DE2114548A1

DE2114548A1 - Safety valve

Info

Publication number: DE2114548A1
Application number: DE19712114548
Authority: DE
Inventors: Eduard 5240 Aisdorf Pfeiffer
Original assignee: Schrupp & Co GmbH
Current assignee: Schrupp & Co GmbH
Priority date: 1971-03-25
Filing date: 1971-03-25
Publication date: 1972-10-05

Description

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH· GERD MÜLLER- D. GROSSE 21 1 4 b 4 QPATENT LAWYERS F.W. HEMMERICH GERD MÜLLER- D. GROSSE 21 1 4 b 4 Q

71 35971 359

Schrupp & Co. G.m.b.H., 524 Betzdorf, Postfach 7&\Schrupp & Co. GmbH, 524 Betzdorf, P.O. Box 7 & \

Safety valve

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitsventil zum Entlasten von Druckmittelkreisen beim Auftreten unzulässiger Druckspitzen. Derartige Sicherheitsventile weisen einen Ventilteller auf, der mitteis seines Ventilstößels durch eine Druckfeder gegen einen Ventilsitz einstellbar vorgespannt ist, so daß dieser durch den Ventilteller abgeschlossen wird. Erst beim Auftreten unzulässig hoher Drucke wird die Beanspruchung des Ventiltellers derart groß, daß er gegen die Kraft der Druckfeder abzuheben vermag und dem Druckmittel eine AustrittsÖffnung freigibt. Insbesondere wenn enge Toleranzen des Schaltverhaltens vergeschrieben werden, erweist sich der Aufbau eines solchen Sicherheitsventiles als außerordentlich kritisch. So soll bis. zum Erreichen des Öffnungsdruckes das Ventil völlig dicht abschließen, und mit Erreichen des Öffnungsdruckes soll es einen möglichst großen Austrittsquerschnitt freigeben. Ebenso soll mit Unterschreiten des Schließdruckes das Ventil vollständig, sicher und dicht abschließen. Erschwert werden die Bedingungen noch dadurch, daß in vielen Fällen der öffnungsdruck innerhalb geringer Toleranzen definiert sein und der Schließdruck dicht unter dem öffnungsdruck liegen soll.The invention relates to a safety valve for relieving pressure medium circuits when impermissible pressure peaks occur. Such safety valves have a valve plate, the middle of its valve stem by a The compression spring is adjustably biased against a valve seat so that it is closed by the valve disk will. Only when impermissibly high pressures occur does the stress on the valve disk become so great that it able to lift against the force of the compression spring and release an outlet opening for the pressure medium. In particular when tight tolerances of the switching behavior are prescribed, the structure of such a safety valve proves itself as extremely critical. So should up. to achieve the opening pressure, close the valve completely tightly, and when the opening pressure is reached, it should release as large an exit cross-section as possible. Likewise, when the closing pressure is not reached, the valve should close completely, safely and tightly. Difficult the conditions are also defined by the fact that in many cases the opening pressure is defined within small tolerances and the closing pressure should be just below the opening pressure.

Es ist eine Reihe von Maßnahmen bekannt, mit denen diese strengen Anforderungen nach Möglichkeit verwirklicht werden sollen. So soll bspw. eine sichere Abdichtung auch noch in der Nähe des Öffnungsdruckes dadurch erreicht werden, daß der Ventilsitz mit geringer Fläche schneiden-A number of measures are known with which these stringent requirements can be achieved wherever possible should. Thus, for example, a secure seal should also be achieved in the vicinity of the opening pressure that the valve seat intersect with a small area -

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artig ausgebildet ist., so daß auch bei nur noch geringen, den Ventilteller belastenden Kräften noch eine ausreichende Abdichtung sichernde Flächenpressungen erzielt w6rd£0.Um Zerstörungen der Dichtungen durch tiberhöhte Flächenpressung bei vollständiger Entlastung der Anlage zu vermeiden, wird hierbei der Ventilsitz verschiebbar ausgebildet und durch eine Feder mit begrenzter, vorgegebener Kraft vorgespannt. Um höhere Öffnungs- und Schließkräfte zu erwirken, werden Ventilteller großer Durchmesser verwendet; gleichzeitig wird hierbei erreicht, daß im Falle des Abblasens große Austrittsquerschnitte zur Verfügung stehen.is formed like., so that even with only small, For forces loading the valve disc, a sufficient sealing-securing surface pressure is achieved w6rd £ 0.Um Avoid destroying the seals due to excessive surface pressure while completely relieving the system in this case, the valve seat is designed to be displaceable and is pretensioned by a spring with a limited, predetermined force. In order to achieve higher opening and closing forces, valve plates with large diameters are used; simultaneously what is achieved here is that large outlet cross-sections are available in the event of blow-off.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, ein Sicherheitsventil zu schaffen, das bei üblichen Abmessungen und insbesondere Durchtrittsquerschnitten äußerst geringe Streuungen sowohl des Öffnungs- als auch des Schließdruckes aufweist. Gelöst wird diese Aufgabe für ein Ventil der bezeichneten Gattung, indem der Ventilteller und der Ventilstößel einen Durchtrittskanal aufweisen, dessen Austrittsöffnung in eine Druckkammer mündet, die durch eine Membran abgeschlossen ist, deren bei Beaufschlagung der Druckkammer induzierte Kräfte der von der Druckfeder entwickelten entgegenwirken. Damit wirken die bei der Beaufschlagung der Druckkammer an der Membran entwickelten Kräfte gleichsinnig mit denen, die unter Einfluß des Druckmittels am Ventilteller induziert werden, so daß unter Beibehaltung üblicher Maße des Ventiltellers dem Druckmittel eine erheblich vergrößerte Fläche geboten wird.The invention is based on the object of a safety valve to create that with usual dimensions and in particular Has passage cross-sections extremely low scattering of both the opening and the closing pressure. This problem is solved for a valve of the type indicated, in that the valve disk and the valve tappet have one Have passage channel, the outlet opening of which opens into a pressure chamber which is closed by a membrane, their forces induced when the pressure chamber is applied counteract that developed by the compression spring. So that act when the pressure chamber is applied to the Membrane developed forces in the same direction as those induced under the influence of the pressure medium on the valve head are, so that while maintaining the usual dimensions of the valve disk, the pressure medium has a considerably larger area is offered.

Ein besonders einfacher Aufbau ergibt sich, wenn die Membran den ihr zugekehrten Federteller untergreift und sich auf diesem abzustützen vermag. Federteller und Membran können hierbei durch einen Bolzen verbunden sein, dessen freier Kopf sich auf den Ventilstößel abstützt und die Differenz der von der Feder und der Membran entwickelten Kräfte weiterzugeben vermag.A particularly simple structure results when the membrane engages under the spring plate facing it and opens up able to support this. Spring plate and membrane can be connected by a bolt, the free one Head is supported on the valve tappet and the difference able to pass on the forces developed by the spring and the membrane.

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Als wesentlich hat es sich gezeigt, die Druckkammer ventiltellerseitig durch eine zweite Membran abzuschließen, deren effektive Fläche erheblich geringer ist als die der ersten, und die mit dem Ventilstößel dicht verbunden ist und dessen freies Ende führt. Hierdurch wird eine abgedichtete Einführung des Ventilstößels in die Druckkammer ermöglicht, ohne da/8 durch Friktion das Arbeiten des Sioherheitsventiles beeinträchtigende übliche Dichtungen, bspw. Manschetten oder Ringe, vorgesehen werden müssen. Bewährt hat es sich und der Aufbau des Ventils wird vereinfacht, wenn die zweite Membran einen Durchmesser hat, der größer ist, als es ihrer effektiven Fläche entspricht: Begrenzt wird die wirksame Fläche in diesem Falle durch die Membran in ringförmigem Aussenbereich von außen hinterfangenden Stützkörper· Der Stützkörper kann gleichzeitig mit Führungsflächen den Ventilstößel umfassen. Nach einer weiteren Ausgestaltung treten die Stützflächen des Stützkörpers im inneren Bereich nach außen etwas zurück, so daß mit zunehmender Belastung dieser Membran weitere Bereiche derselben sich gegen den Stützkörper zu legen vermögen.It has been shown to be essential to the pressure chamber on the valve disk side to be closed by a second membrane, the effective area of which is considerably smaller than that of the first, and which is tightly connected to the valve stem and whose free end leads. This creates a sealed Introduction of the valve stem into the pressure chamber enables the safety valve to work without friction Adversely affecting conventional seals, for example. Cuffs or rings, must be provided. Has proven itself it and the structure of the valve is simplified if the second diaphragm has a diameter that is larger, than it corresponds to its effective area: In this case, the effective area is limited by the membrane in ring-shaped outer area from the outside behind-catching support body The support body can encompass the valve tappet at the same time as guide surfaces. According to another embodiment step back the support surfaces of the support body in the inner area somewhat to the outside, so that with increasing load this membrane are able to lay further areas of the same against the support body.

Als nachahmenswert wurde gefunden, die Membranen im Bereiche des Federtellers bzw. im Bereiche des Ventilstößels stärker auszuführen als in ringförmig angrenzenden Bereichen.It was found that the diaphragms in the area of the spring plate or in the area of the valve tappet were stronger to be carried out as in ring-shaped adjoining areas.

Im einzelnen ist die Erfindung anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit einer dieses darstellenden Zeichnung erläutert.In detail, the invention is based on the description of an exemplary embodiment in conjunction with an illustrative embodiment Drawing explained.

Mit der zu überwachenden Druckleitung wird das in der Figur dargestellte Sicherheitsventil mittels eines EinschraubJnijpjpels 1 verbunden, der gleichzeitig das Ventilgehäuse 2 trägt. Im unteren Bereiche des Ventilgehäuses ist abgedichtet und mittels einer Schraubenfeder 5 gegen einen Anschlag vorgespannt, der verschiebbare Ventilsitz h vorgesehen. Auf der oberen, schneidenartig ausgebildeten Begrenzung des verschieb-The safety valve shown in the figure is connected to the pressure line to be monitored by means of a screw-in connector 1 which at the same time carries the valve housing 2. In the lower area of the valve housing, the displaceable valve seat h is sealed and biased against a stop by means of a helical spring 5. On the upper, blade-like boundary of the sliding

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baren Ventilsitzes 4 liegt im abgedichteten Zustande die Dichtung 5 auf, die im Ventilteller 6 gehalten ist. Der Ventilteller 6 wird in der Kammer 7 mittels des Ventilstößels 8 vertikal verschiebbar geführt. Der Ventilstößel weist einen axial verlaufenden Durchtrittskanal 9 auf und wird seinerseits vom Stützkörper Io sowie der Membran 11 geführt. Die Membran 11 ist mit dem Ventilstößel 8 durch den Schraubbolzen 12 verbunden, der ebenfalls mit einem Durchtrittskanal ausgestattet ist.In the sealed state, the valve seat 4 rests on the seal 5, which is held in the valve disk 6. Of the The valve disk 6 is guided in the chamber 7 by means of the valve tappet 8 so as to be vertically displaceable. The valve lifter has an axially extending passage channel 9 and is in turn supported by the support body Io and the membrane 11 guided. The membrane 11 is connected to the valve stem 8 by the screw bolt 12, which is also with a Passage channel is equipped.

Mittels eines mit seinem Kopf sich auf den des Schraubbolzens 12 abstützenden Schraubbolzen Ij5 ist mit dem Federteller 14 der Druckfeder 15 eine Membran 16 verbunden. Zwischen den Rändern der Membranen 11 und 16 ist ein Zwischenstück 17 angeordnet, und mittels der aufgesetzten und durch Schrauben axial gegen das Gehäuse 1 verschraubten Haube werden die Ränder der Membranen 11 und l6, das Zwischenstück 17 und der Stützkörper Io gegen einen Ansatz des Gehäuses 1 derart verpsannt, daß zwischen den Membranen eine abgedichtete Druckkammer 19 gebildet wird.By means of a screw bolt Ij5, which is supported with its head on the screw bolt 12, is connected to the spring plate 14 of the compression spring 15 is connected to a membrane 16. Between the edges of the membranes 11 and 16 is an intermediate piece 17 arranged, and axially screwed against the housing 1 by means of the attached and by screws The edges of the membranes 11 and 16, the intermediate piece 17 and the support body Io are hooded against an approach of the housing 1 jammed in such a way that a sealed pressure chamber 19 is formed between the membranes.

Die mittels eines Quadratflansches 2o mit dem Gehäuse 1 verschraubte Haube 18-weist am oberen Ende eine Einstellschraube 21 auf, deren Spitze den oberen Federteller 22 und damit die Druckfeder 15 einstellbar verlagerbar abstützt.The by means of a square flange 2o with the housing 1 screwed hood 18-has an adjusting screw at the upper end 21, the tip of which supports the upper spring plate 22 and thus the compression spring 15 so that it can be displaced in an adjustable manner.

Wird das in der Figur dargestellte Sicherheitsventil angeschlossen, so drückt zunächst der Ventilteller 6 mittels seiner Dichtung 5 den verschiebbaren Federsitz 4 gegen die Kraft der ihn vorspannenden Schraubenfeder > zurück. Wird anschließend das Sicherheitsventil belastet, so wirkt zunächst der über die Öffnung des Einschraubnippels 1 zugeführte Druck auf den Ventilteller 6 rait Dichtung 5 ein. Gleichzeitig teilt sich der Druck über den Durchtrittskanal 9 des Ventilstößels 8 sowie des Sehraubbolzens 12 der Druckkammer 19 mit und belastet die diese begrenzenden Membranen 11 und 1.6» Die Membran 11 ist im wesentlichen zur Abdichtung des Ventilstößel 8 vor-If the safety valve shown in the figure is connected, so first presses the valve disk 6 by means of its Seal 5 the displaceable spring seat 4 against the force the coil spring pretensioning it> back. Will subsequently If the safety valve is loaded, the pressure supplied via the opening of the screw-in nipple 1 acts first on the valve plate 6 rait seal 5. At the same time, the pressure is divided via the passage 9 of the valve tappet 8 as well of the visual pin 12 of the pressure chamber 19 with and loaded the diaphragms 11 and 1.6 »the diaphragm 11 is essentially used to seal the valve tappet 8

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gesehen; abweichend von üblichen Dichtungsraanschetten, Dichtungsringen oder dergleichen gewährt sie eine größere Sicherheit gegen Druckmittelverluste, und als wesentlich zeigt sich, daß sie im wesentlichen ein elastisches Element darstellt, nicht aber durch Friktion den Ventilstößel in seiner Bewegungsmöglichkeit behindert und außerdem hierbei Kräfte entwickelt, die der jeweiligen Bewegungstendenz des Ventilstößels entgegengerichtet und damit nicht definiert sind. Die infolge der Einwirkung des Druckmittels auf die Membran 11 induzjsrten Kräfte werden im wesentlichen durch den unter ihr angeordneten Stützkörper Io abgefangen, so daß nur die im innersten Bereiche geringer Fläche induzierten Kräfte auf den Ventilstößel übertragen werden und gleichsinnig mit der Kraft wirken, welche von der Druckfeder 15 her übertragen wird. Durch die großflächige Abstützung mittels des Stützkörpers wird erreicht, daß als effektive, den Ventilstößel 8 beaufschlagende Kräfte induzierende Flächen nur die innersten, den Ventilstößel umschließenden Bereiche geringer Größe wirksam werden.'seen; deviating from usual sealing cuffs, sealing rings or the like, it provides greater security against loss of pressure medium, and it turns out to be essential that it is essentially an elastic element, but does not hinder the valve tappet in its ability to move through friction and also develop forces in the process, which counteracts the respective tendency of the valve tappet to move and are therefore not defined. The forces induced on the membrane 11 as a result of the action of the pressure medium are essentially intercepted by the support body Io arranged below it, so that only those in the innermost areas are less Surface induced forces are transmitted to the valve tappet and act in the same direction as the force which is transmitted from the compression spring 15 ago. The large-area support by means of the support body ensures that as effective, the valve tappet 8 acting forces inducing Surfaces only the innermost, the valve tappet enclosing areas of small size are effective. '

Die Membran 16 hingegen wird im zentralen Bereich großflächig durch den Federteller 14 abgestützt, so daß an ihr große Kräfte induziert werden, welche der der Feder 15 entgegenwirken. Um die innerhalb der Membranen während des ohnehin nur kurzen Hubes auftretenden elastischen Kräfte gering zu halten, sind die Bereiche, innerhalb deren die wesentliche Bewegung aulgenommen werden soll, schwächer ausgeführt als die übrigen. So ist bei der Membran 16 der Randbereleh schwächer ausgeführt, als der zentrale Bereich, und die Membran 11 ist bis in die unmittelbare Nähe des Ventilstößels 8 schwächer ausgeführt, um hier im zentralen Bereiche die Bewegung aufnehmen zu können. Auf den Ventilstößel wirken daher die folgenden Kräfte ein: Die Druckfeder l4 spannt den Ventilteller in Richtung auf den Ventilsitz vor, um ihn abzudichten. Ihm gleichsinnig wirken die Kräfte, die infolge des Druckes auf die inneren Bereiche der Membran 11 ausgeübt werden, die wegen der großflächigen Abstützung dieser Membran aber nur zum geringsten Teile sich auf den Ventilteller selbst auswirken. Im Sinne eines AnhebensThe membrane 16, on the other hand, has a large area in the central area supported by the spring plate 14, so that great forces on her which counteract that of the spring 15. To those inside the membranes during the already short one To keep the elastic forces occurring low in the stroke, these are the areas within which the essential movement is taken up should be executed weaker than the rest. So the edge area of membrane 16 is weaker, than the central area, and the membrane 11 is made weaker up to the immediate vicinity of the valve stem 8, in order to be able to record the movement here in the central area. The following forces therefore act on the valve tappet: The compression spring 14 biases the valve disk in the direction of the valve seat in order to seal it. Act like him the forces that are exerted as a result of the pressure on the inner areas of the membrane 11, which because of the large area Support of this membrane but only to the slightest extent affect the valve disc itself. In the sense of lifting

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des Ventiltellers wirken die Kräfte, welche durch den Druck des Druckmittels sowohl auf'den Ventilteller als auch auf die wesentlich größere Fläche der Membran 16 ausgeübt werden. Durch die Einbeziehung der Druckkammer 19 mit der sie begrenzenden Membran 16 wird daher die dem Druckmittel dargebotene Fläche erheblieh erhöht, ohne daß eine wesentliche zusätzliche Reibung initauf genommen werden muß, und ohne daß die Auflageflächen des Ventiltellers sowie die Masse der ganzen zu bewegenden Anordnung wesentlich vergrößert werden. Damit läßt sift eine stärkere Feder 15 verwenden, und sowohl der Öffnungsais auch der Schließdruck streuen wesentlich weniger als bei üblichen Ventilen, so daß ein Sicherheitsventil erhalten wird, das innerhalb äußerst enger Toleranzen öffnet und schließt und damit strengsten Forderungen zu genügen vermag.of the valve disk, the forces act on both the valve disk and the pressure of the pressure medium the much larger area of the membrane 16 can be exerted. By including the pressure chamber 19 with the limiting it Membrane 16 is therefore considerably increased the area presented to the pressure medium without any substantial additional area Friction must be taken up, and without the bearing surfaces of the valve disk and the mass of the entire assembly to be moved are significantly increased. So lets sift use a stronger spring 15, and both the opening and closing pressures spread much less than at conventional valves, so that a safety valve is obtained which opens and within extremely narrow tolerances closes and is thus able to meet the strictest requirements.

Die Erfindung■läßt sich noch variieren und weiterhin verbessern, So kann bspw. die Führung des oberen Endes des Ventilstößels 8 allein durch die Membran 11 bewirkt werden, und der Stützkörper Io führt den Ventilstößel nur mit kurzen Führungsflächen dicht oberhalb des Ventiltellers. Andererseits kann aber auch, wie im Ausführungsbeispiel feezeigt, die Führung des Ventilstößels allein durch Führungsflächen des Stützkörpers Io bewirkt werden. Der Stützkörper Io läßt sich so ausbilden, daß die von ihm unterfangene Fläche nicht konstant ist, sondern mit zunehmendem Druck sich vergrößert: Durch leichte Abwärtsneigung innerer Bereiche der abstützenden Fläche wird erzielt, daß mit zunehmendem Druck sich die Membran gegen die Stütze legt und weitere Kräfte aus den nunmehr abgestützten Bereichen beim weiteren Ansteigen des Druckes nicht übertragen werden können. Durch Verformung und VorSpannung der Membranen lassen sich weitere Effekte erzielen: werden die Membranen so geformt, daß sie durch ihre Eigenelastizität den Ventilteller in die Abblasstellung zu ziehen tendieren, wird erreicht, daß beim öffnen des Ventiles nicht zusätzliche weitere elastische Kräfte bewirkt werden, welche einen größeren Abstand des öffnungs- vom Schließdruck bedingen wurden.The invention ■ can still be varied and further improved, For example, the guide of the upper end of the valve tappet 8 be effected solely by the membrane 11, and the support body Io guides the valve tappet only with short guide surfaces just above the valve disk. On the other hand, however, as shown in the exemplary embodiment, the guidance of the valve tappet can also be used be effected solely by guide surfaces of the support body Io. The support body Io can be designed so that the area under which it extends is not constant, but rather increases with increasing pressure: by a slight downward incline inner areas of the supporting surface is achieved that with increasing pressure, the membrane against the support sets and further forces from the now supported areas are not transferred when the pressure continues to rise can. Let through deformation and pre-tensioning of the membranes other effects can be achieved: are the membranes shaped in such a way that that they tend to pull the valve disc into the blow-off position due to their inherent elasticity, is achieved that with opening of the valve does not cause additional elastic forces which cause a greater distance between the opening were caused by the closing pressure.

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Claims

PATENT LAWYERS F.W. HEMMERICH 'GERD MÜLLER D. GROSSE - ψ - g.ni 71 359 Schrupp & Co. G.m.b.H., 524 Betzdorf, PO Box 78c Patent Claims

1. Safety valve with a valve plate, which by means of its valve tappet by a compression spring against a preferably displaceable valve seat is adjustably preloaded,

characterized in that the valve plate (6) and valve tappet (8) have a passage channel (9), the outlet opening of which opens into a pressure chamber (19) which is penetrated by a membrane (l6) is completed, the forces induced by the compression spring when the pressure chamber is applied (15) counteracts developed,

2. Safety valve according to claim 1,
characterized in that the membrane (l6) is supported on the facing spring plate (14) of the compression spring (15).

j5. Safety valve according to claims 1 or 2, characterized in that that spring plate (l4) and membrane (l6) are connected by a bolt (screw bolt) (13), deseen free head is supported on the valve tappet (8).

4. Safety valve according to claims 1 to p, characterized in that the pressure chamber (19) is finished valve plate seijbig by a second diaphragm (11), djeren effective area significantly less than the dek ¹ first diaphragm (16), and with is slightly connected to the valve tappet (8) and preferably its free end leads *

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PATENTANWÄLTE F.W. H EM M E R ICH · G E R D MÜ LL E R · D. G R O SSE - "Φ -

5. Safety valve according to claim 4, characterized in that that to achieve a small effective area of a larger membrane this in the annular outer area is caught from the outside by a support body (lo).

6. Safety valve according to claims 1 to 5, characterized in that that the support body (lo) with guide surfaces i /.= the valve tappet (8) "includes.

7. Safety valve according to claims 1 to 6,

d a d u r c h characterized in that the support surfaces of the support body (lo) in the interior Area of stepping back from the face of the membrane (11).

8. Safety valve according to claims 1 to 7 * characterized -characterized, that the membranes (11, 16) in the area of the spring plate (l4) or in the area of the valve tappet (8) made stronger are than in annular adjacent areas.

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