DE1650481C - Einrichtung zur Absicherung gegen einen unzulässig hohen Betriebsdruck in Druckräumen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft cine Einrichtung zur Ab- anschließendes, dauerndes OfTenblciben des vollen

sicherung gegen einen unzulässig hohen Betriebs- Abströmquerschnittes erforderlich ist, besteht darin,

druck in Druckräumen, die bei kurzer Ansprechzeit daß das Gehäuse an seinen Stirnseiten einen Zufluß

große Abströmquerschnittc freigibt und anschließend bzw. Abfluß für ein Referenzdruckmediuni aufweist bei vollem Abströmquerschnitt dauernd offenbleibt. 5 und die Längsbohrung des Schiebers mit einem am

Herkömmliche Sicherheitsventile vermögen diesen Gehäuse befestigten Verschlußorgan zusammenwirkt, Forderungen nicht immer vollständig zu genügen, das an der dem Zufluß des Referenzdruckmediums da es meist kaum möglich ist, bei ihnen genügend gegenüberliegenden Stirnseite des Gehäuses angegroße Querschnitte unterzubringen und sie eine zu ordnet ist, wobei die vom Betriebsdruckmedium bzw. lange Ansprechzeit benötigen. Außerdem würde ein io vom Referenzdruckmedium beaufschlagten Flächen Sicherheitsventil in den bekannten Bauarten nach der Kolbenstufen so aufeinander abgestimmt sind, Aufhören der Überlastung wieder schließen, so daß daß sich der Schieber bei Erreichen eines kritischen der Druck nicht dauernd entweichen kann, was aber Betriebsdruckes von dem Verschlußorgan abhebt in vielen Fällen als erwünscht anzusehen ist. und damit das schlagartige Abströmen sowohl des

Die bekannte Anordnung einer Brechplatte als 15 Referenzdruckmediums durch mindestens eine Absicherung für die Überlastung bei Überdruck bietet Strömbohrung als auch des Betriebsdruckmediums zwar den Vorteil, daß große Querschnitte beim durch eine von einer Kolbenstufe freigegebene AbBersten der Brechplatte sehr rasch geöffnet werden strömbohrung ermöglicht.

und dauernd geöffnet bleiben. Jedoch haben Brech- Auf den Fig. 1 bis 4 der Zeichnung sind Ausplatten den Nachteil, daß der Berstdruck sich nicht 20 führungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes vergenau einstellen läßt und daß eine Kontrolle der anschaulicht. Das unter Druck stehende Medium, Sicherheitseinrichtung im Betrieb unmöglich ist. dessen Druckhöhe abzusichern ist, gelangt durch Außerdem besteht die Gefahr, daß nach einiger einen Zufluß 1 in ein Schiebergehäuse 2, in welchem Betriebszeit infolge Ermüdung des Brechplatten- ein mit einer Längsbohrung 4 versehener Schieber 3 Werkstoffes ein Bersten bei einem viel zu niedrigen 25 mit angestuften Kolben 3a, 3ft und 3c dicht und Druck erfolgen kann. Der Einbau neuer Berst- längsverschiebbar eingesetzt ist. Das Entweichen scheiben ist außerdem mit einem erheblichen Zeit- des Mediums wird durch den Kolben 3α und den aufwand verbunden. Kolben 3b, der einen größeren Durchmesser als

Bei einer bekannten hydraulischen Überlastsiche- Kolben 3a aufweist, dadurch verhindert, daß die

rung für mechanische Pressen weist ein stufenför- 30 Kolben 3a und 3b in den dazugehörigen Bohrungen

miger Kolben eine zentrale, durchgehende Längs- des Schiebergehäuses 2 längsbeweglich eingepaßt

bohrung auf, durch die hindurch von einer ölpumpe sind. Der abzusichernde Druck versucht infolgedes-

Drucköl in einen zum Teil von dem Preßwerkzeug sen, den Schieber 3 auf die Seite des Kolbens 3 b,

begrenzten Raum fördert, in dem der Druck nicht d. h. in F i g. 1 nach links, zu drücken, mit einer

übermäßig ansteigen darf. Unterschiedlich hierzu ist 35 Kraft, die sich aus der Differenz der Fläche des

bei der Sicherungseinrichlung nach der Erfindung großen Kolbens 3 ft und der des kleinen Kolbens 3 α

der Druckraum, dessen Druck überwacht werden und dem auf diese wirksame Fläche einwirkenden

soll, räumlich von der Sicherungseinrichtung ge- Druck ergibt. Das Verschieben wird verhindert

trennt. durch den Gasdruck aus einer Gasleitung 5, welcher

Eine bekannte Sicherungseinrichtung für Druck- 40 auf die Stirnfläche des großen Kolbens 3 c wirkt und leitungen besteht aus einem quer in die Drucklei- der den Schieber in seiner rechten. Stellung gemäß tung eingebauten, als Stufenkolben ausgebildeten Fig. 1 hält. Der Kolben3c kann so groß gewählt Schieber, der beim Auftreten eines unzulässig hohen werden, daß mit einem Gas unter niederem Druck, Druckes in der Druckleitung entgegen dem Druck z. B. der üblichen, normalen Betriebsdruckluft, geareiner Feder in Achsrichtung verschoben wird und 45 beitet werden kann. Die Höhe des auf den Kolben sodann einen Notauslaß für das in der Druckleitung 3 c wirkenden Druckes wird durch ein fein regulierströmende Druckmittel öffnet. Eine in dem Stufen- bares Druckreduzierventil 6 eingestellt, außerdem bekolben vorgesehene zentrale Längsbohrung verbin- findet sich am Eintritt des Druckmediums noch eine det die an den beiden Stirnseiten des Stufenkolbens Drosselstelle 7.

vorhandenen Räume miteinander. Ist der Druck in 50 Solange die Wirkung des Luftdruckes auf die

der Druckleitung wieder auf den normalen Wert ab- wirksame Stirnfläche des Kolbens 3 c die Wirkung

gesunken, verschiebt die Feder den Stufenkolben des Druckes auf die aus Kolben 3 ft und 3 a gebil-

zurück in die Ausgangsstellung, in der er den Not- dete Differenzfläche übersteigt, wird der Kolben

auslaß verschließt. durch den Luftdruck in der rechten Endstellung ge-

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zur 55 halten und gegen eine Anschlagfläche 8 gepreßt,

Absicherung gegen einen unzulässig hohen Betriebs- weiche die zentrale im längsbeweglichen Schieber 3

druck in Druckräumen, mit einem von diesen Druck- vorgesehene Bohrung 4 verschließt,

räumen getrennten, einen Zu- und Abfluß für das Übersteigt jedoch die auf die durch die Kolben

Betriebsdruckmedium aufweisenden Gehäuse und 3 a und 3 ft gebildete Differenzfläche wirkende Kraft

einem in diesem geführten, in Richtung seiner Längs- 60 die durch die Einwirkung des Luftdruckes auf die

achse beweglichen, als Stufenkolben ausgebildeten linke Stirnfläche des Kolbens 3 c hervorgerufene

und mit einer zentralen Längsbohrung versehenen Belastung, so wird der Schieber 3 nach links bewegt.

Schieber, wobei der Zufluß in einen zwischen zwei Dadurch hebt sich das rechte Ende des Schiebers

Kolbcnstufcn ausgesparten Raum mündet. von der Auflagefläche 8 ab und gibt sofort einen

Die Lösung der Erfindungsaufgabe, nämlich zur 65 sehr großen Querschnitt frei, so daß die Luft durch

Absicherung gegen unzulässigen Druckanstieg in den die öffnungen 9 schlagartig entweicht. Die aus der

Füllen, wo ein genaues Ansprechen auf den cinge- Zuleitung S nachströmende Luft wird durch die

stellten Ansprechdruck mit rascher Öffnungszeit und Drosselstelle 7 so stark gedrosselt, daß die Druck-

luflbelaslung auf der Stirnfläche des Kolbens 3 t notwendig, den Ansprechdruck höher einzustellen, schlagartig verschwindet und der Schieber sofort als den höchsten, wlihrend der Arbeitszyklus auftreiiiK'h links in seine Endlage geht. Dadurch wird auch tcnden Druck. Der Ansprechdruck kann vielmehr Kolb'jn 3 /j nach links bewegt, wobei der Ablauf 10 etwas höher eingestellt werden als der mittlere, im geöffnet wird, so daß das unter Druck stehende 5 Zyklus auftretende höchste Druck, und eine kurz-Medium abströmen kann. zeitige Überschreitung dieses Druckes wird nicht Bei dieser Einrichtung ist es leicht möglich, aus- mehr zur Auslösung führen. Die Genauigkeit des reichend große Querschnitte für das Abströmen des Ansprechcns kann also dadurch erhöht werden, unter Druck stehenden Mediums zwischen Zulauf 1 Derselbe Effekt wie in Fig. 2 kann nach Fig. 3 und Ablauf 10 zu schaffen. Außerdem kann die io auch dadurch erzielt werden, wenn an Stelle des in Ansprechzeit dieser Einrichtung dadurch sehr kurz das rechte Bohrungsende des Schiebers hineinragenbemessen werden, daß die AbströmölTnung für das den Kolbens 11 ein den Außenmantel des rechten Gas, die durch das Abheben des Schiebers von der Schieberendes umfassender Kolben 25, der ebenfalls Dichtfläche 8 freigegeben wird, entsprechend groß mit Gewinde 12 verstellt wird, angebracht ist. gewählt wird. i₅ Die nach Fig. 1 und 2 schematisch dargestellte Es ist weiter möglich, die Funktion der Einrich- Sicherheitseinrichtung kann auch so gestaltet werlung im Betrieb zu erproben, indem der Luftdruck den, daß mit einer Einrichtung gleichzeitig zwei am Regulierventil 6 absichtlich so weit verringert Druckräume, die unter einem periodisch wechselnwird, daß die Einrichtung selbst bei normalen Bc- den Druck stehen, z. B. bei doppelwirkenden hydrautriebsdrücken zum Ansprechen kommt. 20 tischen Zylindern die beidseits des Kolbens durch in vielen Fällen ist es erwünscht, die kurze An- den Kolbenweg gebildeten Hubräume, gegen unzusprechzeit dieser Einrichtung etwas zu verringern lässigen Druckanstieg in beschriebener Weise ab- und ihr absichtlich eine gewisse einstellbare Trägheit gesichert werden können.

zu geben. Dies ist besonders von Bedeutung bei der Eine derartige Einrichtung ist schematisch in

Absicherung von Druckräumen, in denen kurzfristige 25 F i g. 4 dargestellt.

Druckspitzen, z. B. bei Pulsationen, zu einem ver- Wie bei F i g. 1 wird der im Schiebergehäuse 14

frühten Ansprechen führen könnten. Diese Ansprech- eingepaßte Schieber 3 durch die Wirkung der auf die

verzögerung wird erreicht, durch eine abgeänderte linke Stirnseite des Schließkolbens 3 c lastenden

Form der Überlastsicherung, die in Fig. 2 darge- Druckluft in die rechte Endlage geschoben und da-

stellt ist, wobei mit den gleichen Ziffern wiederum 30 durch gegen die Abdichtfläche 8 gepreßt. Der Schie-

die gleichen Teile bezeichnet sind. ber ist jedoch mit drei leicht längsbeweglichen cin-

Bei der Einrichtung nach Fig. 2 wird das Aus- gesetzten Abdichtkolben 15, 16 und 17 mit verschie-

treten der Diuckluft, die die Stirnfläche des Schließ- denen Durchmessern ausgerüstet. Zwischen den

kolbens 3 c belastet, nicht mehr dadurch verhindert, Kolben 15 und 16 wirkt der Druck, der z. B. auf

daß das rechte Ende des Schiebers 3 auf einer Dicht- 35 einer Seite des doppeltwirkenden Hydraulik-Zylin-

fläche aufliegt, sondern dadurch, daß in die Boh- ders herrscht und der durch den Zufluß 18 zugeführt

rung 4 des Schiebers ein dicht cingeschliffener Ab- wird. Zwischen den Kolben 16 und 17 wirkt der auf

sperrkolben 11 eingesetzt ist. Durch ein Gewinde 12 der anderen Kolbenseite des doppeltwirkenden Zy-

kann der Absperrkolben mehr oder weniger weit linders herrschende Druck, der durch die Leitung 19

in das rechte Bohrungsende hineingeschoben werden. 40 hinzugeführt wird. Wenn die Durchmesser der KoI-

Solange der auf die linke Stirnfläche des Schließ- ben 15, 16 und 17 solcher Weise abgestuft werden,

kolbens3c wirkende Luftdruck überwiegt, wird der daß die wirksame Kolbenfläche, bestimmt aus KoI-

Schieber in der rechten Endlage zum Anliegen auf ben 16 und 17, gleich groß ist wie die wirksame KoI-

cinen Anschlag 13 gebracht. Wenn durch ein vor- benfläche aus Kolben 16 und 15, so wird die Kraft,

übergehendes Ansteigen des zu sichernden Druckes 45 mit welcher der Druck den Schieber nach links

der Schieber etwas nach links verschoben wird, tritt schiebt, wieder gleich groß sein, ob nun der Druck

trotzdem kein sofortiges Ansprechen ein. Wie weit durch die Leitung 18 oder die Leitung 19 hinzu-

sich der Schieber nach links bewegt, hängt ab von geführt wird.

der Höhe des Druckstoßes, von seiner Dauer und Solange die von diesem Druck ausgeübte Kraft von der zu beschleunigenden Schiebermasse. 50 kleiner ist als die Kraft des Luftdruckes auf die Ein Auslösen der Überlastsicherung, d.h. ein Stirnfläche des Schließkolbens 3 c, bleibt die Über-Öffnen des Gasaustritts, findet jedoch nicht statt, lastsicherung geschlossen. Wenn jedoch die Wirwenn die Bewegung klein genug ist, so daß das vom kung des Mediumdruckes überwiegt, wird der Schie-Kolbcn Il verschlossene Schieberende nicht geöffnet ber nach links geschoben, und an der Auflagefläche wird. 55 wird ein großer Querschnitt geöffnet, so daß die Wirkt jedoch der Überdruck des Mediums im Zu- Druckbelastung des Schließkolbens 3 c schlagartig fluß 1 längere Zeit, so wird der Schieber weiterbe- verschwindet, wobei sich der Schieber unter der Wirwegt, und der Kolben 11 gibt den Gasaustritt am kung des Mediumdruckes vollständig in die linl'e Schieberende frei. Damit entweicht das Belastungs- Endlage bewegt. In dieser Lage wird eine Verbingas schlagartig, und der Schieber gibt sofort die Ab- 60 dung zwischen den Zuflüssen 18 und 19 hergesteil·; Strömöffnung IO frei. so daß der angetriebene, doppeltwirkende Kolben im

Es ist aus F i g. 2 ohne weiteres ersichtlich, daß Zylinder augenblicklich stillgesetzt wird. die gewollte Trägheit der Überlastsicherung einstell- Es ist ohne weiteres klar, daß die in Fig. 4 darbar ist. Je weiter mit dem Gewinde 12 der Kolben 11 gestellte Überlastsicherung ebenfalls mit der in in den Schieber hineinbewegt wird, um so größer 65 F i g. 2 und 3 dargestellten Einrichtung einer beabvvird die Trägheit der Einrichtung. Bei der mit dem sichtigten, einstellbaren Trägheit ausgerüstet werden verstellbaren Kolben 11 nach F i g. 2 ausgerüsteten kann.
Überlastsicherung ist es infolgedessen nicht mehr Für das Schließen der Abströmöffnung wird in

der Einrichtung nach Fig. 1 bis 4, wenn in den Zuflüssen kein Druck mehr herrscht, eine besondere Rückstelleinrichtung betätigt. Mit dieser Einrichtung, die z. B. aus einer Platte 20 mit Bolzen 21 bestehen kann, der sich im Deckel 22 längsverschieben läßt, abgedichtet durch eine Dichtung 23 bekannter Bauart, wird von Hand der Schieber von seiner linken Endlage so weit nach rechts verschoben, bis das rechte Ende an der Auflagefläche 8 dichtend aufliegt (Fig. 1) oder bis der Schieber am Anschlag 13 (Fig. 2) aufliegt, wobei der mit Gewinde 12 festgestellte Kolben Il in die rechte Schieberbohrung seitlich hineinragen muß.

Um beim schlagartigen Verschwinden der Druckluftbclastung die auf die Stirnfläche des Schlicßkolbens3c wirkende Schlagbeanspruchung, hervorgerufen durch die rasche Bewegung des Schiebers nach links, an der Innenseite des Flansches 22 abzudämpfen, werden in der Anschlagzone geeignete, elastische Dämpfungselemenle 24. z. B. Platten aus Gummi od. dgl., eingesetzt.

Die beschriebene Einrichtung kann sowohl für flüssige als auch für gas- oder dampfförmige Medien verwendet werden.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   I. Einrichtung zur Absicherung gegen einen unzulässig hohen Betriebsdruck in Druckräumen, mit einem von diesen Druckräumen getrennten, einen Zu- und Abfluß für das Betriebsdruckmedium aufweisenden Gehäuse und einem in diesem geführten, in Richtung seiner Längsachse beweglichen, als Stufenkolben ausgebildeten und mit einer zentralen Längsbohrung versehenen Schieber, wobei der Zufluß in einen zwischen zwei Kolbenstufcn ausgesparten Raum mündet, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) an seinen Stirnseiten einen Zufluß (5) bzw. Abfluß (9) für ein Referenzdruckmedium aufweist und die Längsbohrung (4) des Schiebers (3) mit einem am Gehäuse (2) befestigten Verschlußorgan (8. H, 25) zusammenwirkt, das an der dem Zufluß (5) des Refercnzdruckmediums gegenüberliegenden Stirnseite des Gehäuses (2) angeordnet ist. wobei die vom Betriebsdruckmcdium bzw. vom Refercnzdruckmedium beaufschlagten Flächen der Kolbenstufen {3 a, 3 b bzw. 3 c) so aufeinander abgestimmt sind, daß sich der Schieber (3) bei Erreichen eines kritischen Betriebsdruckes von dem Verschlußorgan (8, 11,25) abhebt und damit das schlagartige Abströmen sowohl des Referenzdruckmediums durch mindestens eine Abslrömbohrung (9) als auch des Betriebsdruckmediums durch eine von einer Kolbenstufe (3 b) freigegebene Abströmbohrung (10) ermöglicht.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußorgan in Form einer Schließplatte(8, Fig. 1 und 4) ausgebildet ist, die mit dem Gehäuse (2) starr verbunden isl.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußorgan in Form eines in die Längsbohrung (4) des Schiebers (3) hineinragenden Kolbens (11, Fig. 2) ausgebildet ist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (12) des Kolbens (11) in die benachbarte Wandung des Gehäuses

   (2) eingeschraubt ist, so daß das freie Kolbenschaftende aus dem Gehäuse herausragt und somit von außen verdrehbar ist.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußorgan in Form einer an der Außenfläche des Schiebers (3) dicht anliegenden und auf dieser axial verschiebbaren Kappe (25, Fig. 3) ausgebildet ist.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (3) vier Stufen (3 r, 15,16, 17) aufweist und die beiden von den drei kleineren Stufen (15, 16, 17) umschlossenen Räume (26 und 27) mit je einem Raum pulsierenden Druckes, beispielsweise den beiden KoI-bcnseiten eines doppeltwirkenden Zylinders, verbunden sind.
7. 7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine in der Gehäusewandung geführte, koaxial zum Schieber

   (3) verschiebbare, von außen betäligbare Rückstellvorrichtung (20, 21), welche es gestauet, den Schieber (3) nach erfolgter Verschiebung durch das Druckmedium in seine Ausgangslage (Fig. 1) zurückzuschieben.

   Hierzu 1 Blatt Zcichnuncen