DE1079412B - Sicherheitsventil mit Hilfsventil - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein Sicherheitsventil, das den Druck aus einem System abläßt, wenn dieser einen vorher bestimmten Wert überschreitet.

Sicherheitsventile zum Regeln verhältnismäßig hohen Druckes beginnen häufig zu klappern, wenn der Druck in der Anlage in die Nähe des vorbestimmten Wertes gerät, bei dem das Ventil sich öffnet, und es sind bereits die verschiedensten verhältnismäßig komplizierten Bauarten bekanntgeworden, um eine befriedigende Druckregelung zu erreichen. Häufig wird ein Hilfsventil zur Erzielung einer störungsfreien Regelung verwendet, und auch die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung mit einem Hilfsventil zur Steuerung des Hauptventils.

Bei bekannten Sicherheitsventilen sind Hilfsventile so vorgesehen, daß sie der ankommenden Strömung ausgesetzt sind, so daß von dieser mitgerissene Verunreinigungen sich am Hilfsventil festsetzen und dieses verstopfen können. Dies kann dazu führen, daß das Sicherheitsventil versagt, weil der Druck in der Steuerkammer für das Hauptventil nicht mehr über das Hilfsventil entlastet werden kann.

Die Erfindung betrifft demgegenüber ein Sicherheitsventil mit einem Hilfsventil, das beim Öffnen den Druck in der Steuerkammer entlastet, wobei die Steuerkammer über eine Drosselstelle mit der Zuflußseite verbunden ist. Ein Verstopfen des Hilfsventils wird bei dem erfindungsgemäßen Sicherheitsventil dadurch vermieden, daß das Hilfsventil nur mittelbar über ein Steuerglied von' dem abzusichernden Druck beaufschlagt ist, das aus einer Membran oder einem lose geführten Kolben mit einer nachgiebigen Dichtung besteht. Die eventuell Verunreinigungen mitführende ankommende Strömung bewirkt dabei lediglich eine Bewegung der Membran oder des abgedichteten Kolbens, und diese Bewegung bewirkt ihrerseits, daß das Hilfsventil geöffnet wird, das seinerseits deswegen nicht leicht verstopft werden kann, weil es nicht den Zufluß zur Steuerkammer öffnet, sondern der Steuerkammer nachgeschaltet ist, und nur von einer Strömung beaufschlagt wird, die vorher die feste Drossel passiert hat. Wird die feste Drosselstelle durch Verunreinigungen verstopft, dann bleibt das Hilfsventil unter dem Einfluß des Steuergliedes offen, bis der Zuflußdruck auf das vorbestimmte Maß abgesunken ist.

Vorteilhaft kann das Steuerglied, beispielsweise der lose geführte Kolben, über eine Hebelübersetzung auf den Kolben des Hilfsventils wirken, so daß der verhältnismäßig geringe Weg des Steuergliedes in einer der Hebelübersetzung entsprechenden Vergrößerung am Hilfsventil wirksam wird.

Da das erfindungsgemäß zur Entlastung des Hilfsventils vorgesehene Steuerglied eine elastische Be-

Sicherheitsventil mit Hilfsventil

Anmelder:

Howard A. Droitcour, Cranston, R. I.,
und John M. Droitcour,
Warwick, R. L (V. St. A.)

Vertreter; Dr. W. Schalk

und Dipl.-Ing. P. Wirth, Patentanwälte,

Frankfurt/M., Große Eschenheimer Str. 39

Howard A. Droitcour, Cranston, R. I.,

und John M. Droitcour, Warwick, R. I. (V. St. Α.),

sind als Erfinder genannt worden

wegung. ausführt, kann auf besondere Genauigkeit bei der Herstellung und Lagerung verzichtet werden, was zu einer Vereinfachung und Verbilligung eines erfindungsgemäßen Ventils wesentlich beiträgt. Eine weitere Vereinfachung hinsichtlich der Genauigkeitsanforderungen bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen Ventils kann nach einem weiteren Erfindungsgedanken dadurch erreicht werden, daß die Wandung der vom Hilfsventil zu entlastenden Steuerkammer einen mit dem Hauptkolben verbundenen Balgen aufweist, so daß auf einen genau bearbeiteten Kolben zur Steuerung des Hauptventils verzichtet werden kann.

Zwei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Sicherheitsventils sind an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 im Schnitt ein Ventil nach der Erfindung mit seihen wesentlichen Teilen,

Fig. 2' einen Teilschnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1, Fig". 3 einen Schnitt ähnlich der Fig. 1 durch eine andere Ausführungsform und

Fig. 4 eine Ansicht des Jochs nach Fig. 3.

In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 ein Gehäuse bzw. einen äußeren Ventilkörper ΙΟ, in dem die wirksamen Teile des Ventils untergebracht sind. Dieses Gehäuse besitzt eine zentrale zylindrische Bohrung 11, die mit der Einlaßöffnung 12 und der Auslaßöffnung 13 in Verbindung steht. In der Bohrung 11 ist eine im wesentlichen zylindrische herausnehmbare Einheit 15 untergebracht. Dabei sind an ihrem oberen Ende ein Dichtungsring 16 und an ihrem unteren Ende ein Dichtungsring 17 zwischen der Wandung der Bohrung

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11 und der zylindrischen herausnehmbaren Einheit 15 angebracht. Die Einlaßöffnung 12 ist von einem Dichtungsring 18 umgeben. Diese herausnehmbare Einheit 15 enthält alle beweglichen Teile und kann, wenn der Austausch oder eine Reparatur eines dieser Teile erforderlich wird, als Ganzes aus dem Gehäuse herausgenommen werden, ohne die Anschlüsse am Einlaß und Auslaß zu beeinflussen.

Die Einheit 15 besitzt «ine Mittelbohrung 20, die an ihrem unteren Ende durch einen Gewindezapf en 21 mit Dichtungsring 22 verschlossen ist. Auf dem Zapfen 21 befindet sich ein Einsatzstück 23 mit einer Mittelbohrung 24 und radialen Kanälen 25 in seinem unteren Teil, die zu einer Ringkammer 26 in Form einer Aussparung des unteren Teiles führen. Die Ringkammer steht mit einer Aussparung 27 in Verbindung, die einen Teil der Leitung zum Auslaß 13 bildet. Das obere Ende der Bohrung 24 im Einsatzstück 23 bildet einen Ventilsitz 28 im Wege vom Einlaß 12 zum Auslaß 13. Dieser Ventilsitz 28 ist, wie die Zeichnung zeigt, abgeschrägt.

Der Hauptkolben 30 ist gleitbar in der Bohrung 20 gelagert und besitzt einen verengten Teil 31 mit dem Ventilsitz 28 entsprechend abgeschliffenen Kanten, während sein oberer Teil gemäß Fig. 1 eine Trennwand in Gestalt eines Kolbens 32 mit Aussparungen 33 auf seiner Seitenfläche bildet. Er ist so dimensioniert, daß ein Durchsickern von Flüssigkeit vom Einlaß 12 durch die öffnung 34 zu der Steuerkammer 35 über dem Kolben 32 erfolgen kann. Eine Feder 36 stützt sich einerseits gegen den Kolben 32 und andererseits gegen die obere Wand der Kammer 35, so daß der Kolben nach unten gedrückt wird. Ein Kanal 37 führt von der Kammer 35 zu einem Hilfsventil und ist mit einer Einsatzhülse 38 versehen, deren oberes Ende einen Ventilsitz 39 für den Kolben 40 des Hilfsventils bildet, dessen unteres Ende 41 dicht auf dem Ventilsitz 39 aufsitzt. Eine den Ventilkolben 40 umgebende Feder 42 dient gleichzeitig als Kolbenführung. Wird das Hilfsventil von seinem Sitz 39 abgehoben, so strömt Flüssigkeit durch den Steuerkanal 37 und einen Schlitz 43 zum Auslaß 13. Im oberen Teil der Einheit 15 befindet sich eine Bohrung 45, von der aus sich die. Schlitze 43 und 44 radial nach außen erstrecken.

In der Bohrung 45 ist ein Einsatzstück 46 gleitbar gelagert und durch einen Dichtungsring 47 gegen die Bohrung abgedichtet. Dieser Einsatz bildet mit einem unteren Ansatz einen Anschlag für das obere Ende einer Feder 49. Zur Änderung der Federspannung dient eine Schraube 50, die in ein Gewinde 51 der Bohrung 45 eingreift, so daß der Einsatz 46 in die Bohrung hineingeschoben und die Federspannung vergrößert werden kann. Eine Gewindemutter 66 sichert die Schraube 50 in ihrer Lage. Das untere Ende der Feder 49 drückt gegen ein Zwischenteil 52, das den Federdruck über einen gewölbten Vorsprung 53 auf einen Hebel 54 überträgt, der um einen Zapfen 55 schwenkbar im Schlitz 44 gelagert ist. In einen Hohlraum 56 unterhalb des Hebels 54 ragt ein Steuerglied für den Hilfskolben 40, das bei diesem Ausführungsbeispiel aus einem Steuerkolben 57 mit einer konischen Spitze 58 besteht, die in eine Aussparung 59 auf der Unterseite des Hebels eingreift; eine weitere Aussparung 60 an der Unterseite des Hebels dient zur Aufnahme des gewölbten oberen Endes von dem Hilfskolben 40. Der Kolben 57 ist gleitbar in einer Bohrung 61 gelagert und durch einen Dichtungsring 62 abgedichtet. Die Bohrung 61 steht über Kanäle 63 und 64 mit der Öffnung 34 und dem Einlaß 12 in Verbindung. Der Dichtungsring 62 ist elastisch, und der Kolben 57 macht so geringe Bewegungen, daß der Dichtungsring nicht gleitet und der Kolben im wesentlichen eine nachgiebige Trennwand bildet, die elastisch gelagert ist und bei den kleinen in Betracht kommenden Bewegungen ein Minimum an Reibung ergibt.

Der Druck vom Einlaßkanal 12 wird also über die Leitungen 64 und 63 unmittelbar auf den Steuerkolben 57 übertragen, während er zum Hilfskolben 40 nur längs der Seiten des Kolbens 32 und durch eine enge Öffnung 65 im Hauptkolben sickert; sowohl der Kolben 57 wie der Hilfskolben 40 stehen unter Einwirkung des Hebels 54 und damit der Feder 49, die so eingestellt wird, daß das Hauptventil 31 sich bei einem vorbestimmten Druck öffnet. AVenn also der Druck am Einlaß 12 den festgesetzten Wert überschreitet, bewegen sich der Kolben 57 und der Hilfskolben 40 entgegen der Feder 49 nach oben, und beim Öffnen des Hilfsventils 40 strömt Flüssigkeit aus der Kammer

35 zum Auslaß 13, wodurch der Druck über dem Hauptventil 31 so weit absinkt, daß der Druck am Einlaß 12 das Hauptventil 31 entgegen seiner Feder

36 öffnet und jetzt eine Strömung durch die Bohrung 24, die Kanäle 25, 26, 27 und 43 zum Auslaß 13 stattfindet. Etwa von der bei 12 eintretenden Strömung mitgeschleppte Verunreinigungen können also gegebenenfalls höchstens die Sickerkanäle zur Steuerkammer 35 verstopfen, aber eine Entlastung des Hilfskolbens 40 über die Teile 57 und 54 und damit das öffnen des Hauptventils 31 nicht verhindern.

Da alle Ventile und Kolben voneinander unabhängige Form haben, dürfen kleine Herstellungstoleranzen auftreten, und kleine axiale Abweichungen zwischen dem Führungskolben 57 und dem Hilfskolben 40 ergeben keine wesentliche Beeinflussung der Arbeitsweise des Ventils; dadurch wird eine Massenherstellung wesentlich vereinfacht. An die axiale Ausrichtung der Ventilsitze und Ventilteller bzw. -kolben sind also nur minimale Anforderungen zu stellen. Die Gesamtanordnung ergibt überdies nur ein Mindestmaß an Reibung der bewegten Teile, beispielsweise der Ventilkolben, was für ein gutes öffnen und Schließen wichtig ist.

An Stelle der oben beschriebenen Ventileinheit 15 kann in vielen Fällen auch eine Einheit 70 gemäß Fig. 3 in die Bohrung 11 eingesetzt werden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist der auf den Ventilsitz 28 passende Kolben 71 des Hauptventils mit einer allgemein mit 72 bezeichneten Trennwand verbunden, die hier die Gestalt eines Balgen mit einer Endwandung 73 hat, welche den Kolben 71 trägt, und einer Ziehharmonikawandung 74, die am oberen Ende 75 der Endwand 75' der Bohrung 20 befestigt ist. Die aus Metall od. dgl. bestehende Ziehharmonikawandung ist elastisch genug, um ein Abheben des Zapfens 71 von dem Ventilsitz 28 zu gestatten und bildet so eine nachgiebige Trennwand zwischen dem hohen Druck außerhalb und dem niedrigeren Druck in der Steuerkammer 76 innerhalb des Balgens. Unter der Wirkung einer Feder 77 wird die den Zapfen 71 tragende Endwand 73 gegen den Ventilsitz 28 gedrückt. Durch eine enge öffnung 78 kann Flüssigkeit aus der Zone 79 in die Kammer 76 einsickern.

Eine von der Kammer 76 in eine Aussparung 81 führende Steuerleitung 80 dient zur Verbindung mit der Bohrung 45, die vom anderen Ende der Einheit 70 ausgeht und bereits in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben wurde; in der Bohrung 45 sind viele den früher beschriebenen Teilen entsprechende Teile vorbanden und mit gleichen Bezugszeichen versehen. Das

untere Ende der Feder 49 liegt hier an einem Vorsprung 52 eines Teiles 82, das einen Vorsprung 83 besitzt.

An einem Joch 85 (vgl. Fig. 4) sitzt ein Zapfen 86, der in die abgeschrägte Kante der Öffnung des Kanals 80 paßt und das Hilfsventil zur Entlastung der Steuerkammer 76 bildet. Das Joch trägt am oberen Rand eine Aussparung 88 zur Aufnahme des Vorsprunges 83 des unter Wirkung der Feder 49 stehenden Teiles 82.

Das Joch 85 ist in einem Gebiet 90 von niedrigem Druck angeordnet, das über die radiale Öffnung 43 mit dem Auslaß 13 in Verbindung steht und würde unter Wirkung der Feder 49 den Steuerkanal 80 schließen. Im freien Raum 91 des Jochs 85 ist jedoch ein Balgen 92 vorgesehen, dessen Inneres mit dem hohen Druck in Verbindung steht und der eine Trennwand gegenüber dem niedrigen Druck im Raum 90 außerhalb des Balgens bildet. Der Balgen wirkt somit als Trennwand, besitzt eine ringförmige Ziehharmonikawandung 93, eine ihn abschließende obere Wandung 94 und eine untere Wandung 95, die über einen Durchlaß 96 mit einem in der Einheit 70 angebrachten Kanal 97 und längs der Seitenwand der Einheit 70 über die Verbindung 98 mit dem Einlaß 12 bzw. der Kammer 79 in Verbindung steht.

Es ergibt sich also, daß der Eingangsdruck unmittelbar auf den als Steuerglied für das Hilfsventil 86 wirkenden Balgen 92 übertragen wird, der entgegen der Wirkung der Feder 49 beim Erreichen eines bestimmten Druckes nach oben ausgedehnt wird. Der Balgen 92 hebt dann das Joch 85 an, das den Steuerkanal 80 weit genug öffnet, so daß der Druck in der Kammer 76 innerhalb des Balgens 72 nachläßt und der Außendruck auf den Balgen den Hauptkolben 71 anhebt, worauf eine Strömung von der Einlaß Seite 12 zum Auslaß 13 einsetzt, die den Überdruck ausgleicht. Das Ventil kehrt danach unter der Wirkung der Feder wieder in die geschlossene Stellung zurück.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Sicherheitsventil mit einem Hilfsventil, das beim Öffnen den Druck in der Steuerkammer entlastet, die über eine Drosselstelle mit der Zuflußseite verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerglied, das von dem abzusichernden Druck beaufschlagt ist und das Hilfsventil (40, 86) beeinflußt, eine Membran (92) oder ein lose geführter Kolben (57) mit einer nachgiebigen Dichtung (62) ist.

2. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der lose geführte Kolben (57) über eine Hebelübersetzung (54) auf den Kolben (40) des Hilfsventil» wirkt.

3. Sicherheitsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung der vom Hilfsventil zu entlastenden Steuerkammer für den Hauptkolben (71) einen mit diesem verbundenen Balgen (72) aufweist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 483 311, 634929;
französische Zusatzpatentschrift Nr. 42 798;
USA.-Patentschrift.en Nr. 2431283, 2573 231,
619109.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 909 769/300' 3.