DE3912969A1 - Federbelastetes sicherheitsventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein federbelastetes Sicherheitsventil mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.

Direkt ansprechende Sicherheitsventile neigen zu Schwingungen aufgrund von Druckwellen, die sich insbesondere in langen Zuleitungen ausbilden können. Derartige Schwingungen beeinflussen nachteilig die Haltbarkeit der Ventilsitze und der Absperrkörper.

Ein bekanntes Sicherheitsventil (DE-OS 37 13 974) ist zur Unterdrückung von Schwingungen mit einer Dämpfungseinrichtung aus Dämpferteilen versehen, die durch ein Paar voneinander unter geringem Abstand gegenüberliegenden Wirkflächen vorgegeben sind, zwischen denen sich ein viskoses Medium befindet. Das äußere Dämpferteil kann becherförmig ausgebildet und mit dem unteren Federteller verbunden sein, während das innere Dämpferteil an dem oberen Federteller befestigt ist und bei einer Spindelbewegung in das äußere Dämpferteil eintaucht. Die Dämpfungswirkung beruht bei diesem bekannten Sicherheitsventil darauf, daß eine dünne Schicht des viskosen Mediums auf Scherung beansprucht wird und daß aufgrund der inneren Reibung des viskosen Mediums die kinetische Energie der bewegten Dämpferteile vernichtet wird. Da die Wirkflächen der Dämpferteile konstruktiv bedingt nicht sehr groß sind, kann die Dämpfungswirkung nicht beliebig gesteigert werden. Außerdem besteht die Gefahr, daß in dem langen Spalt zwischen den Dämpferteilen Fremdkörper eingeklemmt werden können, die die Wirkungsweise der Dämpfungseinrichtung beeinträchtigen.

Weiterhin sind Reibungsschwingungsdämpfer für Sicherheitsventile bekannt (VGB-Kraftwerkstechnik 64 (1984) Nr. 8, S. 746 bis 752), bei denen innerhalb der Hauptfedern ein Topf angeordnet ist, der als Reibelement kugelförmige Segmente sowie eine Zusatzfeder enthält. Die Zusatzfeder drückt über konische Druckstücke die Segmente gegen die Spindel. Jede Festkörperreibung ist mit einer Unsicherheit behaftet, die sich auf die Funktionsweise des mit einem Reibungsschwingungsdämpfer ausgerüsteten Sicherheitsventils auswirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Sicherheitsventil so zu ändern, daß es einfach im Aufbau und sicher in der Wirkungsweise ist.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Sicherheitsventil erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Sicherheitsventil beruht die Dämpfungswirkung auf dem Impulsverlust, den ein durch eine Engstelle strömendes Medium bei anschließender plötzlicher Querschnittserweiterung erfährt. Diese Engstelle ist durch den Ringspalt zwischen dem oberen Federteller und dem Zylinder gegeben. Die erfindungsgemäße Dämpfungseinrichtung stellt somit im Prinzip eine hydraulische Dämpfungseinrichtung dar, bei der die Dämpfungswirkung umso größer wird, je höher die Öffnungsgeschwindigkeit des Sicherheitsventiles ist. Diese Hydraulik ist in das Federgehäuse eingebaut, so daß die Bauhöhe des Sicherheitsventiles gering gehalten werden kann, und die Feder durch die sie umgebende Flüssigkeit gegen Erwärmung geschützt ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Die Zeichnung stellt einen Längsschnitt durch ein Sicherheitsventil dar.

Das Sicherheitsventil weist ein Gehäuse 1 auf, das einen Innenraum 2 umschließt und mit einem Einlaß 3 und einem Auslaß 4 versehen ist. An den Auslaß 4 ist eine Ausblasleitung angeschlossen. Der Einlaß 3 ist durch ein Düsenrohr 5 gegeben, das in den Innenraum 2 hineinragt und mit der abzusichernden Leitung verbunden ist.

Das Düsenrohr 5 ist mit einem Ventilsitz 6 versehen, der durch ein Absperrorgan 7 absperrbar ist. Das Absperrorgan 7 ist mit einer Spindel 8 verbunden, die durch ein den Innenraum 2 abschließendes Zwischenstück 9 hindurchgeführt und durch eine Feder 10 belastet ist. Die Feder 10, die im dargestellten Fall eine Schraubenfeder ist, ist zwischen zwei Federteller 11, 12 eingespannt, deren unterer an einem Bund der Spindel 8 anliegt. Gegen den oberen Federteller 12 wirkt eine Druckschraube 13, die die Spindel 8 umgibt und in dem Kopf eines mit dem Gehäuse 1 verbundenen Federgehäuses 14 eingeschraubt ist.

Innerhalb des Federweges der Feder 10 ist eine Dämpfungseinrichtung vorgesehen. Diese Dämpfungseinrichtung besteht aus einem Zylinder 15, der an dem Außenumfang des unteren Federtellers 11 befestigt und dort abgedichtet ist. Der Zylinder 15 ragt über den oberen, am Gehäuse 1 abgestützten Federteller 12 hinaus, so daß sich dieser Federteller 12 auch in der Schließstellung des Sicherheitsventiles innerhalb des Zylinders befindet. Zwischen dem Außenumfang des oberen Federtellers 12 und der Innenwand des Zylinders 15 besteht ein Ringspalt 16. Der Zylinder 15 ist mit einer Flüssigkeit gefüllt, die vorzugsweise mittel- bis hochviskos ist. Der Zylinder 15 kann durch einen Deckel 17 geschlossen sein, wobei zwischen diesem Deckel 17 und der Druckschraube 13 eine ringförmige Öffnung frei bleibt.

Wenn das Absperrorgan 7 vom Ventilsitz 6 abhebt und sich dabei die Spindel 8 nach oben bewegt, wirkt der obere Federteller 12 wie ein Kolben. Der Federteller 12 erzeugt dadurch in dem Zylinder 15 einen der Hubbewegung entgegengerichteten Druck, wobei gleichzeitig die Flüssigkeit durch den Ringspalt 16 zwischen dem Zylinder 15 und dem oberen Federteller 12 gedrückt wird. Dadurch wird einem zu schnellen Öffnen des Sicherheitsventiles entgegengewirkt, was die Bildung von Druckwellen in der abzusichernden Leitung weitgehend verhindert und die noch vorhandenen Druckschwankungen ausdämpft. Zusätzlich wirkt die Flüssgkeitsmenge innerhalb des Zylinders 15 als Wärmepuffer, der eine zu schnelle Erwärmung der Feder 10 verhindert, wodurch die Gefahr des Setzens und Verstellens des Ansprechpunktes des Sicherheitsventils reduziert wird.

Bei höherer Öffnungsgeschwindigkeit könnte der den Ringspalt 16 durchströmende Flüssigkeitsstrom so beschleunigt werden, daß Flüssigkeit aus dem Zylinder 15 austritt. Um das zu verhindern ist dafür gesorgt, daß in jeder Ventilstellung sich eine Flüssigkeitsschicht oberhalb des oberen Federtellers 12 befindet, die einen statischen Gegendruck auf den Flüssigkeitsstrom ausübt. Ein Austreten von Flüssigkeit kann auch durch den Deckel 17 verhindert werden.

Damit sich die Spindel 8 gegenüber dem oberen Federteller 12 und der Druckschraube 13 verschieben kann, ist ein Spiel erforderlich. Dieses Spiel ist im Vergleich zu der Breite des Ringspaltes 16 so gering, daß entlang der Spindel 8 bei einer Spindelbewegung praktisch keine Flüssigkeit durchtreten wird. Zur Erhöhung der Sicherheit kann zwischen die Spindel 8 und die Druckschraube 13 ein O-Ring eingelegt werden.

Claims (3)

1. Federbelastetes Sicherheitsventil mit einem Gehäuse (1), in dem zwischen einem Einlaß (3) und einem Auslaß (4) ein Ventilsitz (6) vorgesehen ist, mit dem ein Absperrorgan (7) zusammenwirkt, das an einer Spindel (8) befestigt ist, die über eine Feder (10) belastet ist, die zwischen einem an der Spindel (8) befestigten unteren Federteller (11) und einem oberen, an dem Gehäuse (1) abgestützten Federteller (12) liegt und wobei innerhalb des Federweges der Feder (10) eine Dämpfungseinrichtung vorgesehen ist, die einen mit dem unteren Federteller (11) verbundenen, mit Flüssigkeit gefüllten Zylinder (15) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (15) an dem Außenumfang des unteren Federtellers (11) befestigt ist, daß zwischen dem oberen Federteller (12) und der Innenwand des Zylinders (15) ein Ringspalt (16) vorhanden ist und daß der obere Federteller (12) als Kolben in den Zylinder (15) eintaucht.

2. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (15) den oberen Ventilteller (12) überragt.

3. Sicherheitsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (15) durch einen Deckel (17) geschlossen ist, der an seinem inneren Rand eine Öffnung aufweist.