DE2315017C3 - Hilfsgesteuertes Sicherheitsventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein hilfsgesteuertes Sicherheitsventil für hydraulische Druckspeicheranlagen, mit einem als Differenzkolben ausgebildeten Verschlußkolben, dessen in Schließrichtung beaufschlagbare Differenzkolbenfläche einen ersten Druckraum einseitig begrenzt, welcher mit der Ventil-Hochdruckseite in Verbindung steht und über ein federbelastetes Hilfsventil entlastbar ist, und mit einem starr mit dem Verschlußkolben verbundenen, koaxial angeordneten Hilfskolben, der im Ventilgehäuse einen zweiten Druckraum einseitig begrenzt, in welchen eine Zuleitung von der Niederdruckseite des Hilfsventil einmündet, die mit einem der Ableitung eines Teilstromes dienenden Drosselorgan verbunden ist.

Bei einem aus dem DT-Gbm 19 06 825 bekannten, in durch Durchflußrichtung des Druckmediums öffnenden Sicherheitsventil dieser Art greift ein den Ventilsitz für den Ventilkörper des Hilfsventils bildender, im wesentlichen ortsfester Stützkörper in den aufgebohrten, relativ zum Stützkörper axial verschiebbaren, locker im Ventilgehäuse gelagerten Verschlußkolben ein, wobei im ersten Druckraum zwischen dem Stützkörper und dem Verschlußkolben eine diesen beaufschlagende, schwache Druck-Schraubenfeder angeordnet ist. Auf der dem zweiten Druckraum abgewandten Seite des Hilfskolbens befindet sich ein von diesem einseitig begrenzter, mit der Ventil-Niederdruckseite in Verbindung stehender weiterer Raum, der mit dem zweiten Druckraum durch einen weiten Ringspalt als Drosselorgan verbunden ist. Die Zuleitung von der Niederdruckseite des Hilfsventils zum zweiten Druckraum ist durch Längsschlitzc im Stützkörper und radiale Bohrungen im Verschlußkolben gebildet, welche sich überlappen.

Das bekannte Sicherheitsventil hai bei wasserhydraulischem Betrieb den Nachteil, daß der zwischen dem Verschlußkolben und dem koaxialen Stützkörper vorhandene enge Ringspalt eine Verbindung zwischen dem ersten Druckraum und dem weiteren Raum schafft, aiso von der Hochdruck- zur Niederdruckseile des Ventils. Während bei ©!hydraulischem Betrieb des Ventils im Rahmen einer Druckspeicheranlage mit hohem Druck und großem Arbeitsvolumen nur unerhebliche Mengenverluste durch den Ringspalt auftreten mögen, gilt dies nicht mehr bei Wasser als Druckmittel. Hier sind beträchtliche Verluste zu beobachten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitsventil der eingangs genannten Art für wasserhydraulischen Betrieb zu schaffen, um Leckverluste zu vermeiden. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Hilfskolben für wasserhydraulischen Betrieb zwischen den Differenzkolbenflächen des Verschlußkolbens angeordnet ist. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, drei Abdichtungen gegen das Ventilgehäuse oder in dieses eingesetzte Büchsen od. dgl. vorzunehmen, und zwar mittels des Hilfskolbens und der beiden, durch diesen getrennten Abschnitt des Verschlußkolbens, so daß der unter Hochdruck stehende erste Druckraum praktisch .licht mehr mit der NiederJruckseite des Ventils in Verbindung steht und daher auch keine Wasserverluste der Druckspeicheranlage mehr auftreten können. Das gilt sowohl für Ventile, die gegen, als auch solche, die in Druckflußrichtung des Druckmediums öffnen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sicherheitsventils beträgt die wirksame Fläche des Hilfskolbens größenordnungsmäßig das lOOfache der in Schließrichtung beaufschlagbaren Differenzkolbenfläche des Verschlußkolbens. Die von dem Teilstrom des Wassers beaufschlagbare große Fläche des Hilfskolbens verhindert weitgehend das Auftreten von Flattererscheinungen während des öffnungs- und Schließvorganges.

Als Drosselorgan ist bei der bevorzugten Ausführungsform ein Drosselventil vorgesehen, mit dessen Hilfs sich der auf den Hilfskolben einwirkende Teilstrom so einregulieren läßt, daß bereits bei kleinen auftretenden Druckspitzen das über das Hilfsventil abströmende Wasser zur Mitwirkung gelengt und auch der Ventilschließdruck rasch erreicht wird.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand der durch die Zeichnung beispielhaft dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im einzelnen erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch die Ausführungsform. Das Sicherheitsventil besteht in seinen Hauptteilen aus einem Ventilgehäuse 1, einem als Differenzkolben ausgebildeten Verschlußkolben 2, einem Ventilsitz 3 sowie einem Hilfsventil 4 und einem Drosselventil 5 als Drosselorgan. Im gezeichneten Zustand ist das Ventil geschlossen, d. h. der Verschlußkolben 2 ruht unter der Einwirkung einer Druckfeder 6 und des auf der oberen Fläche 7, d. h. der in Schließrichtung beaufschlagbaren Differenzkolbenfläche des Verschlußkolbens 2 lastenden Hochdrucks, der über eine Bohrung 8 im Verschlußkolbcn 2 in eine Federkammer 9 als erstem Druckraum gelangt, auf dem Ventilsitz 3. Die Federkammer 9 ist außerdem begrenzt durch einen durchbohrten Ventilsitz 10 des Hilfsventils 4.

Im gezeichneten Zustand wirken folgende Druckkräfte auf den Verschlußkolben 2 ein, nämlich einerseits die Schließkraft /',welche si:h aus der Federkraft P\ und der

auf die Fläche 7 einwirkenden Druckkraft P₂ ergibt, und andererseits die Öffnungskraft P', die sich aus der auf die untere Fläche ll_c d.h. die in öffnungsrichtung beaufschlagbare Differenzkolbenfläche des Verschlußkolbens 2, einwirkenden Druckkraft ergibt. Die Fläche 7 des Verschlußkolbens 2 ist etwas größer als dessen Fläche 11, so daß schon allein der auf die Fläche 7 des Verschlußkolbens 2 einwirkende Differenzdruck das Ventil geschlossen hält.

Steigt der Betriebsdruck unzulässig hoch an, so öffnet das federüelastete Hilfsventil 4 und der Verschlußkolben 2 beginnt, sich vom Ventilsitz 3 abzuheben. Zur Unterstützung dieser Öffnungsbewegung des Verschlußkolbens 2 ist in einem Hohlraum des Ventilgehäuses 1 ein starr mit dem Verschlußkolben 2 verbundener, koaxial angeordneter Hilfskolben 12 vorgesehen, dessen einen zweiten Druckraum 16 begrenzende untere Kolbenfiäche 13 durch den von dem Drosselventil 5 abgezweigten und über eine Verbindungsieitung !5 als Zuleitung von der Niedtrdruckseite des Hilfsventil 4 dem Druckraum 16 zugeführten Teilstrom beaufschlagt wird. Die Druckangriffsfläche des Hilfskolbens ist ungefähr dreihundert Mal größer als die obere Fläche 7 des Verschlußkolbens 2.

Im Ausführungsbeispiel öffnet das Sicherheitsventil in Durchflußrichtung des Wassers. Es könnte aber im Rahmen der Erfindung auch so ausgestaltet werden, daß es wie das aus der DT-AS 12 56 494 bekannte gegen die Durchfiußrichtung öffnet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Hilfsgesteuertes Sicherheitsventil für Druckspeicheranlagen mit einem als Differenzkolben ausgebildeten Verschlußkolben, dessen in Schließrichtung beaufschlagbare Differenzkolbenfläche einen ersten Druckranim einseitig begrenzt, welcher mit der Ventil-Hochdruckseite in Verbindung steht und über ein federbelastetes Hilfsventil entlastbar ist, und mit einem starr mit dem Verschlußkolben verbundenen^ koaxial angeordneten Hilfskolben, der im Ventilgehäuse einen zweiten Druckraum einseitig begrenzt, in welchen eine Zuleitung von der Niederdruckseite des Hilfsventil einmündet, die mit einem der Ableitung eines Teilstromes dienenden Drosselorgan verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskolben (12) für wasserhydraulischen Betrieb zwischen den Differenzkoibenflächen (7,11) des Verschlußkolbens (2) angeordnet ist.

2. Sicherheitsventil nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Fläche des Hilfskolben (12) größenordnungsmäßig das lOOfache der in Schließrichtung beaufschlagbaren Differenzkolbenfläche (7) des Verschlußkolbens (2) beträgt.

3. Sicherheitsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß als Drosselorgan ein Drosselventil (5) vorgesehen ist.