DE1800524A1 - Spring-loaded pressure relief valve, especially for pressure rooms - Google Patents
Spring-loaded pressure relief valve, especially for pressure roomsInfo
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Description
Federbelastetes Überdruckventil, insbesondere für DruckräumeSpring-loaded pressure relief valve, especially for pressure rooms
Die Erfindung bezieht sich auf ein federbelastetes Überdruckventil, insbesondere für Druckräume, mit einem als Differentialkolben ausgebildeten Verschlußstück, dessen im Schließsinne druckbeaufschlagbare'Differenzfläche einen Raum abgrenzt, der mit dem Druckraum über wenigstens eine Steuerleitung in Verbindung steht.The invention relates to a spring-loaded pressure relief valve, especially for pressure chambers, with a locking piece designed as a differential piston, its in the closing direction pressurizable 'differential surface delimits a room, which is connected to the pressure chamber via at least one control line.
Nach den Vorschriften der Sicherheitsbehörden darf sich der Druck in Druckspeichern nicht mehr als 10 $ über den Betriebsdruck erhöhen, wenn bei Versagen der mit dem Druckspeicher in Verbindung stehenden Einrichtung, wie z.B. einer hydraulischen Steuereinrichtung, die volle Förderung der Druckmittelpumpe über das Überdruckventil abgeführt werden muß.According to the regulations of the safety authorities, the pressure in pressure accumulators must not exceed the operating pressure by more than $ 10 increase if, in the event of a failure of the device connected to the pressure accumulator, such as a hydraulic control device, the full delivery of the pressure medium pump must be discharged via the pressure relief valve.
Erfahrungsgemäß tritt bei den üblichen bekannten federbelasteten Sicherheitsventilen, deren Abschlußkörper zwecks Erzielung eines stabilen Verhaltens bis zur vollen Öffnung mit einem Drosselkonus ausgerüstet sind, eine Druckerhöhung von wesentlich mehr als 10 $> des Betriebsdruckes auf.Experience has shown that with the usual known spring-loaded safety valves, the closing bodies of which are equipped with a throttle cone to achieve stable behavior up to full opening, a pressure increase of significantly more than 10 $> of the operating pressure occurs.
Federbelastete Sitzventile ohne Drosselkonus erfüllen zwar bei ausreichender Bemessung der lichten Weite der Durch- ' trittsöffnung die erwähnte, an die Druckerhöhung geknüpfte Bedingung, jedoch treten bei diesen Ventilen unzulässige Rüttelschwingungen auf, die zu gefährlichen Druckschwankungen und unerträglichem Geräusch führen.Spring-loaded poppet valves without a throttle cone, if the clear width of the through ' opening the mentioned, linked to the pressure increase Condition, however, impermissible vibrations occur with these valves, which lead to dangerous pressure fluctuations and lead to unbearable noise.
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Es sind ferner sogenannte vorgesteuerte Sicherheiteventile bekanntgeworden, welche die Nachteile der vorerwähnten normalen Sicherheitsventile nicht aufweisen. Die vorgesteuerten Sicherheitsventile sind z.B. mit einem Differentialkolben ausgerüstet, dessen größere Kolbenfläche im normalen Betriebszustand in einer sogenannten Gegendruckkammer durch den Druck des Druckmediums im Schließsinn beaufschlagt ist ("Konstruktion", 1961, Seite 381). Mittels eines auf den gewünschten Überdruck ansprechenden Hilfssteuerorgangs, etwa eines kleinen Indikatorkolbens oder eines Kugelventils, wird entweder die Verbindung zur Gegendruckkammer unterbrochen oder die Gegendruckkammer mit dem Ablauf verbunden oder auch beide Maßnahmen gleichzeitig durchgeführt, so daß nur noch die kleinere Kolbenfläche des Differentialkolbens, und zwar im Öffnungssinn, beaufschlagt wird und damit das Ventil völlig öffnet.So-called pilot operated safety valves have also become known, which do not have the disadvantages of the aforementioned normal safety valves. The pilot operated safety valves are e.g. equipped with a differential piston, the larger piston area of which in normal operating conditions is in a so-called back pressure chamber is acted upon by the pressure of the pressure medium in the closing direction ("Konstruktions", 1961, page 381). By means of an auxiliary control mechanism that responds to the desired overpressure, for example a small indicator piston or a ball valve, is either the connection to the counter-pressure chamber interrupted or the counter-pressure chamber connected to the drain or both measures carried out at the same time, so that only the smaller piston area of the differential piston, specifically in the opening direction, is acted upon and thus the valve completely opens.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß. das relativ kleine Hilfssteuerorgan schon bei geringster Verschmutzung zu Störungen neigt.However, it has been shown that. the relatively small auxiliary control unit tends to malfunction even with the slightest soiling.
Es ist weiterhin ein mit Differentialkolben, ausgerüstetes Sicherheitsventil bekannt, bei welchem eise mit einer Drosselstelle versehene leitung vorgesehen ist, die einerseits mit dem Druckraum, andererseits mit dem durch die Differenzfläche des Verschlußstückes begrenzten Raum in durch die Steuerkante gesteuerter oder in ständiger Verbindung steht, wobei der Raum seinerseits über eine Drosselbohrung in ständiger bzw. in durch die Steuerkante gesteuerter Verbindung mit einem Raum niedrigeren Druckes als in dem durch die Differenzflächen begrenzten Raum steht (deutsche Patentschrift 1 254 925).It is also a safety valve equipped with a differential piston known, in which iron provided with a throttle line is provided, on the one hand with the pressure chamber, on the other hand with the space delimited by the differential area of the closure piece in through the control edge controlled or in constant communication, the space in turn via a throttle hole in constant or in through the control edge controlled connection with a space lower pressure than in that limited by the differential areas Space is available (German patent specification 1 254 925).
Bei derartigen Sicherheitsventilen ist es zwar- möglich, die Druckerhöhung unter dem behörlich vorgeschriebenen Maximalwert zu halten. Je weicher aber die Feder mit dem Ziel ausgebildet l wird, die sich aus der Druckerhöhung ergebende Druckdifferenz weiter herabzusetzen, um so mehr neigen die Ventile sum Plattern, wenn die Zu- und Abströmungsöffnungen in. eiern durch die gesteuerte Differenzfläche begrenzten Raum gleichseitig geöffnet sind und insbesondere wenn sie außerdem als SitzventilWith such safety valves it is possible to keep the pressure increase below the officially prescribed maximum value. However, the softer the spring is l formed with the aim to further reduce the resultant of the pressure increasing pressure difference, the more prone the valves sum platters when the inlet and Abströmungsöffnungen in. Eggs are open equilateral by the controlled differential area limited space and especially if they are also used as a poppet valve
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ohne Drosselkonus oder als Kolbenschieberventil ausgebildet sind.are designed without a throttle cone or as a piston slide valve.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Überdruckventil zu schaffen, bei welchem die Druckerhöhung im Druckraum bei allein vom Überdruckventil aufzunehmender voller Förderung der Druckpumpe nicht mehr als 10 i» beträgt und welches die erwähnten Nachteile der bekannten Ventile wie insbesondere die Neigung zum Plattern nicht aufweist.The present invention is based on the object of creating a pressure relief valve in which the pressure increase in the pressure chamber when the pressure pump is fully supplied by the pressure relief valve alone does not amount to more than 10 i » and which does not have the disadvantages of the known valves, such as the tendency to chatter having.
Die Erfindung löet das Problem dadurch, daß bei einem eingangs geschilderten Ventil der durch die Differenzfläche begrenzte Raum einzig mit dem Druckraum in Verbindung steht und die bzw. jede Steuerleitung druckraumseitig in einem Bereich mündet, in dem beim Ansprechen des Ventils die größte Abströmgeschwindigkeit aus dem Druckraum herrscht.The invention solves the problem that in an initially the valve described, the space limited by the differential area is only in connection with the pressure space and the or each control line opens on the pressure chamber side in an area in which the greatest outflow velocity when the valve responds from the pressure chamber prevails.
Bei geschlossenem Ventil herrscht in dem durch die Differenzfläche begrenzten Raum der gleiche Druck wie in dem Druckraum. Dieser Druck wirkt zusätzlich zu den Federn im Schließsinne auf den Differentialkolben, öffnet nun bei einem entsprechenden Druckanstieg im Druckraum der Differentialkolben ein wenig, und zwar zunächst wie ein normales Ventil mit stabiler Charakteristik, dann beginnt das Medium aus dem Druckraum durch den freigegebenen Spalt abzuströmen. Da nach Bernoulli die Summe aus kinetischer und potentieller Energie immer konstant bleibt, wird die potentielle Energie in Gesehwindigkeitsenergie umgewandelt und es sinkt der Druck-an der druckraumseitigen Hündung der Steuerleitung und damit der Druck auf die Differenzfläche, wodurch der Differentialkolben plötzlich völlig öffnet. Nachdem der unzulässige Überdruck abgelassen ist und sich im Druckraum ein Druck unter dem der Federkraft entsprechenden Druck eingestellt hat, beginnt das Ventil zu schließen, bis die Abströmöffnung wieder geschlossen ist und kein Betriebsmedium mehr abströmt. In diesem Augenblick wird der Betriebsdruck des Mediums wieder voll auf der Differenzfläche wirksam, das Ventil schließt fest. Das Verhalten des Ventiles ist in jedem Betriebspunkt völlig stabil und es treten keinerlei Schwingungen oder Flattern auf. DurchWhen the valve is closed, there is a difference in area limited space the same pressure as in the pressure space. This pressure acts in addition to the springs in the closing direction the differential piston, now opens with a corresponding Pressure increase in the pressure chamber of the differential piston a little, initially like a normal valve with stable characteristics, then the medium begins to flow out of the pressure chamber through the released gap. Since, according to Bernoulli, the sum of the kinetic and potential energy always remains constant, the potential energy is converted into velocity energy and it If the pressure drops at the end of the control line on the pressure chamber side and thus the pressure on the differential area, whereby the The differential piston suddenly opens completely. After the impermissible overpressure has been released and there is pressure in the pressure chamber below the pressure corresponding to the spring force, the valve begins to close until the outlet opening again is closed and no operating medium is flowing out. At this moment the operating pressure of the medium is fully up again the differential area is effective, the valve closes tightly. The behavior of the valve is completely stable at every operating point and there is no vibration or flutter. By
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entsprechende Dimensionierung der Differenzfläche in Abstimmung mit der Federkonstante der Druckfeder hat man es leicht in der Hand, sowohl die Drucksteigerung als auch die Drucksenkung bis zum Schließen des Ventils unter 10 $> des Ansprechdruckes zu halten.Appropriate dimensioning of the differential area in coordination with the spring constant of the compression spring makes it easy to keep both the pressure increase and the pressure decrease below 10 $> the response pressure until the valve closes.
Die Steuerleitung kann im Ventilgehäuse oder im Verschlußstück angeordnet sein. Im allgemeinen ist aus Gründen der Herstellung eine Anordnung der Steuerleitung im Verschlußstück vorzuziehen. Bei einem als Sitzventil ausgebildeten Verschlußstück mündet die Steuerleitung zweckmäßigerweise unmittelbar innerhalb des Innen- | randes der im wesentlichen kreisringförmigen oder die Mantelfläche eines Kegelstumpfes bildenden Dichtflächen zwischen Gehäuse und Verschlußstück. Ist das Verschlußstück als becherförmiger, mit seinem Hohlraum dem Druckbehälter zugewandter Kolbenschieber mit im wesentlichen radial verlaufenden Abströmöffnungen, wie Bohrungen, Schlitzen od.dgl. ausgebildet, dann mündet gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung jede Steuerleitung druckraumseitig in der im wesentlichen radial zum Kolbenschieber verlaufenden Wand einer Abströmöffnung, und zwar vorzugsweise in dem beim Öffnen des Ventiles zuerst den Abströmkanal im Ventilgehäuse erreichenden Wandbereich. In der Regel genügt es, wenn eine einzige Steuerleitung vorgesehen wird.The control line can be arranged in the valve housing or in the closure piece. Generally it is for manufacturing reasons an arrangement of the control line in the locking piece is preferable. In the case of a closure piece designed as a seat valve, the Control line expediently directly within the interior | edge of the substantially circular or the lateral surface of a truncated cone forming sealing surfaces between the housing and the closure piece. If the closure piece is a cup-shaped, with its cavity facing the pressure vessel piston valve with essentially radial outflow openings, such as holes, slots or the like. formed, then each opens according to a very advantageous development of the invention Control line on the pressure chamber side in the wall of an outflow opening which runs essentially radially to the piston valve, namely preferably in the wall area that first reaches the outflow channel in the valve housing when the valve is opened. Usually it is sufficient if a single control line is provided.
\ Die Erfindung ist im folgenden an Hand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. \ The invention is explained in more detail below with reference to two exemplary embodiments shown in the drawing.
Darin zeigtIn it shows
Pig. 1 im Längsschnitt ein als Sitzventil ausgebildetes Überdruckventil undPig. 1 designed as a seat valve in longitudinal section Pressure relief valve and
Fig. 2 im Längsschnitt den unteren Teil eines mitFig. 2 in longitudinal section the lower part of a with
einem Kolbenschieber ausgerüsteten Überdruck- ventils. a pressure relief valve equipped with a piston valve.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist im Ventilgehäuse 1 ein als Differentialkolben ausgebildetes Verschlußstück 2 längsverschiebbar gelagert und wird mittels einer Druckfeder 3 gegenIn the exemplary embodiment according to FIG. 1, a closure piece 2 designed as a differential piston is longitudinally displaceable in the valve housing 1 stored and is by means of a compression spring 3 against
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she 4 des Verschlußstückes gedrückt.she pressed 4 of the locking piece.
die kreisringförmige Sitzfläche 4 des Verschlußstückes gedrücl Die Spannung der Feder 3 kann durch die Schraube 5 verändert werden. Der Raum 6 steht in unmittelbarer Verbindung mit dem nicht dargestellten abzusichernden Druckraum. Die kreisringförmige Differenzfläche 7 des Differentialkolbens 2 begrenzt einen Zylinderraum 8 im Gehäuse, aus dem eine Steuerleitung 9 führt, die im Raum 6 innerhalb des Innenrandes der Sitzfläche 4 mündet. Bei geschlossenem Ventil steht also der Zylinderraum 8 unter dem gleichen Druck wie der Raum 6, d.h. wie der abzusichernde Druckraum, so daß die Differenzfläche 7 im Schließsinne druckmittelbeaufschlagt ist. Diese Schließkraft ergänzt sich mit der der Feder 3 zu dem Ansprechdruck. Wird nun bei Überschreiten des Ansprechdruckes im Druckraum das Verschlußstück 2 angehoben, dann strömt das Druckmedium aus dem Druckraum über den Raum 6 in den Abströmringraum 10 und weiter in den Abströmkanal 11 ab. Die größte Abströmgeschwindigkeit entsteht dabei an dem Übergang aus dem Raum 6 in den Ringraum 10, d.h. im Bereich der Dichtfläche 4 und der Mündung der Steuerleitung 9· Durch den hierdurch herbeigeführten Druckabfall in der Steuerleitung 9 verringert sich die auf das Verschlußstück 2 wirkende Schließkraft und das Verschlußstück öffnet plötzlich völlig. Beim Schließvorgang baut sich dagegen der Druck im Ringraum 8 unmittelbar nach dem Schließen des Ventils wieder auf, wodurch sich eine sehr stabile Ventilcharakteristik ergibt. In der Steuerleitung 9 wird vorzugsweise eine Drosselstelle 9! vorgesehen, die noch zusätzlich einem Flattern entgegenwirkt.the annular seat 4 of the locking piece pressed. The tension of the spring 3 can be changed by the screw 5. The space 6 is in direct connection with the pressure space to be secured, not shown. The annular differential surface 7 of the differential piston 2 delimits a cylinder space 8 in the housing, from which a control line 9 leads, which opens into space 6 within the inner edge of the seat 4. When the valve is closed, the cylinder space 8 is therefore under the same pressure as the space 6, ie as the pressure space to be protected, so that the differential surface 7 is pressurized with pressure medium in the closing direction. This closing force complements that of the spring 3 to form the response pressure. If the closure piece 2 is now raised when the response pressure in the pressure chamber is exceeded, the pressure medium flows out of the pressure chamber via the chamber 6 into the outflow annulus 10 and further into the outflow channel 11. The greatest outflow velocity occurs at the transition from the space 6 to the annular space 10, i.e. in the area of the sealing surface 4 and the mouth of the control line 9 The stopper suddenly opens completely. During the closing process, on the other hand, the pressure in the annular space 8 builds up again immediately after the valve is closed, which results in a very stable valve characteristic. In the control line 9 there is preferably a throttle point 9 ! provided, which also counteracts flutter.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist der Differentialkolben 12 als becherförmiger Kolbenschieber mit zylindrischer Dichtflache 13 ausgebildet. Die aus dem durch die Differenzfläche 7 begrenzten Zylinderraum 8 führende Steuerleitung 9 ist in dieser Variante im Versehlußstück 12 angeordnet und mündet in den beim Öffnen zuerst den Abströmringraum 10 erreichenden Wandbereich der Abströmöffnungen 14 im Versehlußstück 12. Dabei ist der Teil 9" der Steuerleitung auch hier als Drossel ausgebildet. Mit 15 ist eine Ansehlagmutter für das Versehlußstück 12 bezeichnet. Der Bereich der größten Abströmgeschwindigkeit liegt im oberen Bereich der Innenwand der Abströmbohrung 14, wo die Steuerleitung 9 mündet.In the embodiment according to FIG. 2, the differential piston is 12 designed as a cup-shaped piston valve with a cylindrical sealing surface 13. The one from the by the difference area 7 limited cylinder space 8 leading control line 9 is arranged in this variant in the closure piece 12 and opens into the wall area that first reaches the outflow annulus 10 when it is opened of the outflow openings 14 in the closure piece 12. It is the part 9 ″ of the control line is also designed here as a throttle. A stop nut for the locking piece 12 is designated by 15. The area of the greatest outflow velocity is in the upper area of the inner wall of the outflow bore 14, where the control line 9 opens.
Heidenheim^en 25.9.1968Heidenheim ^ en September 25, 1968
JB/Srö Y>j) 009820/0277JB / Srö Y> j) 009820/0277
Claims (6)
Wandbereich der Abströmöffnung im Verschlußstück mündet.6. Pressure relief valve according to claim 5, characterized in that the control line on the pressure chamber side in the first reaching the outflow channel iin valve housing when the valve is opened
Wall area of the discharge opening opens into the closure piece.
JB/Srö \J < Heidenheiiiii ^ Tten 25.9.1968
JB / Srö \ J <
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| DE (1) | DE1800524A1 (en) |
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