DE2717860C3 - Federbelastetes Sicherheitsventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein federbelastetes Sicherheitsventil, insbesondere für niedrige Betriebsdrücke, mit gesteuerter Zusatzbelastung durch einen von einer Druckluftquelle über eine Belastungsluftleitung in Schließrichtung des Sicherheitsventils und über eine Hubluftleitung in Ventilöffnungsrichtung beaufschlagbaren Pneumatikzylinder, dessen Kolben auf die das Ventilverschlußstück tragende Ventilspindel einwirkt.

Bei den bekannten Sicherheitsventilen mit Zusatzbelastung ist der Kolben des Pneumalikzylinders fest mit dem Ende der das Ventilverschlußstück tragenden Ventilspindel verbunden, so daü jede Bewegung des > Kolbens in Ventilöffnungs- und Ventilschließrichtung über die Ventilspindel auf das VentilverschluBstück übertragen wird und umgekehrt. Fällt bei einer Störung im Druckluftnetz die Belastungs- und Hubluft aus, so wird das Sicherheitsventil nur von der Ventilfeder in die

ίο Schließstellung gebracht und in dieser Sehließstellung gehalten und das auf das Ventilverschlußstück einwirkende Druckmedium des abzusichernden Drucksystems muß allein das Sicherheitsventil bei Erreichen des Ansprechdruckes gegen den Druck der Ventilfeder öffnen. Nachteilig ist hierbei, daß bei Ausfall der S'euerdruckluft beim Ventilöffnungsvorgang vom Druckmedium nicht nur die Gegenkraft der Ventilfeder, sondern auch die Reibungskräfte des Kolbendichtringes im Pneumatikzylinder überwunden werden müssen, bevor das Ventil öffnet, so daß besonders bei Sicherheitsventilen für niedrige Betriebsdrücke die Gefahr besieht, daß das Ventil zu spät öffnet. Außerdem wird auch der Ventilschließvorgang durch die Reibung des Kolbendichtringes an der Zylinderwandung verzögen.

Es ist auch ein Sicherheitsventil mit Zusatzbelastung bekannt, bei dem der Belastungskolben nicht starr mit der Ventilspindel verbunden ist, sondern über die Ventilfeder oder eine besondere Feder für die

Ji> Z'jsatzbelastung auf die das Ventilverschlußstück tragende Ventilspindel einwirkt. Nachteilig bei diesem Sicherheitsventil ist, daß der Belastungs/ylinder nur für die Aufbringung der Zusatzbelastung verwendet werden kann, sich nicht aber gleichzeitig auch als

!■> Hubkolben zur Beschleunigung des Ventilöffnungsvorganges benutzen läßt. Besonders bei Sicherheitsventilen für niedrige Ansprechdrücke reicht der anstehende überschüssige Mediumdruck aber allein nicht aus, um das Ventilverschlußstück schnell in die volle Ventiloffenstellung zu bringen, so daß hier auf eine in Ventilöffnungsrichtung wirkende Hubhilfe' nicht verzichtet werden kann. Außerdem ist die Zusatzbelastung bei diesem bekannten Sicherheitsventil auf maximal 20% des Ansprechdruckes begrenzt, die bei Sicherheits-

*5 ventilen mit niedrigem Ansprechdruck häufig nicht ausreicht, um ein einwandfreies Dichthalten des Ventils bis zum Ansprechdruck zu gewährleisten.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Sicherheitsventil mit Belastungszylinder für die Zusatzbelastung sowie für die

so in Ventilöffnungsrichtung wirkende Hubluft so auszubilden, daß es auch bei Ausfall der Hub- und Belastungsluft noch rechtzeitig öffnet und schließt.

Die Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung darin gesehen, daß zwei fliegende Kolben im Pneumatikzylinder vorgesehen sind, von denen der in bezug auf den Ventilsitz äußere Kolben als Belastungsluftkolben und der innere Kolben als Hubluftkolben ausgebildet ist, wobei der Belastungskolben sich unter der Einwirkung der Belastungsluft auf das Ende der Ventilspindel legt und die Ventilspindel mit Spiel durch den Hubluftkolben hindurchgeführt ist und außerhalb der Durchdringung des Hubluftkolbens zum Spindelende hin einen Mitnehmer für den Hubluflkolben aufweist. wobei zwischen den beiden Kolben eine die Kolben in <>⁵ die Ausgangsstellung bringende Rückstellfeder vorgesehen ist.

Durch eine solche Anordnung zweier fliegender Kolben im Pneumatikzylinder für die Zusatzbelastung

kann sich die Ventilspindel mit dem Ventilverschlußstück bei fehlender Hub- und Belastungsluft infolge der beiden losen Kolben frei gegenüber diesen Kolben bewegen. Bei Ausfall der Druckluftversorgung wandern nämlich der Belastungsluitkolben und der Hubluftkol- ί ben unter der Einwirkung der Rückstellfeder in ihre Ausgangsstellung und die Ventilspindel mit dem Ventilverschlußstück fährt jetzt unabhängig von den beiden Kolben in die Ventilöffnungs- oder Ventilschließstellung, so daß sie die Reibung der Kolbendichlringe nicht mehr zu überwinden hat.

1st die Zusatzbelastung nicht gestört, so drückt der Belastungsluftkolben unter der Einwirkung der Belastungsluft von oben kraftschlüssig auf das Ende der Ventilspindel und überträgt so die Zusatzkraft auf das Ventilverschlußstück. Wird der Betriebsdruck des abzusichernden Drucksystems überschritten, spricht der Druckschalter an und läßt die Druckluft über dem Belastungsluftkolben entweichen, wobei der gleichzeitig von der Druckluft beaufschlagte Hjbluftkolben die ju Ventilspindel mit dem Ventilverschlußstück über den Mitnehmer in Ventilöffnungsrichtung nach oben schiebt. _.

Weiterhin wird vorgeschlagen, zwischen der Innenseite des Mitnehmers der Ventilspindel und der hierauf einwirkenden Außenseite des Hubluftkolbens in der ?i Ventilschließstellung einen Spalt frei zu lassen, so daß sich das Ventilverschlußstück stets mit Sicherheit fest auf den Ventilsitz aufsetzen kann.

Zweckmäßigerweise weist der Hubiuftkolben einen topfartigen Querschnitt mit einem zylindrischen Mantel auf, in den ein Führungsrohr des Belastungsluftkolben hineinragt. Dadurch ergit sich eine einfache Gleitführung für die beiden Kolben und gleichzeitig eine Aufnahmekammer für die Rückstellfeder.

Außerdem wird vorgeschlagen, am freien Ende des !■> Führungsrohres des Belastungsluftkolbens einen Gleitringvorsprung vorzusehen, wodurch sich tine einfache und definierte Anlage für die Gleitführung der Kolben ergibt.

Eine einwandfreie Halterung der Rückstellfeder läßt sich dadurch erreichen, daß der Boden des topfartigen Hubluftkolbens und der Belastungsluftkolben am Übergang zum Führungsrohr je eine zentrische Eindrehung für die Aufnahme der Enden der Rückstellfeder aufweisen. .

Abgesehen hiervon empfiehlt es sich, die durch den Rand des topfartigen Hubluftkolbens gebildete, nach außen durch einen O-Ring abgedichtete Hubluft-Ringkammer durch einen in einer äußeren F.indrehung des Hubluftkolbenbodens eingelegten O-Ring auch nach so innen hin abzudichten, so daß sich eine einwandfreie Abdichtung für die Hubluft-Ringkammer ergibt.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das die Zeichnung erkennen läßt.

Auf das federbelastete Sicherheitsventil 1 ist als gesteuerte Zusatzbelastung ein Pneumatikzyiinder 2 fest aufgebracht, der aus der Zylindergleitbüchse 3 für die Kolben, dem Zylinderdeckel 4 und dem Zylinderboden 5 besteht. In dem Pneumatikzylinder 2 sind die beiden fliegenden Kolben 6 und 7 gleitend gelagert, von denen der obere Kolben 6 den Belastungsluftkolben und der untere Kolben 7 den Hubluftkolben bildet. Zwischen dem Zylinderdeckel 4 und dem Belastungsluftkolben 6 befindet sich die Belastungsluftkammer 8, der die Steuerdruckluft über die in den Zylinderdeckel 4 einmündende Belastungsluftleitung 9 zugeführt wird. Die Belastungsluftleitung 9 ist an eine nicht näher gezeigte Druckluftqueüe angeschlossen.

Zur Bildung der Hiibiuft-Ruigkammer 10 weist der untere Teil der Zyündergleitbüchse J einen zylindrischen Rücksprung 11 auf, in den der im Querschnitt topfartige Hubluftkolben 7 mit seinem Zylindermantel 12 hineinragt. Die Hubluft-Ringkammer 10 wird nach unten durch die Stirnfläche 13 des Rücksprunges 11 und nach oben durch die Unterseite des Randes 14 des topfartigen Hubluftkolbens 7 begrenzt und die Zufuhr der Hubluft erfolgt über die an die Druckluftquelle angeschlossene und in den Rücksprung 11 der Zylindergleitbüchse 3 einmündende Hubluftleitung 15, die über die Bohrung 16 mit der Hubluft-Ringkammer 10 in offener Verbindung steht. Die Belastungsluft und die Hubluft stehen gleichzeitig an, so daß der Belastungsluftkolben 6 das Ventilverschlußstück über die Differenzialkolbenfläche mit der Zusatzbelastung in Schließstellung hält. Wird der Ansprechdruck des Sicherheitsventils im zu überwachenden Drucksystem erreicht, so wird die Druckluft über dem Belastungsluftkolben beim Ansprechen der Druckschalter abgebaut, so daß die in der Hubluft-Ringkammer 10 anstehende Steuerdruckluft die Ventilspindel und damit das Ventilverschlußslück in die Ventiloffenstellung fährt.

Der Belasiungsluftkolben 6 besitzt ein Führungsrohr 17, das in den zylindrischen Mantel 12 des Hubluftkolbens 7 hineinragt und an seinem unteren Ende einen Gleitringvorsprung 18 zur Führung des Belastungsluftkolbens 6 im Hubiuftkolben 7 aufweist. Der Boden 19 des topfartigen Hubluftkolbens 7 besitzt eine zentrische Eindriihung 20 und des Belastungsluftkolben 6 trägt am Übergang zum Führungsrohr 17 eine zentrische Eindrehung 21. Diese beiden Eindrehungen 20 und 21 dienen zur Aufnahme der Enden der Rückstellfeder 22. Zur Abdichtung des Belastungsluftkolbens 6 ist der elastische O-Ring 23 in eine Nut des Kolbenmantels eingelegt. Der Hubiuftkolben 7 trägt zur Abdichiung seines die Hubluft-Ringkammer 10 nach außen begrenzenden Randes 14 einen O-Ring 24 und zur Abdichtung der Hubluft-Ringkammer nach innen einen in einer äußeren Eindrehung des Hubluftkolbenbodens 19 eingesetzten O-Ring 25.

Der fliegend gelagerte Belastungsluftkolben 6 legt sich unter der Wirkung der in die Belastungsluftkammer 8 einströmenden Steuerdruckluft kraftschlüssig von oben auf das Ende 26 der Ventilspindel 27, an derem unteren Ende das nicht näher gezeigte Ventilverschlußstück befestigt ist und die zusammen mit dem Ventilverschlußstück von der Ventilschließfeder in die Ventilschließstellung gedruckt wird. Durch den sich kraftschlüssig von oben auf das Ende 26 der Ventilspindel 27 auflegenden Belastungsluftkolben ö wird der Ventilschließvorgang unterstützt ;ind das Ventilverschlußstück während seiner Schließstellung mit zusätzlicher Kraft auf den Ventilsitz gepreßt. Die Lage der Kolben 6 und 7 in der zusatzbelasteten Ventilschließstellung ist in der linken Hälfte der Zeichnung dargestellt.

Die Ventilspindel 27 ist mit Spiel durch die Bohrung 28 im Boden 19 des topfartigen Hubluftkolbens 7 hindurchgeführt. Auf den vom Ventilsitz abgekehrten Endabschnitt der Gewindesp'ndel 27 ist eine einstellbare Mitnehmerbüchse 29 aufgeschraubt und durch eine Kontermutter 30 gesichert. Di: Anschlagfläche 31 dieser Mitnehmerbüchse 29 ist oberhalb der Bohrung 28 Jes Hubluftkolbenbodens 19 angeordnet, so daß zwischen dieser Anschlagfläche 31 und der Oberseite 32 des Hubluftkolbenbodens 19 ein Spalt 33 verbleibt. Ist der Ansprechdruck des Sicherheitsventils erreicht, so

wird der Druck in der Belastungsluftkammer 8 abgebaut und die in der Hubluft-Ringkammer IO anstehende Druckluft drückt den Hubluftkolben 7 nach oben. Hierbei legt sich der Hubkolbenboden 19 mit seiner Oberseite 32 gegen die Anschlagfläche 31 der Mitnehmerbüchse 29 und schiebt die Ventilspindel ?7 zusammen mit dem Ventilverschlußstück in die Ventiloffenstcllung.

In der rechten Zeichnungshälfte ist gezeigt, welche Stellung die beiden fliegenden Kolben 6 und 7 einnehmen, wenn die Steuerdruckluft ausfällt. Hierbei sind die Belastungsluftkammer 8 und die Hubluft-Ringkammer 10 drucklos, so daß die Rückstellfeder 22 den Belastungsluftkolben 6 nach oben gegen den Zylinderdeckel 4 und den Hubluftkolben 7 nach unten gegen den Zylinderboden 5 des Pneumatikzylinders 2 drückt. Dadurch wird die Ventilspindel 27 vollständig von den beiden Kolben 6 und 7 gelöst und kann sich unabhängig von diesen Kolben auf und ab bewegen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Federbelastetes Sicherheitsventil, insbesondere für niedrige Betriebsdrücke, mit gesteuerter Zusatzbelastung durch einen von einer Druckluftquelle über eine Belastungsluftleitung in Schließrichtung des Sicherheitsventils und über eine Hubluftleitung in Ventilöffnungsrichtung beaufschlagbaren Pneumatikzylinder, dessen Kolben auf die das Ventilverschlußstück tragende Ventilspindel einwirkt, d a durch gekennzeichnet, daß zwei fliegende Kolben (6, 7) im Pneumatikzylinder (2) vorgesehen sind, von denen der in Bezug auf den Ventilsitz äußere Kolben als Belastungsluftkolben (6) und der innere Kolben als Hubluftkolben (7) ausgebildet ist, wobei der Belastungsluftkolben (6) sich unter der Einwirkung der Belastungsluft auf das Ende (26) der Ventilspindel (27) legt und die Ventilspindel (27) mit Spiel durch den Hubluftkolben (7) hindurchgeführt ist und außerhalb der Durchdringung (28) des Hubluftkolbens (7) zum Spindelende (26) hin einen Mitnehmer (29) für den Hubluftkolben (7) aufweist, wobei zwischen den beiden Kolben eine die Kolben in die Ausgangsstellung bringende Rückstellfeder (22) vorgesehen ist

2. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Innenseite (31) des Mitnehmers (29) der Ventilspindel (27) und der hierauf einwirkenden Außenseite (32) des Hubluftkolbens (7) in der Vcntilschließstellung ein Spalt (33) vorhanden ist.

3. Sicherheitsventil nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubluftkolben (7) einen topfartigen Querschnitt mit einem zylindrischen Mantel (12) aufweist, in den ein Führungsrohr (17) des Belastungsluftkolbcns (6) hineinragt.

4. Sicherheitsventil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am freien Ende des Führungsrohres (17) des Belastungsluftkolbens (6) einGleitringvorsprung(18) vorgesehen ist.

5. Sicherheitsventil nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (19) des topfartigen Hubluftkolbens (7) und der Belastungsluftkolben (6) am Übergang zum Führungsrohr (17) je eine zentrische Eindrehung (20, 21) für die Aufnahme der Enden der Rückstellfeder (22) aufweisen.

6. Sicherheitsventil nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Rand (14) des topfartigen Hubluftkolbens (7) gebildete, nach außen durch einen O-Ring (24) abgedichtete Hubluft-Ringkammer (10) durch einen in einer äußeren Eindrehung des Hubluftkolbenbodens (19) eingelegten O-Ring (25) auch nach innen hin abgedichtet ist.