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Entlastungsventil für Explosionsgefährdete Maschinengehäuse, insbesondere für Kurbel- kasten von Schiffsmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Entla- stul1 ! gsventil, welches zur Anwendung für explosionsgefährdete Maschinengehäuse, insbesondere für Kurbelkasten von. Schiffsmaschinen, aber auch für die Getriebekasten bei schweren Werkzugmaschinen vorgesehen ist.
Derartige in öffnungen der KUl1belkastenwand eingesetzte Entlastungsventile müssen bei ölne- belexplosionen ein plötzliches Abblasen grosser Gasmengen aus dem Kurbelkasten erlauben. Sie müssen demnach grosse Querschnitte rasch freigeben, aber auch rasch wieder schliessen, um das Ansaugen von Frischluft und damit das Entstehen von Sekundärexplosionen zu verhindern.
Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, alle bewegten Ventilteile, also auch die Federn, möglichst massearm auszubilden, eine reibungsfreie Führung des Ahschlussorganes anzustreben, sowie , das'öffnen der Ventilplatte nicht durch allzu starke Federwirkung zu verzögern bzw. zu verhindern.
Ausser einem wirksamen Schutz des Bedienungpersonales vor Flammeneinwirkung ist auch ein gefälliges Äusseres der Maschine anzustreben, indem bei der Konstruktion des Ventiles darauf Rücksicht genommen wird, dass es möglichst wenig von der Kurbelkastenwand absteht.
Bekannte Ventilkonstruktionen erfüllen diese Bedingungen nur zum Teil. Die als Schraubenfeder ausgebildete, im Innern des Maschinengehäuses angeordnete Schliessfeder eines solchen Venti- les stützt sich einerseits am Ventilsitz und anderseits an einem Federwiderlager des Ventiltellers ab. Die zylindrische Schraubenfeder hat einen verhältnismässig grossen Windungsdurchmesser und sitzt in einem sehr massiven Federteller, der einen grösseren Durchmesser als der Ventilteller aufweist und vom Kopf des Ventiltellerschaftes durch Schwenkung um 900 abnehmbar ist. Eine solche Ventilbauart ist wegen ihrer grossen Massenträgheit für den Erfindungszweck, insbesondrere bei grösseren Durchgangsquerschnitten, unverwendbar.
Der grosse Federteller behindert das ra- sche Ausströmen grosser Gasmengen und muss überdies durch eine andere grössere öffnung beim Montieren des Ventiles umständlich in das Maschinengehäuse eingeführt werden.
Die gleichen Mängel zeigt, ein anderes bekanntes, für Druckförderanlagen bestimmtes Sicherheitsventil, dessen ebener Ventilteller einerseits durch die bereits besprochene Schraubenfeder und anderseits durch eine druckbelastete, gewölbte
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Ein bereits bekanntes Entlastungsventil verwen- det als Schliessfeder eine Kegelfeder, die jedoch ausserhalb des Maschinengehäuses liegt und sich mit ihrer kleinsten Windung am Ventilfänger abstützt, wogegen die grösste Windung an der ebenen, in der Mitte gleitend geführten Ventilplatte anliegt. Durch ihre Kegelform gewährleistet dort die Schliessfeder lediglich die volle Ausnützung des Offnungshubes.
Die Gleitführung der Ventilplatte begünstigt überdies die Gefahr einer Verklemmung beim öffnungshub der Ventilplatte, wenn sie durch den Druck der Explosionsgase ungleich beansprucht werden sollte. Schliesslich ist es bei Regelventilen bekanntgeworden, den Ventilteller als Kegel auszubilden, der an einer kegel- förmigen Ansenkung des Ventilsitzes anliegt. Der an einem Ende den Ventilkegel tragende Schaft ist am andern Ende mittels eines an ihm starr befestigten Federtellers im Ventilgehäuse geführt, wobei die im Federteller vorgesehenen Aussparungen keinesfalls ausreichend sind, um grosse Gasmengen in, kürzester Zeit durchströmen zu lassen.
Das den Gegenstand der Erfindung bildende Entlastungsventil gestattet die Erfüllung aller an diese Ventiltype gestellten Forderungen und weist gleichfalls eine im Maschinengehäuse angeordnete Schliessfeder auf, die sich einerseits am Ventilsitz und anderseits an einem Federwiderlager des Ventiltellers abstützt. Die die Erfindung kennzeichnenden Hauptmerkmal bestehen darin, dass in an sich bekannter Weise die als Kegelfeder ausgebil- dete Schliessfeder mit ihrer grössten Windung radial.
unverschiebbar, am Ventilsitz anliegt und die kleinste Windung radial unverschiebbar am Federwiderlager sitzt, wobei der Aussendurchmes- ser des Federwiderlagers kleiner als die lichte Weite des Sitzes ist und die Anlagefläche des Ven-
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tiltellers in der Berührungszone mit dem Sitz in an sich bekannter Weise als Kegelfläche ausgebildet ist bzw. eine kegelförmige Tangentialfläche aufweist. Ein weiteres Erfindungsmerkmal bezieht sich auf die gelenkige Halterung des Federtellers an einem vom Ventilteller abstehenden Mittelbolzen mittels eines an dessen freiem Ende ausgebildeten Kegel-oder Kugelkopfes.
Die kegelförmige Anlagefläche des Ventiltellers gewährleistet zusammen mit der Gelenkverbindung zwischen Federteller und Mittelbolzen eine hinreichende Zentrierung des Ventiltellers am Sitz in der Schliesslage sowie nach erfolgter explosiver Druckentlastung. Selbst bei einem Uffnen des Ventiles bis zu dem vorbestimmten Maxi-
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tilfängers, der im Anlagebereich des Ventiltellers die gleiche Form und Neigung wie die Ventiltelleranschlagfläche aufweist. Dadurch wird auch erreicht, dass die Funktion des Ventiles unabhängig von der Einbaulage desselben am Maschinengehäuse gewahrt ist. Das verhältnismässig kleine Federwiderlager sowie die wenigen Federwindungen bieten den ausströmenden Gasen keinen nennenswerten Widerstand.
Nicht zuletzt ist die besonders leichte, einfache Bauweise des Ventiles und die von letzterem gewährleistete Sicherheit des Bedienungspersonales zu betonen.
Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführungsform des erfindungsgemässen Entlastungsventiles im Mittelschnitt, wobei die Ventilplatte in geschlossenem Zustand mit vollen Linien und in vollständig geöffnetem Zustand strichpunktiert dargestellt ist.
Der Ventilsitz 1 kann mit dem Kurbelkastenblech 2, wie aus dem oberen Teil der Zeichnung ersichtlich, durch Schweissung 3 starr verbunden oder, wie im unteren Teil der Abbildung dargestellt, durch Verschraubung 4 mittels eines Gegeringes 5 am Rande der Öffnung festgeklemmt sein. Auf einem Dichtungsring 6 des Ventilsitzes 1 sitzt der schalenförmig gestaltete Ventilteller 7, der über den Bolzen 8 und den Ventilteller 9 von der Kegelfeder 10 im Sinne des Schliessens belastet ist. Ein Ventilfänger 11, der durch Stehbolzen 4a getragen wird und aussen mit einem Flammschutz 12 versehen sein kann, begrenzt den Hub des Ventiltellers. Bei Ausführungen ohne Fänger kann die Ventilplatte am Umfang einen in Richtung auf das Gehäuseblech z. B. kegelför- mig herabgezogenen Randteil aufweisen, der die Flammen ablenkt.
Die Funktion des Ventiles ist
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Gehäusewand abstehende Ventilteile nicht erwünscht sein sollten.
Bei einfachster Ausführung kann das freie Ende des am Ventilteller 7 befestigten Mittelbolzens 8 mit dem Federteller 9, z. B. durch Schwei- ssung, starr verbunden sein. Es erweist sich als zweckmässig, diese Verbindung gelenkig zu gestalten, um nach einem allenfalls erfolgten schrä- gen Abheben der Ventilplatte die Zentrierung derselben in der Schliesslage zu erleichtern. Zu diesem Zweck kann die Auflagefläche des Bolzenkopfes bzw. jene des napfartig ausgebildeten Federtellers als Teil einer Regel- oder Kugelfläche geformt sein.
PATENTANSPRÜCHE :
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Maschinengehäuse, insbesondere für Kurbelkasten von Schiffsmaschinen, bei welchem sich eine im Gehäuse angeordnete Schliessfeder einerseits am Ventilsitz und anderseits an einem Federwiderla-
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zeichnet, dass in an sich bekannter Weise die als Kegelfeder ausgebildete Schliessfeder (10) mit ihrer grössten Windung radial unverschiebbar am Ventilsitz (1) anliegt und die kleinste Windung radial unverschiebbar am Federwiderlager (9) sitzt, wobei der Aussendurchmesser des Federwiderlagers kleiner als die lichte Weite des Sitzes ist und die Anlagefläche des Ventiltellers (7) in der Berührungszone mit dem Sitz in an sich bekannter Weise als Kegelfläche ausgebildet ist bzw. eine kegelförmige Tangentialfläche aufweist.
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Relief valve for machine housings at risk of explosion, in particular for crank cases of ship machines
The invention relates to a discharge stul1! gsventil, which is used for machine housings at risk of explosion, especially for crankcases from. Ship machines, but also for the gear box in heavy machine tools.
Relief valves of this type inserted in openings in the crankcase wall must allow large amounts of gas to be blown out of the crankcase suddenly in the event of an oil mist explosion. You must therefore quickly open large cross-sections, but also quickly close again in order to prevent fresh air being drawn in and thus the occurrence of secondary explosions.
This results in the need to design all moving valve parts, including the springs, to be as low-mass as possible, to strive for friction-free guidance of the connection element, and not to delay or prevent the opening of the valve plate by excessive spring action.
In addition to effective protection of the operating personnel from the effects of flames, a pleasing appearance of the machine is also to be aimed for by taking into account when designing the valve that it protrudes as little as possible from the crankcase wall.
Known valve designs only partially meet these conditions. The closing spring of such a valve, designed as a helical spring and arranged in the interior of the machine housing, is supported on the one hand on the valve seat and on the other hand on a spring abutment of the valve disk. The cylindrical coil spring has a relatively large coil diameter and sits in a very solid spring plate, which has a larger diameter than the valve plate and can be removed from the head of the valve plate shaft by pivoting it by 900. Because of its large mass inertia, such a valve design cannot be used for the purpose of the invention, in particular with larger passage cross-sections.
The large spring plate hinders the rapid outflow of large amounts of gas and moreover has to be laboriously introduced into the machine housing through another larger opening when the valve is being installed.
The same deficiencies are shown by another known safety valve intended for pressure conveying systems, the flat valve disk of which on the one hand by the helical spring already discussed and on the other hand by a pressure-loaded, arched one
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An already known relief valve uses a conical spring as a closing spring, which, however, lies outside the machine housing and is supported with its smallest turn on the valve catcher, whereas the largest turn rests on the flat valve plate, which slides in the middle. Due to its conical shape, the closing spring only ensures full utilization of the opening stroke.
The sliding guide of the valve plate also favors the risk of jamming during the opening stroke of the valve plate if it should be unevenly stressed by the pressure of the explosion gases. Finally, it has become known in control valves to design the valve disk as a cone which rests against a conical countersink of the valve seat. The shaft carrying the valve cone at one end is guided in the valve housing at the other end by means of a spring plate rigidly attached to it, the recesses provided in the spring plate being in no way sufficient to allow large amounts of gas to flow through in the shortest possible time.
The relief valve forming the subject of the invention allows the fulfillment of all requirements placed on this type of valve and also has a closing spring arranged in the machine housing, which is supported on the one hand on the valve seat and on the other hand on a spring abutment of the valve disk. The main features characterizing the invention consist in the fact that, in a manner known per se, the closing spring, which is designed as a conical spring, has its largest turn radially.
immovable, rests on the valve seat and the smallest turn sits radially immovable on the spring abutment, the outer diameter of the spring abutment being smaller than the clear width of the seat and the contact surface of the valve
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tilteller is designed in a known manner as a conical surface in the contact zone with the seat or has a conical tangential surface. Another feature of the invention relates to the articulated mounting of the spring plate on a central bolt protruding from the valve plate by means of a conical or spherical head formed at its free end.
The conical contact surface of the valve plate, together with the articulated connection between the spring plate and the central bolt, ensures adequate centering of the valve plate on the seat in the closed position and after the explosive pressure relief has taken place. Even if the valve is opened up to the predetermined maximum
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tilfängers, which has the same shape and inclination as the valve disk stop surface in the contact area of the valve disk. This also ensures that the function of the valve is maintained regardless of its installation position on the machine housing. The relatively small spring abutment and the few spring coils do not offer any significant resistance to the gases flowing out.
Last but not least, the particularly light, simple design of the valve and the safety of the operating personnel guaranteed by the latter should be emphasized.
The drawing shows an example of an embodiment of the relief valve according to the invention in a central section, the valve plate being shown in the closed state with full lines and in the fully open state with dash-dotted lines.
The valve seat 1 can be rigidly connected to the crankcase plate 2, as shown in the upper part of the drawing, by welding 3 or, as shown in the lower part of the figure, clamped by screwing 4 by means of a counter ring 5 at the edge of the opening. Seated on a sealing ring 6 of the valve seat 1 is the shell-shaped valve disk 7, which is loaded by the conical spring 10 via the bolt 8 and the valve disk 9 in the sense of closing. A valve catcher 11, which is supported by stud bolts 4a and can be provided with a flame protection 12 on the outside, limits the stroke of the valve disk. In the case of designs without a catcher, the valve plate on the circumference can have a z. B. have a conical edge part drawn down, which deflects the flames.
The function of the valve is
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Valve parts protruding from the housing wall should not be desired.
In the simplest embodiment, the free end of the center pin 8 attached to the valve plate 7 can be connected to the spring plate 9, e.g. B. be rigidly connected by welding. It has proven to be expedient to make this connection articulated in order to facilitate the centering of the valve plate in the closed position after any inclined lifting off of the valve plate. For this purpose, the bearing surface of the bolt head or that of the cup-like spring plate can be shaped as part of a regular or spherical surface.
PATENT CLAIMS:
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Machine housing, in particular for the crankcase of marine engines, in which a closing spring arranged in the housing is on the one hand on the valve seat and on the other hand on a spring counter
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draws that in a known manner the closing spring (10) designed as a conical spring rests with its largest turn radially immovable on the valve seat (1) and the smallest turn is radially immovable on the spring abutment (9), the outer diameter of the spring abutment being smaller than the clear The width of the seat and the contact surface of the valve disk (7) in the contact zone with the seat is designed as a conical surface in a manner known per se or has a conical tangential surface.