DE1228880B - Federbelastetes Sicherheitsventil - Google Patents

Federbelastetes Sicherheitsventil

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DE1228880B
DE1228880B DES60551A DES0060551A DE1228880B DE 1228880 B DE1228880 B DE 1228880B DE S60551 A DES60551 A DE S60551A DE S0060551 A DES0060551 A DE S0060551A DE 1228880 B DE1228880 B DE 1228880B
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Germany
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valve
closure piece
safety valve
ring
inner ring
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DES60551A
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English (en)
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Rene Libert
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Sarasin & Cie SA Des Ets
Original Assignee
Sarasin & Cie SA Des Ets
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/02Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side
    • F16K17/04Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded
    • F16K17/0433Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded with vibration preventing means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/02Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side
    • F16K17/04Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded
    • F16K17/0466Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded with a special seating surface

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Safety Valves (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein federbelastetes Federbelastetes Sicherheitsventil Sicherheitsventil mit einem als Hochhubkolben ausgebildeten Verschlußstück, dessen Ventilsitz koaxial von zwei zylindrischen, in der Höhe verstellbaren Ringen umgeben ist.
  • Bei Sicherheitsventilen dieser Art ist es bekannt, diese Ringe relativ zueinander und zum Ventilsitz beliebig verstellbar auszubilden. Hierbei bilden die einander zugekehrten Stirnflächen des Verschlußstücks und des Innenringes einen Austrittsspalt für eine ringförmige Staudruckkammer, der von dem verstellbaren Außenring überwacht wird, der mit korbbogenförmig gestalteten Austrittsöffnungen mit nach oben gerichteter Wölbung versehen ist, um bei wachsendem Ventilhub das Maß des Anwachsens der Austrittsfläche für die Hubeinheit nach und nach zu verringern und dadurch zu erreichen, daß das ausströmende Medium in der Staudruckkammer derart gestaut wird, daß die im Sinne des öffnens des Ventils wirkende Kraft in jedem Punkt des Hubweges des Ventils zum Ausgleich der mit zunehmendem öffnungshub zunehmenden Spannung der Ventilbelastungsfeder zunimmt.
  • Einem anderen bekannten Sicherheitsventil dieser Art liegt die Aufgabe zugrunde, bei geöffnetem Ventil eine möglichst große Austrittsöffnung zu schaffen, um eine verhältnismäßig schwache Ventilfeder anwenden zu können.
  • Diesen beiden bekannten Sicherheitsventilen ist es gemeinsam, daß bereits bei einem ganz geringfügigen öffnen des Ventils eine Strömung auftritt, so daß ein Druckabfall eintritt, wodurch das Verschlußstück sofort wieder von der Ventilfeder auf den Ventilsitz zurückgedrückt wird. Dies löst anschließend wieder ein Öffnen des Ventils aus, so daß der Verschlußkörper sowohl beim Öffnen als auch beim Schließen des Ventils leicht ins Flattern kommt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitsventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das jeweils den besonderen Anforderungen durch eine einfache Einstellung so angepaßt werden kann, daß in jedem speziellen Einsatzfall mit Sicherheit ein Flattern des Verschlußkörpers beim öffnen und beim Schließen des Ventils vermieden wird.
  • Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die Kombination der folgenden Merkmale gelöst: a) Die Stirnfläche des inneren Ringes ist etwa so groß wie die im Schließzustand des Ventils vom Druck im Auslaß beaufschlagte gegenüberliegende Ringfläche des Verschlußstücks; b) die Innenfläche des vollwandig ausgebildeten äußeren Ringes ist im Bereich seines Randes zylindrisch, wobei der Innendurchmesser dieses Ringes nur geringfügig größer als der Außendurchmesser des gegenüberliegenden zylindrischen Teiles des Verschlußstücks ist; c) der innere und äußere Ring sind relativ zueinander und zum Ventilsitz beliebig verstellbar; d) im Verschlußstück ist mindestens ein durchgehender Kanal vorgesehen, der in der dem inneren Ring gegenüberliegenden Stirnfläche des Verschlußstücks mündet.
  • Dadurch, daß gemäß dem Merkmal a) die Stirnfläche des inneren Ringes etwa so groß ist wie die gegenüberliegende Ringfläche des Verschlußstücks, wird erreicht, daß durch Verstellung des inneren Ringes das Volumen des von der Stirnfläche des inneren Ringes begrenzten Ringraumes wesentlich verändert werden kann.
  • Durch das Merkmal b) wird erreicht, daß der Außenring so eingestellt werden kann, daß er den obengenannten Ringraum praktisch so abschließt und beim Abheben des Verschlußstücks von seinem Sitz das Ventil noch nicht ganz öffnet, wodurch die, beaufschlagte Fläche des Verschlußstücks zur Erhöhung des statischen öffnungsdrucks um die diesen Ringraum begrenzende Verschlußstückfläche vergrößert wird; damit ist ein sicheres Abheben des Verschlußstücks vom Ventilsitz gewährleistet. Gleichzeitig wird durch dieses Merkmal erreicht, daß bei geöffnetem Ventil eine axiale Ablenkung des ausströmenden Stoffes bewirkt wird, durch die ein im öffnungssinn wirkender dynamischer Druck auf das Verschlußstück ausgeübt wird..Dies hat wiedetum den Vorteil, daß beim Schließen des Ventils sofort nach dem Unterbinden der Strömung infolge des Abschließens des Ringraumes durch das Verschlußstück die vom ausströmenden Medium ausgeübte öffnungskraft absinkt und die Schließbewegung weitergefördert wird. Diese Eigenschaft des Sicherheitsventils gemäß der Erfindung kann nun sehr einfach durch die Einstellung des über den Innenring vorstehenden Randes des Außenringes gesteuert werden.
  • Damit der den Ringraum ausfüllende Stoff das Zurückfallen des Verschlußstücks nicht behindert, ist .gemäß dem Merkmal d) im Verschlußstück mindestens ein durchgehender Kanal vorgesehen.
  • Es ist zwar ein Hochhubsicherheitsventil bekannt, bei dem die Begrenzung der Hochubkammer so ausgebildet ist, daß diese, Kammer erst nach einem be- trächtlichen Hub des Verschlußstücks mit dem Auslaß verbunden wird. Bei diesem bekannten Ventil ist jedoch die beim Sicherheitsventil gemäß der Erfindung mögliche Einstellbarkeit des öffnun s- und Schließverhaltens C, zur Anpassung des Sicherheits- 9 ventils an die verschiedenartigsten Anforderungen nicht möglich.
  • Es ist auch ein Hochhubsicherheitsventil bekannt, bei dem im Verschlußstück durchgehende Kanäle vorgesehen sind.# Diese dienen dort jedoch nicht dazu, ein störungsfreies Zurückfallen des Verschlußstücks zu ermöglichen, sondern dazu, das Ein- und Ausströmen des vom Ventil gesteuerten Mediums in eine Dämpfungskammer zu ermöglichen, die dazu vorgesehen ist, durch das sich dort ansammelnde Medium die öffnungsbewegung des Verschlußstücks zu dämpfen.
  • Die Erfindung ist an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles eines Sicherheitsventils gemäß der Erfindung erläutert.
  • F i g. 1 ist ein schematischer Axialschnitt des Ausführungsbeispiels längs der Linie I-1 der F i g. 2; F i g., 2 ist ein Querschnitt längs der Linie II-II der F ig. 1.
  • Bei dem dargestellten Beispiel ist 1 ein Ventilsitz, welcher in einem Gehäuse 2 befestigt ist und mit dem ein Verschlußstück 3 zusammenwirkt, welches in einer zylindrischen Führung 4 gleitet und dessen Schaft 5 von einer nicht dargestellten Belastungsfeder beaufschlagt ist, deren Spannung verändert werden kann.
  • Der Ventilsitz 1 ist von zwei Ringen 6 und 7 umgeben, welche an ihrem Umfang Außenverzahnungen 8 bzw. 9 tragen. Der Innenring 6 trägt auf seinen beiden Seiten Gewinde, welche mit entsprechenden Gewinden des Sitzes 1 bzw. des Außenringes 7 im Eingriff stehen. Diese Gewinde haben gleiche Steigungen, so daß die Drehung des Innenringes 6 nicht die Verschiebung des Außenringes 7 bewirkt und umgekehrt die Unbeweglichkeit des Außenringes nicht die Bewegung des Innenringes beeinträchtigt.
  • Die Verzahnung 9 steht mit einem Schneckengewinde 10 einer Schnecke 11 im Eingriff, deren Kopf 12 außerhalb des Ventilgehäuses 2 liegt. Ebenso weist eine Schnecke 13, deren Kopf bei 14 sichtbar ist, ein Schneckengewinde 15 auf, welches mit der Verzahnung 8 des Innenringes 6 im Eingriff steht. Diese das Ventilgehäuse 2 durchdringenden Schnecken 11, 13 weisen je eine Schulter 16, 17 auf, welche sich um das Loch des Durchtritts der Schnecken durch Hülsen 18, 19 gegen diese legt. Diese Hülsen sind iii Gewindebohrungen 20, 21 des Gehäuses 2 eingeschraubt und werden durch Anschlagschrauben 22, 23 gehalten.
  • Die obere Stirnfläche 24 des Innenringes 6 grenzt zusammen mit einer gegenüberliegenden Ringfläche 25 des Verschlußstücks 3 einen flachen Ringraum 26 um die Austrittsöffnung 27 des Ventilsitzes 1 herum ab. Durch das Verschlußstück 3 hindurchgehende Kanäle 28 kleinen Querschnitts münden in diesen Ringraum 26.
  • Ein Rand 29 des Außenringes 7 ragt über der oberen Stirnfläche 24 des Innenringes 6 vor und bildet mit einer Auflagefläche 30 des Sitzes und des Verschlußstücks zusammen den Umfang des flachen Ringraumes 26.
  • Nachdem man den Ansprechdruck des Ventils dadurch eingestellt hat, daß man die Einstellung der auf das Verschlußstück 3 wirkenden Feder verändert, wird das öffnungs- und Schließverhalten folgendermaßen eingestellt: Man lockert etwas die Gewindehülsen 18 und 19, indem man sie um einen Bruchteil einer Umdrehung in- ihren Bohrungen 20 und 21 so verdreht, daß die Schultern 16 und 17 der Schnecken 11 und 13 freigegeben werden.
  • Man betätigt zunächst die Schnecke 13, deren Kopf 14 zugänglich ist. Die Drehung dieser Schnecke bewirkt über das Schneckengetriebe 15, 8 eine entsprechende Drehung des Innenringes 6, welcher sich infolge des auf dem Ventilsitz vorgesehenen Gewindes verschiebt. Diese Verschiebung wird durch die Außenverzahnung 8 ermöglicht, welche stets mit dem Schneckengewinde 5 im Eingriff bleibt, sie hat jedoch wegen der Gleichheit der Ganghöhen der Gewinde keine Verschiebung des Außenringes 7 zur Folge.
  • Die, Einstellung des Innenringes 6 verändert' die Weite des flachen Ringraumes 26, welcher bei der öffnungsbewegung des Verschlußstücks 3 eine große Rolle spielt. Wenn nämlich bei den Üblichen Ventilen der Druck des Strömungsmittels der öffnungsschwelle sehr nahe liegt, zeigt das Verschlußstück die Neigung, zu »flattern«, d. h., es bildet sich eine Schwingung des Verschlußstücks mit geringer Ampfitude aus, wodurch eine schnelle Folge von öffnen und Schließen entsteht. Anders ausgedrückt, bei Annäherung an die öffnungsschwelle erfolgt das öffnen des Ventils nicht eindeutig. Die Einstellung der Weite des flachen Ringraumes 26 gestattet, für einen gegebenen, durch die Einstellung der Feder des Ventils bestimmten Schwellenwert und unter Berücksichtigung der physikalischen Bedingungen des ausströmenden Mediums ein schlagartiges Abheben des Ventils zu erhalten.
  • Die Erkläruno, der Bedeutung des flachen Ringraums 26 ist darin zu sehen, daß sich zu Beginn der Aufwärtsbewegung des Ventils dieser Raum mit dem Druckmedium füllt. Hierbei tritt zu der Kraft P - S (worin P der Druck und S die Oberfläche des Verschlußstücks an der Stellung der Öffnung 27 des Ventilsitzes bedeuten), welche die Aufwärtsbewegung des Verschlußstücks erzeugt hat, plötzlich eine Kraft P - s hinzu (worin s die Ringfläche 25 des Ventils ist). Durch diese plötzliche Zunahme wird die Kraft der Feder des Ventils reichlich übertroffen, so daß sich das Ventil schlagartig öffnet.
  • Wenn die Weite des Ringraumes 26 zu klein ist, kommt diese Druckzunahme nicht zur Wirkung, und zwar insbesondere wegen des starken Widerstandes des Ringraumes und der von ihm auf das Strömungsmittel ausgeübten Drosselwirkung. Wenn dagegen der Ringraum 26 eine zu große Weite hat, entspannt sich das Strömungsmittel bei seinem Austritt aus der öffnung 27, und der auf die Ringfläche 25 wirkende Druck wird zu klein, als daß dann die gewünschte Wirkung auftreten könnte. Die erfindungsgemäße Vorrichtung gestattet es, durch Entfernen oder Annähern des Innenringes 6 die ideale Stellung für gegebene Verhältnisse durch Versuche an Ort und Stelle zu bestimmen.
  • Die Einstellung des Außenringes 7 durch Beiätigung der Schnecke 11 gestattet die Veränderung der Höhe seines über der oberen Stirnfläche 24 des Innenringes 6 vorspringenden Randes 29. Dieser vorspringende Rand wirkt wie ein Ablenker, welcher das beim Öffnen des Ventils radial aus der Öffnung 27 in Form eines Ringstrahls austretende Strömungsmittel nach oben gegen die Unterseite des Verschlußstücks 3 lenkt. Dieser abgelenkte Strahl übt auf das Verschlußstück eine dynamischeWirkung aus, welche zu der des, von dem Strömungsmittel ausgeübten statischen Druckes hinzutritt und den größtmöglichen Hub des Verschlußstücks bewirkt.
  • Damit sich das Ventil wieder schließen kann, muß infolge dieser dynamischen Wirkung der Druck auf ein bestimmtes Niveau fallen, welches niedriger als das Niveau liegt, welches sein öffnen bewirkt hat. Die Verstellung des Außenringes 7 gestattet daher eine genaue Einstellung des Druckunterschiedes zwischen der Öffnungsschwelle und der Schließschwelle.
  • Es ist zu bemerken, daß das Vorhandensein des Ringraumes 26 beim Zurückfallen des Verschlußstücks eine ähnliche Aufgabe erfüllt wie beim Anheben desselben; er bewirkt nämlich ein schlagartiges Schließen des Ventils. Sobald nämlich das Verschlußstück gegen die Auflagefläche 30 des Ventilsitzes stößt, wird seine dem Druck P' der Schließschwelle ausgesetzte Oberfläche plötzlich von S + s auf S verringert. Hierdurch wird das Verschlußstück kräftig gegen seinen Sitz 1 gedrückt. Das den Ringraum 26 ausfüllende Medium stört das Zurückfallen des Verschlußstückes nicht, da die Kanäle 28 die Abfuhr desselben gestatten.
  • Es ist ferner zu bemerken, daß zu keinem Zeitpunkt der Einstellung ein unmittelbarer Zugang zu den inneren Teilen des Ventils erforderlich ist, da die Betätigung vollständig von außen an den Köpfen 12 und 14 der Schnecken erfolgt. Hierdurch wird jede Gefahr einer Bespritzung des Personals mit dem ausströmenden Medium vermieden, welcher ätzend sein oder eine hohe Temperatur haben kann. Nach beendeter Einstellung werden die Gewindehülsen 18 und 19 festgezogen, wodurch die Schnecken 11 und 13 und somit die Ringe 7 und 6 blockiert werden. Die Schnecken 11 und 13 werden durch eine nicht dargestellte Plombierungsvorrichtung in ihrer endgültigen Stellung gehalten.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Federbelastetes Sicherheitsventil mit einem als Hochhubkolben ausgebildeten Verschlußstück, dessen Ventilsitz koaxial von zwei zylindrischen, in der Höhe verstellbaren Ringen umgeben ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: a) Die Stimfläche (24) des inneren Ringes (6) ist etwa so groß wie die im Schließzustand des Ventils vom Druck im Auslaß beaufschlagte gegenüberliegende Ringfläche (25) des Verschlußstücks (3); b) die Innenfläche des vollwandig ausgebildeten äußeren Ringes (7) ist im Bereich seines Randes (29) zylindrisch, wobei der Innendurchmesser dieses Ringes nur geringfügig größer als derAußendurchmesser des gegenüberliegenden zylindrischen Teiles des Verschlußstücks (3) ist; e) der innere und äußere Ring (6, 7) sind relativ zueinander und zum Ventilsitz (1) beliebig verstellbar; d) im Verschlußstück (3) ist mindestens ein durchgehender Kanal (28) vorgesehen, der in der dem inneren Ring (6) gegenüberliegenden Stirnfläche (24) des Verschlußstücks mündet.
  2. 2. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Ring (6) auf dem inneren Ring (7) und dieser auf dem Ventilsitz (1) verschraubt sind, wobei die Gewinde gleiche Steigung aufweisen. 3. Sicherheitsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (6, 7) Außenverzahnungen aufweisen, die über Schneckengetriebe (10, 15) betätigbar sind. In Betracht gezogene Druckschriften:. Deutsche Patentschriften Nr. 595 735, 674 150, 677032, 727415, 874141; britische Patentschrift Nr. 608 072; USA.-Patentschriften Nr. 1952646, 2261461, 2355916, 2414794, 2631605; Zeitschrift »Mitteilungen der Vereinigung der Großkesselbesitzer«, H. 29, Juli 1954, S. 126.
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