DE2045282A1

DE2045282A1 - Federbelastetes Sicherheitsventil

Info

Publication number: DE2045282A1
Application number: DE19702045282
Authority: DE
Inventors: Carl Heinz Dipl.-Ing. 4050 Mönchengladbach Häfele
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1965-06-24
Filing date: 1970-09-14
Publication date: 1972-03-16
Also published as: DE2045282B2; DE1263433B

Description

Dr.W.P.Radt . _. . , ,_. .

γλ· ι τ ■ c c r· ι Rheinische Armaturen- und

Dipl.-Ing. E. E. finkener Maschinenfabrik A. Sempell

DipL-Ing. W. Ernesti .... . ,

Patentanwälte 4050 Mönchengladbach

Bochum

Helnridi-Känig-Straße 12 Fernsprecher 415 50, « 23 27 Telegrammadresse: Radtpatent Bochum

?O 140
VE/SG

IPederbelastetes Sicherheitsventil (Zusatz zu Patent 1 263 453)

Gegenstand des Hauptpatentes ist ein federbelastetes Si- " cherheitsventil mit gesteuerter Zusatzbelastung, bei dem die.Zusatzbelastung durch die Kraft einer durch einen elektromotorischen Antrieb in Verbindung mit einem selbsthenimenden Getriebe gespannten Zusatzfeder erzeugt und beim Erreichen des Ansprechdruckes dadurch schlagartig aufgehoben wird, daß mit Hilfe eines Druckwächters der Ruhestromkreis einer kraftschlüssigen Hagnetkupplung geöffnet und damit das Widerlager der Zusatzfeder aufgehoben wird.

Die vorliegende Erfindung verfolgt das Ziel, den Gegenstand des Hauptpatentes dahingehend weiter zu entwickeln, d daß die Zusatzfeder unmittelbar nach dem Ansprechen des Ventils vorgespannt wird, um beim Unterschreiten des An-

Sprechdruckes die Zusatzbelastung plötzlich auf den Ventilkegel übertragen zu können.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem federbelasteten Sicherheitsventil nach dem Patent 1 263 4-33 dadurch gelöst, daß die Zusatzfeder nach einer Entspannung infolge des Ansprechens des Sicherheitsventils an einem ein- und ausrückbaren Auflager abgestützt ist und über den sofort eingeschalteten Antrieb gegen das Auflager vorgespannt wird und nach dem Unterschreiten des Ansprechdrucken durch Ausrücken des Auflagers sprungartig

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am Ventilkegel zur Einwirkung kommt. Um eine vollständige Entspannung der Zusatzfeder zu verhindern, ist in weiterer Ausbildung der Erfindung ein Entspannungsbegrenzer, z. B. ein Bügel oder ein Gehäuse, vorgesehen.

In weiterer Ausbildung der Erfindung kann als Auflager ein unter den Jederteller der Zusatzfeder durch einen Elektromagneten einschiebbarer Riegel vorcesehen sein. Die Einschaltung des Elektromagneten erfolgt nach der weiteren Erfindung durch ein vom Druckwächter gesteuertes Relais mit einem im Stromkreis des Elektromagneten liegenden Ruhekontakt. Das Relais enthält ferner einen Arbeitskontakt, über den der Stromkreis für die Kagnetkupplung geschlossen wird, solange der Ansprechdruck nicht überschritten wird.

Nach der weiteren Erfindung kann der Stromkreis der Magnetkupplung außerdem über einen durch die Bewegung des Riegels unmittelbar oder mittelbar gesteuerten Arbeitskontakt während der Arbeitsstellung des Riegels geschlossen werden. .

Bei einer abgewandelten Ausführung.^form ist nach der weiteren Erfindung zum Spannen der Zusatzfeder eine mit den elektromotorischen Antrieb verbundene Kurvenscheibe mit innenliegender Kurvenbahn vorgesehen, die über eine Schubstange mit einer an der Kurvenbahn anliegenden Rolle auf die Zusatzfeder derart einwirkt, daß durch eine nahezu vollständige Umdrehung der Kurvenscheibe die Jeder gespannt wird und anschließend durch einen auf eine Schrägflache an einem Druckstück der Zusatzfeder mit einer Walze auflaufenden Schwinghebel in Verbindung mit der am Schwinghebel angreifenden Hagnetkupplung im gespannten Zustand gehalten wird. Als Auflager für die Zusatzfeder dient bei dieser Ausführungsform eine Stange, die an ih-

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rem oberen Ende eine-Holle trägt und mit dieser Rolle .auf der Außenfläche der Kurvenscheibe aufliegt, wobei in der Ruhestellung der Kurvenscheibe die Rolle in einer Vertiefung liegt. Nach Beendigung eines Spannvorganges steht die Rolle unmittelbar vor der Vertiefung, so daß beim Unterschreiten des Ansprechdruckes und der damit verbundenen Einschaltung des Antriebs beim Weiterdrehen der Kurvenscheibe die Rolle in die Vertiefung eindringt und dadurch das Auflager freigegeben wird." '= "-■"-"■■■'

Bei einer weiteren Ausfülirungsforn ist gemäß der Erfindung zum Spannen der Zusatzfeder eine nit dem Antrieb verbundene Kurvenscheibe mit außenliegender.Kurvenbahn vorgesehen, die über eine Zugstange mit einer auf der Kurveiibahii geführten Rolle auf die Zusatzfeder derart einwirkt, daß bei einer nahezu vollständigen Umdrehung der Kurvenscheibe die Feder gespannt wird und anschließend durch eine an einer Schwinge gelagerte Waise, die auf eine Schrägflache eines Druckstückes der Zusatzfeder aufläuft, und der mit der Schwinge verbundenen Magnetkupplung im gespannten Zustand gehalten wird.

Bei dieser Ausführungsform steht die Rolle an der Zugstange liach Beendigung des Spannvorganges vor einem zur Hit te der Kurvenscheibe gerichteten Absatz der Kurvenbahn, so daß beim Unterschreiten des Anspreehdruckes und der damit verbundenen Weiterbewegung der Kurvenscheibe durch den Antrieb bis zu einer vollständigen Umdrehung die Rolle durch den Absatz freigegeben und die Ki¹Bft der vorgespannten Zusatzfeder auf den Ventilkegel übertragen wird. ITach der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Schwinge an ihrer Drehachse nit der Hag- ii et kupp lung drehfest verbunden ist.

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Die Weiterentwicklung des Gegenstandes nach dem Hauptpatent "bietet den Vorteil, daß die Zusatzfeder gleichzeitig als Eraftspeicher dient, der unmittelbar nach dem Ansprechen des Sicherheitsventils aufgeladen und "beim Unterschreiten des Ansprechdruckes die gespeicherte Kraft sprungartig auf den Ventilkegel überträgt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind auf der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert. P Es zeigen:

5¹Ig. 1 eine schematische Darstellung eines Sicherheitsventils mit gesteuerter Zusatzbelastung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer abgewandelten Ausführung einer Einrichtung zum Spannen der Zusatzfeder,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Einrichtung nach Fig. 2 in einer Seitenansicht,

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform ein«
der Zusatzfeder und

Ausführungsform einer Einrichtung zum Spannen

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Seitenansicht der Einrichtung nach Fig. ^z!-.

Das Sicherheitsventil besteht im we sentliehen aus dem Gehäuse Λ , dem Ventilkegel 2 mit der Ventilfeder 3 und dem Ventilsitz 4-. Im Kopf des Gehäuses 1 befindet sich eine Zusatzfeder 5, die im gespannten Zustand die Schließkraft der Feder 3 unterstützt.

t:m

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Zum Spannen der Zusatzfeder 5 dient ein !Elektromotor 6, der über ein Schneckengetriebe, bestehend aus einer Schnecke 7 und einem Schneckenrad 8, eine'Welle 9 antreibt, an der ein Spannhebel 10 befestigt ist, der auf die Zusatzfeder 5 einwirkt. Am Spannhebel 10 greift eine Rückholfeder 11 an, die das Bestreben hat, den Spannhebei in der Ausgangslage zu halten.

Die Welle 9 ist an einer Stelle unterteilt; ihre beiden Teile sind durch eine elektromagnetische Kupplung 12 \

kraftschlüssig miteinander verbindbar. Der Stromkreis 13 ■ der Kupplung 12 ist über einen Arbeitskontakt 14 a eines Relais 14- an eine Stromquelle 15 angeschlossen. Das Relais .14 wird über einen Druckwächter 16 derart gesteuert, daß unterhalb des vorgegebenen Ansprechdruckes des Ventils der Heiaisstromkreis geschlossen, dagegen beim Erreichen des Ansprechdruckes geöffnet ist. Der Stromkreis 17 des Elektromotors 6 ist über einen Endschalter 18 geführt, der durch den Spannhebel 10 beim Erreichen der Spannstelding geöffnet wird.

Die Zusatzfeder 5 ist von einem Gehäuse 19 umgeben, das " eine vollständige Entspannung der Feder verhindert. ™

Zur Erzeugung eines vorübergehenden Auflagers während des Spannens der Zusatzfeder 5 ist ein mit Hilfe eines Elektromagneten 20 bewegbarer Riegel 21 vorhanden, der am unteren ÜTederteller der Zusatzfeder 5 oder am unteren Ende des Gehäuses 19 angreift. Der Anker 22 des Elektromagneten steht mit einer Rückholfeder 23 in Verbindung, Die Einschaltung des Elektromagneten 20 erfolgt über einen Ruhekontakt 14 b des Relais 14..

JBHir die Einschaltung der Magnetkupplung 12 zu Beginn eines Spannvorganges ist ein weiterer Stromkreis 24 vorge-

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sehen, der über einen Arbeitskontairfc 25 geführt ir.t, L bei eingerücktem Siegel 21 reschlossen ist.

Die Wirkungsweise dieser Ausfüin"oju.jjsform ist' folgende:

Die Darstellung in ]?ig. 1 gibt den Zustand "Oei ges seneia Ventil wieder. Der Stz-ookreis für das Relais ^ΛΑ-ist geschlossen. Die beiden Eontslrlfce 14- a ur;.d '"Λ b sir'I ausgezogen. Der Arbeitskontaicfc -'",¹V a lis.it den btronkreicder Iiagnetkupplujig 12 geschlossen. 3er Stromkreis des Elektromagneten 20 ist offen; der Siegel 21 nimmt seine Buhe stellung ein.

Beim Überschreiten des Ansprechdruckes wird durch aas Abfallen des Kontaktes 1A- a der Strorakreis 13 geöffnet und durch die Aufhebung der kraftschlüssigen Verbindung der beiden Teile der Welle 9 das Widerlager für die Susatzfeder 5 aufgehoben.

Durch das Abfallen des Kontaktes 14· b wird der Kreis für den Elektromagneten 20 geschlossen; der Anker bewegt cLen Hiegel 21 in die ArbeitsStellung, in der/ein Widerlager für das Spannen der Feder 5 "bildet. Mit dem Erreichen der Arbeitsstellung schließt sich der Eontakt 25 und damit der zweite Stromkreis für die Hagnetkupplung 12. Durch die kraftschlüssige Verbindung der beiden Teile der Welle 9 wird der Spannhebel 10 nach, unten gedruckt und die Zusatzfeder 5 gespannt. Beim Erreichen der Endstellung öffnet der Kontakt 18 den Stromkreis 17 des iiotors 6.

Sobald der Ansprechdruck wieder unterschritten wird, "bewirkt der Druckwächter 16 das Schließen des Stromkreises des Relais 14·. Der Kontakt 14 Tb wird angezogen und öffnet den Stromkreis des Elektromagneten 20, Durch das Zu rückziehen des Hiegels 21 wird das Auflager für die Su-

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satzfeäer 5 aufgehoben, so daß die Feder sprungartig ■ am."Ventilkegel zur Anlage kommt. Durch das Ansprechen des Heiais 14 wird außerdem der Arbeitskontakt 14 a in die Schließstellung ungelegt und damit der erste Stromkreis IJ für die Hagnetkupplung 12 geschlossen, so daß diese auch nach dem Öffnen des Kontaktes 25 erregt bleibt. '

Bei der Ausführungsform nach den Figuren 2 und 5 sind die mit dex' Ausführungsform nach Fig. 1 übereinstimmen- f

den Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Für das Spannen der Zur-atzfeder- 5 ist hierbei eine Kurvenscheibe. 26 vorgesehen, die mit dem Antriebsmotor 6 drehfest verbunden ist. Die Kurvenscheibe 26 hat eine innenliegende Kurvenbahii 27, an der ei""° Holle 2S einer Druckstan^e 2$ anliegt;. Die Druckst an^e 29 wirkt auf ein Druckstück 50 der Zusatsfeder 5.

Kit der Kurvenscheibe 26 wird eine Stange 3Λ betätigt, ■"uie.au ihreia oberen. Ende eine Rolle 52 trär:t, die für die IJusatsxeder 5 während des Spannens ein Auflager bildet. Λ

Das Druckstock 13 besitzt eine Schrägfläche, auf der eiiie Walze 53 eines Schwinghebels 3^- ^>ei gespannter Zugfeder 5 aufliegt. Der Schwinghebel 34 ist an seiner Drehachse mit der Kagnetkupplung 12 verbunden. Ferner greift an dem S.clivjiiighebel 34 eine Zugfeder 35 an, die den Schwinghebel in der Betriebs st ellung zu halten versucht.

Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform ist folgende:

Beim überschreiten des Ansprechdruckes bewirkt der Druckwächter 16 das Öffnen eines Stromkreises 36* über den die Kupplung 12 gespeist wird. Durch die Entregung, der Hag-

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notkupplung 12 wird das Widerlager für die Schwinge 34 aufgehoben und damit die Zusatzfeder- 5 freigegeben.. Die Ausschwenkbewegung der Schwinge 3^ bewirkt das Öffnen eines Ruhekontaktes 37 und das Schließen eines Arbeitskontaktes 38- Der Arbeitskontakt 38 liegt im Stromkreis des Elektromotors 6, der durch das Schließen des Kontaktes 38 eingeschaltet wird und die Kurvenscheibe 2G um fast eine volle Umdrehung weiterdreht. Durch die Drehung der Kurvenscheibe wird über die Schubstange 29 die Zusatzfeder 5 vorgespannt, wobei die angehobene Stange 3'1' als vorübergehendes Auflager dient. Durch das Einschwenken der Schifinge 3^ wird der Arbeitskontakt 3ö wieder geöffnet und damit der ITotorstromkreis unterbrochen. Die Kurvenscheibe 26 nimmt eine Stellung ein, bei der die Vertiefung auf dem äußeren Umfang unmittelbar vor der Rolle 32 steht und bei der ein Hocken 39 einen Arbeitskontakt 40 in der Schließstellung hält. Über diesen Arbeitskontakt 40 wird ein zweiter Hotorstromkreis vorbereitet, in dem sich außerdem ein von einem Relais 41 gesteuerter Arbeitskontakt 42 befindet. Das Relais wird erregt, sobald der Ansprechdruck unterschritten wird. Der Hotor 6 wird in diesem Augenblick über den Kontakt 42 an Spannung gelegt und bewirkt eineWeiterdrehung der nockenscheibe 26 bis zur vollen Umdrehung, bei der die Rolle 32 in der Vertiefung liegt und dadurch das Auflager für die vorgespannte Zusatzfeder i? freigegeben ist. Der Nocken 39 gibt den Arbeitskontakt 40 frei, der den Stromkreis für den Motor 6 unterbricht, so daß dieser wieder zum Stillstand kommt.

Die Hagnetkupplung 12 erhält mit dem Unterschreiten des Ansprechdruckes ebenfalls wieder Strom und bildet damit das Widerlager für die Schwinge 3^·

Die Ausführungsfοrm der Figuren 4 und 5 entspricht hin-

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_ Q — -

.sicherlich der Verwendung einer Kurvenscheibe zum Spannen der Zusatz!'eder 5 der Ausführungsform nach den Figuren 2 xtnd 3- 'Bi& übereinstimmenden öJeile sind wiederum mil; den ■ gleichen B.ezugsz eichen versehen... Die Kurvenscheibe 43 arbeitiet In diesem l?all mit einer äußeren Kuxvenbahn, auf der eine Bolle 44 einer .Zugstange 45 geführt ist* Die Kraft der Zmsatzf eder 5 wird auf den Ventilkegel über einen Schwinghebel 46 mit einer Walze 4-7 übertragen. Die ¥alze gleitet auf einer Schrägfläche eines Druckstüakes 4-8» An g deiß Schwinghebel 46 greift wiederum eine EficMiolf eder 49

an· .

Die ¥irlrangsweise dieser Einrichtung ist folgende:

Beim Unterschreiten des Ansprechdrucfees öffnet der Drucfcxiräehter 16 den Ruhestromkreis 36 der Magnetkupplung 12. Der Schwinghebel 46 kann zur Seite ausschwenken und hebt damit die Zusatzbelastung auf. Hit dem Ausschwenken des Schwinghebels 46 wird wiederum der Ruhekontakt 37 geöffnet und der. Arbeitskontakt 38 des Hotorstromkreises geschlossen. Der riotor 6 läuft an und dreht die Kurvenscheibe 43 um fast eine Umdrehung weiter. Durch das Anheben der Zug- | stange 45 wird die Zusatzfeder 5 vorgespannt und dabei gleichzeitig der Schwinghebel 46 durch die Kraft der Zugfeder 49 in die Betriebsstellung zurückgeholt. Diese Rückholbewegung verursacht das öffnen des Arbeitskontaktes 38 und damit das Abschalten des Motors 6. Die Kurvenscheibe 43 befindet sich in einer Stellung, in der die Rolle 44 kurz vor dem Übergang auf den tiefer liegenden leil der Kurvenbahn ateht. In dieser Stellung hält ein Nocken 39 den Arbeitskontakt 40 geschlossen. Sobald nun der Anspreehdruck wieder unterschritten wird, schließt sich der Stromkreis 36, wodurch die Kagnet kupp lung 12 und das Relais 41 erregt werden. Das Relais 41 schließt über seinen Arbeits-

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kontakt 42 den zweiten Stromkreis des Hot or s 6, der die Kurvenscheibe erneut weiterbewegt, bis der Nocken 39 cLen Arbeitskontakt 40 wieder freigegeben hat. Durch die ■Weiterdrehung der Kurvenscheibe 43 wird die Walze 44 und damit das vorübergekende Auflager der vorgespannten Zusatzfeder 5 freigegeben.

P a te ntansprücne

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Claims

a t e r. t cn ε ρ r ,ü ehe

l.J Federbelastetes Sicherheitsventil, mit gesteuerter Zusatzbelastung, bei dem die.Zusatzbelastung durch die kraft einer durcli einen elektromotorischen Antrieb in VeT-' bindung mit einem selbstliemnienden Getriebe gespannten Sucatzfeder erzeugt und beim Erreichen des Aiisprechdruckes des Ventils dadurch schlagartig aufgehoben wird, daß mit Hilfe eines Druckwächters der RuheStromkreis einer krafts clilüs sxg en Ii agn et kupp lung geöffnet und damit das Wider- I lager der Susatzfeder aufgehoben wird nach Patent 1 263 4-J3) dadurch gekennzeichnet , daß die Susatzfeder nach einer Entspannung an einem ein- und ausrückbar en. Auflager abgestützt ist, über den sofort eingeschalteten Antrieb gegen das Auflager vorgespannt wird und nach dem Unters ehr ext en des AnsprecJidruckes durch Ausrük-Iien des Auflagers sprUngartig am Ventilkegel zur Einwirkung kommt.

£. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Susatzfeder mit einen Entspannungsbegrenzer, z.B. einem Bügel oder einem Gehäuse, ausgestattet ist.

3. Sicherheitsventil nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Auflager ein unter den Federteller der ,Susatzfeder durch einen Elektromagneten einschiebbarer Hiegel vorgesehen ist.

4. Sicherheitsventil nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß für die Einschaltung des Elektromagneten ein vom Druckwächter gesteuertes Relais mit einem im Stromkreis des Elektromagneten liegenden Ruhekontakt vorgesehen ist.

5. Sicherheitsventil nach,einem der Ansprüche 1 bis 4,■

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eADORIGINAL

dadurch gekennzeichnet, daß das Relais einen Arbeit skoii-takt enthält, der im Stromkreis der Magnetkupplung lieprb.

6. Sicherheitsventil nach einen der Ansprüche 1 T;is _;, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch die Bewegung dos Siegele unmittelbar oder mittelbar gesteuerter Arbeitskontakt für die Einschaltung der Il agn et kupp lung während der Arbeitsstellung des Eiegels vorgesehen, ist.

7. sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sun Spannen der Zusatzfeder eine mit dem Antrieb verbundene Kurvenscheibe mit innenliegender Kurvenbahn, vorgesehen ist, die über eine Schubstange mit einer an der Kurvenbahr. anliegenden Rolle auf die Zusatzfeder derart einwirkt, daß durch eine nahezu vollständige Umdrehung der Kurvenscheibe die Jeder gespannt wird und anschließend durch eisen auf eine Schrägfläche an einem Druckstück der Zusatsfeder mit einer Walze auflaufenden Schwinghebel in Verbindung mit der am Schwinghebel angreifenden hagnetkupplung im gespannten Zustand gehalten wird.

c. Sicherheitsventil nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß εΐε Auflager für die Zusetzfeder eine Stenge vorgesehen i^cjt, die εη ihrem oberen Ende eine Holle trägt und mit dieser Rolle auf der Außenfläche der Kurvenscheibe aufliegt, wobei in der Ruhestellung d-er Kurvenscheibe die Rolle in einer "Vertiefung liegt.

9· Sicherheitsventil nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach Beendigung; eines Spannvorganges die Rolle vor der Vertiefung steht und daß beim Unterschreiten des Ansprechdruckes der Antrieb die Kurvenscheibe bis zum Eindringen der' Rolle in die Vertiefung weiterbewegt.

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10. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sum spannen-der Zusatzfeder eine mit dem antrieb verbxiriclerie Kurvenscheibe uit außenliegender Kurvenbahn id rc; e sei,-en ist, die über eine Zugstange mit einer auf der Kurvenbahn geführten Holle auf die Zusatzfeder derart einwirkt, daß bei einer nahezu vollständigen Umdrehung der Kurvenscheibe die Feder gespannt wird und anschließend durch eine an einer Schwinge gelagerten Walze, die auf eine bchrägflache eines Druckstückes der Zusatzfeder .auf- ; j läuft, und der mit der Schwinge verbundenen Magnetkupplung ■ im eesOannten Zustand gehalten wird.

O^

11.: Sicherheitsventil nach Anspruch 10, dadurch,-gekennzeichnet, daß nach Beendigung des Spannvorganges die Rolle vor einem zur Kitte der Kurvenscheibe g-ericht et en Absatz der Kurvenbahn steht und daß bei Unterschreiten des Ansprechdruckes der Antrieb die Kurvenscheibe bis zu einer vollständigen Umdrehung weiterdreht, wodurch die Holle durch den Absatz freigegeben und damit die Kraft der vorgespannten Zusatzfeder auf den Ventilkegel übertragen wird.

12. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 7 oder 10, J dadurch gekennzeichnet, daß die Schwinge "aii ihrer Drehachse mit der Magnetkupplung drehfest verbunden ist.

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