 11 c des Federbalgs den Raum 25 und den Kanal 24 mit der Außenluft in Verbindung setzt. Dieses kalibrierte Loch 15 hat einen solchen Querschnitt, daß seine Durchströmmenge bei der Öffnung des Nadelventils erheblich kleiner als der Zustrom des Mittels durch den Kanal 22 ist, so daß in der Kammer 17 ein Druck bestehenbleibt, wenn das Hilfssteuerventil 13 offen ist.

Der Austritt der Atmosphäre aus dem Innenraum des Federbalgs 12 gestattet der beweglichen Anordnung, unter der vereinten Kraft des unter dem Hauptventilkegel 3 wirksamen Drucks und der Feder 5 wieder aufwärts zu gehen. Das Ventil wird dann geschlossen, und das Arbeitsspiel kann von neuem beginnen.

Die Schraube 21 dient zur genaueren Abgleichung der Belastungsfeder 19 des Hilfsventils durch Einwirkung auf die Platte 20, wodurch die Feder zusammengedrückt oder entspannt wird.

Wenn der unter dem Ventil 3 wirksame Druck unter einen Wert fällt, welcher kleiner als ein zweiter vorausbestimmter Grenzwert ist, wird die von dem Gleichgewicht zwischen der Einstellung der Feder 5 und dem Gewicht der beweglichen Anordnung herrührende Restkraft, zu welcher die Wirkung des Atmo-Sphärendrucks auf den Hauptventilkegel 3 hinzukommt, größer als die unter dem Hauptventilkegel 3 wirkende Haltekraft. Unter diesen Bedingungen öffnet sich das Ventil und gestattet den Eintritt von Außenluft in die Anlage, wodurch das Gleichgewicht wiederhergestellt wird.

Selbst wenn bei dem beschriebenen Sicherheitsventil der Federbalg 12 bricht, ist ausreichende Sicherheit noch gegeben. In diesem Falle herrscht in den Kammern 23 und 25 der gleiche Druck. Die Durchflußmenge des Kanals 22 ist erheblich größer als die zulässige Durchflußmenge durch die Bohrungen 24 und 15. Der Druck der Kammer 23 gelangt in die Kammer 17 und bewirkt die endgültige öffnung des Ventils. Für das Arbeiten bei Unterdruck braucht keine Sicherheit vorgesehen zu werden, da eine Beschädigung der Feder 5 diese Gefahr nur verringern kann.

Das beschriebene Ventil kann zwischen zwei unter verschiedenen Drücken stehenden Räumen gemäß vorher durch Einstellungen festgelegten Betriebsbedingungen arbeiten. Es kann im übrigen auch als Schnellöffnungsventil benutzt werden; denn bei Öffnung des Ventils 28 in der Leitung 29 bildet sich der Druck der Anlage über die Leitung 29 sofort in der Kammer 17 aus. Das Ventil 29 kann außerdem zur Kontrolle des richtigen Arbeitens des Sicherheitsventils benutzt werden; z. B. kann zu diesem Zweck das Ventil 28 als ein durch einen Druck zu betätigender Hahn ausgebildet werden.

Claims (3)

Patentansprüche;

1. Sicherheitsventil für Über- und Unterdruck mit HilfsSteuerung, die in dem Stellkolben für den Hauptventilkegel untergebracht ist, gekenn zeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) der Hauptventilkegel (3) öffnet gegen den Druck des zu überwachenden Mediums;

b) der Hauptventilkegel (3) ist durch eine Feder (5) im Schließsinn belastet, die den Unterdruck bestimmt, bei dem das Ventil öffnet;

c) der Sitz des Hilfssteuerventils (13) ist im Boden des Stellkolbens (9) für den Hauptventilkegel (3) angeordnet;

d) der Schaft des federbelasteten Hilfssteuerventils (13), das bei innerem Überdruck gegen die Richtung der Durchströmung öffnet, ist von einem Federbalg (12) umgeben, dessen Außenseite vom zu überwachenden Druck und dessen Innenseite vom Druck in der freien Atmosphäre beaufschlagt ist.

2. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft des Hilfssteuerventils (13) einen Kanal (15) aufweist, welcher über innerhalb des Stellkolbens liegende Kanäle (24) mit der Außenluft in Verbindung steht.

3. Sicherheitsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft des Hilfsventils (13) von dem Federbalg (12) und der Belastungsfeder (19) des Hilfsventils umgeben ist, wobei die Feder (19) einerseits über ein topfförmiges Widerlager (18) auf den Schaft wirkt, andererseits auf einem durch eine Schraube (21) verstellbaren Widerlager (20) ruht, während der Federbalg (12) sich auf dem Innenrand (11 c) einer Halterung (11) von manschettenförmigem Profil abstützt, deren Außenrand (Ha) zwischen dem Stellkolben (9) und dem Hauptventilkegel (3) eingespannt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 147 395, 270 024,
311, 617 376, 711053, 758 917, 837 101;

Patentschrift Nr. 9498 des Amtes für Erfindungsund Patentwesen in der sowjetischen Besatzungszone Deutschlands;

französische Patentschriften Nr. 888 153, 1 028 675; französische Zusatzpatentschrift Nr. 61 632;

britische Patentschrift Nr. 571 655;

USA.-Patentschriften Nr. 2 396 840, 2 399 326.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen