DE2603408C2

DE2603408C2 - Sicherheitsventil, insbesondere für Rohr- und Schlauchbrüche

Info

Publication number: DE2603408C2
Application number: DE19762603408
Authority: DE
Inventors: Rudolf 8011 Baldham Brunner; Anton 8019 Glonn Estendorfer
Original assignee: Heilmeier & Weinlein Fabrik fur Oel-Hydraulik & Co Kg 8000 Muenchen De GmbH
Current assignee: Heilmeier & Weinlein Fabrik fur Oel-Hydraulik & Co Kg 8000 Muenchen De GmbH
Priority date: 1976-01-29
Filing date: 1976-01-29
Publication date: 1985-08-01
Also published as: DE2603408A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitsventil der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Bei einem aus der FR-PS 12 37 863 bekannten Sicherheitsventil ist der Führungsstift in der Gehäusenabe festgelegt. Der darauf verschiebbare Ventilschließkörper ist einstückig mit dem Verdrängcrkolbcn ausgebildet, der in der Dämpfungskammer in der Gehäusenabe verschiebbar ist. Nachteilig ist dabei, daß der Verdrängerkolben und die die Verdrängerkammcr aufweisende Gehäusenabe in radialer Richtung viel Pint/ beanspruchen, weil die O¹ :er«chnittsflächc des Führungsstiftes die Beaufschlagungsfiäche des Verdrängerkolbens verkleinert, so daß dieser in radialer Richtung verhältnismäßig groß zu bemessen ist, um eine brauchbare Größe seiner Beaufschlagungsfläche zu gewährleisten. Ungünstig ist ferner, daß der Verdrängerkolben die öffnungs- und die Schließbewegung des Ventilschließkörpers dämpft, so daß das Sicherheitsventil verzögert schließt. Unabhängig von der üämpfungswirkung des Verdrängerkolbens in Schließrichtung des Ventilschließkörpers muß zum to Schließen eine verhältnismäßig große Masse bewegt werden.

Weiterhin ist grundsätzlich bei selbsttätig arbeitenden Ventilen bekannt, mit'.els eines Drosselspaltes und eines Rückschlagventils zwischen der freien Leitung und der Dämpfungskammer die Bewegung eines Ventilschließkörpers in nur einer Richtung zu dämpfen (US-PS 26 67 893).

Schließlich sind auch grundsätzlich gedämpfte Rohrbruch-Sicherheitsventile bekannt (DE-OS 21 03 948).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitsventil der eingangs beschriebenen Gattung so auszubilden, daß der radiale Platzbedarf der Gehäusenabe gering ist, und daß die Öffnungsbewegung des Ventilschließkörpers im Hinblick auf rasch wechselnde

Druckverhältnisse in der Leitung gedämpft wird.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dieser Ausbildung ist die Querschnittsfläche des

Führungsstiftes der Beaufschlagungsfläche des Verdrängerkolbens, so daß dieser und auch die Gehäusenabe in radialer Richtung einen reduzierten Platzbedarf haben, was bei gegebenem Leitungsquerschnitt der Größe des Durchflußkanals zugute kommt. Bei rasch wechselnden Druckverhältnissen in der Leitung, z. B. bei Druckstößen, wird die Schließbewegung des Ventilschließkörpers nicht gedämpft, da sich dieser nur gegen die Kraft der Öffnungsfeder rasdi auf den Ventilsitz legen kann, während die Öffnungsbewe^ung des Ventil schließkörpers in wünschenswerter Weise durch den Verdrängerkolben gedämpft wird, der das Fluid aus der Dämpfungskammer nur durch den Drosselspalt ausschieben kann. Diese gedämpfte Öffnungsbewegung reduziert die gegebenenfalls schädliche Wirkung von Druckstößen und verhindert ein Schlagen des Sicherheitsventils bei rasch wechselnden Druckverhältnissen in der Leitung. Da der Ventilschließkörper vom Verdrängerkolben getrennt beweglich ist und nur eine geringe Massenträgheit aufweist, führt er seine Schließbe- wegung praktisch unverzögert ur i feinfühlig ansprechend aus. Der Führungsstift folgt zwar der Schließbewegung des Ventilschließkörpers mit einer gewissen Verzögerung, weil die Dämpfungskammer erst über das offene Rückschlagventil gefüllt werden muß. Diese Verzögerung ist aber weitaus geringer, als die bei der Öffnungsbewegung des Ventilschließkörpers erzwungene Verzögerung bzw. Dämpfung aufgrund des bei geschlossenem Rückschlagventil durch den Drosselspalt aus der Dämpfungskammer ausgepreßten Fluids.

bo Zweckmäßige Ausführungsformen des Erfmdungsgegenstandes gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsformen der Erfindung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines in eine Leitung eingesetzten Sicherheitsventils.

F i g. 2 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform, und

F i g. 3 einen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform.

Gemäß F i g. 1 fließt durch eine Leitung 1 in Richtung eines Pfeiles Pein Fluid, insbesondere eine unter hohem Druck stehende Hydraulikflüssigkeit. Ein Sicherheitsventil 2 ist in die Leitung 1 eingesetzt und soll den Durchfluß unterbrechen, wenn auf der stromabwärts gelegenen Seite des Sichel heitsventils der Druck, beispielsweise infolge eines Rohr- oder Schlauchbruchs, unter einen zulässigen Wert abfällt. Das Sicherheitsventil 2 besitzt ein kreiszylindrisches Ventilgehäuse 3, das mit einem Außengewinde in ein Innengewinde 4 der Leitung 1 eingeschraubt ist im Ventilgehäuse 3 sind in Umfangsrichtung verteilt Längsbohrungen 5 vorgesehen. Von der stromabwärts gelegenen Stirnseite des Ventilgehäuses 3 erstreckt sich eine ringförmige Aussparung 6, die eine Begrenzung einer zentrischen Gehäusenab; 7 ist in der Gehäusenabe 7 ist eine gestufte Bohrung 8 vorgesehen, in der ein Führungsstift 9 verschiebbar gelagert ist.

Der Führungsstifi 9 trägt auf seinem stromaufwärts aus dem Ventilgehäuse 3 herausragenden Erde einen plättchenförmigen Ventilschließkörper 10, der von einer Feder 11 gegen einen von zwei auf den Führungsstift 9 aufgeschraubten Muttern 12 gebildeten Anschlag angedrückt wird. Das den Muttern 12 abgewandte Ende des Fühn-ngsstiftes 9 ist zur Bildung eines Verdrängerkolbens 13 im Durchmesser vergrößert. Der Verdrängerkolben 13 ist in einer von einer ersten Stufe zu der Bohrung 8 gebildeten Dämpfungskammer 14 verschiebbar. Die Dämpfungskammer 14 ist zur Abströmseite des Sicherheitsventils 2 durch einen Dichtungsring 15 abgedichtet. Der Führungsstift 9 ist in einem die Dämpfungskammer 14 begrenzenden Führungsabschnitt 16 der Bohrung 8 derart geführt, daß zwischen dem Außenumfang des Führungsstiftes und dem Innenumfang des Führungsabschnittes ein Drosselspalt gebildet wird. Der Führungsabschnitt 16 bildet ferner eine Anschlagschulter für den Verdrängerkolben 13. An den Führungsabschnitt 16 de" Bohrung 8 schließt sich eine zweite Stufe der Bohrung 8 an, die als Federkammer 17 dient und die den Ventilschließkörper 10 belastende Druckfeder 11 aufnimmt.

Den Führungsstift 9 durchsetzt ein zentrischer Kanal 18, der am stromabwärts liegenden Ende durch einen kugelförmiger! Stopfen 19 verschlossen ist. Vom Kanal 18 führt eine Stichbohrung 20 durch den Führungsstift 9 in die Dämpfungskammer 14. Im Kanal 18 ist ein aus einer Schließkugel 21 und einer diese in Richtung auf einen nicht-bezeichneten Ventilsitz belastenden Druckfeder 22 bestehendes Rückschlagveniil angeordnet.

Die Wirk'ingsweisc des Sicherheitsventils ist folgende:

Im normalen Betrieb halt die Druckfeder Il den Ventilschließkörper 10 in Anlage an den Muttern 12 und den Verdrängerkolben 13 an der Anschlagschuiter des Führungsabschnittes 16. Das Fluid strömt in Richtung des Pfeiles P durch die Bohrungen 5. Tritt stromabwärts vom Sicherheitsventil 2, beispielsweise durch Leitungsbruch, ein Druckabfall auf, dann wird aufgrund der Druckdifferenz zwischen beiden Seiten des Sicherheitsventils der Ventilschließkörper 10 gegen die Kraft der Druckfeder 1 ί auf die Stirnseite des Ventilgehäuses aufgelegt, wodurch die Bohrungen 5 verschlossen werden. Da dabei die den Ve^rdrängerkolben 13 an der Anschlagsohulter haltende Kraft der Druckfeder 11 entfällt und /iidem der auf der stror.nbwärts gelegenen Seite des Vcn.!i,ingerko!bens wirkende Druck kleiner ist. als der auf der stromaufwärts gelegenen Seite des Führungsstiftes 9. verschiebt sich der Führungsstift 9 in Fig. 1 nach links, bis die Muttern 12 wiederum auf dem Ventilschließkörper 10 aufliegen. Über das dabei geöffnete Rückschlagventil 21, 22 wird die Dämpfungskammer 14 mit Fluid gefüllt, so daß der Führungsstift 9 mit den Muttern 12 den Ventilschließkörper in seiner Schließstellung festhält

Bei einem neuerlichen Druckanstieg auf der stromabwärts gelegenen Seite des Sicherheitsventils wird der Ventilschließkörper 10 wieder von der Stirnseite des Gehäuses 3 abgehoben und in die Stellung von F i g. 1 verschoben. Der Ventilschließkörper 10 zieht über die Muttern 12 dabei den Führungsstift 9 mit. Das in der Dämpfungskammer 14 enthaltene Fluid wird unter Druck gesetzt und beaufschlagt das ohnedies durch die Kraft der Feder 22 in der Schließstellung befindliche Rückschlagventil 21, 22 in Schließrichtung, so daß das Fluid nicht im Kanal 18 abströmt, sondern durch den zwischen dem Führungsabschnitt 16 und dem Außenumfang des Führungsstiftes 9 gebiliit ten Drosselspalt gedrosselt ausgeschoben wird. Der Ventiiachließkörper 10 kann sich deshalb nur mit der verzögerten Bewegung des Führungsstiftes 9 in seine öffnungsstt'lung begeben, wodurch ein ruckartiges Öffnen des Sicherheitsvencils vermieden und ein Druckstoß unterdrückt wird.

Bei der Ausführungsform von F i g. 2, die im wesentlichen mit der Ausführungsform von F i g. 1 übereinstimmt, steht die Dämpfungskammer 14' nicht mit der stromaufwärts gelegenen Seile des Sicherheitsventils 2' in Verbindung, sondern über das Rückschlagventil 2Γ, 22' und den unverschlossenen Kanal 18' mit der stromabwärts gelegenen Seite des Sicherheitsventils 2'. Der Kanal 18' ist in diesem Fall eine Sackbohrung von der stromabwärts gelegenen Stirnseite des Verdrängerkolbens 13'. Der Kanal 18' steht wiederum über die radiale Stichbohrung 20' mit der Verdrängungskammer 14' in Verbindung.

Die Wirkungsweise des Sicherheitsventils ist gleich wie heim vorhergehend erläuterten ersten Ausführungsbeispiel. Die Dämpfungskammer 14' saugt hier lediglich von der stromabwärts gelegenen Seite des Sicherheitsventils Fluid über das offene Rückschlagventil an, wenn der Führungsstift 9' der Schließbewegung des Ventiischließkörpers folgt. Bei der Öffnungsbewegung des Ventilschließkörpers wird der Führungsstift 9' in F i g. 2 nach rechts gezogen, wobei das Rückschlagventil 2Γ, 22' schließt und das Fluid über den Drosselspalt zur

so stromaufwärts gelegenen Seite des Sicherheitsventils 2' ausgeschoben wird.

Bei der Ausführungsform des Sicherheitsventils 2' gemäß Fig. 3 ist zum Unterschied gegenüber der Ausführungsiorm des Sicherheitsventils 2 gemäß F i g. 1 die Dämpfungskammer 14" mit der stromaufwärts gelegenen Seite des Sicherheitsventils über einen Kanal 18" verbunden, der in der Gehäusenabe 7" verläuft. Das zur stromabwärts liegenden Stirnseite des Gehäuses 3" führende Ende des Ka .als 18" ist durch einen Stopfen 24" verschlossen Für den Kanal 18" ist die Ausnehmung 6" in einem Winkelbereich unterbrochen. Im Kanal 18" befindet sich das Rückschlagventil 21", 22", das bei der Schließbewegung des Ventilschließkörpers und der Bewegung des Führungsstiftes in F i g. 3 nach links ge-

bö öffnet wird und die Fa!'ung der Dämpfungskammer 14" ermöglicht, während es bei der Öffnungsbewegung des Ventiischließkörpers und der damit erzwungenen Verschiebung des Führungsstiftes in F i g. 3 nach rechts gc-

ZO KJJ

schlossen bleibt und dafür sorgt, daß Jas Fluid aus der Dämpfungskammer 14" über den Drosselspalt zwischen dem Außenumfang des Führungsstifics und dem Führungsabschnitt der Bohrung in der Gehausenabe 7" ausgfschuben wird. ^r>

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Sicherheitsventil für eine ein Fluid führende Leitung, insbesondere als Sicherung bei Rohr- und Schlauchbrüchen, mit einem in das Innere der Leitung einsetzbaren Gehäuse, einer mit dem Gehäuse fest verbundenen oder mit ihm einteiligen Gehäusenabe, die mit der Gehäuseinnenwand einen Durchflußkanal einschließt, einem dem Durchflußkanal zugeordneten Ventilsitz, und mit einem durch eine Öffnungsfeder belasteten und auf einem Führungsstift verschiebbar gelagerten Ventilschließkörper, wobei der Führungsstift in eine zentrale, gestufte Bohrung der Gehäusenabe eingesetzt ist, die zusammen mit einem beim Schließen und öfnen des Ventils verschiebbaren Verdrängerkolben eine beim Schließen des Ventils mit dem Fluid füllbare Dämpfungskammer bildet, die über einen Drosselspalt mit dem Inneren der Leitung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsstift (9) verschiebbar in der Bohrung (8) gelagert ist und an seinem in Durchströmungsrichtung des Ventils hinteren Endbereich eine den Verdrängerkolben (13) bildende Verdickung aufweist, wobei die Bohrung (8) in Durchströmungsrichtung dr-s Ventils vor ihrem die Dämpfungskammer (14) bildenden, den Verdrängerkolben (13) aufnehmenden erweiterten Abschnitt einen den Führungsstift lagernden Führungsabschnitt (16) kleineren Durchmessers aufweist, dessen strömungsabw.:ris liegende Stirnfläche eine Anschlagschulter für den Virdränp^rkolben (13) bildet und der zusammen mit dem Führungsstift (9) den Drosselspalt bildet, und daß zwi -hen der Dämpfungskammer (14) und dem Inneren der Leitung (1) in einem Kanal (18, 18', 18") ein bei Öffnungsbewegungen des Ventilschließkörpers (10) schließendes Rückschlagventil (21, 22; 2V, 22'; 21", 22") vorgesehen ist.

2. Sicherheitsventil nach Anspruch !. dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (18, 18') im Führungsstift (9; 9') bzw. im Verdrängerkolben (13; 13') verläuft und über eine Stichbohrung (20, 20') in die Dämpfungskammer (14,14') mündet.

3. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (18") in der Gehäusenabe (7") verläuft.

4. Sicherheitsventil nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (18,18") stromaufwärts des Ventils in die Leitung(l)mündet.