DE1650577B1 - Verschluss stueck fuer ein sicherheitsventil - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verschlußstück der aus der undichten Stelle strömenden Flüssigkeit für ein Sicherheitsventil, dessen mit dem Ventilsitz einen deutlichen Temperaturabfall in der Nähe der zusammenarbeitender, mit einer Dichtfläche versehe- undichten Stelle, was weiterhin ein stellenweises Zuner Abschnitt aus einem Ringflansch besteht, der unter sammenziehen des Verschlußstückskörpers oder des Bildung eines Ringraumes an seinem Außenumfang 5 Sitzes verursacht, wodurch die Lecköffnung unelastisch mit dem Verschlußstückskörper verbunden weigerlich größer wird und rasch ein fühlbares ist, und das einen Stützanschlag zur Verhinderung Lecken verursacht.

einer übermäßigen Verformung des Ringflansches Um diesen Schwierigkeiten der Sicherheitsventile

aufweist. der genannten Art abzuhelfen und damit die oben-

Es ist bereits ein Verschlußstück für ein Sicher- io genannte, der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe heitsventil der genannten Gattung bekannt, bei dem zu lösen, ist bei dem Verschlußstück nach der Erfinder Ventilsitz schneidenförmig ausgebildet ist, durch dung vorgesehen, daß die Dichtfläche des Ringdie Elastizität des an ihm zur Anlage kommenden flansches mit einer Dichtfläche des Ventilsitzes im un-Ringflansches dessen Beschädigung unter hohen belasteten Zustand einen sich radial nach außen öff-Drücken entgegengewirkt werden soll, und der Stütz- 15 nenden spitzen Winkel einschließt und daß der Stützanschlag eine übermäßige Deformation des Ring- anschlag aus einem innerhalb des Ringraumes am flansches vermeidet (deutsche Patentschrift 686164). Verschlußkörper angeordneten Vorsprung besteht, Auch unabhängig von einer schneidenartigen Ventil- dessen Stirnfläche mit einer der Dichtfläche gegensitzausbildung sind bereits ähnliche Verschlüsse be- überliegenden Fläche des Ringflansches zusammenkanntgeworden, bei denen ein elastisch nachgiebiges 20 arbeitet.

Element die Abdichtung bewirkt und gegen über- Bei dem Verschlußstück gemäß der Erfindung liegt mäßige Verformung oder Verbiegung durch eine die Dichtfläche des Ringflansches bei starkem Schließstarre Abstützung geschützt wird (vergleiche z. B. druck großflächig satt am Ventilsitz an. Dabei wird deutsche Patentschrift 678 978). Schließlich ist es auf den Ringflansch von der Schließfeder über den auch bereits bekanntgeworden, einen als Lippendich- 25 Stützanschlag ein gleichmäßiger Schließdruck übertung ausgebildeten Ringflansch mit dem Ventilsitz tragen. Der Ringflansch kann dabei sehr dünnn auszusammenwirken zu lassen und über eine zusätzliche gebildet werden, so daß er nach Art eines Dichtungs-Dichtung eine Fixierung der Lippendichtung in ringes elastisch verformbar ist und auch noch bei Schließlage vorzusehen (deutsche Auslegeschrift Stoßbeanspruchungen eine ausreichend sichere 1151673). 30 Schließwirkung erreichen kann. Darüber hinaus ist

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zu- vor dem Schließen Druckmedium in den Ringraum

gründe, bei einem Sicherheitsventil einen absolut gelangt, welches zusätzlich einen Andruck auf den

dichten und zuverlässigen Verschluß zu schaffen, der Ringflansch ausübt.

auch bei stoßartigen Belastungen nicht undicht wird. Wenn jedoch die Druckdifferenz nachläßt, d. h. der Noch präziser ausgedrückt wird nach der Erfindung 35 Fluiddruck auf der Seite des Ventilsitzes ansteigt und angestrebt, nicht nur bei großen Druckdifferenzen am allmählich die Haltekraft der Feder zu erreichen beSicherheitsventil einen sicheren Verschluß zu gewähr- ginnt, hebt sich der Verschlußstückskörper entgegen leisten, sondern auch und gerade auch dann, wenn der Kraft der Feder langsam an. Dabei öffnet sich die Druckdifferenz zwischen Betriebsdruck und Öff- der Zugang zum Ringraum, der Ringflansch bleibt jenungsdruck nur noch sehr klein ist, also wenn, mit 40 doch zunächst noch in Anlage an seinem Ventilsitz, anderen Worten, das Sicherheitsventil kurz vor dem Allerdings ist dann die Anlage nicht mehr großflächig öffnen steht. längs der ganzen Dichtfläche, sondern am inneren

Anders als andere Absperrventile wird nämlich ein freien Rand des Ringflansches nunmehr linienförmig.

Sicherheitsventil, wie es etwa in Dampfkesseln u. dgl. Dadurch ergibt sich jedoch kein Nachteil, sondern im

mit Federbelastung zum Entlasten von Überdruck 45 Gegenteil wird die nur noch sehr geringe Schließkraft

verwendet wird, geschlossen, wenn die sorgfältig be- längs der nur noch flächenmäßig geringen linien-

arbeiteten Oberflächen sowohl des Ventiltellers bzw. haften Schließfläche in einen noch ausreichenden

Verschlußstückskörpers als auch des Ventilsitzes mit- Schließdruck transformiert.

einander in Berührung gebracht werden. Der Ver- Bei dem Verschlußstück gemäß der Erfindung wird

schlußstückskörper wird allein durch den Unterschied 50 somit in der vollkommen geschlossenen Stellung eine

in der Belastung zwischen der von der Feder ausge- flächenhafte Abdichtung vorgesehen, während kurz

übten Kraft und dem Druck der inneren Flüssigkeit vor dem Abheben des Verschlußstückes nur mehr

an den Sitz gepreßt. Daher war es bisher technisch eine linienhafte Berührung zwischen Verschlußstück

außerordentlich schwierig, eine derartig vollkommene und Ventilsitz vorhanden ist; so wird durch selbst-

Berührung zwischen dem Verschlußstückskörper und 55 tätige Anpassung des Verschlußstückes an die die

dem Sitz zu erzielen, daß ein Lecken selbst dann noch Abdichtung bewirkenden teils starken, teils nur sehr

verhindert ist, wenn der Teller unmittelbar vor dem geringen Betriebsdruckdifferenzen eine ausreichende

Abspringen auf Grund des ansteigenden inneren Abdichtung in allen Phasen des Öffnungsvorganges,

Drucks steht, d.h., wenn nur ein sehr niedriger Druck und insbesondere auch kurz vor der Öffnung, gewähr-

zum Schließen zur Verfügung steht. Dieser Zustand 60 leistet.

wird noch viel ernster, wenn der Innendruck weiter Bei dem Verschlußstück gemäß der Erfindung

zunimmt. Sollte das geringste Lecken zwischen den können also relativ breite Dichtflächen vorhanden

miteinander in Berührung stehenden Oberflächen des sein, die gut dichten und selbst bei geringem Leck

Verschlußstückskörpers und des Sitzes anfangen, so die Geschwindigkeit der ausströmenden Leckflüssig-

zeünJSt das rasche Ausströmen von Dampf die mit- 65 keit herabsetzen, während andererseits bei geringem

einander in Berührung stehenden Oberflächen an der Schließdruck eine Druckübersetzung durch Reduzie-

undichten Stelle und entwickelt dadurch ein ständiges rung der Dichtungsfläche auf linienhafter Anlage er-

Leck. Gleichzeitig erzeugt die plötzliche Expansion folgt, und so auch den oben geschilderten schwierigen

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Verhältnissen etwa von Sicherheitsventilen für Ringflansch 9 und dem Vorsprung 8 gebildet wird. Dampfkessel Rechnung getragen werden kann. Außerdem erstreckt sich der Randbereich des Ring-Die Erfindung wird im folgenden an Hand von flansches 9 nach innen geringfügig über die innere Zeichnungen verschiedener Ausführungsbeispiele Seitenwandfläche 16 des Vorsprungs 8 hinaus. Dieser näher erläutert. Es zeigt 5 verlängerte Bereich ist zu einem ziemlich dünnen

Fig. 1 eine hauptsächlich im Schnitt gezeigte An- Rand 17 ausgebildet, welcher derartig angeordnet ist,

sieht der wichtigsten Bauteile eines Sicherheitsventils daß die Innenkante der Kontaktfläche 11 einen

mit einem Verschluß gemäß der Erfindung zur Ver- größeren Durchmesser als die Innenkante der Dicht-

deutlichung der baulichen Beziehungen zwischen dem fläche 2 haben kann. Auf Grund einer derartigen Ge-

Verschlußstück und einem Ventilsitz beim Öffnen des io staltung des Verschlußstückes kann die Mitte des von

Ventils, Seiten der Feder 6 ausgeübten, nach unten gerich-

Fig. 2 eine fragmentarische vergrößerte Schnitt- teten Druck immer mit der des auf die Hauptfläche

ansicht eines Ringflansches des Verschlußstücks und 10 ausgeübten Flüssigkeitsdrucks zusammenfallen,

des Ventilsitzes des in F i g. 1 gezeigten Sicherheits- Wenn schon die Kontaktfläche 11 in ziemlich großer

ventils, wobei das Ventil geschlossen ist, 15 Breite vorgesehen ist, sollte die gesamte Fläche der-

Fig. 3 eine fragmentarische vergrößerte Schnitt- selben in Berührung mit der Dichtfläche2 gebracht ansicht der Anordnung gemäß Fig. 2, jedoch in dem werden, und deshalb ist der Durchmesser der Außen-Moment, in dem der Innendruck gerade an der kante der Kontaktfläche 11 nicht größer als der der Grenze ist, wo er den Abspringpunkt erreicht und Außenkante der Dichtfläche 2. Als Hauptdruckfläche eine Berührung längs einer Linie zwischen der inne- 20 10 zur Aufnahme des Flüssigkeitsdruckes dient eine ren Umfangskante des Ringflansches und der Sitz- verhältnismäßig breite Bodenfläche des Verschlußoberfläche eingehalten wird, Stückkörpers, die von dem ringförmigen Vorsprung 8

Fig.4 eine fragmentarische vergrößerte Schnitt- begrenzt ist. Obgleich der Ringraum 15 normaler-

ansicht des Verschlußstückkörpers unter Darstellung weise durch das enge Zusammenpassen zwischen dem

der Metallfasern im Ringflanschbereich des Ver- 25 Ringflansch 9 und dem Vorsprung 8 umschlossen ist,

schlußstückes gemäß der Erfindung, und kann die strömende Flüssigkeit tatsächlich durch den

Fig. 5 eine fragmentarische vergrößerte Schnitt- Spielraum zwischen den miteinander in Berührung

ansicht eines Verschlußstückes mit Ventilsitz gemäß stehenden Oberflächen 13 und 14 in den Ringraum

einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung. 15 eindringen. Andererseits hat angesichts des Ring-

Von den in den Zeichnungen dargestellten Aus- 30 raumes 15 der Ringflansch 9 einen gewissen Grad an führungsbeispielen zeigt Fig. 1 die hauptsächlichen Flexibilität in seinem Bodenbereich, der Verhältnis-Bauteile eines Sicherheitsventils mit einem Verschluß- mäßig dünn ist, so daß die obere Fläche 13 des Ringstück und einem Ventilsitz. Der Ventilsitz 1 ist in flansches elastisch von der Stirnfläche 14 des Voreinem in der Figur nicht gezeigten Gehäuse ange- Sprungs 8 abgehoben werden kann,
bracht, und eine ringförmige obere Stirnfläche des- 35 F i g. 4 zeigt eine Ausbildung des Verschlußstückseiben, die sorgfältig bearbeitet ist, dient als Dicht- körpers und insbesondere dessen Ringflanschbereich, fläche 2. Ein Verschlußstückkörper 3 ist mit einem Der Ringflansch9 ist aus einer Umfangswand aus Tellerhalter 4 zu einem Körper zusammengebaut und einem Tellerwerkstoff in Zylinderform mit Metallin zylindrischer Form ausgebildet; er wird von einem fasern, die sich in senkrechter Richtung erstrecken, Führungsteil 5 derartig geführt, daß er sich senkrecht 40 gebildet. Ein Teil 18, d. h. ein mit der in einen Ringgleitend gegen die Dichtfläche 2 bewegt. Die Boden- flansch zu verformenden Wand einheitlicher Teil wird fläche des Verschlußstückkörpers dient als Druck- durch Warmverformung nach innen in enge Berühaufnahmefläche, auf die der Flüssigkeitsdruck aufge- rung mit der Stirnfläche 14 des Vorsprungs 8 gebracht wird, während der rückwärtige Teil der Ober- bogen, während die ursprüngliche Richtung der fläche mit einer auf einer Ventilspindel 7 ange- 45 Fasern beibehalten wird; danach wird die Kontaktbrachten Feder 6 versehen ist, wodurch der Ver- fläche 11 zur Berührung mit der Dichtfläche 2 geschlußkörper ständig nach unten gegen die Dicht- bracht, und die anderen obengenannten Teile werden fläche 2 gepreßt wird. An der Bodenfläche des Ver- mit mechanischen Mitteln fertig bearbeitet. Der Ringschlußstückkörpers ist, ein kleines Stück nach innen, flansch 9 wird also aus einem Stück mit dem Verjedoch in der Nähe der äußeren Umfangsfläche des- 50 schlußstückskörper 3 gebildet, wobei darin ohne selbe», ein ringförmiger Vorsprung 8 ausgebildet, der Bruch die Metallfasern, die ursprünglich innerhalb mit dem Verschlußstückkörper, wie in Fig. 2 und 3 des zylinderförmigen Verschlußstückkörpers senkgezeigt, konzentrisch ist und aus einem Stück besteht. recht ausgerichtet waren, beibehalten bleiben. Im Der Bodenbereich des Verschlußstückkörpers ist Vergleich mit einem ähnlich gestalteten, jedoch nach längs des Umfangrands mit einem ringförmigen, eben- 55 einem herkömmlichen Verfahren hergestellten Verfalls mit ihm einheitlichen Ringflansch 9 versehen, schlußstückkörpers hat der derartig konstruierte Ringder nach innen gebogen ist. Die Unterseite des Ring- flansch den Vorteil, daß der Bodenbereich desselben flansches 9 ist horizontal ausgebildet, wobei der eine ausgesprochene Stärke besitzt, insbesondere eine Innenbereich längs der inneren Umfangskante als starke Widerstandskraft gegen Stöße, wodurch die Kontaktfläche 11 zur Berührung mit der Dichtfläche 2 60 miteinander in Berührung stehenden Oberflächen sorgfältig bearbeitet ist, während der Außenbereich gegen eine mögliche Beschädigung oder Verformung zurückgekommen ist, um einen Spielraum 12 zu geschützt sind. Allerdings hat selbst dann, wenn der schaffen. Der Ringflansch 9 ist nach innen abge- Ringflansch nach einem herkömmlichen Verfahren schrägt, und die nach unten geneigte obere Fläche 13 hergestellt ist und die Metallfasern im besagten Bedes Flansches 9 ist in gleichmäßiger, eng anliegender 65 reich abgeschnitten sind, ein Verschlußstückskörper Berührung mit der geneigten Stirnfläche 14 des als gemäß der Erfindung eine viel größere Stärke als Stützanschlag wirkenden ringförmigen Vorsprungs 8 einer der herkömmlichen Bauart,
gehalten, wodurch ein Ringraum 15 zwischen dem Fig. 5 ist eine fragmentarische Darstellung eines

Verschlußstückkörpers und Ventilsitzes eines Sicherheitsventils gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dies Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem vorhergehenden dadurch, daß die innere Seitenwand 16' des Vorsprungs 8 mit der kreisförmigen Innenkante des Ringflansches, nämlich mit einem Rand 17' fluchtet. Bei diesem Ausführungsbeispiel können die gleichen außergewöhnlichen Ergebnisse, die oben beschrieben wurden, erzielt werden.

Obgleich aus einem verhältnismäßig dünnen Metall hergestellt, hat der Ringflansch 9 des Verschlußstückkörpers der beschriebenen Art große Festigkeit, die einem festen Körper gleichwertig ist, wenn er nach unten gegen den Ventilsitz gepreßt wird, da die obere Fläche 13 desselben normalerweise in enger Beruhrung mit dem Vorsprung 8 gehalten wird. Darüber hinaus kann der Ringflansch mit seinem verhältnismäßig breiten Bereich der Kontaktfläche 11 zur Berührung mit dem Ventilsitz 1 starke Stoßbelastung beim Herstellen der Berührung oder einem hohen durch die Feder 6 auf ihn ausgeübten Druck aushalten. Die miteinander in Berührung stehenden Flächen des Verschlußstückkörpers und Ventilsitzes können also in zufriedenstellender Weise gegen Beschädigung und Verformung geschützt werden.

Wenn der Verschlußstückkörper sich in geschlossener Stellung befindet, füllt außerdem die innere Flüssigkeit, die durch das Spiel zwischen den miteinander in Berührung stehenden Flächen des Vorsprungs 8 und des Ringflansches 9 hindurchströmt, den Ringraum 15 und übt einen Druck auf die Innenfläche dieses Ringraumes 15 einschließlich der oberen Fläche 13 des Ringflansches aus. Dieser Druck ist bestrebt, den Ringraum zu öffnen, wobei die obere Fläche 13 nach unten gepreßt wird, so daß eine verbesserte enge Berührung zwischen dem Ringflansch und dem Ventilsitz bewirkt wird. Darüber hinaus wird unmittelbar vor Erreichen des Abspringpunktes, und wenn der nach oben gerichtete Druck durch den Druck der Feder ausgeglichen wird, der Verschluß-Stückkörper schrittweise durch den zunehmenden nach oben gerichteten Druck, der auf die Druckaufnahmefläche 10 und auf den Deckenbereich innerhalb des Ringraumes 15 ausgeübt wird, angehoben. Hierdurch wird, wie in Fig. 3 gezeigt ist, am Bodenbereich des Ringflansches in der Nähe des Deckenbereiches des Ringraumes 15 eine Kraft zum Öffnen des Ringraumes 15 erzeugt, wodurch die Tendenz besteht, daß die aneinander anliegenden Oberflächen des Ringflansches und des Vorsprungs getrennt werden, so daß der Ringflansch jetzt an seiner inneren Umfangskante längs einer Linie in Berührung mit der Sitzoberfläche steht, mit dem Ergebnis, daß der Druck pro Flächeneinheit an den miteinander in Berührung stehenden Bereichen beträchtlich erhöht ist; der wirksame Druck der Feder in diesem Stadium kann daher ein zuverlässiges Schließen bewirken, und mag er noch so klein sein.

Dank des Vorsprungs 8 kann das Sicherheitsventil ferner mit breiten Kontaktflächen versehen sein, so daß, selbst wenn durch unvollständige Berührung ein Lecken passieren sollte, die hohe Geschwindigkeit der ausströmenden Flüssigkeit herabgesetzt wird, wodurch weiterhin die Erosion in den Oberflächen verhindert wird. Da der Vorsprung vorhanden ist, kann darüber hinaus der innere Umfangsrand des Ringflansches so dünn ausgebildet werden, daß, wenn eine Undichtheit unmittelbar vor dem Abspringpunkt auftritt, die Temperatur in diesem Randbereich einschließlich der Kontaktfläche in der Nähe der undichten Stelle auf derselben Höhe wie die der Flüssigkeit gehalten werden, wodurch eine Ausdehnung des Lecks, die dem Temperaturabf all zuzuschreiben wäre, verhindert wird.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verschlußstück für ein Sicherheitsventil, dessen mit dem Ventilsitz zusammenarbeitender, mit einer Dichtfläche versehener Abschnitt aus einem Ringflansch besteht, der unter Bildung eines Ringraumes an seinem Außenumfang elastisch mit dem Verschlußstückkörper verbunden ist, und das f einen Stützanschlag zur Verhinderung einer übermäßigen Verformung des Ringflansches aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche (11) des Ringflansches (9) mit einer Dichtfläche (2) des Ventilsitzes (1) im unbelasteten Zustand einen sich radial nach außen öffnenden spitzen Winkel einschließt, und daß der Stützanschlag aus einem innerhalb des Ringraumes (15) am Verschlußstückkörper (3) angeordneten Vorsprung (8) besteht, dessen Stirnfläche (14) mit einer der Dichtfläche gegenüberliegenden Fläche (13) des Ringflansches zusammenarbeitet.

2. Verschlußstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (14) des Stützanschlages (8) am Ringflansch (9) von radial außen nach radial innen konisch vorspringt und die mit ihr zusammenwirkende Fläche (13) am Ringflansch komplementär ausgebildet ist.

3. Verschlußstück nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Rand (17) des Ringflansches (9) weiter nach innen ragt als der Stützanschlag (8; F i g. 1 bis 3).

4. Verschlußstück nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Rand (17') des Ringflansches (9) mit der radialen Innenfläche (16') des Stützanschlages (8) fluchtet (Fig. 4 und 5).

5. Verschlußstück nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Stirnfläche des Ringflansches (9) Schließfläche (11) ist.

6. Verfahren zum Herstellen eines Verschlußstückkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringflansch (9) aus einem Metallrohling des Verschlußstückkörpes (3) unter stetigem Anschluß von dessen Metallfasern an die Metallfasern des Ringflansches in seine Endform verformt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen