DE2926036C2

DE2926036C2 - Sicherheitsventilanordnung

Info

Publication number: DE2926036C2
Application number: DE19792926036
Authority: DE
Inventors: Hans 8500 Nürnberg Deinlein-Kalb
Original assignee: AEG Kanis Turbinenfabrik GmbH
Current assignee: DEINLEIN-KALB, HANS, 8500 NUERNBERG, DE
Priority date: 1979-06-28
Filing date: 1979-06-28
Publication date: 1985-12-19
Also published as: DE2926036A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitsventilanordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genann-

ü 3 4

/■ ten Art F i g. 1 einen Schaltplan der einzelnen Bauteile der

Eine solche Sicherheitsventilanordnung kann dazu Sicherheitsventilanordnung,

r dienen, bei einem vorgegebenen Oberdruck in einer F i g. 2a die Schnittdarstellung eines Schnellöffnungs- |!· Druckmitteileitung eine Abblaseöffnung ins Freie zu ventils,
ί öffnen und nach Unterschreitung des Istdruckes das 5 F i g. 2b die Schnittdarstellung eines anderen Schnell-

Schnellöffnungsventil wieder zu schließen. Öffnungsventils,

h Bei bekannten Bauarten von Sicherheitsventilen wer- F i g. 3 einen Querschnitt eines Druckwächters, und

ν den Feder- oder gewichtsbelastete Ventilkegel in F i g. 4 ein Steuerglied im Querschnitt

j Schließrichtung gehalten. Diese Ventile weisen den Die in den Zeichnungen an den An- und Absteueröff-

J Nachteil auf, daß Druckkräfte aus dem Hochdruckmedi- io nungen einzelner Geräte mit Symbolen bezeichneten

; um direkt als Istwert, über den Ventilkolben mit einer Pfeile bedeuten
; Sollwertfeder oder einer Gewichtskraft verglichen wer-

C den. P_L = Fluidisches Steuermittel, d.h. Steuer-

V Aufgrund der großen Reibungswiderstände in den Druckluft,

£' belasteten Kolbenführungen einerseits und den beim 15 Plo = Fluidisches Steuermittel, & h. drucklose

f^; Öffnungsvorgang nicht vernachlässigbaren Strömungs- Steuerluft zur Atmosphäre,

!' widerständen bzw. Strömungskräften aus dem Druck- Po = Atmosphärendruck,und

£ medium entstehen unzulässige Druckabweichungen so- P_c = Hochdruckmedium, dessen Druckhöhe

i| wohl während des Öffnungsvorganges als auch während . mitteis der Sicherheitsventilanordnung

Ü des Schließvorganges. Hinzu kommt daß wiederum auf- 20 nach der Erfindung beysnzt werdensoll. l/i grund des direkten Kraftvergleichs ein vollständiger,

^ dichter Ventilabschluß nach einem vorgegangenen Ar- Aus F i g. 1 geht die Verwendung eines Schnellöff-

js'i beitshub nicht erreicht wird. nungsventils 2 und jeweils paralleler Druckwächter 3,3'

|> Eine Verbesserung dieses Verhaltens, insbesondere und Steuerglieder 4, 4' hervor, wobei sich in Leitung 1

[;; eine Verkleinerung der Leckrate, wurde dadurch er- 25 das Druckmittel und in Leitung 7 das Steuerfluidum,

t; reicht daß dem Ventilkolben eine Zusatzbelastung zur hier Steuerluft nach Drosselung durch Blende 8 befin-

?;> Feder- oder Gewichtsbelastung in Schließrichtung auf- den. Eine Auslösung zu Prüfzwecken ist durch Magnet-

ψ geschaltet wurde. Eine derartige Maßnahme ist aus den ventil 6 möglich. Über Leitung 9 wird das »überschüssi-

Y, deutschen Auslegeschriften 1063 867, 12 21068 und ge« Druckmittel ins Freie abgeblasen, was die Pfeile in

' -j 23 19 402 bekannt Allerdings ist für eine gesteuerte Zu- 30 F i g. 2a und 2b andeuten sollen.

v^:; satzbelastung eine aufwendige Steuereinrichtung erfor- In diesen Figuren, die das verwendete Schnellöff-

P derlich. nungsventil zeigen, ist mit 203 der Führungszylinder für

\.ί Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine den Ventilkolben, mit 204 der von jenem gebildete Steu-

£.' Sicherheitsventilanordnung der eingangs genannten Art erraum für diesen, mit 201 der abzudichtende Ventilsitz

ji\ zu schaffen, bei der der Ventilkolben ausschließlich ge- 35 mit 210 die Abschluß- und Tragplatte für den Führungs-

f; steuert wird, wobei der Anspreehdraek exakt eingehal- zylinder 203 und mit 217 der in jener gebildeten Hilfs-

h ten wird, der Vollhub ohne wesentliche Istwertabwei- steuerraum bezeichnet, der das Druckmittel über Kanal

Vi chung erreicht wird, ein Druckabfall während des 206 zum Ventilinnenraum 407 am Sitz des Hilfcventils

ψ Schließvorpanges verhindert wird, der Ventilsitz im 401 im Steuerglied 4, 4' leitet (siehe auch F i g. 4). In

|j Schließzustand allein durch den Mediumdruck vollstän- 40 F i g. 2a und 2b sind der Betätigungskolben des Ventil-

W dig dicht abgeschlossen wird und Gegendrücke auf der ve; schlußkörpers und dieser selbst als einheitliche Ven-

f; Abströmseite des Schnellöffnungsventils keine Istwert- tilkolben 202 bzw. 202' ausgebildet die mit ihrem größe-

|| abweichung in der Ansprechdruckhöhe hervorrufen. rem Durchmesser im Führungszylinder 203 geführt

ii Die gestellte Aufgabe läßt sich gemäß der Erfindung werden und eine Sitzfläche demgegenüber kleineren

% durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 an- 45 Durchmessers aufweisen, so daß an der aus dem Unter-

·.-,.' gegebenen Merkmale lösen. schied der Durchmesser resultierenden Ringfläche der

'ß, Die Sicherheitsventilanordnung nach der Erfindung Ventilkolben eine Öffnungskraft des Druckmittels an-

P vereinigt gleich mehrere Vorteile in sich. Durch den greift die dann zum Tragen kommt wenn aus dem

i> ■; Gesamtaufbau, wie tr in den Unteransprüchen in beson- Hilfssteuerraum 217 bzw. über den Kanal 206, gesteuert

L; ders vorteilhafter Ausgestaltung der Anordnung wie- 50 vom Steuerglied 4 bzw. 4', wenn diese durch einen der

Ü; dergegeben wird, wird erreicht daß der gesamte Sicher- Druckwächter über ihre Stellmotore 410 angesteuert

;' heitsstrang in Ruhestromschaltung gesteuert wird, und werden, das Druckmittel aus dem Steuerraum 204 abge-

alle möglichen Störkriterien wie Ausfall des Druckme- hssco wird; dann werden die Ventilkolben 202, 202'

f. diums oder Bruch einer Steuerleitung das sichere An- gegen die geringe Kraft der schwachen Federn 205 in

sprechen des Schnellöffnungsventils nicht behindern. 55 die Öffnungsstellu-g verschoben.

\\: Beim Schnellöffnungsventil entfällt die Druckdichtung Bei der Ventilausführung nach Fig.2b wird der

' für den Ventilkolben und die Steuerglieder arbeiten nur Druck im Steuerraum 204 über die Kanäle 213, den

mit einer Absteuerfunktion und einer pneumatischen Hilfskolbenraum 214, wo diese eine Erweiterung hat

Ansteuerung. Die beiden direkt wirkenden Druckwäch- und den Hilfskolbensitz 216 des Hilfskolbens 220 abge-

; ter arbeiten als binäre Schalter mit pneumatischen Aus- 60 steuert Zu dem Zweck weist der Hilfskolben 220 an

gang auf die beiden Steuerglieder. Für Prüfzwecke kann seinem Sitzende einen Ringbund 221 auf, so daß bei

in die pneumatische Steuerleitung vorteilhafterweise Druckentlastung über den in einem zylindrischen An-

ein Dreiwege-Magnetventil eingeschaltet werden, falls satz 215 geführten Kanal 212 zum Hilfssteuerraum 217

eine Fernansteuerung des Schnellöffnungsventils gefor- der durch eine Feder 219 belastete Hilfskolben 220 von

den wird. ω der resultierenden Öffnungskraft des Druckmittels fast

Ausführungsbeispie'e nach der Erfindung sind in der schlagartig geöffnet wird und gleichermaßen auch der

Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher Ventilkolben 202'.

beschrieben. Es zeigt Die schon beschriebene Auslösung des Ventilkolbens

202 oder 202¹ über eines der Steuerglieder 4 oder 4' erfolgt durch einen der Druckwächter 3,3'. Der Druckwächter ist in Fig.3 dargestellt, worin zunächst ein Ventilkegel 301 zu erkennen ist, der zwischen einen Einlaßkanal 310 und einen Auslaßkanal 309 für die Steuer- luft in einem Gehäuse 312 geschaltet ist Er ist einerseits von einer Sollwertfeder 302 über Sollwertschraube 304 und Führungsplatte 303 und andererseits über Betätigungsstift 308 und Endkappe 314 vom Druck des Druckmittels im Hilfssteuerraum 305 belastet Zu dem Zweck ist der Raum 305 gegen den Betätigungsstift 308 und den Abströmraum 316 mittels einem Metallbalg 306 der Endkappe 314 abgedichtet Um bei einer Undichtigkeit des Metallbalges 306 die Funktionsfähigkeit des Druckwächters zu erhalten, ist dem Raum 305 ein Vorraum 313 vorgeschaltet und sind beide Räume durch den Kolben 307 mit geringer Leckrate abgedichtet, so daß die Druckkraft des Druckmittels weiter wirksam bleibt

Der Ventilsitz des Ventilkegels 301 ist aus Montagegründen in einem zwischen zwei Teilen des Gehäuses 312 festgespannten Mittelstück 311 angeordnet, das auch den Metallbalg 306 trägt

Durch eine Überwachung des Auslaßkanals 309 kann man den Defekt feststellen und den Druckwächter austauschen.

Wie schon erwähnt, erfolgt die Betätigung der Ventilkolben 202 bzw. 202' des Schnellöffnungsventils 2 abhängig von der Stellung des Hilfsventils 401 des Steuergliedes 4, das wiederum vom Druckwächter Ober seinen Stellmotor 410 angesteuert wird, da dessen Kanal 414 an die Leitung mit dem Steuerfluid (hier Steuerluft) ebenso wie die Druckwächter mit ihrem Einlaßkanal 310 angeschlossen ist In dem Stellmotor wirkt d*e Steuerluft im Raum 416 über Membran 413, Membranplatte 412 und daran befestigte Stange 402 gegen die Kraft der Federn 411 auf das Hilfsventil 401 im Schließsinne desselben.

Wird die Steuerluft bei unzulässigem Überdruck des Druckmittels vom Druckwächter abgesteuert, öffnet das Hilfsventil 401 durch die Federkräfte, was zum fast gleichzeitigen öffnen des Schnellöffnungsventils 2 führt Die Stange 402 des Steuergliedes 4,4' wird im Gehäuse 409 desselben einerseits in einer Buchse 432 und andererseits über einen an ihr befestigten Kolben 408 in einer Buchse 404 geführt, die über einen Ringbund 406 durch Verspannen eines unteren Teils des Gehäuses 409 mit dem Hauptkörper des Gehäuses 409 gegen den Ventilinnenraum 407 abgedichtet ist Zwischen Buchse 432, die eüenfalls mittels eines Ringbundes 431 zwischen einer Laterne «f 30, die den Stellmotor 410 trägt, und dem Gehäuse 409 gehalten ist, und dem Kolben 408 ist druckdicht ein Metaiibalg 405 gespannt, der die Stange 402 umgibt und etwa einen wirksamen Durchmesser entsprechend dem des Kolbens 408 hat, der wiederum dem Sitzdurchmesser des Hilfsventils 401 entspricht: dadurch reichen bereits geringe Kräfte zur Betätigung des Hilfsventils 401. Auf der Stange 402 sitzt noch ein Anschlag 417.

Durch den Metallbalg 405 ist auch der Raum 403 zwischen den beiden Buchsen nach außen wirksam abgedichtet und es treten keinerlei Leckmengen auf.

Das ganze System ist eigensicher ausgebildet, da bei Ausfall der Steuerluft eine Auslösung erfolgt Das Gleiche gilt bei Bruch einer Steuerleitung.

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Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Sicherheitsventilanordnung in einem Hochdrucksystem bestehend aus einem Druckbegrenzungssystem und einem Schnellöffnungsventil, das als Abschluß — und Druckbegrenzungsarmatur dient und das einen vom Druckmittel des Hochdrucksystems zu betätigenden Ventilkolben aufweist, welcher zu dem Zweck mit einem in einen zylindrischen innerhalb des Ventilgehäuses gebildeten Steuerraum gleitend gelagerten Kolben verbunden ist, wobei die Ventilsitzfläche des Ventilkolbens die gleiche Mittelachse wie die des Kolbens hat, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerraum is (204) des Schnellöffnungsventils (2,2*) und der darin gleitende Ventilkolben (202, 202') einen größeren Durchmesser aufweisen, als sein Ventilsitz (2Oi) und daß die ftaiaus resultierende Kolbenringfläche als wirksame BeaufschiagungsHäche für das Hochdruckmedium beim Öffnungsvorgang dient, daß der Druck im Steuerraum abhängig von mindestens einem mechanisch-fluidisch wirkenden Steuerglied (4, 4') mittels einem Hilfsventil (401) desselben absteuerbar ist, dessen mechanisch-fluidische Betätigungseinheit als Stellmotor (410) ausgebildet ist, der einerseits durch mindestens eine Feder (411) eine Öffnungskraft und andererseits aus einem fluidischem Hilfssteuermittel eine Druckimpulskraft in Schließrichtung dn Hilfsventils erzeugt, die abhängig von mindestens einem Druckwächter (3,3") in einem Maße aufhebbar ist, daü bei Anstieg des Druckmitteldrucks im Hochdrucksystem über den zulässigen Druck das Hilfsventil Öffnet und daß der Druckwächter ein mit einem Ventilsitz den Abfluß des fluidischen Hilfssteuermittels aus dem Hilfssteuersystem abdichtenden Ventilkegel (301) aufweist, ^Jer in Schließrichtung von einer Sollwertfeder (302) und in Öffnungsrichtung mindestens von in einem Hilfssteuerraum (305) des Druckwächters herrschenden vollen Hochdruck des Druckmittels im Hochdrucksystem beaufschlagt ist

2. Sicherheitsventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Beaufschlagung des Ventilkegels (301) des Druckwächters (3, 3') der Hilfssteuerraum (305) auf der Abströmseite (316) des Ventilsitzes angeordnet ist, und mittels einem Metallbalg (306) gegen die Abströmseite abgedichtet ist, daß innerhalb des Metallbalges ein Betätigungsstift (308) für den Ventilkegel so gelagert ist, daß dessen Mittelachse die des Metallbalges und die des Ventilkegels zumindest etwa parallel sind, wobei der Betätigungsstift sich mit seinem Ende am Ventilkegel und mit seinem anderen Ende an einer Endkappe (314) des dem Ventilsitz abgewandten Ende des Metallbalg abstützt.

3. Sicherheitsventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum innerhalb des Metallbalges (306') gegen die Abströmseite (316) des Ventilsitzes mittels eines am Betätigungsstift (308) befestigten Kolbens (307) abgedichtet ist.

4. Sicherheitsventilanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfssteuerraum (305) gegenüber einem Vorraum (313) der eine direkte Verbindung zu dem Druckmittel des Hochdrucksystems aufweist, durch den am Betätigungsstift (308) befestigten Kolben (307) abgedichtet ist, der die Druckkraft des Druckmittels auf den Betätigungsstift überträgt, in dem er sich auf diesen abstützt

5. Sicherheitsventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmotor (410) des Steuergliedes (4,4') mit einem Steuernebenraum (413) ausgeführt ist und das Hilfsventil (401) des Stellmotors über eine von einer Membranplatte (412) im Stellmotor getragene Stange (402) betätigt ist, die in Richtung des Hilfsventils von einem an ihr befestigten Kolben (408) und an ihrem anderen Ende in einer Buchse (432) geführt ist und daß zwischen Kolben und Buchse ein um die Stange herum angeordneter Metallbalg (405) vorgesehen ist, der den an den Ventilraum (407) anschließenden Raum (403), durch welchen die Stange verläuft und der durch die Buchse mittels einem Ringbund (431) derselben zur freien Atmosphäre abgedichtet ist, gegenüber der Stange druckdicht abdichtet

6. Sicherheitsventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schnellöffnungsventil (2*) einen Ventilkolben (202*) aufweist, der in seiner Minelachse einen sich mit einer Hilfsventilöffnung (216) zum Abströmraum des Schnellöffrungsventils hin öffnenden Hilfskolbenraum (214) aufweist, dem ein an seinem von der Hilfsventilöffnung abgewandten Ende geführter mit zwei unterschiedlichen Durchmessern versehener Hilfskolben (220) zugeordnet ist, der mit seinem kleinsten Durchmesser an der Hilfsventilöffnung abdichtet und daß der Ventilkolben an seinem dem Ventilsitz (201) abgewandten Ende einen in einem Hilfssteuerraum (217) des Schnellöfinungsventils geführten zylindrischen Ansatz (215) aufweist durch den hindurch ein den Hilfskolbenraum (214) mit dem Hilfssteuerraum (217) verbindende Kanal (212) führt und daß im Innern des Ventilkolbens mindestens ein Kanal (213) von dem Hiliskolbtr.raum von dessen an der Hilfsventilöffnung (216) gelegenen Ende zum Steuerraum (204) des Schnellöffnungsventils führt, wobei über die Führungsflächen der den Steuerraum und den Hilfssteuerraum (217) bildenden Zylinderteile (203 bzw. 210) diese Steuerräume (204 bzw. 217) stark gedrosselt mit dem vollen Druck des Druckmittels im Hochdrucksystem beaufschlagt sind, das über das Steuerglied (4,4') absteuerbar ist.

7. Sicherhehsventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkolben (202, 202') und der Hilfskolben (220) des Schnellöffnungsventils (2 bzw. 2') in Schließrichtung jeweils von schwachen zylindrischen Schraubenfedern (205 bzw. 219) belastet sind.

8. Sicherheitsventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß Steuerglied (4,4') und Druckwächter (3,3') jeweils doppelt und in Parallelschaltung vorgesehen sind.

9. Sicherheitsventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als fluidisches Steuermittel Instrumentenluft benutzt ist, die über eine Blende (8) den Steuergliedern (4, 4') und den Druckwächtern (3,3') zugeführt wird.