DE1750822C3

DE1750822C3 - Safety valve for compressed air systems

Info

Publication number: DE1750822C3
Application number: DE19681750822
Authority: DE
Inventors: Johann 8000 München Huber
Original assignee: Knorr Bremse AG
Current assignee: Knorr Bremse AG
Filing date: 1968-06-07
Publication date: 1976-06-24

Description

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitsventil für Druckluftanlagen, mit einer mi* der Atmosphäre in ungedrosselter Verbindung stehenden Außenluftkammer, an welcher ein durch einen in dieser Kammer verschieblich gelagerten, von einer Regelfeder belasteten und einem Absperrventil zugehörenden Ventilverschlußkörper schließbarer Druckluft-Zuführungskanal mündet, wobei die Mündung des Druckluft-Zuführungskanals von zwei konzentrisch angeordneten, dem Absperrventil zugehörenden und mit einer gemeinsamen ebenen Ventildichtung aus gummielastischem Werkstoff zusammenarbeitenden Ventilsitzen umgeben ist und in der Ringfläche zwischen den beiden Ventilsitzen ein gedrosselter Entliiftungskanal zur Atmosphäre einmündet.The invention relates to a safety valve for compressed air systems, with a mi * the atmosphere in unrestricted connection standing outside air chamber, to which a through one in this chamber displaceably mounted valve closure body loaded by a control spring and belonging to a shut-off valve closable compressed air supply duct opens, the mouth of the compressed air supply duct of two concentrically arranged, belonging to the shut-off valve and with a common one Flat valve seal made of elastic material surround cooperating valve seats is and in the ring area between the two valve seats a throttled venting channel for Atmosphere.

Es sind bereits Sicherheitsventile bekannt, welche ein als Differentialkolben ausgebildetes, von der Regelfeder entgegen dem zu überwachenden Druck beaufschlagtes Schaltelement aufweisen. Diese Sicherheitsventile sind mit einem Absperrschieber für die Überwachung des Auslasses und einem Hilfsschieber zur Steuerung eines Wechsels der pneumatischen Beaufschlagungsfläche des Differentialkolbens in einer bestimmten Hubstellung ausgestattet.Safety valves are already known which have a differential piston designed by the control spring have switching element acted upon against the pressure to be monitored. These safety valves are with a gate valve for monitoring the outlet and an auxiliary valve for controlling a Change of the pneumatic pressure surface of the differential piston in a certain stroke position fitted.

Zu Beginn eines Öffnungshubes gibt bei diesen Sicherheitsventilen der Absperrschieber nur einen geringen Ausströmquerschnitt frei; reicht dies zum Abblasen des überhöhten Druckes nicht aus, so wird nach einem Vergrößern des Öffnungshubes der Hilfsschieber umgesteuert und hierdurch eine Vergrößerung der in Öffnungsrichtung wirkenden Beaufschlagungsfläche des Differentialkolbens bewirkt. Der Absperrschieber wird sodann um eine große Hubstrekke entgegen der Kraft der Regelfeder in Öffnungsrichtung verschoben und gibt einen großen Ausströmquerschnitt frei. Diese Sicherheitsventile sind jedoch mit dem Mangel behaftet, daß der Absperrschieber große Hubwege ausführen muß und die Regelfeder daher, um ihre Kraft einigermaßen konstant zu halten, weich und lang auszubilden ist. Weiterhin sind bei der Herstellung schwierige Toleranzmaße genau einzuhalten, da die räumlich weit auseinanderliegenden Steuerkanten des Absperrschiebers und des Hilfsschiebers sowohl an den beweglichen wie an den gehäusefesten Sicherheitsventilteilen in ihrer relativen Lage zueinander dasAt the beginning of an opening stroke, the gate valve only gives one in these safety valves small outflow cross-section free; if this is not sufficient to blow off the excessive pressure, then after the opening stroke has been increased, the auxiliary slide is reversed and thereby an enlargement the impact surface of the differential piston acting in the opening direction. the The gate valve is then moved by a large stroke against the force of the control spring in the opening direction shifted and releases a large outflow cross-section. However, these safety valves are with suffers from the defect that the gate valve has to perform long strokes and therefore the control spring to to keep their strength fairly constant, to be soft and long. Furthermore are in the production difficult tolerance dimensions to be precisely adhered to, since the spatially far apart control edges of the Gate valve and the auxiliary valve on both the movable and the safety valve parts fixed to the housing in their relative position to each other

Schaltverhalten des Sicherheitsventile bestimmeaDetermine the switching behavior of the safety valve a

Es sind auch Sicherheitsventile (DT-PS 7 27 415 und 9 16 171) mit zwei konzentrischen Ventilsitzen bekannt; bei diesen Anordnungen befinden sich Ventilsitz und Ventildichtung des inneren und des äußeren Ventils in unterschiedlicher Höhe, weswegen für ein exaktes Arbeiten des Sicherheitsventils bei der Fertigung derartiger Konstruktionen mehrere Toleranzmaße sehr genau einzuhalten sind. Dies führt zu zusätzlichen Schwierigkeiten bei der Fabrikation.There are also safety valves (DT-PS 7 27 415 and 9 16 171) with two concentric valve seats known; in these arrangements, the valve seat and valve seal of the inner and outer valves are located in different heights, which is why the safety valve works precisely during production Such constructions several tolerance dimensions must be adhered to very precisely. This leads to additional Difficulties in manufacturing.

Bekannt sind ferner Sicherheitsventile (FR-PS 14 00 811) welche zwei mit einer elastischen Dichtfläche zusammenwirkende Ventilsitze aufweisen. Hier treten Verformungen auf, die in der Konstruktion nicht berücksichtigt sind und daher infolge Undichtigkeit des inneren Ventils unter Druckmittelbelastung Nachteile wie größere Schallhysterese, Schaltungenauigkeit und Anfälligkeit gegen Brummen bewirken.Also known are safety valves (FR-PS 14 00 811) which two with an elastic sealing surface have cooperating valve seats. Deformations occur here that are not in the construction are taken into account and therefore disadvantages due to the leakage of the inner valve under pressure medium load such as greater sound hysteresis, switching inaccuracy and susceptibility to hum.

Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin ein Sicherheitsventil der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem die Regelfeder verhältnismäßig hart und kurz ausgebildet sein kann und bei dessen Herstellung nur in einfacher Weise ein einziges Toleranzmaß zu beachten ist.Based on this, the object of the invention is to create a safety valve of the type mentioned at the outset, in which the control spring can be made relatively hard and short and only a single tolerance dimension has to be observed in its production in a simple manner.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß der innere Ventilsitz den äußeren Ventilsitz in Richtung zur Ventildichtung überragt.The solution to this problem is characterized in that the inner valve seat in the outer valve seat Direction to the valve seal protrudes.

Die beiden Ventilsitze lassen sich in einem Arbeitsgang und daher mit sehr genauen relativen Lagen zueinander in einfacher Weise herstellen; da die anderen Teile des Sicherheitsventils in ihren Toleranzmaßen nicht kritisch sind, ist eine einfache und billige Herstellung des Sicherheitsventils möglich. Da weiterhin die Absperrventile zu ihrer vollen öffnung nur einen verhältnismäßig kleinen Hub des im Inneren des Sicherheitsventils befindlichen Ventilverschlußkörpers fordern, kann eine harte und somit kurze Regelfeder verwendet werden, so daß das ganze Sicherheitsventil kleine Abmessungen erhalten kann.The two valve seats can be moved in one operation and therefore with very precise relative positions produce each other in a simple manner; because the other parts of the safety valve in their tolerance dimensions are not critical, a simple and inexpensive manufacture of the safety valve is possible. Since then the shut-off valves to their full opening only one relatively small stroke of the valve closure body located inside the safety valve request, a hard and therefore short control spring can be used, so that the entire safety valve can get small dimensions.

Das Maß, unter welchem der innere Ventilsitz den äußeren Ventilsitz in Richtung zur Ventildichtung überragt, hängt von baulichen Verhältnissen bzw. betrieblichen Verhältnissen ab, so vom Ansprechdruck des Sicherheitsventils, von der erwünschten Drosselwirkung, von dem die Abblascharakteristik beeinflussenden Druckluftvolumen, von der Wahl des gummielastischen Werkstoffs etc.The extent to which the inner valve seat moves the outer valve seat towards the valve seal towers above, depends on structural or operational conditions, such as the response pressure of the safety valve, of the desired throttling effect, of which influencing the blow-off characteristics Compressed air volume, the choice of rubber-elastic material, etc.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.The invention is described below using an exemplary embodiment with reference to the drawing explained.

Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht des Sicherheitsventils; Fig. 1 is a longitudinal sectional view of the safety valve;

F i g. 2 ist eine vergrößerte Einzelansicht der beiden Ventilsitze unter Darstellung des an der Ventildichtung unter Berührung angelegten inneren Ventilsitzes;F i g. 2 is an enlarged detail view of the two valve seats showing the one on the valve seal inner valve seat applied in contact;

F i g. 3 ist eine der F i g. 2 vergleichbare Einzelansicht unter Darstellung der Ventilsitze bei Atmosphärendruck undF i g. 3 is one of the F i g. 2 comparable single view showing the valve seats at atmospheric pressure and

Fig.4 ist eine den Fig. 2 und 3 vergleichbare Einzelansicht unter Darstellung der Ventilsitze bei erhöhtem Druck innerhalb des Druckluft-Zuführungskanals. 4 is an individual view comparable to FIGS. 2 and 3, showing the valve seats increased pressure within the compressed air supply channel.

Das insgesamt zylindrisch aufgebaute Sicherheitsventil weist einen Bodenabschnitt 1 auf, welcher mittig von einem an die zu überwachende (nicht dargestellte) Druckluftanlage anzuschließenden Druckluft-Zuführungskanal 2 durchsetzt ist. Die ventilinnere Mündung des Druckluft-Zuführungskanals 2 ist von zwei konzen-The generally cylindrical safety valve has a bottom section 1, which is centered by a compressed air supply duct to be connected to the compressed air system to be monitored (not shown) 2 is interspersed. The mouth of the compressed air supply channel 2 inside the valve is made up of two concentrated

irisch angeordneten Ventilsitzen 3 und 4 umgeben. Der innere Ventilsitz 3 überragt dabei den ihn umgebenden äußeren Ventilsitz 4 um ein geringes Maß A (F i g. 2 bis 4). In die Ringfläche 5 zwischen den beiden VentilsitzenIrish arranged valve seats 3 and 4 surrounded. The inner valve seat 3 protrudes beyond the outer valve seat 4 surrounding it by a small amount A (FIGS. 2 to 4). In the annular surface 5 between the two valve seats

3 und 4 mündet ein im Querschnitt kleiner und daher drosselnder Entlüftungskanal 6 ein, der zu einer dem Ventilinneren zugekehrten, mit einigem Abstand radial außerhalb des äußeren Ventilsitzes 4 liegenden Stelle des Bodenabschnittes 1 führt und dort in den Ventilinnenraum mündet. Den beiden Ventilsitzen 3 und3 and 4 opens a small cross-section and therefore throttling ventilation duct 6, which leads to one of the Valve interior facing, with some distance lying radially outside of the outer valve seat 4 point of the bottom section 1 and opens there into the valve interior. The two valve seats 3 and

4 steht eine gemeinsame Ventildichtung 7 in Form eines Dichtringes gegenüber. Der aus gummielastischem Material bestehende Dichtring ist an der äußeren Bodenfläche eines topfartig ausgebildeten Ventilverschlußkörpers 8 befestigL Der Ventilverschlußkörper ist axial verschieblich in einem zylindrischen Gehäuseteil 9 gelagert. In Höhe der Ventilsitze 3 und 4 weist das zylindrische Gehäuseteil 9 eine großquerschnittige Durchbrechung 10 auf, die den Ventilinnenraum mit der Atmosphäre verbindet. Das dem bodenabschnitt 1 abgewandte Ende des Gehäuseteiles 9 ist mit einem Außengewinde 11 versehen, mit welchem eine topfartige Verschlußkappe 12 verschraubt ist. Der Boden des Ventilverschlußkörpers 8 ist mit einem in Richtung zur Verschlußkappe 12 ragenden Dorn 13 versehen, auf welchem ein Federsteller 14 aufliegt. Zwischen dem Federsteller 14 und dem Boden der Verschlußkappe 12 ist eine Regelfeder 15 eingespannt. Der die Regelfeder 15 aufnehmende Raum 16 ist durch die Verschlußkajppe 12 durchsetzende Durchbrechungen 17 mit der Atmosphäre verbunden.4 faces a common valve seal 7 in the form of a sealing ring. The one made of rubber-elastic The sealing ring made of material is on the outer bottom surface of a cup-shaped valve closure body 8 fastened The valve closure body is axially displaceable in a cylindrical housing part 9 stored. At the level of the valve seats 3 and 4, the cylindrical housing part 9 has a large cross-section Opening 10, which connects the valve interior with the atmosphere. The floor section 1 remote end of the housing part 9 is provided with an external thread 11, with which a pot-like Closure cap 12 is screwed. The bottom of the valve closure body 8 is with a in the direction of Closure cap 12 provided protruding mandrel 13 on which a spring plate 14 rests. Between the Spring plate 14 and the bottom of the cap 12, a control spring 15 is clamped. The rule pen 15 receiving space 16 is through the closure cap 12 penetrating openings 17 with the atmosphere connected.

Die Wirkungsweise des Sicherheitsventils ist wie folgt: Besteht innerhalb des Druckluft-Zuführungskanals 2 Atmosphärendruck, dann liegt der in F i g. 3 dargestellte Zustand vor, d. h. die Regelfeder 15 drückt den Ventilverschlußkörper derart abwärts, daß der dem zu erwartenden hohen Luftdruck unmittelbar ausgesetzte inner» Ventilsitz 3 in die gummielastiSL-he Ventildichtung 7 eingedrückt wird und diese nicht verformt. Der äußere und um das Maß A vom inneren Ventilsitz 3 überragte Ventilsitz 4 wird in weniger starkem Maße als der Ventilsitz 3 in die Ventildichtung eingedrückt.The mode of operation of the safety valve is as follows: If there is atmospheric pressure within the compressed air supply channel 2, then the pressure in FIG. 3, ie the control spring 15 presses the valve closure body downwards in such a way that the inner valve seat 3, which is directly exposed to the expected high air pressure, is pressed into the rubber-elastic valve seal 7 and does not deform it. The outer valve seat 4 protruding by the dimension A from the inner valve seat 3 is pressed into the valve seal to a lesser extent than the valve seat 3.

Nimmt im Druckluft-Zuführungskanal 2 der Druck auf den Ventilverschlußkörper 8 zu, so werden die auf den Ventilverschlußkörper einwirkenden Kräfte zunehmend ausgeglichen, was einen verminderten Anpreßdruck der Ventildichtung zur Folge hat. Es treten die in F i g. 4 veranschaulichten Verhältnisse ein. Die unmittelbar dem zunehmenden Luftdruck ausgesetzte ringförmige Eindrückstelle des Ventilsitzes 3 in die gummielaitische Ventildichtung 7 erfährt eine Pressung, die an dieser Stelle eine Undichtheit zur Folge hat. Es wird nur eine geringe Menge Druckluft durch das undicht werdende Absperrventil 3,7, über den Raum 5' über der Ringfläche 5, über den kleinquerschnittigen Entlüftungskanal 6, den ringförmigen Ventilinnenraum 10' und über die Durchbrechung 10 in die Atmosphäre abgeblasen. Diese Druckluftmenge, die durch das unter hohem Druck undicht werdende Absperrventil 3, 7 ( F i g. 4) abbläst, erreicht den Raum 5' mit einem Druckverlust, so daß durch das eine um das Maß A geringere Sitzhöhe aufweisende, dicht bleibende Absperrventil 4, 7 zunächst keine Druckluft zu entweichen vermag.If the pressure on the valve closure body 8 increases in the compressed air supply channel 2, the forces acting on the valve closure body are increasingly balanced, which results in a reduced contact pressure of the valve seal. The in FIG. 4 illustrated relationships. The ring-shaped indentation point of the valve seat 3, which is directly exposed to the increasing air pressure, into the rubber-elastic valve seal 7 experiences a pressure which results in a leak at this point. Only a small amount of compressed air is blown through the leaking shut-off valve 3, 7, via the space 5 'above the annular surface 5, via the small cross-sectional ventilation duct 6, the annular valve interior 10' and via the opening 10 into the atmosphere. This amount of compressed air, which blows off through the shut-off valve 3, 7 (Fig. 4), which leaks under high pressure, reaches the space 5 'with a pressure loss, so that the shut-off valve 4, which has a seat height lower by the dimension A, remains tight , 7 initially no compressed air is able to escape.

Infolge der durch den kleinquerschnittigen Entlüftungskanal 6 gedrosselten Abblasluftmenge baut sich aufgrund eines geringen, weiteren Druckanstiegs im Raum 5" ein Staudruck auf, welcher beginnt, den Ventilverschlußkörper 8 entgegen der Kraft der Regelfeder 15 in Öffnungsrichtung der Absperrventile 3, 7 und 4, 7 anzuheben. Hierauf öffnet sich das Absperrventil 3, 7, und die wirksame Druckbeaufschlagurigsfläche wird um die der Ringfiäche 5 gegenüberliegende Fläche der Ventildichtung vergrößert, so daß der Ventilverschlußkörper 8 entgegen der Kraft der Regelfeder 15 schnell bis zum vollen öffnen des Absperrventils 3, 7 und auch des Absperrventils 4, 7 angehoben wird.As a result of the exhaust air volume throttled by the small cross-sectional ventilation duct 6, builds up due to a slight, further increase in pressure in space 5 ″, a dynamic pressure which begins Valve closure body 8 against the force of the control spring 15 in the opening direction of the shut-off valves 3, 7 and 4, 7 to raise. The shut-off valve 3, 7 and the effective pressurization area then open is enlarged by the surface of the valve seal opposite the annular surface 5, so that the Valve closure body 8 against the force of the control spring 15 quickly to the full opening of the Shut-off valve 3, 7 and also the shut-off valve 4, 7 is raised.

Durch den unterhalb des Ventilverschlußkörpers 8 anhaltenden Staudruck bleiben die Absperrventile 3, 7 und 4, 7 geöffnet. Sinkt der im Druckluft-Zuführungskana! 2 anstehende Luftdruck unter den Ansprechdruck des Sicheriieitsventiles, so überwiegt die Kraft der Regelfeder 15 und der Ventilverschlußkörper wird langsam in Schließrichtung der Absperrventile 3, 7 und 4, 7 gedruckt. Anfänglich wird hierbei durch das sich nahezu schließende Absperrventil 3, 7 (Fig. 2) eine starke Drosselung der abströmenden Druckluftmenge bewirkt, was eine Verringerung des im Raum 5' anstehenden Staudruckes zur Folge hat. Durch diese Verringerung des Staudruckes, der durch den Entlüftungskanal 6 und das noch gering geöffnete Absperrventil 4, 7 abgebaut wird, und durch die mit dem Schließen des Absperrventils 3, 7 verbundene Verminderung der Beaufschlagungsfläche zwischen den beiden Ventilsitzen 3 und 4, vermag die Regelfeder 15 über den Ventilverschlußkörper 8 auch das Absperrventil 4, 7 zu schließen, wobei der Ventilsitz 3 stärker als der dicht anliegende Ventilsitz 4 in die gummielastische Ventildichtung 7 eingedrückt wird. Damit ist der Ausgangszustand gemäß Fig. 3 wieder erreicht.The shut-off valves 3, 7 remain due to the back pressure that persists below the valve closure body 8 and 4, 7 open. Does the pressure drop in the compressed air supply duct! 2 pending air pressure below the response pressure of the safety valve, the force of the prevails Control spring 15 and the valve closure body is slowly in the closing direction of the shut-off valves 3, 7 and 4, 7 printed. Initially, the shut-off valve 3, 7 (FIG. 2), which is almost closing, is a strong throttling of the outflowing compressed air, which reduces the air in room 5 ' resulting back pressure. This reduction in the back pressure created by the ventilation duct 6 and the still slightly open shut-off valve 4, 7 is dismantled, and by the Closing the shut-off valve 3, 7 associated reduction in the area of application between the two Valve seats 3 and 4, the control spring 15 can also close the shut-off valve 4, 7 via the valve closure body 8 close, the valve seat 3 being stronger than the tightly fitting valve seat 4 in the rubber-elastic valve seal 7 is pressed. The initial state according to FIG. 3 is thus reached again.

Das Maß A der geringen Überhöhung des inneren Ventilsitzes 3 gegenüber dem äußeren Ventilsitz 4 hängt von baulichen Verhältnissen bzw. gegebenen Betriebsbedingungen ab, so vom Ansprechdruck des Sicherheitsventils, von der erwünschten Drosselwirkung, von dem die Abblascharakteristik beeinflussenden Druckluftvolumen und ähnlichen Faktoren.The dimension A of the slight elevation of the inner valve seat 3 compared to the outer valve seat 4 depends on structural conditions or given operating conditions, such as the response pressure of the safety valve, the desired throttling effect, the compressed air volume influencing the blow-off characteristics and similar factors.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Claim:

Safety valve for compressed air systems, with an unthrottled connection with the atmosphere standing outside air chamber, on which a by a displaceably mounted in this chamber, A valve closure body loaded by a control spring and belonging to a shut-off valve can be closed Compressed air supply duct opens, the mouth of the compressed air supply duct of two concentrically arranged, belonging to the shut-off valve and with a common plane Valve seal made of elastic material is surrounded by cooperating valve seats and In the ring area between the two valve seats, a throttled ventilation duct to the atmosphere opens, characterized in that the inner valve seat (3) the outer valve seat (4) in Towards the valve seal (7) protrudes.