DE2036694A1

DE2036694A1 - Sicherheitsventil für inkompressible Medien

Info

Publication number: DE2036694A1
Application number: DE19702036694
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl.-Ing. 4050 Mönchengladbach. P Kreuz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-07-24
Filing date: 1970-07-24
Publication date: 1972-01-27
Also published as: GB1330432A

Description

Dr.W.P.Radt

DipL-Ing, E. E. Rnkener Rheinische Armaturen- und Maschi-

Dipl.-Ing. W. Emesti nenfabrik Albert Sempell Patentanwälte 4050 Mönchengladbach

463 Bochum —~————---——-——--»—----__-__-^_^___«___™__-»_»_»._. Heinridi-Kunig-StraSc 12 Fernsprecher 415 50, 4 23 27 Telegrammadresse: Radtpatent Bodram

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WE/IS

Sicherheitsventil für inkompressible Medien

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitsventil für inkompressible Medien mit einem mechanisch-, insbesondere federbelasteten Ventilkegel, dessen Sitzfläche etwa quer zur Richtung seiner Bewegung während des öffnens bzw. Schließens verläuft. -

Bei Sicherheitsventilen wird die auf dem Ventilkegel einwirkende Schließkraft so eingestellt, daß bis zu einem vorgegebenen Druck des Betriebsmediums das Ventil geschlossen bleibt, dagegen beim Überschreiten dieees Druckes geöffnet wird. Mit dem Überschreiten des vorgegebenen Druckes hebt sich der Ventilkegel zunächst von der Sitzfläche leicht ab, so daß ein geringer Strom des Betriebsmediums durch den entstehenden Spalt etwa quer zur Bewegungsrichtung des Ventilkegeis nach den Seiten ausströmt· Beikompressiblen Medien tritt eine Expansion auf, bei der aber noch ein wesentlicher statischer Druck in dem ausströmenden Medium innerhalb des Spaltes und auch noch bis zum Rand des Ventilkegelä erhalten bleibt, der auf die Fläche des Ventilkegelä im Sinne einer Öffnungsbewegung einwirkt und dadurch eine zusätzliehe Hubkraft erzeugt.

Bei Sicherheitsventilen für inkompressible Medien tritt dagegen während des Ausströmens nach dem Ansprechen des Ventils praktisch keine Expansion auf, und das ausströmende Medium erzeugt somit auch nur eine sehr viel geringere Hub-

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kraft an dem Ventilkegel. Bei einem Sicherheitsventil für inkompressible Medien kann daher im Gegensatz zu einem Sicherheitsventil für kompressible Medien die anfängliche geringe Hubbewegung des Ventilkegels nach dem Überschreiten des Ansprechdruckes nur durch eine wesentliche Steigerung des Druckes des Betriebsmediums überwunden werden. Erst wenn durch einen entsprechenden Druckanstieg eine größere Hubbewegung eingetreten ist, ergeben sich inüLge der größeren Abströmquerschnitte größere Strömungsmengen und damit neben den rein statischen Drücken entsprechende" dynamische Kräfte, die im Sinne einer Öffnungsbewegung am Ventilkegel angreifen. -

Es ergibt sich somit, daß bei einem Sicherheitsventil für inkompressible Medien der Druck des Betriebsmediums auf einen gegenüber dem Ansprechdruck höheren Wert ansteigen muß, um eine volle Öffnung des Ventilkegels zu erreichen. Eine volle Öffnung erfordert wenigstens einen Ringspalt zwischen Sitz und Kegel mit einer Fläche in der Größenordnung des engsten Querschnittes im Eintrittsstutzen. Dies j 20 bedeutet aber, daß bei den Anlagen, insbesondere bei den Leitungen und Behältern, an denen das Sicherheitsventil angeschlossen ist, der höhere öffnungsdruck bei der Dimensionierung der Wandstärken berücksichtigt werden muß, was aus verschiedenen Gründen unerwünscht ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Sicherheitsventil für inkompressible Medien derart auszubilden, daß der vorgenannte Nachteil vermieden wird, d.h. daß eine volle Öffnung des Ventilkegels ohne nennenswerte Drucksteigerung des Betriebsmediums gegenüber dem Ansprechdruck möglich ist.

Gemäß der Erfindung wird zur Lösung dieser Aufgabe ein Sicherheitsventil für inkompressible Medien der eingangs genannten Art so ausgebildet, daß einerseits in dem Ventil-

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kegel in bezug auf die Strömungsrichtung des Mediums hinter der Sitzfläche eine Kreisnut vorhanden ist und andererseits an dem Eintrittsstutzen des Ventils, der die feststehende Sitzfläche enthält, ein bei geschlossenem Ventil mit all- ^rj seitigem Spiel in die Kreisnut eindringender zylindrischer Ansatz (Kragen) vorgesehen ist.

Der Boden der Kreisnut kann gemäß der Erfindung halbkreisförmig ausgebildet sein.

Hacii einer weiteren Ausbildung der Erfindung besteht der Kragen aus einem zylindrischen Eing, der in eine Nut in der Stirnfläche des EintrittsStutzens eingesetzt und in diener befestigt ist. Die Befestigung kann gemäß der Erfindung durch Verschweißen, Verlöten oder durch Verformung erfolgen.

Durch die nach der Erfindung vorgesehene Nut in dem Ventilkegel in Verbindung mit dem eingreifenden zylindrischen Ansatz wird das ausströmende Medium gezwungen, vorübergehend eine Strömung in Sichtung der Öffnungsbewegung des Ventilkegels auszuführen. Beim Erreichen des Bodens der Nut wird es dann aus dieser Strömungsrichtung um 180 umgelenkt, um schließlich in dem Spalt zwischen dem Ventilkegel und dem Eiircrittstutzen in der ursprünglichen Richtung weiterzuströmen. Durch diese Maßnahme wird die Strömungsenergie unmittelbar nach dem Abheben des Ventilkegels zur Erzeugung einer zu-

2^C' sät suchen Hubkraft ausgenutzt. Diese zusätzliche Hubkraft bewirkt ähnlich wie bei einem kompressiblen Medium eine volle Öffnung des Ventils ohne nennenswerte Drucksteigerung. Die vorzunehmenden konstruktiven Änderungen sind verhältnismäßig einfach und können auch bei vorhandenen Bauarten leicht aus-

^q geführt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf der Zeichnung

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dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines federbelasteten Sicherheitsventils in einem Längsschnitt,

Fig. 2 den Ventilsitz in der herkömmlichen Ausführung in einen vergrößerten Haßstab,

Fig. 3 den Ventilsitz, mit den Änderungen nach der Erfindung und ·

Fig. 4- einen Ausschnitt des Eintrittsstutzens mit einem Ί0 eingesetzten zylindrischen Hing als Kragen.

Das in Fig. 1 dargestellte Sicherheitsventil besteht im wesentlichen aus einem Eintrittasbutzen 1, einem daran befestigten Ausblasegehäuse 2, einer Federhaube 5_? einer Spindel 4-, einem mit der Spindel in Verbindung stehenden Führungskolben 5 mit dem daran befestigten Kegel 6 und einer Feder 7 zur Erzeugung der Schließkraft. An der Stirnfläche des Eintrittsstutzens 1 befindet sich die feststehende Sitzfläche 8, Die übrigen Teile des Sicherheitsventils sind für das Verständnis der Erfindung nicht von Bedeutung.

In Fig. 2 sind der Kegel 6 und der obere Rand des Eintrittsstutzens 1 in einem größeren Maßstab dargestellt, um die Ausbildung der aufeinanaerliegenden Sitzflächen zu zeigen. Wie ohne weiteres aus der Darstellung hervorgeht, entsteht beim Öffnen des Ventils₉ doiu beim Abheben dec Kegela 6 ein schmaler Ringspalt, durch den. das Medium im wesentlichen quer zur Richtung der Öffnungsbewegung des Kegels 6 ausströmt.

In Fig, 5 sind nun die gleichen Seile wie in Fig». 2 mit den

nach der Erfindung vorgesehenen konstruktiven Änderungen dargestellt. Diese Änderungen "betreffen einerseits eine Singnut 9 außerhalb der Sitzfläche 10 des Kegels 6, und andererseits einen zylindrischen Ansatz 11 außerhalb der feststehenden Sitzfläche 8. Bei geschlossenem Ventil dringt der zylindrische Ansatz 11 teilweise in die Ringnut 9 ein, wobei rundherum ein Spalt frei bleibt.

In Fig. 4 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der
der zylindrische Ansatz aus einem zylindrischen Ring12 be— steht, der in eine Nut 13 des EintrittsStutzens 1 einge-■ setzt ist und in der Nut in geeigneter "Weise, z.B. durch
Verschweißen, Veüöten oder durch Verformung befestigt ist.

Sobald sich beim Erreichen des Ansprechdruckes der Kegel 6 von der feststehenden Sitzfläche 8 abhebt, strömt das Betriebsmedium aus dem Eintrittsstutzen 1 durch den zwischen den beiden Sitzflächen 8 und 10 befindlichen Spalt nach
außen zunächst in einerRichtung senkrecht zur Spindelachse und wird beim Erreichen des zylindrischen Ansatzes 11 nacili oben umgelenkt, worauf es in der Nut 9 erneut um 180° nach unten umgelenkt wird, um danach in den freien Raum des Ausblasegehäuses 2 einzutreten. Durch die Umlenkung am Boden der Nut 9 wird eine Impulsänderung hervorgerufen und damit ein dynamischer Druck erzeugt, der sich als zusätzliche
Hubkraft am Kegel 6 auswirkt und dadurch den Öffnungsvorgang unterstützt. Diese Wirkung ist nur bis zu einer bestimmten Breite des Spaltes zwischen den beiden Sitzflächen 8 und vorhanden. Wenn diese Breite überschritten worden ist, läuft der weitere Öffnungsvorgang wie bei einem Sicherheitsventil herkömmlicher Ausführung ab.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüchen

ί1.1 Sicherheitsventil für inkompressible Medien mit einem mahanisch-, insbesondere federbelasteten Ventilkegel, dessen Sitzfläche etwa quer zur Richtung seiner Bewegung während des öffnens bzw. Schließens verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ventilkegel (5) in bezug auf die Strömungsrichtung des Mediums hinter der Sitzfläche (10) eine Kreisnut (9) und an dem Eintrittsstutzen (1) des Ventils, der die feststehende Sitzfläche (8) enthält, ein bei geschlossenem Ventil mit allseitigem Spiel in die Kreisnut (9) eindringender zylindrischer Ansatz (11) (Kragen) angeordnet ist.
2. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden der Kreisnut (9) im Querschnitt einem Halbkreis entspricht.

3· Sicherheitsventil nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen aus einem zylindrischen Ring (12) besteht, der in eine Hut (13) in der Stirnfläche des Eintrittsstutzens (1) eingesetzt und in dieser befestigt ist.

4-. Sicherheitsventil nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Ring (12) in der Nut (13) verschweißt _t verlötet oder durch Verformung befestigt ist,

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