DE3722120A1 - Vorrichtung zur druckabsicherung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Druckabsicherung, insbesondere ein Sicherheitsventil zum Abbau eines Überdruckes in einem mit flüssigem Medium gefüllten System, mit einem Arma­ turengehäuse, zwei Anschlußstutzen für eine Zuflußleitung und für eine Abströmleitung und mit einem auf einen Sitz aufsetzba­ ren Absperrelement, das mit einer eine gegen den Mediumdruck wirkende Kraft erzeugende Einrichtung, in der Regel mit einer Feder verbunden ist.

Derartige Sicherheitsventile sind allgemein bekannt. Falls die hydraulische Kraft des Mediums auf das Absperrelement die Federkraft übersteigt, wird das Absperrelement von seinem Sitz abgehoben. Dann fließt ein Teil des flüssigen Mediums über die Abströmleitung ab. Die dadurch bewirkte Verminderung des Druckes im Medium führt dazu, daß die Federkraft gegenüber der hydrau­ lischen Kraft wieder überwiegt und daß das Sicherheitsventil schließt.

Falls die Erhöhung des Mediumdruckes relativ klein ist, ist die Öffnungszeit des Ventiles ebenfalls klein. Nur kurze Zeit nach dem Schließen des Ventiles hat sich dann aber der gleiche, wenn auch kleine Überdruck wieder aufgebaut, wodurch das Sicherheitsventil erneut öffnet. Auf diese Weise wird durch einen relativ kleinen Überdruck im Medium eine Schwingung des mit der mechanischen Feder verbundenen Absperrelementes ausge­ löst. Dabei schlägt das Absperrelement mit hoher Frequenz auf den Sitz, was zu Beschädigungen führen kann.

Darüber hinaus können Resonanzschwingungen des Feder-Masse- Systems, das sich aus der Feder und dem Medium zusammensetzt, im mit dem Sicherheitsventil verbundenen Rohrleitungssystem zu Beschädigungen führen.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Druckabsicherung, insbesondere ein Sicherheitsventil zu ent­ wickeln, bei dem ein in kurzen Zeitabständen erfolgendes mehr­ maliges Öffnen und Schließen ausgeschlossen ist. Dadurch sollen Beschädigungen des Absperrelementes und des Ventilsitzes ver­ mieden werden. Darüber hinaus sollen Resonanzschwingungen der Vorrichtung und Schäden am System ausgeschlossen sein.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an das Absperrelement anströmseitig ein Körper angeformt ist, der in den Anschlußstutzen für die Zuflußleitung hineinragt und bei geöffneter Vorrichtung einen von der Stellung des Absperrele­ mentes abhängigen Durchflußquerschnitt für das Medium freiläßt.

Mit dem erfindungsgemäß gestalteten Absperrelement wird die bei jeder Vorrichtung zur Druckabsicherung gegebene Durchfluß­ kennlinie beeinflußt. Die Durchflußkennlinie ist eine Beziehung zwischen dem Mediumdruck in der Zuflußleitung einerseits und dem Durchflußquerschnitt der geöffneten Vorrichtung und damit dem Massenstrom durch die Vorrichtung andererseits. Bei geeig­ neter Form des Körpers ist auch bei einer Druckerhöhung in der Zuflußleitung der Mediumstrom durch die Vorrichtung begrenzt. Dadurch wird ein Überdruck in der Zuflußleitung nur langsam ab­ gebaut und folglich schließt die erfindungsgemäße Vorrichtung langsamer als bekannte Sicherheitsventile. Damit erzielt man den Vorteil, daß der Ventilsitz mechanisch nur gering belastet wird. Durch die erfindungsgemäß gedämpfte Bewegung des Absperr­ elementes wird darüber hinaus der Vorteil erzielt, daß Schwin­ gungen des Feder-Masse-Systems der Vorrichtung, das sich aus der Feder und dem Medium zusammensetzt, nicht angeregt werden. Folglich sind Beschädigungen des Rohrleitungssystems durch Me­ diumschwingungen, die in der Vorrichtung ausgelöst oder ver­ stärkt werden, ausgeschlossen. Schwingungen in der Zufluß­ leitung werden in der erfindungsgemäßen Vorrichtung sogar gedämpft.

Der an das Absperrelement angeformte Körper liegt beispiels­ weise bei geschlossener Vorrichtung mit einem Teilstück unmit­ telbar unterhalb des Absperrelementes an der Innenwand des An­ schlußstutzens der Zuflußleitung eng an. Dadurch ist für den ersten Teil des Hubes das Abströmen des Mediums eingeschränkt. Damit wird der Vorteil erzielt, daß eine geringfügige Drucker­ höhung in der Zuflußleitung nicht sofort zu einer Druckentla­ stung führt, was wiederum ein schnelles Schließen des Absperr­ elementes zur Folge hätte. Ein schnell aufeinander folgendes Öffnen und Schließen des Absperrelementes und damit Beschädi­ gungen des Sitzes und das Entstehen von Schwingungen im Rohr­ leitungssystem sind ausgeschlossen.

Der an das Absperrelement angeformte Körper ist beispielsweise ein mit Öffnungen versehener Zylindermantel. Die Öffnungen be­ finden sich beispielsweise nur im vom Absperrelement wegwei­ senden Teil des Zylindermantels. Dieser liegt eng am Anschluß­ stutzen für die Zuflußleitung an. Es bleibt nur ein sehr kleiner Spalt frei. Erst wenn das Absperrelement um eine relativ große Distanz angehoben ist, gelangt Medium vom Innenraum des Zylin­ dermantels aus durch im Zylindermantel angeordnete Öffnungen hindurch in die Abströmleitung. Anordnung und Größe der Öff­ nungen im Zylindermantel bestimmen den Massenfluß und damit die austretende Flüssigkeitsmenge in Relation zum Mediumdruck in der Zuflußleitung.

Nach einem anderen Beispiel ist der an das Absperrelement ange­ formte Körper ein Kegel, dessen Spitze vom Absperrelement weg­ weist. Bei geöffneter Vorrichtung ist zwischen der Innenwand des Anschlußstutzens für die Zuflußleitung und dem Kegel ein Ringspalt für das abströmende Medium offen. Bedingt durch die Form des Kegels ist dieser Ringspalt breiter, je weiter das Ab­ sperrelement angehoben ist. Dadurch erzielt man, wie auch mit dem mit Öffnungen versehenen Zylindermantel, eine geeignete Durchflußkennlinie. Infolge einer nur geringen Druckerhöhung wird nur sehr wenig Medium abgeführt. Mit steigendem Druck in der Zuflußleitung wächst dann die pro Zeiteinheit abgeleitete Flüssigkeitsmenge.

Der an das Absperrelement angeformte Körper kann auch ein Zylindermantel sein, auf den ein Kegel aufgesetzt ist. Dabei dient das zylinderförmige Teilstück dazu, bei einer gering­ fügigen Druckerhöhung ein schnelles Abströmen von Flüssigkeit auszuschließen, um ein schnelles Öffnen und Schließen des Ab­ sperrelementes zu verhindern.

Der erfindungsgemäß angeformte Kegel kann beispielsweise auch die Form eines Parabolkegels haben.

Nach einem weiteren Beispiel ist der an das Absperrelement an­ geformte Körper ein geschlitzter Zylinder. Dabei ist der Schlitz in der vom Absperrelement wegweisenden Richtung sich verbrei­ ternd ausgebildet. Dadurch wird ein vom Hub des Absperrelementes abhängiger Durchflußquerschnitt bereitgestellt und damit eine geeignete Durchflußkennlinie erzielt.

Mit der Erfindung wird insbesondere der Vorteil erzielt, daß ohne zusätzliche mechanische Schwingungsdämpfer Schwingungen des Feder-Masse-Systems einer Vorrichtung zur Druckabsicherung, insbesondere eines Sicherheitsventiles ausgeschlossen sind. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Verschleiß am Sitz minimiert und darüber hinaus werden Schwingungen im Medium aus­ geschlossen, die zu Beschädigungen im Rohrleitungssystem führen können.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert:

Die Zeichnung zeigt schematisch ein Sicherheitsventil, das er­ findungsgemäß mit einem an das Absperrelement anströmseitig an­ geformten Körper ausgerüstet ist.

In einem Rohrleitungssystem ist zwischen einer Zuflußleitung 1 und einer Abströmleitung 2 ein Sicherheitsventil 3 angeordnet. Im Gehäuse 4 des Sicherheitsventiles 3 ist auf einem Sitz 5 aufsetzbar ein Absperrelement 6 angeordnet, das mit einer mecha­ nischen Feder 7 in Verbindung steht. Die Feder 7 bewirkt eine Gegenkraft zur hydraulischen Kraft des Mediums, die auf das Absperrelement 6 einwirkt. Um Schwingungen des Absperrelementes 6 infolge von Druckschwankungen in der Zuflußleitung 1 zu ver­ hindern, ist an das Absperrelement 6 anströmseitig ein Körper 8 mit der Form eines Zylindermantels angeformt. Zwischen dem Körper 8 und der Innenwand des Anschlußstutzens der Zuflußlei­ tung 1 ist nur ein enger Spalt vorhanden. In dem zylinderför­ migen Körper 8 befinden sich im unteren Abschnitt mehrere Öff­ nungen 9. Durch diese Öffnungen 9 gelangt, nachdem das Absperr­ element 6 durch einen Überdruck in der Zuflußleitung 1 ent­ sprechend weit angehoben worden ist, das Medium aus der Zufluß­ leitung 1 in die Abströmleitung 2. Durch die Anordnung der Öff­ nungen 9 im unteren Teil des Körpers 8 wird bewirkt, daß durch eine geringfügige Druckerhöhung nur sehr wenig Flüssigkeit ab­ geleitet wird. Der Massenstrom von der Zuflußleitung 1 in die Abströmleitung 2 durch die Öffnungen 9 infolge einer relativ großen Druckerhöhung in der Zuflußleitung 1, ist von der ge­ wählten Größe der Öffnungen 9 abhängig. Er ist so eingestellt, daß das Absperrelement 6 stets ohne Schwingungen gedämpft be­ wegt wird.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Druckabsicherung, insbesondere ein Sicher­ heitsventil (3), zum Abbau eines Überdruckes in einem mit flüssigem Medium gefüllten System, mit einem Armaturenge­ häuse (4), zwei Anschlußstutzen für eine Zuflußleitung (1) und für eine Abströmleitung (2) und mit einem auf einen Sitz (5) aufsetzbaren Absperrelement (6), das mit einer eine gegen den Mediumdruck wirkende Kraft erzeugende Einrichtung, in der Regel mit einer Feder (7) verbunden ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an das Absperrelement (6) an­ strömseitig ein Körper (8) angeformt ist, der in den Anschluß­ stutzen für die Zuflußleitung (1) hineinragt und bei geöffneter Vorrichtung einen von der Stellung des Absperrelementes (6) ab­ hängigen Durchflußquerschnitt für das Medium freiläßt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Körper (8) bei geschlossener Vor­ richtung mit einem Teilstück unmittelbar unterhalb des Absperr­ elementes (6) an der Innenwand des Anschlußstutzens der Zufluß­ leitung (1) eng anliegt und für den ersten Teil des Hubes ein Abströmen des Mediums einschränkt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Körper (8) ein mit Öffnungen (9) versehener Zylindermantel ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Körper (8) ein Zylindermantel ist, der nur in seinem vom Absperrelement (6) wegweisenden Teil Öffnungen (9) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Körper (8) ein Kegel ist, dessen Spitze vom Absperrelement (6) wegweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Körper (8) ein Zylindermantel ist, auf den ein Kegel aufgesetzt ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6 , dadurch gekennzeichnet, daß der Kegel ein Parabol­ kegel ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Körper (8) ein geschlitzter Zylinder ist, wobei der Schlitz in der vom Absperrelement (6) wegwei­ senden Richtung sich verbreiternd ausgebildet ist.