DE2345926C3

DE2345926C3 - Overpressure safety valve

Info

Publication number: DE2345926C3
Application number: DE19732345926
Authority: DE
Inventors: William Lewis Romulus Mich <VStA) Sheppard
Original assignee: AVM Corp Jamestown, NY (VStA)
Priority date: 1972-09-14
Filing date: 1973-09-12
Publication date: 1977-09-22

Description

Die Erfindung betrifft ein Überdruck-Sicherheitsventil, insbesondere für den Einbau in Bypass-Rohrleitun- 6s gen von Heißwassersystemen in Kraftfahrzeugen, aus einer kegelstumpfförmigen Schraubenfeder mit sich überlappenden Windungen, die mindestens eine AußenWindung mit konstantem Durchmesser, sich daran anschließende Windungen mit allmählich abnehmendem Durchmesser und eine dichtend verschlossene innenwindung aufweist, und mii einer Vorrichtung zur ieckdk-hten Lagerung der Schraubenfeder an der Rohrinnenwandung bzw. einer von dieser gebildeten The invention relates to an overpressure safety valve, in particular for installation in bypass pipelines of hot water systems in motor vehicles, made of a frustoconical helical spring with overlapping turns, the at least one outer turn with constant diameter, subsequent turns with gradually decreasing diameter and has a sealingly closed inner turn, and with a device for the backward mounting of the helical spring on the inner tube wall or one formed by this

Schulter. .Shoulder. .

Derartige Sicherheitsventile sind benannt, ζ. Β. aus der US-PS 36 10 279 und aus der britischen Patentschrift 5 502. Zur festen Positionierung dieser Ventile in Rohrleitungen ist die Außenwindung der Schraubenfeder an der Rohrinnenwand bzw. an einer von dieser gebildeten Schulter befestigt. Diese Befestigungsart geht insbesondere aus der Fig. 16 der US-PS 36 10 279 und den Fig. 9 und 11 der britischen Patentschrift 5 502 hervor. Es hat sich jedoch gezeigt, daß durch derartige Befestigungselemente die Funktion der Feder insofern beeinträchtigt wird, als die der Außenwindung benachbarte Fedenvindung an den Befestigungseinrichtungen hängen bleibt bzw. sich mit diesen verklemmt, so daß der Durchfluß durch das Ventil gestört wird. Darüber hinaus dichten die Befestigungseinrichtungen nicht in jedem Falle leckdicht gegenüber der Rohrinnenwandung ab; der Gesamtpreis des Ventils erhöht sich durch diese nicht unwesentlich.Such safety valves are named, ζ. Β. out the US-PS 36 10 279 and from the British patent 5 502. For the fixed positioning of these valves in Pipelines is the outer turn of the helical spring on the inner wall of the pipe or on one of these formed shoulder attached. This type of fastening is based in particular on FIG. 16 of US Pat. No. 3,610,279 and Figures 9 and 11 of British Patent 5,502 emerged. It has been shown, however, that the function of the spring by such fastening elements is impaired than the thread winding adjacent to the outer turn on the fastening devices gets stuck or becomes jammed with these, so that the flow through the valve is disturbed. About it In addition, the fastening devices do not always provide a leak-tight seal with respect to the inner wall of the pipe away; this increases the total price of the valve not insignificantly.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitsventil zu schaffen, das derart !eckdicht an der Rohrinnenwandung bzw. einer von dieser gebildeten Schulter lagerbar ist, daß dadurch die Ventilfunktion in keiner Weise beeinträchtigt wird.The invention is based on the object of creating a safety valve which is in such a corner-tight manner on the Inner tube wall or a shoulder formed by this can be stored so that the valve function in is not affected in any way.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung zur leckdichten Lagerung der Schraubenfeder ein im Querschnitt allgemein C-förmig ausgebildeter Ring aus elastomerem Material ist, dessen Außendurchmesser in unbelastetem Zustand des Ringes geringfügig größer als der Innendurchmesser der Rohrleitung ist, auf dessen Innenseite eine zur Aufnahme der Federaußenwindung mit konstantem Durchmesser dienende umlaufende Nut angeordnet ist, deren axiale Abmessung geringfügig kürzer als ein vielfaches Ganzes der axialen Federdrahtstärke und deren Radialabmessung geringfügig kürzer als die radiale Federdrahtstärke ist, wobei der Ringinnendurchmesser vom Boden der Nut ausgemeisen geringfügig kürzer als der Außendurchmesser der Federaußenwindung mit konstantem Durchmesser ist.This object is achieved in that the device for the leak-tight storage of Helical spring is a generally C-shaped ring of elastomeric material, whose Outside diameter in the unloaded state of the ring is slightly larger than the inside diameter of the Pipeline is, on the inside of which one to accommodate the outer spring coil with a constant Circumferential groove serving diameter is arranged, the axial dimension of which is slightly shorter than a multiple whole of the axial spring wire thickness and its radial dimension slightly shorter than that radial spring wire thickness, the inner diameter of the ring being gauged slightly from the bottom of the groove is shorter than the outer diameter of the outer spring coil with constant diameter.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.Advantageous further developments are described in the subclaims.

Durch die Anordnung des C-förmig ausgebildeten Ringes aus elastomerem Material zwischen Federaußenwindung und Rohrinnenwandung bzw. einer von dieser gebiideten Schulter wird eine nicht leckende Abdichtung zwischen Feder und Rohr erreicht, die die Funktion der Feder in keiner Weise beeinträchtigt, insbesondere die Bewegung derjenigen Federwindung nicht behindert, die der durch den Ring gehaltenen Außenwindung zunächst liegt. Das Ventil kann sich somit ohne Behinderung öffnen und wieder vollständig schließen. The arrangement of the C-shaped ring made of elastomeric material between Federaußenwindung and tube inner wall or a gebiideten of this shoulder a non-leaking seal between the spring and tube is obtained, which affects the function of the spring in any way, in particular the movement that the spring coil is not hindered, which is the outer turn held by the ring first. The valve can thus open without hindrance and then completely close again.

F i g. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Leitung, in der ein Ventil gemäß der vorliegenden Erfindung angeordnet ist,F i g. 1 shows a section through a line in which a valve according to the present invention is arranged,

Fig.2 zeigt einen vergrößerten Schnitt ähnlich demjenigen der F i g. 1, jedoch bei Darstellung auch des Ventils selbst im Schnitt,FIG. 2 shows an enlarged section similar to that of FIG. 1, but also when displaying the Valve itself in section,

Fig.3 zeigt eine schematische Darstellung einer Wannwasserheizanlage für ein Kraftfahrzeug bei Verwendung des Ventils gemäß der vorliegenden3 shows a schematic representation of a When using the valve according to the present invention, water heating system for a motor vehicle

Erfindung.Invention.

Üie aus Ventil und Augenring bestehende Anordnung wird bei 11 in Fig. 1 gezeigt und ist in einer mit 12 bezeichneten Leitung gelagert; diese Leitung weist zwei Teile 13 und i4 auf, die mittels einer Überlappverbindung 15 zusammengefügt sind. Am Ende des Leitungsabschnitts 14 ist an der Verbindung 15 eine innere Schulter 16 gebildet, welche den Durchgang 17 umgibt.The valve and eye ring assembly is shown at 11 in FIG. 1 and is in one at 12 designated line stored; this line has two parts 13 and i4, which by means of a lap connection 15 are joined together. At the end of the line section 14 is at the connection 15 an inner Shoulder 16 is formed which surrounds the passage 17.

Die Anordnung 11 umfaßt ein normalerweise geschlossenes flaches Schraubenfedervemil, welches mit 18 bezeichnet ist, sowie einen mit 19 bezeichneten Ring. Das Ventil r8 umfaßt eine Schraubenfeder, hergestellt aus Draht mit rechteckigem Querschnitt, wobei wenigstens zwei äußere Windungen 21 und 22 vom gleichen Durchmesser sind, an die sich eine Windung 23 anschließt, welche zunächst denselben Durchmesser hat und dann beginnt, spiralförmig nach innen zu verlaufen, und allmählich kleiner wird, wie durch die Windungen 24, 25, 26, 27, 28 angegeben. Die Windungen überlappen sich, so daß, wie am besten aus F i g. 2 ersichtlich, kein Durchfluß in Abwärtsrichtung möglich ist; jedoch kann bei Vorliegen einer Druckdifferenz welche die Windungen trennt, ein Durchfluß in Aufwärtsrichtung stattfinden.The assembly 11 comprises a normally closed flat coil spring valve which is designated by 18, and a designated 19 ring. The valve r8 comprises a helical spring, made of wire with a rectangular cross-section, with at least two outer turns 21 and 22 are of the same diameter, which is followed by a turn 23, which initially the same Has diameter and then begins to spiral inward, and gradually becomes smaller, like indicated by the turns 24, 25, 26, 27, 28. The turns overlap, so that, as best, look out F i g. 2 it can be seen that no flow is possible in the downward direction; however, in the presence of a pressure differential which separates the turns, there will be an upward flow.

In der innersten Windung 28 ist ein mit 29 bezeichneter mittlerer Stopfen gelagert. Dieser Stopfen 29 ist aus Nylon oder einem ähnlichen Material hergestellt und kann eine Einschnappkonstruktion sein, wie in F i g. 2 gezeigt. Er weist eine äußere Nut 31 auf, in welcher die innere Windung 28 der Feder angeordnet ist. Der Durchmesser der Nut 31 ist etwas größer als der Innendurchmesser der Windung 28 und bildet somit die primäre Dichtung zum Schließen der Mittelöffnung der Feder. Der Stopfen 29 besitzt einen Kopf 32, der sich an dem äußeren Enae der Nut 31 nach außen erstreckt, sowie einen verjüngten oberen Abschnitt 33 zum Durchschnappen; die zylindrische Wand des Stopfens 29 ist so biegsam, daß der Abschnitt 33 durch die Windung 28 treten kann.In the innermost turn 28, a middle plug designated 29 is mounted. This stopper 29 is made of nylon or similar material and can be of a snap-in design, as in Fig. 2 shown. It has an outer groove 31 in which the inner turn 28 of the spring is arranged is. The diameter of the groove 31 is slightly larger than the inner diameter of the turn 28 and thus forms the primary seal for closing the central opening of the spring. The plug 29 has a head 32 which is attached to the outer Enae of the groove 31 extends to the outside, and a tapered upper portion 33 for Snap through; the cylindrical wall of the plug 29 is so flexible that the portion 33 through the Winding 28 can occur.

Wahlweise kann der Stopfen 29 im Schleuderschweißverfahren auf der Oberseite der inneren Windung 28 aufgebracht werden.Optionally, the plug 29 can be centrifugally welded on top of the inner Winding 28 are applied.

Der Ring 19 ist aus elastomerem Material hergestellt, z. B. aus Gummi wie beispielsweise Buna-N od. dgl. Der Querschnitt des Ringes 19 ist C-förmig ausgebildet, wie am besten aus F i g. 2 ersichtlich ist. Er weist eine nach innen gerichtete Nut 34 auf, in welcher die Windungen 21 und 22 und ein Abschnitt der Windung 23 angeordnet sind. Es ist zu beachten, daß die Windung 23 bei ihrer Weiterführung zur Windung 24 schmäler wird; so ist links in F i g. 2 der Ring vollständig aufgeweitet gezeigt, wobei er volle drei Federwindungen aufnimmt, während er rechts in F i g. 2 leicht deformiert gezeigt ist. Dies rührt daher, daß der ÜbergangsabschniU der Feder von der Windung 23 zur Windung 24 die Nut 34 nicht vollständig ausfüllt. Der Durchmesser der Nut 34 in unbelastetem Zustand ist etwas kleiner als der Außendurchmesser der Windungen 21 und 22 und 23, so daß der Boden der Nut 34 mit den Windungen 21 und 22 die primäre Dichtung zwischen dem Ring 19 und dem Ventil 18 bildet. Um diese Dichtwirkung zu verstärken, ist die axiale Abmessung oder Höhe der Nut 34 etwas geringer als die Dicke der Windungen 2t und 22 und desjenigen Abschnitts der Windung 23, die von gleichem Durchmesser ist, d. h. weniger als ein ganzzahliges Vielfaches der Dicke einer einzelnen Windung. Zweckmäßigerweise wird ein Minimum von zwei und ein Maximum von drei Windungen durch den Ring 19 gehalten.The ring 19 is made of elastomeric material, z. B. od rubber such as Buna-N. Like. The cross section of the ring 19 is C-shaped, such as best from Fig. 2 can be seen. It has an inwardly directed groove 34 in which the turns 21 and 22 and a portion of the turn 23 are arranged. It should be noted that the turn 23 in their Continuation to turn 24 becomes narrower; so on the left in FIG. 2 the ring is shown fully expanded, taking up a full three coils of the spring, while on the right in FIG. 2 is shown slightly deformed. this stems from the fact that the transition section of the spring from the turn 23 to the turn 24 does not have the groove 34 completely filled out. The diameter of the groove 34 in the unloaded state is slightly smaller than that Outer diameter of the turns 21 and 22 and 23, so that the bottom of the groove 34 with the turns 21 and 22 forms the primary seal between ring 19 and valve 18. To increase this sealing effect, the axial dimension or height of the groove 34 is slightly less than the thickness of the turns 2t and 22 and that portion of the turn 23 which is of the same diameter, i. H. less than an integer A multiple of the thickness of a single turn. Appropriately, a minimum of two and one Maximum of three turns through the ring 19 held.

Der mittlere Abschnitt des Ringes 19 hat eine zylindrische Außenfläche 35, deren Durchmesser in unbelastetem Zustand etwas größer ist als der Innendurchmesser des Leitungsabschnitts 14 und die somit einen Dichtungssitz bildet. Die äußeren Ecken oder Kanten 36 und 37 des Ringes sind angefast und bilden einen Zwischenraum, der eine Ausdehnung des Gummis beim öffnen und Schließen des VentilsThe middle section of the ring 19 has a cylindrical outer surface 35, the diameter of which in unloaded state is slightly larger than the inner diameter of the line section 14 and the thus forms a seal seat. The outer corners or edges 36 and 37 of the ring are chamfered and form a gap that allows the rubber to expand when the valve opens and closes

ίο ermöglicht, ohne dabei die Windungen zu verformen. Diese Anfasungen erleichtern auch das Einsetzen des Einbaus 11 in die Leitung 14, wobei eine ringförmige Endfläche 38 des Ringes 19 gegen die Schulter 16 stößt. Die Oberfläche 35 wird durch die Anfasungen 36 und 37 relativ schmal gemacht und bildet so eine wirksamere Dichtung. Auf den inneren Ecken oder Kanten des Ringes 19 sind weitere Anfasungen 39 und 41 vorgesehen, wodurch die Strömungsverluste vermindert werden.ίο made possible without deforming the windings. These chamfers also facilitate the insertion of the fitting 11 into the line 14, an annular one End face 38 of ring 19 abuts shoulder 16. The surface 35 is formed by the chamfers 36 and 37 made relatively narrow, thus forming a more effective seal. On the inside corners or edges of the Ring 19 further chamfers 39 and 41 are provided, whereby the flow losses are reduced will.

Beim Betrieb der beschriebenen Einrichtung wirkt eine Strömungsmitteldruckdifferenz in der Leitung 12, die eine Kraft in Richtung des Pfeiles 42 erzeugt (F i g. 1 und 2), gegen die Windungen der Feder 18.During the operation of the device described, a fluid pressure difference acts in the line 12, which generates a force in the direction of arrow 42 (FIGS. 1 and 2), against the coils of spring 18.

Sie bringt die Windungen in axialer Richtung auseinander und ermöglicht so einen Durchfluß. Dieses Sicherheitsventil ist variabel, indem der einem weiteren öffnen entgegengesetzte Widerstand bei zunehmender Druckdifferenz größer wird. Dieses ist zurückzuführen auf die spiralförmige Gestalt der Feder, bei der jedeIt brings the turns apart in the axial direction and thus enables a flow. This The safety valve is variable by increasing the resistance, which is the opposite of a further opening Pressure difference increases. This is due to the spiral shape of the spring, in which each

folgende schmälere oder engere Windung etwas steifer ist als die vorhergehende. Dadurch wird die Feder bei ihrer Verformung zunehmend steifenthe following narrower or tighter turn is somewhat stiffer than the previous one. This will keep the spring at their deformation increasingly stiff

Der Ring 19 verhindert aufgrund seines Zusammenwirkens mit der Leitung 14, der Schulter 16 und den Federwindungen 21, 22 und 23 einen Leckfluß an dem Ventil 18 vorbei. Die Bewegung der Windung 28 und desjenigen Abschnitts der Windung 23, welcher einen geringeren als den maximalen Durchmesser hat, ist aufgrund der biegsamen Beschaffenheit des Ringes 19The ring 19 prevents due to its interaction with the line 14, the shoulder 16 and the Spring coils 21, 22 and 23 allow leakage flow past the valve 18. The movement of the turn 28 and that portion of the turn 23 which has a smaller than the maximum diameter is due to the flexible nature of the ring 19

im wesentlichen unbehindert möglich, ohne dabei die Dichtungseigenschaften des Ringes 19 und die Fähigkeit des Ventils 18 zu beeinträchtigen, sich bei Einwirkung einer Druckfifferenz in entgegengesetzter Richtung vollständig zu schließen. Es ist auch nicht erforderlich, die äußere Windung bzw. die äußeren Windungen dieser Schraubenfeder besonders mit Befestigungseinrichtungen in irgendeiner Gestalt zu versehen, was ihren Preis erhöhen würde.
F i g. 3 zeigt eine Wasseranlage für den Heizkern 43 eines Kraftfahrzeugs; diese Anlage besitzt eine von einem Motor angetriebene Wasserpumpe 44 und ein Steuerventil 45 in der Leitung 46 zwischen dem Wasserpumpenauslaß und dem Heizkerneinlaß. Das Ventil 45 ist von bekannter Art und im allgemeinen handbetätigt. Beispiele derartiger Ventile finden sich in der US-PS 29 73 181.essentially unhindered possible without impairing the sealing properties of the ring 19 and the ability of the valve 18 to close completely in the opposite direction when a pressure difference acts. It is also not necessary to provide the outer coil or the outer coils of this helical spring with fastening devices of any kind, which would increase their price.
F i g. 3 shows a water system for the heater core 43 of a motor vehicle; this system has a motor driven water pump 44 and a control valve 45 in line 46 between the water pump outlet and the heater core inlet. The valve 45 is of a known type and is generally hand operated. Examples of such valves can be found in US Pat. No. 2,973,181.

Zwischen der Leitung 46 und der Rückleitung 48 von dem Heizkern zur Wasserpuinpe ist eine by-pass-Leitung 47 vorgesehen, die sich aufströmseitig von demBetween the line 46 and the return line 48 from the heater core to the water pump is a by-pass line 47 provided, which is upstream from the

Ventil 45 befindet. Die by-pass-Leitung, in welcher ein Ventileinbau 11 gelagert ist, leitet den größten Teil des bei einer Zunahme der Motordrehzahl von der Wasserpumpe entwickelten überschüssigen heißen Wassers ab, um eine übermäßige Erwärmung in dem Heizkern zu verhindern. Normalerweise ist das Ventil bei Lcerlaufgeschwindigkeit geschlossen und beginnt sich zu öffnen, sowie das Fahrzeug mäßige Geschwindigkeiten erreicht; das öffnen erfolgt in veränderlichemValve 45 is located. The by-pass line, in which a valve assembly 11 is mounted, conducts most of the with an increase in engine speed, excess hot developed by the water pump Water to prevent excessive heating in the heater core. Usually the valve is It closes and starts to open when the engine is running, and the vehicle is traveling at moderate speeds achieved; the opening takes place in variable

Maße bei Zunahme der Geschwindigkeit. Es wird nicht der gesamte verstärkte Durchfluß abgeleitet, da eine gewisse Zunahme in der Wärmezufuhr zum Kern notwendig ist, um die zusätzlichen Wärmeverluste bei höheren Geschwindigkeiten zu überwinden und eine konstante Temperatur im Fahrzeug aufrecht zu erhalten. In einer typischen Spezifikation einer Automobilgesellschaft wird verlangt, daß der Durchfluß durch den Heizkern bei 80 Meilen je Stunde etwa 150% des Durchflusses bei geschlossenem by-pass-Ventil il betragen soil. Ohne das by-pass-Ventil könnte es dasMeasures as the speed increases. Not all of the augmented flow is diverted because one some increase in the heat input to the core is necessary to account for the additional heat losses to overcome higher speeds and maintain a constant temperature in the vehicle receive. In a typical specification from an automotive company the flow through the heater core at 80 miles per hour is required to be about 150% of the Flow rate with closed by-pass valve il should be. It could do that without the by-pass valve

zehn- bis zwölffache des Durchflusses bei geschlossenem Ventil sein.be ten to twelve times the flow rate with the valve closed.

Wie in Fi g. 3 gezeigt, ist das Ventil 18 (welches sich verglichen mit der in F i g. 1 und 2 gezeigten Lage in umgekehrter Lage befindet) in dem Ring 19 gelagert, der wiederum in die Leitung J4 hineingedrückt ist und in Anlage gegen die Schulter 16 ruht. Der Ring 19 vollführt seine kombinierte Lager- und Dichtfunktion wie oben beschrieben und beeinträchtigt die Bewegung der Ventilfederwindungen während des Betriebs des Fahrzeugs nicht.As in Fig. 3, the valve 18 (which is compared to that in FIG. 1 and 2 is in the opposite position shown) stored in the ring 19, which in turn is pressed into line J4 and rests against shoulder 16. The ring 19 performs its combined bearing and sealing function as described above and affects the movement of the Valve spring coils not during operation of the vehicle.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Overpressure safety valve, especially for installation in bypass pipes of hot water systems in motor vehicles, made of a frustoconical helical spring, with overlapping Windings, which have at least one outer winding with a constant diameter, are attached to it subsequent turns with gradually decreasing diameter and one that is sealed Has inner winding, and a device for the leak-tight mounting of the coil spring on the Inner pipe wall or a shoulder formed by this, characterized in that> 5 the device for the leak-tight mounting of the helical spring (18) is a general cross-section C-shaped ring (19) made of elastomeric material, the outer diameter of which in the unloaded The condition of the ring (19) is slightly larger than the inner diameter of the pipeline (12), on its inside one for receiving the outer spring coil (21,22) with a constant diameter serving circumferential groove (34) is arranged, the axial dimension of which is slightly shorter than a multiple whole of the axial spring wire thickness and its radial dimension slightly shorter than is the radial spring wire thickness, the inner diameter of the ring from the bottom of the groove (34) measured slightly shorter than the outer diameter of the outer spring coil (21, 22) with constant diameter.

2. Valve according to claim 1, characterized in that the groove (34) provided in the ring (19) in the Cross-section is generally rectangular.

3. Valve according to claim 1 or 2, characterized in that the radially outer Edges of the ring (19) are chamfered.

4. Valve according to one of the preceding claims, characterized in that the radially inside lying edges of the ring (19) are chamfered.

5. Valve according to one of the preceding claims, characterized in that the axial dimension the groove (34) is less than three times and greater than twice the axial spring wire thickness.

6. Valve according to one of the preceding claims, characterized in that the radial dimension of the ring (19) from its outer surface to the bottom of the groove (34) is greater than half the difference between the inner diameter of the pipeline (12) and the largest diameter of the Feather is.

7. Valve according to one of the preceding claims, characterized in that the bolt is spring wire in cross-section rectangular.

8. Ventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfeder (18) zwei Außenwindungen mit konstantem Durchmesser aufweist8. Valve according to one of the preceding claims, characterized in that the helical spring (18) has two outer turns with a constant Has diameter

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