DE3403379A1 - Einrichtung zur vermeidung eines ueberdrucks im gehaeuse von absperreinrichtungen - Google Patents
Einrichtung zur vermeidung eines ueberdrucks im gehaeuse von absperreinrichtungenInfo
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Description
- 3 - 31.01.1984
Einrichtung zur Vermeidung eines Überdrucks im Gehäuse von Absperreinrichtungen
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Vermeidung eines Überdrucks im Gehäuse von Absperreinrichtungen
mit wechselnder Druckbeaufschlagung mit den Merkmalen
des Oberbegriffes des Anspruches 1.
Derartige Einrichtungen dienen dazu, unzulässig hohe Druckanstiege zu vermeiden, die bei Absperrschiebern
mit doppelter Absperrung im geschlossenen Zustand durch Erwärmung des im Schiebergehäuse eingeschlossenen
Mediums entstehen können. Bei einer bekannten Einrichtung (DE-PS 26 51 986) sind die Dichtelemente zum Verschließen
der Öffnungen der Kammer über je einen Faltenbalg mit einem zwischen ihnen liegenden Mittelstück gasdicht
verbunden. Zusätzlich zu den Faltenbälgen ist mindestens eine Feder vorgesehen, auf die sich die Dichtelemente
gegeneinander abstützen. Beide Öffnungen der Druckleitungen werden bei dieser Einrichtung durch die dabei
unter dem Druck der einen Druckleitung und der Federn stehenden Dichtelemente abgedichtet. Die druckseitige
Dichtung wird erst dann von ihrem Dichtsitz unter Bildung eines Durchtrittsspaltes abgehoben, wenn in dem
Gehäuse der Absperreinrichtung ein Überdruck, der einen
vorgegebenen Differenzdruck überschreitet, entstanden ist und über die weitere Druckleitung auf den Faltenbalg
wirkt. Der Faltenbalg wird zusammengedrückt, so daß das Dichtelement zur Seite des höheren Druckes hin
öffnet und das Gehäuse der Absperreinrichtung von dem
Überdruck entlastet wird.
Die bekannte Einrichtung hat sich im Betrieb zwar grundsätzlich bewährt, kann jedoch in einigen Punkten noch verbessert werden. So ist die bekannte Einrichtung
wegen der verwendeten Faltenbälge im Einsatzbereich begrenzt. Darüber hinaus findet der Druckausgleich
nur zeitweilig und erst nach Überschreiten eines vorgegebenen überdruckwertes statt«
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Einrichtung so zu verbessern, daß ein ständiger
Druckausgleich zwischen der jeweiligen Druckleitung und dem Gehäuse der Absperreinrichtung stattfinden
kann, wobei der Dichtkörper mit einer kontrollierbaren Kraft angepreßt wird. Gleichzeitig soll der
Bauaufwand der Einrichtung verringert und der Einsatzbereich erweitert werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale
des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Über diese Einrichtung ist stets eine Verbindung zwischen
der druckführenden Seite und dem Innenraum des Gehäuses der Absperreinrichtung vorhanden, so daß sich ein
Überdruck im Gehäuse gar nicht erst ausbilden kann. Der verwendete Kolben wird bevorzugt durch den Druck des
Mediums auf den Sitz an der drucklosen Seite gedrückt. Damit sind die Anpreßdrücke kontrollier- und berechenbar.
Die Federn nach der Ausgestaltung gemäß den ünteran-Sprüchen dienen dazu, bei geringen Druckunterschieden
noch eine eindeutige Stellung des Kolbens sicher zu stellen. In die Berechnung der Anpreßkraft gehen die
Federkräfte nicht als die ausschlaggebende Größe ein.
Die Einrichtung selbst verwendet nur einfache Konstruktionselemente,
so daß sie wenige störungsanfällig ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Die Zeichnung stellt den Längsschnitt durch eine überdrucksicherung
gemäß der Erfindung dar.
Die gezeigte Absperreinrichtung 1 stellt einen Absperrschieber dar, der aus einem Gehäuse 2 mit seitlich angeschlossenen
Rohrstutzen 3, 4 besteht. Mit Hilfe einer Spindel 5 werden die Schieberplatten 6 in Offen- oder
Schließstellung gebracht.
Außerhalb des Gehäuses 2 der Absperreinrichtung 1 ist
eine Kammer vorgesehen, die durch ein Gehäuse 7 gebildet ist. Das Gehäuse 7 ist durch einen Deckel 24 verschließbar,
der eine der Stirnwände 8, 9 der Kammer darstellt. Beide Stirnwände 8, 9 sind von je einer Bohrung 10, 11
durchdrungen und mit einer Dichtfläche 12, 13 versehen, die die Eintrittsöffnungen der jeweiligen Bohrungen 10,
11 umgeben. Die Bohrungen 10, 11 sind über Druckleitungen
14, 15 mit den Rohrstutzen 3, 4 der Absperreinrichtung 1 verbunden. In die Seitenwand 16 der Kammer mündet eine
weitere Druckleitung 17 hinein, die in den Innenraum des Gehäuses 2 der Absperreinrichtung 1 geführt ist.
Der Innenraum der Kammer ist als Zylinder 18 ausgebildet,
in der ein kolbenstangenloser Kolben 19 verschiebbar geführt ist. Dabei ist ein Spiel zwischen dem Außendurchmesser
D1 des Kolbens 19 und dem Innendurchmesser des
Zylinders 18 eingehalten. Auf diese Weise stellt die Führung des Kolbens 19 in dem Zylinder 18 eine Drosselstrecke
dar.
Der Kolben 19 ist an seinen Stirnseiten mit Sitzflächen 20, 21 versehen, die den ihnen gegenüberliegenden
Dichtflächen 12, 13 der Stirnwände 8, 9 entsprechen und mit diesen zur Herstellung einer Abdichtung zusammenwirken.
Die Länge des Kolbens 19 ist etwas geringer als die Länge des Zylinders 18, so daß je nach der
Stellung des Kolbens 19 zwischen den Dichtflächen 12,
13 und den Sitzflächen 20, 21 an der einen oder anderen
Stirnwand 8, 9 ein Spalt s besteht.
Die Eintrittsöffnungen der beiden in den Stirnwänden 8, 9 angebrachten Bohrungen 10, 11 weisen unterschiedliche
Durchmesser auf. Dementsprechend sind auch die mittleren Durchmesser der kreisringförmigen Dichtflächen
12, 13 unterschiedlich groß (D > d).
Die Stirnseite des Kolbens 19, deren Sitzfläche 21 den
größeren Durchmesser aufweist, kann über Federn 22, zum Beispiel Schraubenfedern auf der Stirnwand 9 abgestützt
sein. Diese Federn 22 dienen dazu, den Kolben 19 in einer definierten Stellung innerhalb des Zylinders 18
zu bringen und zu halten. Auf der Stirnseite des Kolbens 19 mit der kleineren Sitzfläche 20 können ebenfalls
Federn 23 vorgesehen werden. Die Federkraft dieser zusätzlichen Federn 23 ist geringer*als die der Federn 2i
auf der gegenüberliegenden Seite des Kolbens 19.
Im drucklosen Zustand nimmt der Kolben 19 innerhalb des
Zylinders 18 aufgrund der herrschenden Federkräfte die in der Zeichnung dargestellte Stellung ein, d. h. der
Kolben 19 wird mit seiner Sitzfläche 20 auf die Dichtfläche 12 mit dem kleineren Durchmesser d gedrückt.
Dabei ist über die Bohrung 11, die Druckleitungen 15a
17 und die Drosselstrecke des Kolbens 19 eine Verbindung zwischen dem Innenraum des Gehäuses 2 und dem Rohrstutzen
3 der Absperreinrichtung 1 hergestellt. Die gleiche
Stellung nimmt der Kolben 19 ein, wenn die Absperreinrichtung 1 geschlossen ist und der Systemdruck auf
der Seite des Druckstutzens 3 ansteht. In diesem Fall ist eine Verbindung des Gehäuses 2 der Absperreinrichtung
1 zu der druckführenden Seite geschaffen, so daß gilt:
( 1 ) P2 = P1 ^ P
Die Dichtkraft, mit der der Kolben 19 gegen die Dichtfläche
12 gedrückt wird, ergibt sich aus dem Systemdruck P_ multipliziert mit der von der kleineren Dichtfläche
12 umschlossenen Fläche:
( 2 ) F = P2 . d2 . K
Sind Federn 22, 23 vorgesehen, so kommt als Dichtkraft die Federkraft der Federn 22 vermindert um die Federkraft
der Federn 23 hinzu.
Steht bei geschlossener Absperreinrichtung 1 der S .stemdruck
auf der Seite des Rohrstutzens 4 an, so wirkt dieser über die Druckleitung 14 auf die von der Sitzfläche
20 umschlossene Fläche des Kolbens 19 und erzeugt damit eine Druckkraft von
( 3 ) F = P . d2 ^
Diese Druckkraft ist größer als die Federkraft der Federn 22, so daß der Kolben 19 von der Dichtfläche 12
abhebt. Aufgrund der zwischen dem Kolben 19 und dem Zylinder 18 bestehenden Drosselstrecke wird der Druck
nicht sogleich abgebaut. Vielmehr wird nach dem Abheben des Kolbens 19 die wirksame Druckkraft wegen der nun
größeren Wirkfläche sprunghaft größer und der Kolben 19 drückt mit einer Kraft von
( 4 ) F = ρ . D^ . #
U unter Überwindung der Federkraft der Federn 22 gegen
die Dichtfläche 13. Auf diese Weise ist über die Druckleitungen 14/ 17, die Bohrung 10 und die Drosselstrecke
zwischen dem Kolben 19 und dem Zylinder 18 eine Verbindung
zwischen dem Innenraum des Gehäuses 2 und dem Rohrstutzen 4 auf der druckbeaufschlagten Seite der Absperreinrichtung
1 geschaffen. Es gilt:
( 5 ) P = P1 p- P2
Wenn sich später in dem gesamten Zylinder 18 ein Druckgleichgewicht
eingestellt hat, so genügt die Druckkraft, die aus dem Produkt des Systemdruckes und der von der
Sitzfläche 21 umschlossenen Fläche abzüglich der Federkraft der Federn 22 gebildet ist, um einen ausreichenden
Dichtdruck des Kolbens 19 auf die Dichtflächen 13 der
Stirnwand auszuüben. Die Durchmesser d,D der die Eintrittsöffnungen
der Bohrungen 10, 11 umschließenden Dichtflächen 12, 13 sind in Abhängigkeit von der Federkraft
der Federn 22, 23 und dem Systemdruck so zu wählen, daß die auf den Kolben 19 wirkende Dichtkraft stets
ausreicht, damit der Kolben 19 zu der drucklosen Seite hin abdichtet.
Claims (2)
1. Vorrichtung zur Vermeidung eines Überdruckes im Gehäuse (2) von Absperreinrichtungen (1) mit
wechselnder Druckbeaufschlagung, bei der eine außerhalb des Gehäuses (2) angeordnete Kammer zwei einander
gegenüberliegende Bohrungen (10, 11) aufweist, deren Eintrittsöffnungen in die Kammer von Dichtflächen
(12, 13) umgeben sind, und die jeweils über eine Druckleitung (14, 15) mit dem einen bzw. anderen
der an die Absperreinrichtung (1) angeschlossenen Rohrstutzen (3, 4) verbunden sind, wobei in die
Kammer quer zur Achse der Bohrungen (10, 11) eine weitere Druckleitung (17) mündet, die mit dem Innenraum
des Gehäuses (2) der Absperreinrichtung (1) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kammer als Zylinder (18) mit Drosselführung ausgebildet ist, in dem ein zweiseitig beaufschlagbarer
kolbenstangenloser Kolben (19) verschiebbar geführt ist, der an seinen beiden Stirnseiten
mit Sitzflächen (20, 21) versehen ist, die mit den Dichtflächen (12, 13) der Bohrungen (10, 11) zusammenwirken
und daß die Eintrittsöffnung der einen Bohrung (12) einen größeren Durchmesser aufweist als die
Eintrittsöffnung der anderen Bohrung (10).
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Kolben (19) auf der Stirnwand
(9) des Zylinders (18), die die Eintrittsöffnung mit dem größeren Durchmesser aufweist, durch Federn
(22) abgestützt ist.
Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Kolben (19)
auf beiden Stirnwänden (8, 9) des Zylinders (18) durch Federn (22, 23) abgestützt ist, wobei die
Federn (22) die an der Stirnwand (9) mit dem größeren Durchmesser der Eintrittsöffnung der Bohrung
(11) anliegen, eine höhere Federkraft aufweisen.
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