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Überdruckventil für Druckluftschalter hoher Spannung
Die bei Hochspannungsdruckluftschaltern zur Verwendung kommenden Überdruckventile müssen bei einem bestimmten Druck, z. B. 17 atü, ansprechen, sollen aber im Bereich zwischen 16 und 16,5 atd wieder schliessen, um den Druckluftverbrauch beim Ansprechen der Ventile einzuschränken und den Schalter betriebsfähig zu erhalten. Bei den bisher zur Verwendung kommenden Überdruckventilen ist im allgemeinen der Öffnungsdruck durch eine vorgespannte Feder gegeben, während der Schliessdruck dadurch eingestellt wird, dass der Ventilteller eine oder mehrere kleine Bohrungen besitzt, die in einen Druckraum der Rückseite des Ventiltellers münden. Dieser Druckraum steht ausserdem über eine Ent- lüftungsöffnung mit der freien Atmosphäre in Verbindung.
Durch den auf der Rückseite des Ventiltellers anstehenden Druck wird sich bei Verringerung des Überdruckes ein Strömungsgleichgewicht einstellen, so dass sich das Ventil auf Grund der Kraft dei Ventilfeder wieder schliesst. Um eine gewisse Einstellung des Schliessdruckes zu erreichen, wird der Querschnitt der Entlüftungsöffnung veränderlich gestaltet. Beispielsweise kann der Querschnitt durch eine Düsennadel eingestellt und so eine gewisse Anpassung des Ventils an die jeweiligen Arbeitsbedingungen erreicht werden.
Diese Ventile arbeiten zuverlässig. wenn sie in der Nähe des Druckluftkessels eingebaut werden, so dass die Druckluftleitungen zu den Ventilen nicht allzulang sind. Aus konstruktiven Gründen lässt es sich jedoch bei Druckluftschaltern hoher Spannung nicht vermeiden, das Überdruckventil überlängere Rohrleitungen zu speisen. Spricht nun ein solches Ventil an, so fällt der Druck am Ende der Rohrleitung infolge der Strömungsverluste erheblich ab, und das Ventil schliesst sofort wieder. Der dadurch neuerdings anstehende Druck öffnet das Ventil wieder. Das Ventil beginnt zu flattern. Um dieses Flattern zu verhindern, kann man den Ventilteller strömungstechnisch so ausbilden, dass er auch bei relativ niedri- gel1lanstehendemDruck noch voll geöffnet bleibt.
Eine derartige Ausbildung hat aber den Nachteil, dass die Druckdifferenz zwischen Öffnen und Schliessen des Ventils zu gross ist.
Um nun bei einem Hochspannungsdruckluftschalter mit längerer Rohrleitung zum Überdruckventil zu erreichen, dass trotz geringer Druckdifferenz zwischen Ansprechen und Schliessen des Überdruckventils ein Flattern nicht eintritt, ist bei dem Überdruckventil, dessen federbelasteter, in einem Zylinder gleitender Ventilteller unmittelbar vom Druck in der Druckluftleitung bewegt wird und der mit einer oder mehreren Bohrungen versehen ist, über die beim Ansprechen des Ventils die Druckluft in einen auf der Rückseite des Ventiltellers befindlichen Druckraum gelangt, der eine zusätzliche Entlüftungsöffnung be- sitzt, erfindungscemäss die Entlüftungsöffnung im Druckraum hinter dem Ventilteller durch ein federbelastetes Hilfsventil verschlossen,
das nach seinem Ansprechen in Abhängigkeit vom Druck in der Druckluftzuführungsleitung zum Hilfsventil wieder schliesst. Dieses Hilfsventil, dessen Ventilteller unmittelbar mit einem besonderen, vom Druck in der Druckluftleitung beaufschlagten Kolben in Verbindung steht, ist durch Veränderung der auf seinen Ventilteller einwirkenden Federkraft einstellbar.
Es ist schon ein Ventil bekannt, bei dem die Druckluftzuführung zu dem hinter dem Ventilteller gelegenen Druckraum durch in Abhängigkeit von der Stellung des Ventiltellers erfolgendes Verschliessen der den Ventilteller durchsetzenden Bohrung gesteuert wird. Auch ist es bekannt, das Entlüf- ten des hinter dem Ventilteller gelegenen Druckraumes durch ein die Entlüftungsöffnung verschliessendes, vom zu überwachenden Überdruck beaufschlagtes Hilfsventil zu steuern. In der erstgenannten Anordnung ist ein Hilfsventil nicht vorgesehen, während in der zweiten Ventilanordnung das Hilfsventil
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sowohl zum Öffnen als auch zum Schliessen des Hauptventils dient. Diese Ventilanordnungen weichen daher grundlegend von dem Überdruckventil nach der Erfindung ab.
Eine der möglichen Ausführungsformen ist in der Zeichnung dargestellt. Der Ventilteller 1 des Über- druckventils wird von der anstehenden Druckluft in der Leitung 2 beaufschlagt. Eine über das drehbare Verschlussstück 3 einstellbare Druckfeder 4 hält dem Druck in der Rohrleitung 2 das Gleichgewicht. Ein
Zwischenstück 5 dient dazu, eine gleichmässige Verteilung der Federkraft auf den Ventilteller 1 zu er- reichen, so dass ein Verkanten des Ventiltellers nicht möglich ist. Im Ventilteller 1 befinden sich 2klei- ne Bohrungen 6, durch die Druckluft in den Raum 7 nach Ansprechen des Überdruckventils gelangen kann.
Der Raum 7 besitzt eine Entlüftungsöffnung 8, die durch den Ventilteller 9 des Hilfsventils 10 verschlossen ist. 11 ist die Feder des Hilfsventils, deren Kraft durch das Verschlussstück 12 einstellbar ist.
Mit dem Ventilteller 9 ist ein kleiner Kolben 13 fest verbunden, der über die Druckluftleitung 14 vom
Druck in der Leitung 2 beaufschlagt ist. Eine Blende 15 in der Druckluftleitung 2 dient dazu, den Druck in der Leitung 14 festzulegen, um ein einwandfreies Arbeiten des Hilfsventils 10 sicherzustellen.
Die Wirkungsweise des Überdruckventils ist wie folgt :
Steigt der Druck über das zulässige Mass an, so wird der Ventilteller 1 entgegen der Kraft der Feder 4 angehoben. Die Druckluft entweicht über die Öffnung 16 ins Freie. Die aerodynamische Formgebung des Ventiltellers 1 ist nun so gewählt, dass dieser erst weit unter dem Ansprechwert des Überdruckventils schliessen kann. Über die Bohrungen 6 gelangt ein Teil der ausströmenden Druckluft in den Raum 7 und so hinter den Ventilteller 1 und beaufschlagt diesen mit einer gewissen Kraft, wenn die Rohrleitung 8 geschlossen ist. Die Rohrleitung 8 wird aber beim Ansprechen des Überdruckventils durch den Ventilteller 9 des Hilfsventils 10 entlüftet, denn der Druck in der Rohrleitung 2 herrscht auch in der Leitung 14.
Je nach Einstellung des Hilfsventils 10 wird die Rohrleitung 8 beim Absinken des Druckes in der Leitung 14 geschlossen. Hiedurch steigt der Druck im Raum 7 an, so dass die Feder 4 das Ventil schlagartig schliesst, wenn die Kraft der Feder 4 und die Druckkraft hinter dem Ventilteller 1 grösser werden als die Strömungsdruckkraft vor dem Ventilteller.
Durch das Hilfsventil 10 wird erreicht, dass trotz geringer Druckdifferenz zwischen Ansprechen und Wiederschliessen des Überdruckventils ein Flattern des Überdruckventils vermieden ist ; die Formgebung des Ventiltellers 1 und die Charakteristik der Feder 4 kann nämlich jetzt so gewählt werden, dass das Überdruckventil sicher und weit beim Ansprechen öffnet und geöffnet bleibt, auch wenn der Druck vor dem Teller nach dem Öffnen stark absinkt, weil z. B. eine lange Rohrleitung zwischen Kessel und Überdruckventil vorhanden ist.
Der Schliessvorgang erfolgt trotzdem einwandfrei und auch bei einem nur geringen, gewünschten Druckabfall im Kessel, weil nach dem Schliessen des Hilfsventils 10 eine erhebliche Schliesskraft in Form des rückseitig am Ventilteller 1 anstehenden Druckes zur Verfügung steht, die den verhältnismässig hohen Strömungsdruck vor dem Ventilteller 1 bei der erfolgten Dimensionierung ohne weiteres ausgleichen kann und so einen einwandfreien, einstellbaren Schliessvorgang ermöglicht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Für Druckluftschalter hoher Spannung bestimmtes Überdruckventil, dessen federbelasteter, in einem Zylinder gleitender Ventilteller unmittelbar vom Druck in der Druckluftleitung bewegt wird und der mit einer oder mehreren Bohrungen versehen ist, über die beim Ansprechen des Ventils die Druckluft in einen auf der Rückseite des Ventiltellers befindlichen Druckraum gelangt, der eine zusätzliche Entlüftungsöffnung besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsöffnung im Druckraum hinter dem Ventilteller durch ein federbelastetes Hilfsventil verschlossen ist, das nach seinem Ansprechen in Abhängigkeit vom Druck in der Druckluftzuführungsleitung zum Hilfsventil wieder schliesst.