DE2361102A1

DE2361102A1 - Auf uebertemperatur ansprechendes sicherheitsventil

Info

Publication number: DE2361102A1
Application number: DE19732361102
Authority: DE
Inventors: Robert J Diehl; Robert L Freeman; Charles H Wicke
Original assignee: ACF Industries Inc
Current assignee: ACF Industries Inc
Priority date: 1972-12-08
Filing date: 1973-12-07
Publication date: 1974-06-12
Also published as: FR2209905B1; AU6304573A; FR2209905A1; GB1452135A; ATA1002473A; AT338578B; NL7315851A; JPS4988121A

Description

Patentanwälte

torpMng. C. Wallach .

Dipl. ing. G. Koch 2361

Dr. T. H^badi . .

C Oünche/; 2 7. Dezember 1973

■ 14 376 -

ACP Industries, Incorporated Houston, Texas / USA

Auf übertemperatur anspreohendes Sicherheitsventil

Die Erfindung bezieht sich auf ein auf Übertemperatur ansprechendes Sloherheltsventil.

Bisher bekannte auf Übertemperaturen ansprechende Sicherheitsventile verwendeten ein schmelzbares Material um das Ventil in einer offenen Stellung zu halten. Diese schmelzbaren Materialien schmelzen oder erweichen bei vorgegebenen hohen Temperaturen und in diesem Fall wi?d der Ventilstößel normalerweise freigegeben» um die Bewegung des mit dem Stößel verbundenen Schiebers au ermöglichen=, Beispielsweise 1st in der US-Patentschrift 705 572 ein Ventil mit einem Ventilstößel beschrieben, der aus dem Ventil herausragt und an eine Scheibe anstößt, die aus schmelzbarem Material hergestellt ist. Bei Erweichen des die Scheibe bildenden schmelzbaren Materials bei einer vorgegebenen hohen Temperatur wird der Ventilstößel naoh oben gedrückt,» um das Schließen des Ventils zu ermöglichen.

In gleicher Weiss zeigt die US-Patentschrift 3 659 624 einen Blockierrlng, der aus einem schmelzbaren Material, wie z.B.

98.2Ä/Ö;3.6. B

Blei oder Lot gebildet ißt j wobei dieser Bloekierring mit dem Ventilstößel in einer /Tut in Eingriff steht, Der Blookierring gibt bei einer vorgegebenen gewünschton Temperatur nach,um den Ventilstößel freizugeben und damit eina Bewegung des Ventils in die geschlossene Stellung zu ermöglichen,. Die Verwen» dung eines schmelzbaren Materials/, das bei einer vorgegebenen hohen Temperatur nachgibt, um die Betätigung eines Vgntils zu ermöglichen,, ist somit in der Technik gut bekannt«

Es ist jedoch sehr erstrebenswert» eine Sicherheitevorrichtung zu verwenden, die in einer minimalen Zeit nach Erreichen einer vorgegebenen Temperatur betätigt wirdo Beispielsweise 1st es erwünscht, eina Sicherheitsvorrichtung zu schaffen» die innerhalb von 10 Sekt iden oder weniger nachgibt, nachdem die vorgegebene Temperatur¹ erreicht wurde, Dies war mit bekannten Vorrichtungen der £t?3chriebenen Art sehr schwierig zu erreichen!; weil das Brechen oiler Nachgeben einer schmelzbaren Scheibe von verschiedene»! Bedingungen abhängt und zwlsohen JQ Sekunden bis zu einer Minata nach Erreichen der vorgegebenen Temperatur liegen kann. Bisher wurde das schmelzbare Material- üblicherweise auf Scherung beansprucht,, wodurch sich ein frühzeitiger Ausfall auf 0run4 der verringerten Festigkeit bei höheren Temperaturen ergaben könnte« Beispielsweise kann, wenn eine Scheibe in Beruh rang mit dem Ende des Ventil stöBels gebracht wurde, die den Ventilstößel nach eben drückende Federkraft veränderlich sei';, and die Größe der Federkraft kann dieZeit bestimmen oder zumindest beeinflussen,, zu der die schmelzbare Scheibe ausfällt, nachdem die vorgegebene Temperatur erreicht wurde.

Der Erfindung 15,agt die Aufgabe zugrunde_# ein Sicherheitsventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei einer vorgegebenen hohen "Temperatur sehr schnell anspricht,

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BAD to

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Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst»

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüohen. '

Durch die erfindvaigsgen&ße Ausbildung des Sicherheitsventils ergibt sich ein rehr schnelles Ansprechen auf eine vorgege-* bene hohe Temperatur und dies wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreichtj, daß das schmelzbare Material näwh dem Schmelzen dosiert abgegeben wird'.„ Das schmelzbare Material steht unter einer Kompression, die sich daraus ergibt« daß der Ventilstößel ge,gen das schmelzbare Material gedrückt virdo Eine eingesciinürte öffnung mit kleinem Durchmesser stehi' mit der Kammer für das schmelzbare Material in Verbindung und beim Schmelzen aas schmelzbaren Materials in der Kammer erfolgt ein Auslaufen öder ein dosiertes Abgeben des schmelzbaren Materials durch die öffnung. Beim,dosierten Abgeben des schmelzbaren Materials aus der öffnung wird das Verriegelungselement für den Ventilstößel freigegeben um die Bewegung des Ventils in die geschlossene Stellung zu ermöglichen. Die Temperatur, bei der das schmelzbare Material erweicht oder schmilzt* kann durch die Art des verwendeten Materials bestimmt werden und kann in einem vorgegebenen Temperaturbereich wie ZcB. zwischen 65 und 175°C liegen,, Das schmelzbare Material kann beispielsweise eine Korabination von Blei und Zinn sein, wie z.B. ein Niedrigtemperatur-Lot,, das unter der Zeichnung "Cerrocast" verkauft wird. Der Schmelzpunkt kann durch Änderung der Prozent-Wahlen von Blei und Zinn geändert werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfaßt die Sicherheitsventilanordnung einen Ventilkörper, einen zwischen offenen und geschlossenen Stellungen in dem Ventilkörper beweglichen Venfcilschleber, einen Stöße! an dem VentilSchieber mit einem äußerer- Endteil, der sich in einer Mittelöffnung er-

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streckt, eine in der Nähe der Mittslöffhung angeordnete, auf Übertemperaturen ansprechende Stößelfreigabeeinrichtung zum Halten des Ventilschtebers in der offenen Stellung und mit einer Kammer für das schmelzbare Material,, die mit der Mittelöffnung in Verbindung steht» Eine lösbare Verriegelungseinrichtung halt den Stößel in der offenen Stellung des Ventilschiebers und der Stößel übt dauernd eine nach außen gerichtete Kompressionskraft gegen das schmelzbare Material aus» Das schmelzbare Mate rial schmilzt bei Erreichen einer vorgegebenen hohen Temperatur und wird durch die Kraft des Stößels duroh die öffnung mit verringertem Durchmesser herausgepreßt um die Freigabe der lösbaren Verriegelungseinrichtungen zur Bewegung des Ventils in eine geschlossene Stellung in einer minimalen Zeit zu ermöglichen, nachdem die vorgegebene Temperatur erreicht ist. So lange wie ein minimaler Stößeldruck vorgesehen ist, wie z.B₆ rund 27OKp₉ so ändert die Größe dieses Druckes nicht die Ansprechzeit für die Freigabe des Ventilstößels.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung steht das schmelzbare Material unter eine ZusammendrUekungskraft, die sich iaraus ergibt* daß der Ventilstößel gegen einen Stopfen drückt^ der sich direkt an dem schmelzbaren Material befindet. Eine innere Kappe ist innerhalb einer äußeren Kappe vorgesehen und ist-lösbar an der äußeren Kappe mit Hilfe einer Vielzahl von Kug-sllagerkugelelementen verriegelt, die in einer Nut in der äußeren Kappe in Eingriff stehen. Nach dem Schmelzen des schmelzbaren Materials bewegt sich der Stopfen nach oben nachdem das schmelzbare Material dosiert aus einer vorgegebenen öffnung in der Nähe des schmelzbaren Materials abgegeben wurde. Die Bewegung des Stopfens ergibt die Anordnung der Kugellagerkugelelemente an der Nut in dem Stopfen und die Kugeln bewegen sich nach innen, um die innere Kappe aus der äußeren Kappe freizugeben. Der Druck von dem Ventilstößel kann beispielsweise zwischen 45^0 und 9070 Kp (10 000 bis 20 000 lbs.) liegen und diese Druckkraft oder dieser Sohub wird von dem Ven-

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tilstößel über die Kugellagerkugeln übertragen, die die innere Kappe lösbar mit der äußeren Kappe verbinden. Pie Kugellagerkugeln übertragen in einfacher Weise die Kräfte zwischen der inneren Kappe und der äußeren Kappe und es hat sich herausgestellt, daß dies eine äußerst wirksame Welse ist« um es dem Schieberventil zu ermöglichen« sich in eine geschlossene Stellung zu bewegen, wenn eine vorgegebene Umgebungstemperatur erreicht istο Der Stopfen ist so befestigt, daß er sich über einen vorgegebenen Weg au;' Grund des Druckes von dem Ventilstößel bewegt s bevor die Eugellagerkugeln die innere Kappe freigebenα Die Freigabe der inneren Kappe kann für verschiedene Temperaturen und Zeiten in Abhängigkeit von derartigen Variablen verändert werden wie ζ »Β« die Aufwärtsbewegung des Stopfens« die Art des verwendeten schmelzbaren Materials, die Größe der öffnung in der Nähe des schmelzbaren Materials* durch die das schmelzbare Material dosiert abgegeben wird_fl und die Dicke des schmelzbaren Materialsο

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert«

In der Zeichnung zeigen»

Pig« 1 eine Schnittansicht eines Schieberventils, die den Ventilschieber und die Strömungsmittel-Betätigungseinriahtung für diesen sowie die auf Übertemperatur ansprechenden lösbaren Einrichtungen für den Schieberventilstößel zeigt,, der an dem StrömungsmittelLzylinder befestigt ist*

Figo 2 eine Draufsicht auf die Ventilanordnung nach F-ig el;

Figo 5 eine ^ai^größerte Schnitt ansicht eines Bruchteils der Fr'.go Ij

Fig, 4 eine 'rargrößerte Schnittansicht ähnlich der Pig» 3, die Judoch die lösbaren Verriegeliingseinrichtungen

in einer Stellung unmittelbar nach dem Bs-glnn des Schmelzens des schmelzbaren Materials zeigt;

Fig» 5 eine der Figo 3 ähnliche Sohnittansioht, die Je» dooh lie lösbaren Verriegelungseinrlohtungen nach der Freigabe des Ventilstößels zeigt;

Fig. 6 eine Schnittansloht einerSohieberventllanordnung ähnlich der FIg₆ l_s die jedoch den Ventilsohleber in der geschlossenen Stellung nach dem Schmelzen des schmelzbaren Materials und der Freigabe des Ventilstößels zeigt*

Fig. 7 eine Schnittansichfc einer weiteren Ausführungsfonn einer Schieberventilanordnung, die den Ventilschieber und die Strömungsmittelbetätigungseinrichtung für diesen zusammen mit den auf die über temperatur ansprachenden lösbaren Verriegelungseinrichtung für den Schieberventilstößel zeigt, der auf dem Strömungs= mittelzylinder befestigt ist;

Pig. 8 eine Schnittansicht allgemein entlang der Linie 2-2 nach l^?ig. 1; .

Fig. 9 ein vergrößerter Ausschnitt aus der Flg. 1, der die innere Kappe zeigt, die in der äußeren Kappe in der offenen Stellung des Ventilschiebers befestigt ist.

Fig. 10 eine ier Fig. 3 ähnliche Sohnittansicht, die Jedoch das schmelzbare Material in teilweise geschmolzenem Zustand und nach der dosierten Abgabe durch die vorgegebene öffnung zeigt, um eine nach oben gerichtete Bewegung des Stopfens zu ermöglichen,?

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Figo 11 e5Jie den Figuren 3 und 4 ähnliche Sehnittansioht_s die Jedoob. den Stopfen nach der Aufwärfcsbewegung zeigte wobei die Mut in dem Stopfen die Kugellagerkugeln aufnimmt* die die innere Kappe mit der äußeren Kappe verriegeln^ *

Fig» 12 eine Schnlttnnsichtp dia die Inner« Kappe in durch dan Ventilstößel .nach außen gedrückten Zustand naoh der Entfernung aus der äußeren Kappe und dem Zylinder zeigt.

Die in den Figgo 1 bis 6 dargestellte Ventilanordnung, die allgemein mit 10 bezeichnet ist_t schließt einen Ventilkörper 12, einen Ventilschifiber 14 und eina allgemein mit l6 bezeichnete Betätigungseinrichtung ein- die den Ventilschieber" 14 zwischen offenen und geschlossenen Stellungen bewegt» Der Ventilkörper 12 weist Flansch«; l8 und 20 auf _a die mit einer (nicht gezeigten) Strömungsleitung verbindbar sind₉ urn eine Bohrung 22 erstreckt sich durch den Ventilkö'rper 12 in Ausrichtung mit einer öffnung 24 in dem Ventilschieber 14 in desäen offener Stellung <,

Eine Kappe 26 ist; bei 28 mit dem,Ventilkörper· 12 verschraubt ο Ein allgemein mit 30 bezeichneter Ventilstößel weist einen unteren Stößelteil 32 und einen oberen. Stößel teil' 34 auf _B die mit Hilfe eines.Schwenkstiftes 36 verbunden sind* Der untere Stößelteil 32 ist mit dem Ventilschieber l4 mit Hilfe eines Schwenkstiftes 36 verbunden» Eine Stößelpackung 40 in der Kappe 26 erstreckt sich um den /unteren Stößelteil 32 herum* Die Betätigungseinrichtung lö schließt einen Zylinder 42 mit einer Stömungsmittelkammer 44 und einen Kolben 46 ein* der an dem.oberen Stößelteil 34 mit diesem beweglich befestigt isto Der Basisteil 48 der Kappe nimmt etne Feder 50 auf, die mit der inneren Oberfläche des Kolbens 46 in Eingriff steht, um den Kolben 46 dauernd in die obere £Jteilung, nach Fig. 6 zu

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drücken. Eine geeignete Strömungsmittelquelle kann über die Bohrung 52 in dem oberen Teil der äußeren Endwand 54 des Zylinders 42 angeschlossen seinο Die gesamte vorstehend beschriebene Anordnung ist eine Übliche Schieberventilanordnung. Es ist verständlich« daß die Betätigungseinrichtung 16 mit Gas oder Flüssigkeiten betrieben werden kann,,

Die vorliegende Erfindung ist insbesondere auf eine zerstörbare oder schmelzbare Kappe 56 gerichtet. Eine Verlängerung 58 auf der äußeren Oberfläche der Endwand 54 weist ein äußeres Schraubgewinde 55 aufj, während die Kappe 56 ein Innengewinde aufweist, das auf das Außengewinde 55 paßt. Sine Mittelöffnung 60 in der Kappe 56 nimmt das nach außen ragende Ende des Stößels 30 auf, wie es in den Flgg, 3 und 4 gezeigt is to Der obere Endteil 34 des Stößels 50 ist bei 62 mit einem Winkel von ungefähr 45° gegenüber der Längsachse des Stößels beispielsweise abgeschrägt. Winkel zwischen ungefähr 30° und 60° haben sich als befriedigend herausgestellt ο Seitliche Bohrungen 64 mit Abschnitten 65 mit vergrößertem Durchmesser stehen mit der Mittelöffnung 60 in Verbindung und ein Tauchkolben 66 ist in jeder Bohrung 64 angeordnet. Jeder Tauchkolben 66 weist eine vergrößerte Schulter 68 auf« die gegen eine Schulter 70 anliegen kann, die von jedem Abschnitt 65 mit vergrößertem Durchmesser gebildet ist» Der Abschnitt 65 mit vergrößertem Durchmesser bildet eine Kammer für das schmelzbare Material in der Nähe jeder vergrößerten Schulter 68. Ein Stopfen 72 mit Außengewinde 74 iet in eine Öffnung 76 mit Innengewinde in der Nähe des äußeren Endes des Abschnittes 65 mit vergrößertem Durchmesser eingeschraubt. Der Stopfen 72 weist eine öffnung 73 mit kleinem Durchmesser auf, die sich durch den Stopfen hindurch erstreckt und mit der durch den Abschnitt 65 gebildeten Kammer in Verbindung steht. Die Öffnung 78 sollte einen ausreichend kleinen Durchmesser aufweisen um eine Kaltauspressung des eutektischen Materials aus der Kammer 65 in die Öffnung 78 zu verhindern.

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Der die Materialkammer bildende Abschnitt 65 enthält ein eutektisohes Material, das vorzugsweise eine Legierung von Wismut und Zinn sein kann«, Die Schmelz temperatur des eu. taktischen Materials kann im Bereich von 65⁰ bis 2^0% liegen« Wenn beispielsweise eine Legierung verwendet wird» die ^O Ji Wismut und 60 % Zinn enthält» weist das eutektische Material eine Erweichungstemperatur von ungefähr 150° auf und würde bei ungefähr 140^ zu schmelzen oder zu kriechen beginnen. Die öffnung 78 kann optimal einen Durchmesser von 1*2 ram aufweisen_s der Durchmesser kann jedoch zwischen 0*4- bis 2,2 am liegen, wenn eine Legierung mit 40 % Wismut und 60 $ Zinn verwendet wird» Der Durohmesser* der Offnungen 78 bestimmt die Ansprechzeit* die für das Ventil erforderlich ist* um nach Erreichen einer vorgegebenen Temperatur zu schließenο Die Temperatur _p bei der das eutektische Material nachgibt« kann in Abhängigkeit von Faktoren« wie ZoB, der speziell verwendeten Legierung« der Zeit« über die die Legierung der Temperatur ausgesetzt ist, und der Anwaohsgeschwindigkeit der Temperatur geändert werden» Es 1st verstand·* lieh« dad eine Legierung von Zinn und Wismut ausgewählt wurde« um die Temperaturdifferenz zwischen der Außentemperatur und der Temperatur der Kammer mit eutektisohem Material in Übereinstimmung zu bringen., Der Ausdruck "schmelzbares Material¹' wie er hler verwendet wird» soll als Bezeichnung für ein Material oder eine Substanz verwendet werden« das von einem festen Zustand in einen flüssigen Zustand bei Erreichen einer vorgegebenen hohen Temperatur übergehet»

Die Tauchkolben 66 weisen herausragende abgeschrägte Kanten auf« die mit der oberen Oberfläche 62 des Stößels 24 in Eingriff stehen« um den StSBeI jjft in der offenen Stellung des Ventilsohiebers 14 zu halten« wie dies in Fig« 1 gezeigt ist« Beim Schmelzen des eutektlsohen Materials in den die Kammern bildenden Abschnitten .65 drttokt die von der Feder 50 gegen den Kolben 46 und den Stempel 34 ausgeübte Kraft den vergrößerten Teil 68 gegen das

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eutektische Material, um das eutektische Material aus der Kammer 65 duroh die Offnungen 78 und die Dosierstopfen 72 herauezudrUoken· Wenn das Volumen in den Kammern 65 verringert ist« können sich die Tauchkolben 66 nach außen aufler Eingriff mit dem oberen Kantenteil 62 des Stempels 34 bewegen, so daß der Ventilsohleber 14 sloh in eine geschlossene Stellung bewegen kann« wie dies in Fig» 6 gezeigt ist« Bs sind keine große Volumen des eutektischen Materials erforderlich« well das Material nicht auf Scherung» Zug, Biegung oder andere Beanspruchungsbedingungen beansprucht wird, sondern nur auf ZusaranendrUckung, die eich aus dem Druck der Feder 50 ergibt« Ein Druck des Stößels von ungefähr 272 bis 363 kp lat vorgesehen,, um das eutektische Material durch die Offnungen 78 innerhalb einer minimalen Zeit wie ZoB. fünf Sekunden herauszudrücken« nachdem die vorgegebene Temperatur erreicht wurde/wobei eine langsame Anstiegsgesohwindlgkeit der Temperatur angenommen wurde« Ein Druok des Stößele von 45,4 kp würde ausreichend sein, well dennoch bei Erreichen der Temperatur, bai der das eutektische Material schmilzt, das eutektische Material vom festen Zustand unter der Zusammendrüokung in einen flüssigen Zustand übergeht und aus den öffnungen 78 in den Dosierstopfen 72 ausläuftο

In den Figg· 7 bis 12 ist eine weitere AusJFUhrungsform der Erfindung dargestellt. Die In FIg, 7 gezeigte Ventilanordnung ist wiederum allgemein mit 10 bezeichnet und schließt einen Ventilkörper 12, einen Ventllsohieber 14 und eine allgemein mit 16 bezeichnete Betätigungsanordnung ein, die den Ventilschieber 14 zwischen offenen und geschlossenen Stellungen bewegt· Der Ventilkörper 12 weist Flansche 18 und 20 auf, die mit einer (nicht gezeigten) Ströraungsleitung verbindbar sind und eine Bohrung 22 erstreckt sich durch den Ventilkörper 12 in Ausrichtung mit einer öffnung 24 im Ventilschieber l4, wenn sich dieser in der offenen Stellung befindet.

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Eine Kappe 26 ist mit Hilfe geeigneter Bolzen» und Mutternanordnungen 28 mit dem Ventilkörper 12 verbunden«, Ein allgemein mit 30 bezeichneter Ventilstößel weist einen unteren Stößelteil 22 und einen oberen Stößelteil 34 auf, die mit Hilfe eines Haltestift@s 36 miteinander verbunden sind. Der untere Stößelteil 32 ist mit Hilfe eines Haltestiftes 38 mit dem Ventileohieber 14 verbunden» Eine Stößelpaokung 40 in der Kappe 26 erstreckt sieh um den unteren Stößelteil 32. Die Betätigungseinrichtung 16 schließt einen Zylinder 42 mit einer Strömungsmittelkammer 4o und einen Kolben 46 ein, der an dem oberen Stößelteil 34 für eine Bewegung mit diesem befestigt istο Das Basisteil 48 nimmt eine Feder 50 auf₀ die mit der inneren Oberfläche des Kolbens 46 in Eingriff steht» um dauernd den Kolben 46 nach außen in die geschlossene Stellung des Ventllschißbers 14 zu drücken. Eine geeignete Strömungsmittelquelle kann über die Bohrung 52 im oberen Teil der äußeren Endwand 54 des Zylinders 42 angeschlossen werden· Die gesamte vorstehend beschriebene Konstruktion ist bei Schiebeventilen üblich. Es ist verständlich, daß die Betätigungseinrichtung 16 entweder mit einem Gas oder einer Flüssigkeit betrieben werden kann.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich Insbesondere auf eine Kappenanordnung, die allgemein mit 56 bezeichnet 1st und auf einer Gewindeverlängerung 58 der Zylinderendwand 54 befestigt is to Die Kappenanordnung 56 schließt eine äußere Kappe 60 mit einem Innengewinde 62 ein, das auf das Außengewinde der Verlängerung 58 aufgeschraubt ist. Eine Mittelöffnung 64im oberen Ende 66 der äußeren Kappe 60 nimmt eine innere Kappe auf, die allgemein mit68 bezeichnet ist» Die innere Kappe 68 weist einen beweglichen Tauchkolben oder Stopfen auf, der allgemein mit 70 bezeichnet ist und der einen Hauptteil· 72 und eine allgemein zylindrische Verlängerung ödet ein Ende 74 einschließt, das von einer öffnung 76 in dem oberen Ende der

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Inneren Kappe 68 aufgenommen wirdο Eine Schulter oder ein Absatz ?8 let In der Nähe des zylindrischen Teils 74 vorgesehen. Zwlsohen der Schulter 78 und der oberen Inneren Endoberfläche 80 der Inneren Kappe 68 befindet sloh ein Ring 82 aus eutektisohen Material» der um die Verlängerung 74 herumpaßt und auf der Sohulter 78 aufliegt.

Zwischen der Verlängerung 74 und der die Öffnung 76 In der Inneren Kappe 68 definierenden Oberfläche 1st ein vorgegebener Abstand vorgesehen, der vorzugsweise ungefähr 0,3575 w» betragen kann. Der Abstand von 0,3575 mm ermöglicht die dosierte Abgabe des schmelzbaren Materials bei einem Erweichen oder Schmelzen bei einer vorgegebenen hohen Temperatur» Wenn dies erwünscht ist« kann ein Abstand von 0,375 mm zwlsohen der äußeren Oberfläche des Stopfens 72 und der inneren Oberfläche der Inneren Kappe 68 vorgesehen sein, um das dosierte Abgeben des eutektisohen Materials zwischen die äußere Oberfläche des Stopfens 70 und die Innere Oberfläche 84 der Inneren Kappe 68 zu ermöglichen. Die Innere Kappe 68 weist eine Anzahl von Öffnungen 86 auf« wie es insbesondere in FIg₀ 2 gezeigt ist und in jeder Öffnung 86 ist eine Kugel lager kugel 88 eingesetzt. Die Kugeln weisen einen Durchmesser auf, der größer als die Wanddioke der inneren Kappe 68 ist« Beispielsweise kann die Wandstärke der Kappe 68 ungefähr 6 mm betragen« wobei der Durohmesser der Kugeln 88 9«5 mm beträgt» Der Stopfen 70 weist eine ringförmige Nut 90 auf» die durch nach außen verjüngende obere und untere Oberflächen definiert ist. Die oberen und unteren Oberflächen weisen einen Winkel von 45° gegenüber der Längsachse des Stopfens 70 auf·

Eine komplementäre ringförmigeNut 94 ist In der äußeren Kappe 56 vorgesehen und weist sichnach außen verjüngende untere und obere Oberflächen auf« die unter einem Winkel von 45° gegenüber der Längsachse des Ventilstößel teils j54 angeordnet sind. Wie

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es In den Zeichnungen gezeigt ISt₀ erstreckt elan bei zwischen dem Körper des Stopfens 72 und der Kappe 68 angeordnetem schmelzbaren Material 82 ein Teil der Kugeln 88 in die Nut 94, wie es in den Fig« 1, 3 und 4 gezeigt ist» um die innere Kappe 68 in der äußeren Kappe 56 verriegelt zu halten· Der Ventilstößelteil 34, der eine Vorspannungskraft von bis zu 9OOO Kp aufweisen kann« drückt den Stopfen 70 gegen das schmelzbare Material 82 und das schmelzbare Material 82 überträgt die Belastung auf die innere Kappe 680 Die Innere Kappe 68 Überträgt die Belastung auf die Kugeln 88 und die äußere Kappe 60„ ·

Damit die Kugeln 38 in der Nut 90 aufgenommen werden können, was eine Freigabe der inneren Kappe 68 ermöglicht« muß sich der Stopfen 70 über einen Weg von beispielsweise ungefähr 9 wb bewegen. Somit muß die Dicke des schmelzbaren Materials 82 zumindestens gleich 9 mm sein und beträgt vorzugsweise etwa 13 mm.

Als spezielles nicht beschränkendes Beispiel für das schmelzbare Material 82 kann wiederum das unter der Bezeichnung "Cerrooast" vertriebene Material verwendet werden· Dieses Material enthält 60 % Zinn und 40 % Wismut und weist eine Erweichungstemperatur von ISO° auf ο Das Material beginnt bei 138⁰ zu kriechen und schmilzt in genau festgelegtem Ausmaß aus dem Abstand zwischen der Verlängerung 74 des Stopfens und der Öffnung 76 aus. Es 1st verständlich, daß die Zelt, die für das Schmelzen des schmelzbaren Materials 82 erforderlich ist, von verschiedenen Faktoren abhängt, wie z„B. von der Art des verwendeten schmelzbaren Materials, der Intensität der Temperatur, der Größe der öffnungen» durch die das schmelzbare Material dosiert austritt, die Dicke des schmelzbaren Materials und die Größe der Bewegung, die der Stopfen vor der Freigabe der inneren Kappe aus der äußeren Kappe ausführen muli«. Diese Faktoren können geändert werden, um die gewünschte Temperatur

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festzulegen, bei der daa Material 82 nachgibt und um die Reaktionszeit, die für dieses Nachgeben erforderlich ist, festzulegen»

Patentansprüche;

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Claims

P a te η t a ns ρ r U ehe ι

1J Auf übertemperatur ansprechendes Sioherheiteventil mit '" einem Ventilkörper« einem in dem Ventilkörper zwischen offenen und geschlossenen Stellungen beweglichen Vexitilsohieber« einem Oeh&use auf dem Ventilkörper mit einer hindurchgehenden Mittelöffnungj, einem Stößel an dem Ventil mit einem äußeren Endteil, der sich In der Mittelöffnung erstreckt» mit Einrichtungen sum kontinuierlichen Vorspannen des Stößels in die geschlossene Stellung des Ventilsohlebers und mit auf Übertemperatur anspreohende Stößelfreigabeeinrichtungen in der Nähe der Mittelöffnung zum Erhalten des Ventilsohlebers in der offenen Stellung« dadurch gekennzeichnet , daß die Stößelfreigabeeinrichtungen eine Kammer für schmelzbares Material einschließen^, in der das schmelzbare Material unter einer Kompressionskraft von dem Stößel (32_ff j$4) gehalten wird, daß ein bewegliches Element (66, 70) zwischen dem Stößel und dem schmelzbaren Material angeordnet ist, das den Stößel in der offenen Stellung des Ventilschiebers (14) hält, daß das bewegliche Element (66, 70) den Stößel (jJ2, 34) nur dann freigibt, wenn das schmelzbare Material geschmolzen ist, daß eine Öffnung (78) mit verringertem Durchmesser mit der Kammer in Verbindung steht und daß das schmelzbare Material bei Erreiohen einer vorgegebenen Übertemperatur sohmilzt und in die Öffnung mit verringertem Durohmesser einfließt, so daß das Volumen der Kammer verringert wird und die Bewegung des beweglichen Elementes (66, 70) zur Freigabe des Stößele ermöglicht wird«

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2. Sicherheitsventil naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet* daft die Kammer (65) für das sohmelsbare Material mit der Mittelöffnung in Verbindung steht und daS das bewegliche Element (66) in der Kammer für daß schmelzbare Material befestigt 1st und ein vorspringendes Ende (8O)SUfWeISt₄₁ das mit dem Stößel (22, ?4) in Eingriff steht um diesen in der offenen Stellung des Ventllsohiebers (l4) zu halten.

2« Ventilanordnung naoh Anspruch 2» dadurch gekennzeichnet* daß das bewegliche Element (66) dauernd durch den StUSeI (32, 3%) gegen das schmelzbare Material in der Kammer gedrückt wird, um das schmelzbare Material auf Kompression zu beanspruchen» so daß bei Schmelzen des schmelzbaren Materials bei einer vorgegebenen Übertemperatur dieses schmelzbare Material von dem beweglichen Element (66) in die öffnung (78) mit begrenztem Durchmesser auegepreßt wird.

4. Sicherheitsventil naoh einem dar vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet» daß das Gehäuse auf dem Ventilkörper (12) als zylindrisches Gehäuse (26, 42) mit einen darin angeordneten Zylinder (46) ausgebildet 1st, daß der Stößel (22, ^4) mit dem Zylinder (46) und dem Ventilsohieber (l4) verbunden und mit diesem beweglich ist, daß das zylindrische Gehäuse (42) eine mit Gewinde versehene Verlängerung (38) mit einer Mittelöffnung (60) aufweist, daß der Stößel (32, 34) einen äußeren Endteil (62) aufweist, der sich in die Mittelöffnung (60) erstreckt, daß die auf die Ubertemperatur ansprechende Stößelfreigabeeinriohtung (56) auf die Verlängerung (58) in der Nahe der Mittelöffnung (60) aufgeschraubt 1st, um den Ventilsohleber (16) in der offenen Stellung zu halten, daß die Stößelfreigabeelnrioh-

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tung eine Kammer (65) mit schmelzbarem Material« das in der Kammer unter einer Kompresslonskraft von dem Stößel (32, 34) gehalten wird« und ein beweglichesElement (66) zwischen dem Stößel (32, 34) und dem schmelzbaren Material einschließtj, das den Stößel in der offenen Stellung des Ventilschiebers (14) hält» daß das bewegliche Element (66) den Stößel (22, 34) nur dann freigibt, wenn das schmelzbare Material geschmolzen ist« und daß eine Öffnung (78) mit begrenztem Purohmesser mit der Kammer in Verbindung steht, wobei das schmelzbare Material bei Erreichen einer vorgegebenen Übertemperatur schmilzt und in die Öffnung mit begrenztem Durohmesser fließt« um die Bewegung des beweglichen Elementes zur Freigabe des Stößels und zur Bewegung des Ventilschiebers in die geschlossene Stellung zu ermöglichen_o

Sicherheitsventil nach Anspruch 4, dadurch g e k β η η -zeichnet» daß die Kammer für das schmelzbare Material mit der Mittelöffnung in Verbindung steht und daß das bewegliche Element (66) kontinuierlich von dem Stößel (32« 34) gegen das schmelzbare Material In der Kammer gedrückt wird» um das schmelzbare Material auf Kompression zu beanspruchen ₀ so daß bei einem Schmelzen des schmelzbaren Materials bei einer vorgegebenen Ubertemperatur das schmelzbare Material von dem beweglichen Element (66) in die Öffnung (78) mit begrenztem Durohmesser ausgepreßt wird ο

Sicherheitsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichne t , daß ein Oewindestopfen (72) in der Nähe der Kammer für das schmelzbare Material entgegengesetzt zu dem beweglichen Element (66) vorgesehen 1st und daß der Gewindestopfen (72) die Öffnung (78) mit geringem Durohmesser aufweist»

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7· Sicherheitsventil naoh Anspruch 6, daduroh g e k β η η zeichnete daß die Öffnung (78) mit verringertem Durchmesser einen Durchmesser zwischen 0,4 und 3,2 mm aufweist und daß das schmelzbare Material bei einer Temperatur oberhalb von etwa 65° schmilzt.

8· Sicherheitsventil naoh einem der vorhergehenden Ansprüche_p daduroh gekenn ze i ohne t * daß die Stößelfreigabeelnrichtungen eine umgekehrt angeordnete entfernbare Kappe (68) mit einem offenen unteren Ende in der Nähe des herausragenden Endes des Ventilstößels (32, 34) umfassen« daß ein Stopfen (70) in die innere Kappe (68) eingesetzt ist, daß das schmelzbare Material (82), das bei einer vorgegebenen übertamperatur nachgibt« in der Kappe (68) zwischen dem Stopfen (70) und der inneren oberen Oberfläche der Kappe (68) zusammengedrückt ist* dafi zumindest eine ZumsßÖffnung für das schmelzbare Material in der Nähe des schmelzbaren Materials vorgesehen ist« und daß Einrichtungen (88) zur lösbaren Verbindung der umgekehrten Kappe (68) mit der Oe wind β verringerung (38) des Zylinders (42) vorgesehen sind, die bei der AufwXrtsbewegung des Stopfens (70) in der Kappe (58) freigegeben werden und daß das schmelzbare Material bei Erreichen einer vorgegebenen Ubertemperatur schmilzt und durch die Zumeßöffnung ausfließt, um das Volumen des schmelzbaren Materials in der Nähe des Stopfens (70) zu verringern, wodurch sich der Stopfen nach außen bewegt, um die lösbaren Einrichtungen (88) freizugeben und die Abtrennung der lösbaren Kappe (68) zur Freigabe des Vmtilstößels zur Bewegung des Ventilsohiebers (l4) in die geschlossene Stellung zu ermöglichen=.

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ο Sicherheitsventil nach Anspruch B₉ fedureh g β fc β η η -. ζ β lohne t _Β ά&Μ die Einrichtungen (88, 60) zur lösbaren Verbindung der umgekehrten Kapp® (68) mit dem Zylinder (42); eine äu§©i?© Kapp© (56)-mit einem;'auf dl«- aewindeverlängerung (58) d@s Zylinders (42) .asifgtsohraubtsn Innengewinde (62) zur Aufnahmt d®r Kappe und Einriohtungen (88) zur lösbaren Befestigung der Inneren Kappe (68) an der Hufleren Kappe (56) einschließen, die freigegeben werden« wenn sieh der Stopfen (70) nach auBen bewegt, .."■-.'"

Oo Sicherheitsventil naoti'Anspruoh. 9« 'dadurch g e k e η ή ze lohnet, da$ dle.aueerd-K&pp« (56) ©in© ringförmige Nut (94) an-der iimeren Oberfläche aufweist, daß die UKgekehrte innere Kappe (68) in der äußeren Kappe (56) -angeordnet.1st- und eine Anzahl von in der Wandung vorgesehenen öffnungen aufweisti, daß kugelförmige Elemente (88) in den öffnungen in der Kappe angeordnet sind und sich in. "die ringförmige Nut (94) der äußeren Kappe (56) erstrecken* um die innere- Kappe in der äußeren Kappe zu verriegeln*, daß der Stopfen (7Q) in der inneren Kappe (68) angeordnet igt« wobei sich das schmelzbare Material (82) zwischen dem Stopfen (70) und dem äußeren Ende der Kappe (68) befindet und zwischen dem Stopfen und der inneren Oberfläche der Kappe zusammengedrückt ist-, daß zumindest eine Zumeßöffnung für das schmelzbar© Material in der Nähe des sohmelzharen Materials vorgesehen ist und daß Einrichtungen (90) an dem Stopfen (70) vorgesehen sind, die es ermöglichen, daß die kugelförmigen Element® (88) aus der äußeren Kappe (56) nach dem Auslaufen des schmelzbaren Materials aus der 2kameßöffnung und nach der nach außen gerichteten Bewegung des Stopfens (70) freigegeben werden, so daß die innere Kappe (68) aus der äußeren Kappe (56) zur Freigabe des Ventilstößels (32* 34) lösbar Isto

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11.,Sicherheitsventil naoh Anspruch 10, dadurch g e k β η η =» zeichnet , daß die innere Kappe (68) eine Vielzahl von mit Abstand angeordneten öffnungen in der Wand aufweist, die zur Aufnahme der kugelförmigen Elemente (88) dienen, wobei die kugelförmigen Elemente (88) einen größeren Durohmesser als die Wandstärke der inneren Kappe (68) aufweisen, daß die äußere Kappe (56) eine innere ringförmige Nut (94) In der Nähe der mit Abstand angeordneten öffnungen in der Wand der Inneren Kappe (68) aufweist, die die vorspringenden Teile der Kugelelemente (88) aufnimmt _ε um die innere Kappe lösbar In der äußeren Kappe zu halten, daß der Stopfen (70) eine ringförmige Nut (90) aufweist, die einen Abstand nach innen von den Kugelelementen (88) aufweist, wenn die innere Kappe lösbar durch die kugelförmigen Elemente verriegelt let und daß die Nut (9)) in dem Stopfen (70) naoh der naoh außen gerichteten Bewegung des Stopfens (70) die Kugelelemente (88) aufnimmt um eine Trennung der Kugelelemente von der Nut (94) In der äußeren Kappe (56) und dl· Freigabe der inneren Kappe aus der äußeren Kappe ssu ermöglichen,

ο Sicherheitsventil nach Anspruch 11, dadurch g e k e η η -ζ e i ο h η « t , daß die Nut In der äußeren Kappe (36) durch «ine obere naoh außen geneigte Oberfläche aufweist, so daß die Kugelelemente (88) naoh innen gedrückt werden, wenn das schmelzbare Material geschmolzen ist und sich der Stopfen (70) nach außen, bewegt ha to

13« Sicherheitsventil nach Anspruch 11« dadurch gekennzeichnet, daß das schmelzbare Material (82) in der Inneren Kappe (68) eine Dicke aufweist» die zumindest gleich der Bewegung des Stopfens (70) ist«, die für die Freigabe der inneren Kappe erforderlich ist,

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l4« Sicherheitsventil nach Anspruch 11> dadurch g e fc β η η ζ β lehne t , daß die innere Kappe (68) eine mittlere Endöffnung (?6) aufweist und daß der Stopfen (70) eine aylindrisohe Verlängerung (74) mit verringertet Durchmesser aufweist« die in die Endöffnung (76) paßt und daß das schmelzbare Material (82) ringförmig tat und um die zylindrische Verlängerung (74) zwischen dem Stopfen (70) und der Endoberfläche der Kappe paßjbο

ο Sicherheitsventil nach Anspruch 14, dadurch ge k e η η zeichnet, daß die Zumaßöffnung zwischen der zylindrischen Verlängerung (74) und der benachbarten Oberfläche der En'!öffnung (76) gebildet ist und daß die Zumeß·=· öffnung eine Oröße von 03,125 iais 1,25 mm aufweist ₀

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