DE2022334A1 - Sicherheitsventil fuer unter Druck stehende Leitungen - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys, Dr. K. FinCke Dipl.-Ing. F. A.Weιckmann, Dipl.-Chem. B. Huber

GKOBM 9 MÖNCHEN »6, DEN

POSTFACH 160 820 MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22

Etablissements Veuve Joseph Ba$ra & Pils, 91» avenue de Pressense, Venissieux (Rhone),

!"rankreich

Sicherheitsventil für unter Druck stehende

Leitungen

Die vorliegende Erfindung "bezieht sich auf Sicherheitsventile für unter Druck stehende Flüssigkeitsveraorgungsleitungen. Diese Geräte sind dazu bestimmt, durch schnelles Ableiten einer bestimmten Flüssigkeitsmenge in der Leitung auftretende Überdrücke verschiedenen Ursprunges herabzumindern oder zu vermeiden_β

Gegenüber Versorgungsleitungen für Dampf oder Druckluft müssen Sicherheitsventile für Wasserversorgungsleitungen folgenden Anforderungen gerecht werdenχ

- sehr guter "Durchsatzkoeffizienten" K (K = -rrr-), wobei

Dl. P

Q der Durchsatz und Δρ der Kraftanstieg oberhalb eines vorgegebenen Hegeldruckes ist,

- eine verminderte Irägheit der bey/eglichenTeile für ein unverzügliches Ansprechen auf die auftretenden Belastung gen,

- wenige in Reibungsberührung miteinander stehende leile, damit daa Offnen des Ventils auch nach einer langen Zeit des iJichttätigseinn unter guten Bedingungen vor sich geht.

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Diese beiden letzten Anforderungen bedingen praktisch die Vervrendung von geeichten Federn und schließen jede Regeleinstellung durch Gewichte aus, weil diese letzteren einer mechanischen führung bedürften.

Welche Eigenschaften die verwendeten federn auch haben mögen, sie haben alle eine begrenzte Federweichheit. Jedes Öffnen des Ventils bedingt nämlich eine bestimmte Verkürzung der Einstellfeder und führt dadurch zu einer Erhöhung der Federspannung mit der Folge, dag der Öffnungadruck unter Beeinträchtigung des Durchsatzkoeffiaienten K zunimmt»

Um diesem Nachteil zu begegnen, müßte man Federn mit großer Durohfederung rerwenden, also gleichzeitig lange und aus hochwertigem Material gefertigte Federn. Dies ist jedoch . praktisch nicht durchfuhrbar, weil einerseits dann die defahr der Durchknickung der Feder besteht, wodurch der Federlänge Grenzen gesetzt sind, und andererseits die Materialkosten für solche hochwertigen Federn zu hoch sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Sicherheitsventil anzugeben, welches den obigen Anforderungen &ittgt und die aufgezeigten Schwierigkeiten behebt·

Zur Lösung dieser Aufgabe bringt die Erfindung einSicherheitsventil in Vorschlag, dessen Ventilglied, anstatt wie bisher üblich, flach ausgebildet zu sein, an seinem Umfang außerhalb der ringförmigen Berührungszone mit einem Ventilsitz eine konkav-konische Schürze aufweist, deren Konkavität zum Ventilsitz hin offen ist und die beim Überschreiten eines vorgegebenen Druckes den ausströmenden Flüssigkeitsstrahl außerhalb des Ventilsitzes in umgekehrte Richtung umleitet, um eine dynamische Gegenkraft zu erzeugen, welche

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der Sohlleekraft der Ventilfeder entgegengeriähtet und proportional dem ausströmenden Flüeaigkeitidurohsatz ist und sich addiert zu dem auf das Yentilglied durch die Flüssigkeit ausgeübten Druck, um dadurch die Spannungszunahme der Feder auszugleichen und somit den Duroheatakoeffizienten auf einem optimalen Wert au halten.

Dank dieser Anordnung kann der Durohsatzkoeffiiient K auf seinem optimalen Wert ^halten werden, und «war unabhängig Ton der Höhe dieses Wertes und selbst bei Verwendung von handelsUblichenFedernmr Bestimmung der Öffnungskraft für das Ventil. .

Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung sind mindestens die in Schließstellung in Berührung kommenden feile des Ventilgliedes und Ventilsitze· eur Erzielung einer totalen Abdichtung in Schließstellung aus einem Material härter als Quarz und Silicium und insbesondere aus Wolfram gebildet Und weisen eine sehr feine Oberflächenbeaohaffenheit auf.

Auf diese Weise wird eine totale Abdichtung gewährleistet, und das Ventil ist unempfindlich gegen Abrieb durch in dem Wasser befindliche Partikel und korrosionsfest.

Der Ausgangspunkt der Erfindung kann auch definiert werden als Sicherheitsventil für unter Brück stehende Lei« tungen» wie z.B. Wasservereoigmgsleitungen, umfassend einen an die Leitung angesetzten und zu dieser hin offenen Ventilsockel mit einer Auslaßöffnung und einem mit veränderlicher Kraft gegen diese Auslaßöffnung vorgespannten Ventilglied.

Die eigentliche Erfindung besteht dabei darin» daß das Yentilglied gebildet ist von einen Ventilteller mit eiuer

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die Auslaßöffnung abdeekendenDichtungsfläche und an seinem Umfang einem schUrzenartig an die Dichtungsfläche ansetzenden Ableitprofil.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der "Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen. Die Zeichnungen stellen in einer Längsschnittaneicht eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sicherheitsventils dar.

In an sich bekannter Weise ist das Sicherheitsventil gebildet von einem Sockel 2, der an seinem im Sinne der Zeichnung oberen Ende verlängert ist durch einen Mantelkörper Z>. Auf diesen Mantelkörper 3 ist vorzugsweise koaxial zum Sockel 2 ein zu diesem Sockel 2 hin offenerGldckenkörper 4 aufgesetzt. In diesem Glockenkörper 4 ist die Vorrichtung untergebracht, welche das Offnen de3 Vetfcils beim Übersteigen eines vorbestimmbaren Druckes einsteuert.

Der Sockel 2 trägt ferner einen Ventilsitzkörper 5» in dessen sockelfernes Ende ein Ventilsitz 6 eingelassen ist. Dieser Ventilsitz 6 ist an seinem freiliegenden Ende schneidenartig auegestaltet und gegen ihn liegt in Schließstellung ein Ventilteller 7 an. Dabei stützt sich der Ventilteller 7 auf dem Ventilsitz 6 mittels eines Vatilringes 8 ; ab. Der Ventilteller 7 ist ferner verbwnden mit einer Membran 9, welche entlang ihres Umfanges zwischen dem Mantelkörper 3 und den Glockenkörper 4 eingespannt ist.

Die Verbindung zwischen Ventilteller und Membran ist vorzugsweise hergestellt durch eine Halterungsscheibe 10, welche unter linspannung der Membran 9 in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise verschraubt ist und gegen die sich eine Schraubenfeder 12 mit einem Ende abstützt. Daa andere

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Ende der Schraubenfeder 12 stützt sieh gegen einen Schraubr. ring 13 ab, der entlang einer gloolcengehäuseiesten Spindel verschraubbar ist. Diese Spindel 14 ist dabei in einem Dek-* kel 4a des G-iockengehäuses 4 frei drehbar .ftber nicht axial-* versoMeblicli gelagert» Die Spindel 14 ragt m£deinem Ende durch den Deckel 4a des Gloefcengehäuses4 hindurch und ist von außen für eine Einstellung der Sehwellbelastung für das Öffnen desVentils betätigbar·

Zur JiJrzieluiig eines optimalen Durciisatzkoeffizienten E ist gemäß der ".Erfindung der bei bekannten Aus f uhrungs formen flach ausgestaltete TentiIteller 7 an seinem tfef äng in dem Bereich radial außerhalb der Berührungseteile mit dem Yenti lsi ta 6 mit einer konkav·-koήischen, schürzenartigen leitfläche 15 versehen« Dank dieser Ausgestaltung wird, wfcnn.■;;.,. der Yentilteller 7 von Wasser beispielsweise mit einem Druck über dem am Ventil eingestelltenDruok abgehoben wird, das Wasser von der konischen Schürze 15 ia der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise in eiηem peripheren Strahl abgeleitet.

Auf diese Weise unterliegt der TFentiltelle> 7 einerseits dem staMschen ■Wasserdruck und andererseits dem dfnamisphen Druck des Wassers gegen die Schurze 15. Die darauf resultierende dynamische fegenkraft wird In Richtung der leder geleitet und ist direkt proportional dem Durchsatz und somit der Öffnung des Ventiltellers 7«

Wenn der Neigungswinkel der konischen Schürze 15 den Ietriebsbedingungen des Ventils angepaßt wird, dann kann diese dynamische Kraft genau die isit zunehmende* Öffnung des Ventiltellers 7 eiröiergehende Zunahme der SpÄnnung der Seder 12 kompensieren.

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Für Mreke in der Nähe des Regeidrttckee, bei dessen überschreiten der Ventilteller voö aeiaein Ventilsitz abgehoben wird, ist die Kompensation der Zunahme der Federspannung durch diese dynamische Kxaft nur noch annäherungsweise vorhanden_t führt jedoch zu noch zufriedenstellenden iürgebniasen.

Die erfindungsgemäöe Ausgestaltung, ermöglicht es also, sehr genau den Durchsatzkoeffizienten K zu bestimmen» der im übrigen auch ao groß wie gewünscht gemacht v/erden kann, und zwar obwohl es sich bei der Peder 12 um eine herkömmliche, handelsübliche und somit billige Feder handelt.

Gemäß der Erfindung ist der Ventilsitz 6 ferner, ebenso wie der in den Ventilteller 7 eingelassene Venturing 8, aus Wolfram-Stahl gebildet und besitzt eine Berührungsfläche feinster Oberflächenbeschaffenheit. Dadurch wird in Schließstellung des Ventils eine totale Indlchtung gewährleistet. Aufgrund des Werkstoffes, aus dem sie gebildet sind, sind der Ventilring und der Ventilsitz auch abriebfest gegenüber den im Wasser befindlichen Qu*rz- und Silizium·* partikeln undsoweiter sowie korrosionsfest.

— Patentansprüche -

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·* 7 —

Claims (1)

1. - 7 -PATENTANSPRÜCHE

   Sicherheitsventil für unter Druck stehende Leitungen, wie z.B. Wasserversorgungsleitungen, umfassend einen an die Leitung angesetzten und zu dieser hin offenen Ventilsockel mit einer Auslaßöffnung und einem mit veränderlicher Kraft gegen diese Auslaßöffnung vorgespannten Ventilglied, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied gebildet ist von einem Ventilteller (7) mit einer die Auslaßöffnung abdeckenden Dichtungsfläche und an seinem umfang einem sohürzenartig an die Diohtungsfläohe ansetzenden Ableitprofil (15).

   2· Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ableitprofil (15) gebildet istvon einer Schürze mit an der Sichtungsfläche ansetzendem und sich erweiterndem kegelförmigem Innenprofil.

   3. Sicherheitsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß daa kegelförmige Innenprofil der Schürze (15) mit der Dichtungsflache des Ventiltellers (7) einen Winkel zwischen 90 und 180° einschließt.

   4. Sicherheitsventil nach einem der Anspruch· 1 tie 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auelaßöffnung des Ventilsockels (2) als Ventilsitz (6) ausgestaltet ist, dem ein in die Dichtungsfläche des Ventilteller (7) eingelassener Ventilriut; (8) gegenübersteht.

   5. Sicherheitsventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (6) und/oder der Ventilring (8) aus einem · Material härter als Quarz oder Silizium gebildet sind und eine sehr feine Oberflächenbeschaffenheit aufweisen.

   - 8 -009848/1187

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   6. Sicherheitsventil nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (6) und/oder der Ventilring (8) aus Wolfram gebildet sind.

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