-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Diese
Erfindung bezieht sich auf eine Druckablassvorrichtung mit den Merkmalen,
wie sie in dem Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben sind.
-
Es
sind viele Typen von Systemen vorhanden, die ein unter Druck stehendes
Fluid verarbeiten oder verwenden. Um die Sicherheit dieser Typen
von Systemen sicherzustellen, umfasst jedes derartige System typischerweise
eine Sicherheitsvorrichtung, die so ausgelegt ist, um den Überdruck
des Systems zu verhindern. In einer Notfallsituation, in der das
Fluid in dem System ein unsicheres Niveau erreicht, wirkt der hohe
Druck des Fluids auf die Sicherheitsvorrichtung ein, um eine Öffnung hervorzurufen,
um Fluid von dem System freizugeben. Ein Ablass von Fluid an die
Umgebung oder in ein Sicherheitsreservoir über die Öffnung verringert den Druck
in dem System und verhindert, dass ein anderer Bereich in dem System
aufgrund des hohen Drucks des Fluids ausfällt.
-
Beispiele
von herkömmlich
verwendeten Sicherheitsvorrichtungen umfassen Bruchscheiben und
Explosionsplatten. Diese Sicherheitsvorrichtungen können an
einem unter Druck stehenden System befestigt werden, um einen bestimmten
Bereich der Vorrichtung dem unter Druck stehenden Fluid in dem System
auszusetzen. Der Bereich der Vorrichtung, der dem Fluid ausgesetzt
ist, ist so aufgebaut, um zu brechen oder zu reißen, wenn das Fluid einen vorbestimmten
Druck erreicht. Das Reißen
oder Brechen der Scheibe oder der Platte erzeugt eine Öffnung, durch
die das unter Druck stehende Fluid fließt, um den Druck in dem System
zu verringern. Dieser Typ einer Sicherheitsvorrichtung ist deshalb
selbstzerstörend
und muss nach jeder Benutzung ersetzt werden. Typischerweise wird,
um eine dieser Sicherheitsvorrichtungen zu ersetzen, eine bestimmte
Zerlegung des Systems notwendig, so dass die Scheibe oder die Platte
geeignet in das System eingebaut werden kann.
-
Ein
anderer Typ einer Sicherheitsvorrichtung für ein unter Druck stehendes
System ist ein Druckablassventil, das ein wieder verschließbares Ventil oder
ein nicht wieder verschließbares
Ventil sein kann. Typischerweise wird eine Feder, ein Stift oder eine
Kombi nation einer Feder und eines Stifts dazu verwendet, einen sich
bewegenden Stopfen in einem dichtenden Eingriff mit dem Gehäuse der
Vorrichtung zu halten, während
sie mit dem unter Druck gesetzten System verbunden ist. Wenn der
Druck des Fluids das vorbestimmte Sicherheitsniveau in solchen Systemen
erreicht, überwindet
die Kraft, die auf den Stopfen durch das unter Druck stehende Fluid
ausgeübt
ist, die Vorspannung der Feder oder übersteigt den Widerstand des
Stifts, der den Stopfen an Ort und Stelle hält. Wenn irgendeines dieser
Ereignisse auftritt, bewegt das unter Druck stehende Fluid den Stopfen
so, um eine Öffnung,
durch die das Fluid entweichen kann, freizugeben, um den Druck in
dem System abzulassen. Wieder verschließbare Ventile werden automatisch
zurückgesetzt,
wenn sich einmal das unter Druck stehende Fluid an dem Einlass der
Vorrichtung ausreichend so in Bezug auf die Feder oder einen anderen
Mechanismus verringert hat, um den Stopfen wieder in seinen Sitz
zu bringen. Sich nicht wieder schließende Ventile erfordern, dass die
Vorrichtung manuell so zurückgestellt
wird, dass der Ventilstopfen wieder mit der Dichtung in Eingriff gebracht
wird, und, falls notwendig, der Stift oder eine andere, verfahrbare
Komponente ersetzt wird.
-
Ein
Ventil, angeordnet in einem unter Druck stehenden System, wird oftmals
eine starke Dichtung zwischen dem Gehäuse und dem Stopfen umfassen, um
zu begrenzen, dass Fluid über
das Ventil leckagemäßig austritt,
oder um dies zu verhindern. Ein Typ einer Dichtung ist eine Breitbanddichtung
(im Gegensatz zu einer Liniendichtung), wo ein wesentlicher Bereich
der typischerweise flexiblen Dichtung in einen großen Bereich
des Stopfens eingreift. Als eine Folge ist eine entsprechend große Kraft
erforderlich, um die Dichtung aufzubrechen, und die Kraft, erforderlich,
um die Dichtung aufzubrechen, tendiert dazu, sich zu erhöhen, je
länger
die Dichtung mit dem Stopfen in Eingriff verbleibt. Ein Ventil,
das diesen Typ einer Dichtung verwendet, ist nicht gut für Niederdruckanwendungen
angepasst, wo die Kraft des Fluids nicht geeignet sein kann, um
die Dichtung aufzubrechen. Weiterhin erfordern diese Ventile eine große Kraft,
um die Dichtung in ihrem Sitz zu halten, was der Genauigkeit des
Sitzdrucks der Vorrichtung entgegensteht. Zusätzlich sind die Dichtungen
dieser Ventile in Positionen angeordnet, die eine umfangreiche Zerlegung
des Ventils erfordern, was ein Ersetzen der Dichtung schwierig gestaltet
und die Genauigkeit der Vorrichtung beeinflussen kann.
-
Ein üblicher
Typ eines Druckablassventils ist eine drehbare Ventilanordnung.
Ein drehbares Ventil umfasst einen Stopfen, der an einer drehbaren
Welle befestigt ist und zwischen einer geschlossenen Position, wo
der Stopfen die Strömung
des Fluids blockiert, und eine offene Position, wo der Stopfen ermöglicht,
dass Fluid durch das Ventil fließt, gedreht werden kann. Die
Drehung des Stopfens zu der offenen Position kann per Hand oder
durch eine andere, externe Kraft eingeleitet werden. Alternativ
kann der Stopfen an der Welle so befestigt werden, dass die Drehachse
des Stopfens relativ zu der Mitte des Stopfens versetzt ist, so
dass das unter Druck stehende Fluid ein Drehmoment auf die Welle
ausübt und
den Stopfen dazu bringt, sich zu drehen. Eine Vorrichtung kann mit
der Welle verbunden sein, um zu verhindern, dass sich die Welle
dreht, bis das Drehmoment an der Welle ein bestimmtes Niveau erreicht,
was anzeigt, dass der Druck des Fluids eine Situation eines Überdrucks
erreicht hat. An diesem Punkt wird die Welle freigegeben und der
Stopfen dreht sich, um das Ventil zu öffnen und das System zu belüften.
-
Allerdings
sind die Bauteile dieser Drehventil-Anordnungen spezifisch so ausgefegt,
um ein Druckablassen für
einen spezifischen Druck- oder schmale Druckbereiche zu erreichen.
Um bei einem Bereich von eingestellten Drücken zu arbeiten, würde die
Anordnung mit drehbarem Ventil eine Modifikation einiger oder aller
Bauteile erfordern, um den Abstand, um den die Drehachse des Stopfens
von der Mitte der Welle versetzt ist, zu variieren. Dies schränkt die
Benutzung solcher Anordnungen auf dem betreffenden Gebiet ein und
ruft Probleme bei den Herstellern von Ventilen hervor. Weiterhin
erhöht die
Unfähigkeit,
Teile für
breite Druckbereiche zu standardisieren, die Kosten einer Herstellung
der Vorrichtungen.
-
Ein
anderes Problem in Verbindung mit drehbaren Ventil-Anordnungen ist
dasjenige, dass die Drehung des Stopfens nicht den Stopfen aus dem Fluid-Strömungsweg
heraus bewegt, und demzufolge behindert der Stopfen die Strömung des
ablaufenden Fluids. Die Aufgabe der Druckablassvorrichtung ist diejenige,
schnell den Druck des Systems zu verringern, und eine wesentliche
Blockierung der Fluidströmung
ist unerwünscht.
Ein Strömungswiderstandsfaktor
(Kr) oder ein hohen Abgabekoeffizient ist erforderlich. Die derzeit
bekannten Ventilanordnungen besitzen den Nachteil, dass sie die
Fluidströmung
in einer Situation einer Behebung eines Überdrucks behindern.
-
Die
EP 0 829 665 A1 offenbart
eine drehbare Ventilanordnung des vorstehend erwähnten Typs, der einen Befestigungsmechanismus
zum drehbaren Befestigen eines Ventils in einem Gehäuse umfasst. Der
Befestigungsmechanismus umfasst eine Welle, die ein Außenende
besitzt, das sich durch das Gehäuse
hindurch erstreckt. Ein Umwand lungsmechanismus wandelt einen Fluiddruck
in dem Gehäuse
in ein Drehmoment, ausgeübt
auf die Welle, um. Ein Ablassmechanismus ist außerhalb des Gehäuses angeordnet,
um eine Drehung der Welle und des Ventils dann zu verhindern, wenn
das Drehmoment, ausgeübt
auf die Welle, unterhalb einer ausgewählten Größe liegt. Ein Linearisierungs-Mechanismus wandelt
die Kräfte,
ausgeübt
auf den Ablassmechanismus durch die Welle, in eine lineare Kraft
um. Der Ablassmechanismus ermöglicht,
dass sich die Welle dreht, wenn das Drehmoment, ausgeübt auf die
Welle, und die lineare Kraft, ausgeübt auf den Ablassmechanismus,
eine ausgewählte
Größe übersteigt. Nachdem
die lineare Kraft die ausgewählte
Größe erreicht
hat, hält
eine Verriegelung den Linearisierungsmechanismus so, dass das Ventil
frei zwischen seiner offenen und geschlossenen Position schwenkbar
ist.
-
Unter
Anbetracht des Vorstehenden ist ein Erfordernis nach einer Druckablassvorrichtung
vorhanden, die (1) so kalibriert werden kann, um ein Druckablassen über einen
weiteren Bereich von Drücken
zu ermöglichen,
unter Verwendung von Standardteilen, (2) einen großen Strömungspfad
für Fluid, um
es abzulassen, erzielt, (3) eine verbesserte Dichtung in sowohl
seinem Arbeits-Design als auch zu Zwecken einer Ersetzung vor Ort
besitzt, und (4) in Niederdrucksystemen ebenso wie in Hochdrucksystemen
verwendet werden kann.
-
Die
vorliegende Erfindung ist auf eine Druckablassvorrichtung nach Anspruch
1 gerichtet.
-
Dementsprechend
ist die vorliegende Erfindung auf eine Druckablassvorrichtung gerichtet,
die eine oder mehrere der vorstehenden Einschränkungen und Nachteilen von
Druckablassvorrichtungen nach dem Stand der Technik vermeidet. Die
Vorteile und die Zwecke der Erfindung werden zum Teil in der Beschreibung,
die folgt, angegeben, und werden teilweise aus der Beschreibung
ersichtlich werden, oder können
durch Umsetzen der Erfindung in die Praxis erlernt werden. Die Vorteile
und Zwecke der Erfindung werden durch die Teile und die Kombinationen, die
insbesondere in den beigefügten
Ansprüchen
angegeben sind, realisiert und erhalten.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Die
beigefügten
Zeichnungen, die hier eingeschlossen sind und einen Teil dieser
Beschreibung bilden, stellen eine Ausführungsform der Erfindung dar,
und dienen, zu sammen mit der Beschreibung, dazu, die Prinzipien
der Erfindung zu erläutern.
In den Zeichnungen:
-
1 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer Druckablassvorrichtung für ein unter
Druck stehendes System gemäß der vorliegenden
Erfindung;
-
2 zeigt
eine Querschnittsansicht eines Ventils gemäß der vorliegenden Erfindung,
einen Stopfen in einer geschlossenen Position darstellend;
-
3 zeigt
eine Teil-Querschnittsansicht des Ventils der 2,
eine Welle und eine Dichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellend;
-
4 zeigt
eine Explosionsansicht eines Ventils gemäß der vorliegenden Erfindung;
-
5 zeigt
eine perspektivische Ansicht, die den Eingriff eines Ventils und
eines Verbindungs-Anordnungs-Gehäuses
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
-
6a zeigt
eine perspektivische Ansicht einer Verbindungs-Anordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung;
-
6b zeigt
eine Explosionsdarstellung der Verbindungs-Anordnung der 6a;
-
7 zeigt
eine Querschnittsansicht eines Stifts, der einen geschwächten Bereich
gemäß der vorliegenden
Erfindung besitzt;
-
8 zeigt
eine Querschnittsansicht eines schmelzbaren Stopfens gemäß der vorliegenden
Erfindung;
-
9 zeigt
eine Querschnittsansicht einer Ablassvorrichtung, umfassend einen
sich wölbenden Stift
und eine schmelzbare Legierung, gemäß der vorliegenden Erfindung;
und
-
10 zeigt
eine Querschnittsansicht einer Ablassvorrichtung, umfassend eine
sich wölbende Scheibe,
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
-
DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG
-
Es
wird nun im Detail Bezug auf die derzeit bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung genommen, wobei ein Beispiel davon in
den beigefügten
Zeichnungen dargestellt ist. Wenn immer es möglich ist, werden dieselben
Bezugszeichen durch die Zeichnungen hinweg dazu verwendet, dieselben
oder ähnliche
Teile zu bezeichnen. Eine beispielhafte Ausführungsform einer Druckablassvorrichtung
der vorliegenden Erfindung ist in 1 dargestellt
und ist allgemein mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Druckablassvorrichtung für ein System geschaffen, das
ein unter Druck stehendes Fluid enthält. Die Druckablassvorrichtung umfasst
ein Ventil, das einen Ventilkörper
besitzt, der einen Fluid-Durchgangsweg definiert. Der Körper ist
mit dem unter Druck stehenden System in Eingriff bringbar, um das
unter Druck stehende Fluid durch den Strömungsweg zu richten. Vorzugsweise
umfasst der Körper
einen Flansch, der eine Reihe von Schraubenlöchern entsprechend zu dem Standard-Schraubenmuster
an einem Rohrflansch besitzt, um zu ermöglichen, dass der Körper leicht
mit dem unter Druck stehenden System verbunden werden kann. Allerdings
sieht die vorliegende Erfindung vor, dass die Druckablassvorrichtung der
vorliegenden Erfindung mit dem unter Druck stehenden System in irgendeiner
anderen Art und Weise, die leicht für Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet
ersichtlich ist, verbunden werden kann.
-
So,
wie sie hier ausgeführt
und in 1 dargestellt ist, umfasst eine Druckablassvorrichtung 20 ein
Ventil 22, das einen Körper 23 besitzt.
Der Körper 23 besitzt
einen Flansch 36, der eine Reihe von Schraubenlöchern 24 enthält. Vorzugsweise
sind die Schraubenlöcher 24 in
dem Flansch 36 so positioniert, um mit dem Standard-ANSI-Schraubenmuster (oder
einem anderen, standardisierten Schraubenmuster) für einen
Rohrflansch mit einer ähnlichen, nominalen
Größe übereinzustimmen.
Schrauben oder andere Verbindungsvorrichtungen können dazu verwendet werden,
den Flansch 36 mit einem entsprechenden Rohrflansch in
Eingriff zu bringen, der mit einem unter Druck stehenden System
verbunden ist (das nicht dargestellt ist). Die Struktur der vorliegenden
Erfindung ermöglicht
die Verwendung des gesamten ANSI-Standard-Schraubenmusters, wenn das
Ventil installiert wird, und ist deshalb gegenüber Anordnungen nach dem Stand
der Technik bevorzugt, wo dies nicht praktikabel war (aufgrund der
Größe des sich
drehenden Mechanismus).
-
Wie
in 2 dargestellt ist, umfasst der Körper 23 eine
innere Fläche 98,
die einen Flüssigkeitsweg 50 definiert,
der einen Einlass 52 und einen Auslass 54 besitzt.
Vorzugsweise besitzt die innere Oberfläche 98 des Körpers 23 eine
sphärische
oder gekrümmte
Form. Wenn der Flansch 36 mit einem Rohrflansch eines unter
Druck stehenden Systems in Eingriff gebracht ist, führt der
Systemrohrflansch unter Druck stehendes Fluid in der Richtung, angegeben
durch einen Pfeil 93, und in einen Körper 23 hinein, der
das unter Druck stehende Fluid in einen Einlass 52 richtet.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann das Ventil einen Schaft, drehbar befestigt an dem
Körper, und
einen Stopfen, angeordnet in dem Fluid-Durchgangsweg, umfassen. Der
Stopfen ist an dem Schaft befestigt und ist zwischen einer geschlossenen
Position, wo der Stopfen verhindert, dass unter Druck stehendes
Fluid durch den Fluid-Durchgangsweg fließt, und einer offenen Position,
wo dem unter Druck stehenden Fluid ermöglicht wird, durch den Fluid-Durchgangsweg
zu fließen,
drehbar. In der dargestellten Ausführungsform ist der Stopfen
an dem Schaft in einer versetzten Art und Weise so montiert, dass
dann, wenn sich der Stopfen in der geschlossenen Position befindet,
das unter Druck stehende Fluid auf den Stopfen einwirkt, um ein
Drehmoment auf den Schaft auszuüben,
um den Stopfen von der geschlossenen Position zu der offenen Position
zu drehen.
-
Wie
in 2 dargestellt ist, ist ein Schaft 56 drehbar
in dem Körper 23 befestigt.
Der Schaft 56 umfasst ein äußeres Ende 58, das
sich durch den Körper 23 hindurch
erstreckt, und ein inneres Ende 59, das sich in den Stopfen
hinein erstreckt. Wie in größerem Detail
in 3 dargestellt ist, ist ein Lager, wie beispielsweise
ein Rollenlager 74 oder eine Buchse, zwischen dem Schaft 56 und
dem Körper 23 positioniert,
um eine Drehung des Schafts innerhalb des Körpers 23 zu erleichtern.
-
Wie
auch in 3 dargestellt ist, ist eine Dichtung 82 zwischen
dem Schaft 56 und dem Körper 23 positioniert.
Die Dichtung 82 verhindert, dass unter Druck stehendes
Fluid aus dem Ventil zwischen Oberflächen des Schafts und des Körpers entweicht. Vorzugsweise
ist, wie in 2 dargestellt ist, eine Buchse 86 in
dem Körper 23 angeordnet.
Der Innendurchmesser der Buchse 86 ist so dimensioniert,
um eng dem äußeren Durchmesser
des Schafts 56 zu entsprechen.
-
Wie
wiederum 2 zeigt, ist eine zweite Welle 60 drehbar
in dem Körper 23 gegenüberliegend
des Schafts 56 befestigt. Wie bei dem Schaft 56 umfasst
der Schaft 60 ein inneres Ende 88, das sich in
den Fluid-Strömungspfad 50 hinein
erstreckt, und ein Lager, wie beispielsweise ein Rollenlager 94 oder eine
Buchse, ist zwischen dem Schaft 60 und dem Körper 23 positioniert,
um eine Drehung des Schafts 60 innerhalb des Körpers 23 zu
erleichtern.
-
Eine
Dichtung 92 ist auch zwischen dem Schaft 60 und
dem Körper 23 angeordnet.
Die Dichtung 92 verhindert, dass unter Druck stehendes
Fluid von dem Ventil zwischen den Oberflächen des Schafts 60 und
des Körpers 23 entweicht.
Vorzugsweise ist eine Buchse 90 in dem Körper 23 angeordnet.
Der innere Durchmesser der Buchse 90 ist so dimensioniert,
um eng dem äußeren Durchmesser
des Schafts 60 zu entsprechen.
-
Eine
Abdeckplatte 62 ist mit dem Körper 23 verbunden,
um zu verhindern, dass der Schaft 60 in Bezug auf den Körper gleitet.
Ein O-Ring ist zwischen der Abdeckplatte 62 und dem Körper 23 positioniert. Der
O-Ring 96 erzeugt eine Dichtung zwischen dem Körper 23 und der Abdeckplatte 62,
um irgendein Eindringen von Fremdmaterial zwischen der Welle und
dem Lager zu verhindern.
-
Wie
auch in 2 dargestellt ist, ist ein Stopfen 65 innerhalb
des Fluid-Durchgangswegs 50 angeordnet.
Vorzugsweise umfasst der Stopfen 65 gegenüberliegende
Seiten mit einem inneren Durchgangsweg dazwischen. In einer bevorzugten
Ausführungsfonn
umfasst der Stopfen eine Einlassplatte 68 und eine Auslassplatte 66,
die miteinander verbunden sind. Die Einlassplatte 68 umfasst
einen äußeren Umfang 95 und
die Auslassplatte 66 umfasst einen äußeren Umfang 97. Vorzugsweise
besitzen die äußeren Umfänge 95 und 97 der
Einlass- und Auslassplatten eine gekrümmte Querschnittsform, die
allgemein mit der Kontur der inneren Oberfläche 98 des Körpers 23 übereinstimmt.
Die vorliegende Erfindung sieht allerdings vor, dass die innere
Oberfläche 98 des
Körpers 23 eine
gerade Bohrung an einer oder mehreren Seiten bilden kann. Zusätzlich kann
der Stopfen alternative Konfigurationen haben, einschließlich eines
Aufbaus einer einzelnen Platte oder eines Aufbaus einer Mehrfach-Platte.
-
Die
Einlassplatte 68 umfasst auch einen zentralen Vorsprung 71 und
die Auslassplatte 66 umfasst einen entsprechenden Vorsprung 70.
Vorzugsweise ist, wie in 4 dargestellt ist, eine Reihe
von Säulen 100 zwischen
der Einlass- und der Auslassplatte positioniert. Die Säulen 100 greifen
in entsprechende Öffnungen
in der Einlassplatte und der Auslassplatte ein, um sicherzustellen,
dass die Platten geeignet ausgerichtet sind. Zentrale Vorsprünge 70 und 71 richten
sich so aus, um einen Querbalken zu bilden, der Fluid-Durchgangswege 72 definiert.
Die vorliegende Erfindung sieht vor, dass die Einlass- und die Auslassplatte
als ein einzelnes Teil gegossen werden können, das einen oder mehrere
Fluid-Durchgangsweg(e) dazwischen definiert.
-
Wie
in 2 dargestellt und zuvor diskutiert ist, ist der
Stopfen 65 an Schäften 56 und 60 befestigt.
Da die Schäfte 56 und 60 drehbar
in dem Körper 23 moniert
sind, ist der Stopfen 65 ähnlich in Bezug auf den Körper 23 drehbar.
Der Stopfen 65 kann zwischen einer geschlossenen Position,
wo sich der Stopfen im Wesentlichen senkrecht zu der Richtung der
Fluid-Strömung
befindet, und einer offenen Position, wo sich der Stopfen im Wesentlichen
parallel zu der Richtung der Fluid-Strömung befindet (wie dies durch
einen Pfeil 93 in 2 und 4 angezeigt ist),
gedreht werden.
-
Die
vorliegende Erfindung sieht vor, dass die beschriebene Druckablassvorrichtung
als eine wieder verschließbare
Druckablassvorrichtung und eine nicht wieder verschließbare Druckablassvorrichtung verwendet
werden kann. In der nicht wieder verschließbaren Ausführungsform dreht sich der Stopfen 65 um
ungefähr
90° bei
seiner Bewegung von der geschlossenen Position zu der offenen Position.
Dies versetzt die Einlass- und die Auslassplatte im Wesentlichen
parallel zu der Richtung einer Fluid-Strömung (wie dies durch einen
Pfeil 93 in den 2 und 4 angezeigt
ist), um die höchste
Fluid-Strömungsrate
zu erreichen, um am effizientesten den Druck innerhalb des Systems
zu verringern. In der sich wieder verschließenden Ausführungsform dreht sich der Stopfen 65 um
ungefähr
85° bei
seiner Bewegung von der geschlossenen Position zu der vollständig offenen
Position. In dieser Position sind die Einlass- und die Auslassplatte
so positioniert, dass das Fluid fortfährt, eine Kraft auf den Stopfen
auszuüben.
Wenn der Druck des Fluids, und die sich ergebende Kraft auf den
Stopfen, unterhalb einer bestimmten Grenze abfällt, wird eine Feder oder ein
anderer Mechanismus den Stopfen zurück zu der geschlossene Position
drehen. Vorzugsweise ist der Stopfen 65 so ausgelegt, um
sicherzustellen, dass der Strömungs-Widerstandsfaktor
(Kr) des offenen Ventils geringer als ungefähr 6,0 ist.
-
Ein
Positions-Indikator (nicht dargestellt) kann an dem Schaft 60 befestigt
sein. Vorzugsweise erstreckt sich der Positions-Indikator entweder
durch die Abdeckplatte 62 hindurch oder ist durch diese hindurch
sichtbar. Die Stelle des Positions-Indikators wird anzeigen, ob
sich der Stopfen in der offenen Position oder in der geschlossenen
Position befindet.
-
Vorzugsweise
besitzen, wie in 4 dargestellt ist, die inneren
Enden 59 und 88 der Schäfte 56 und 60 jeweils
eine quadratische Form und die Einlassplatte 68 und die
Auslassplatte 66 umfassen jeweils ein Paar von Kerben 102, 104, 106 und 108 (siehe 2 und 4).
Wenn die Einlassplatte 68 an der Auslassplatte 66 befestigt
ist, verbinden sich die Kerben 102 und 104 so,
um in das innere Ende 59 der Welle 56 einzugreifen,
und die Kerben 106 und 108 verbinden sich so,
um in das innere Ende 88 der Welle 60 einzugreifen.
-
Die
Drehachse des Stopfens 65 wird durch die Lage der Kerben 102, 104, 106 und 108 bestimmt.
Vorzugsweise sind diese Kerben so angeordnet, dass die Drehachse
des Stopfens 65 von der Mittellinie des Stopfens verschoben
ist. Diese versetzte Befestigung des Stopfens führt dazu, dass ein größerer Bereich
der Einlassplatte 68 an einer Seite der Drehachse als an
der anderen Seite der Drehachse angeordnet ist.
-
Die
Kraft, ausgeübt
auf die Einlassplatte durch das unter Druck stehende Fluid, ist
gleich zu dem Druck des Fluids mal dem Flächenbereich der Platte. Da
ein größerer Flächenbereich
der Platte an einer Seite der Drehachse positioniert ist, wird die sich
ergebende Kraft des unter Druck gesetzten Fluids einen Momentenarm
um die Drehachse herum erzeugen, der dahingehend wirkt, den Stopfen 65 in
der Richtung, angezeigt durch den Pfeil 91 (siehe 4), zu
drehen, um ein Drehmoment auf die Wellen 56 und 60 auszuüben. Demzufolge
wird der Betrag einer Verschiebung der Drehachse des Stopfens von
der Mittellinie des Stopfens und der Druck des Fluids die Größe eines
Drehmoments, ausgeübt
auf die Welle bzw. den Schaft, bestimmen. Die vorliegende Erfindung
sieht vor, dass die Wellen 56 und 60 in dem Gehäuse 23 angeordnet
werden können,
um die Drehachse des Stopfens an irgendeiner Stelle von der Mittellinie
des Stopfens (0% Versetzung) zu dem Umfang des Stopfens (100% Versetzung)
zu positionieren.
-
Wie
in 4 dargestellt ist, ist eine Spindel 140,
die eine Keilwelle 142 besitzt, mit dem äußeren Ende 58 der
Welle 56 in Eingriff bringbar. Das äußere Ende 58 der Welle 56 umfasst
eine Reihe von Kerben und Stegen, und die Spindel 150 umfasst
komplementäre Öffnungen,
angeordnet so, um die Kerben und Nuten des äußeren Endes aufzunehmen. Die Kerben
und Nuten stellen sicher, dass die Welle 56 und die Spindel 150 fest
so gekoppelt sind, dass irgendeine Drehung der Welle 56 zu
einer entsprechenden Drehung einer Spindel 140 umgesetzt
wird.
-
Die
Spindel 140 ist drehbar innerhalb eines Spindelgehäuses 150 montiert,
das mit dem Körper 23 in
Eingriff bringbar ist. Wenn das Spindelgehäuse 150 an dem Körper 23 befestigt
ist, erstreckt sich die Keilwelle 152 außerhalb
des Spindelgehäuses 150. Zusätzlich verhindert
ein Eingriff des Spindelgehäuses 150 mit
dem Körper 23,
dass die Spindel 140 außer Eingriff von dem äußeren Ende 58 der
Welle 56 gelangt. Ein Paar Lager 144, die durch
ein Abstandsteil 146 getrennt sind, trägt die Spindel 140 und
ermöglicht,
dass die Spindel einfach mit dem Spindelgehäuse 150 gedreht wird.
Vorzugsweise ist ein O-Ring 148 zwischen
dem Spindelgehäuse 150 und dem
Körper 23 platziert,
um ein Eindringen von Fremdkörpern
zwischen der Welle 56 und den Lagern 144 zu verhindern.
-
Vorzugsweise
umfasst die Keilwelle 142 auch einen Antrieb 143.
Vorzugsweise ist der Antrieb 143 sechseckig, so dass ein
Standard-Schlüssel oder
eine Standard-Fassung mit dem Antrieb 143 in Eingriff gebracht
werden kann, um die Spindel 140, und demzufolge die Welle 56 und
den Stopfen 65, zu drehen. In dieser Art und Weise kann
der Stopfen 65 manuell von der offenen Position zu der
geschlossenen Position gedreht werden, um die Druckablassvorrichtung
zurückzustellen.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Dichtung in dem Körper angeordnet. Die Dichtung
ist so aufgebaut, um eine Liniendichtung, in Eingriff bringbar mit
einem Bereich des äußeren Umfangs des
Stopfens, zu erzielen, um zu verhindern, dass das unter Druck gesetzte
Fluid zwischen dem Stopfen und dem Körper fließt. Vorzugsweise greift die Dichtung
in den Stopfen zwischen ungefähr
1,5° und 5° einer Drehung
des Stopfens zwischen der geschlossenen Position und der offenen
Position ein. Die Verwendung einer Liniendichtung mit einer kugeligen
oder sphärischen
Oberfläche
führt zu
einem Ventil mit geringem Drehmoment, das leichter geöffnet oder
wieder verschlossen wird. Als solches ist das Ventil in Niederdruckanwendungen
nützlich.
Dies ist insbesondere der Fall in Verbindung mit einem Hohlstopfen,
der die Masse reduziert, die zwischen der offenen und geschlossenen
Position bewegt werden muss.
-
Wie
in 3 dargestellt ist, ist eine Dichtung 84 in
dem Körper 23 angeordnet.
Die Dichtung 84 erstreckt sich um den Umfang der inneren
Oberfläche 98 des
Körpers 23 herum.
Vorzugsweise ist die Dichtung 84 aus einem weichen, elastischen
Material, wie beispielsweise VITON, hergestellt.
-
In
der dargestellten Ausführungsform
umfasst die Dichtung 84 zwei Vorsprünge 120 und 122, die
sich divergierend von dem Körper 23 aus
erstrecken, und sind so aufgebaut, um in einen Bereich des äußeren Umfangs
der Einlassplatte 68 um den gesamten Umfang der Einlassplatte
herum einzugreifen. Die vorliegende Erfindung sieht allerdings vor, dass
die Dichtung angrenzend an die Auslassplatte so positioniert werden
kann, dass Vorsprünge 120 und 122 in
einen Bereich des äußeren Umfangs
der Auslassplatte 66 eingreifen. Alternativ können zwei Dichtungen
in dem Körper 23 angeordnet
werden, eine so aufgebaut, um eine Dichtung mit der Einlassplatte
zu bilden, und die andere so aufgebaut, um eine Dichtung mit der
Auslassplatte zu bilden.
-
Der
Vorsprung 120 erstreckt sich von dem Körper 23 zu dem äußeren Umfang 95 der
Einlassplatte 68 und ist zu dem Gehäuseeinlass 52 hin
angewinkelt. Da der äußere Umfang 95 der
Einlassplatte 68 gekrümmt
ist, wird ein Vorsprung 120 in Kontakt mit dem äußeren Umfang
verbleiben und die Dichtung beibehalten, bis sich der Stopfen 95 durch
den ersten Bereich einer Drehung von der geschlossenen Position
zu der offenen Position dreht. Vorzugsweise verbleibt der Vorsprung 120 in
Kontakt mit dem äußeren Umfang
der Einlassplatte zwischen ungefähr
1,5° und
5° einer
Drehung des Stopfens.
-
Wie
in den 2 und 3 dargestellt ist, ist ein ersetzbarer
Sitz 99 vorzugsweise an der äußeren Kante der Einlassplatte 68 angeordnet.
Der Sitz 99 kann aus Metall, vorzugsweise aus demselben
Material wie die Einlassplatte 68, aufgebaut sein, oder
der Sitz 99 kann ein weicher Sitz sein, vorzugsweise aufgebaut
aus demselben Material wie die Dichtung 84. Es ist vorgesehen,
dass der äußere Umfang 95 des ersetzbaren
Sitzes 99 eine Beschichtung, wie beispielsweise TEFLON,
umfassen kann, um die Reibung zwischen der Dichtung und dem Stopfen
zu verringern und zu ermöglichen,
dass sich der Stopfen freier in Niederdruckanwendungen öffnen kann.
-
Wie
diskutiert ist, ermöglicht
die gekrümmte Oberfläche des äußeren Umfangs 95 der
Einlassplatte 68, dass die Dichtung leicht mit Energie
beaufschlagt werden kann und einen Eingriff mit niedrigem Drehmoment
des Vorsprungs 120 mit der Einlassplatte 68 ermöglicht.
Der Winkel des Vorsprungs 120 ermöglicht auch, dass das unter
Druck stehende Fluid von der Einlassseite der Vorrichtung aus den
Vorsprung 120 berührt
und eine Kraft ausübt,
um die Wirkungsweise der Dichtung zu erhöhen.
-
Zusätzlich ermöglichen
die Niederenergiedichtung und das einfache Offset-Design des Stopfens,
dass das Ventil mit dem unter Druck stehenden System in einer Orientierung
verbunden werden kann, die ermöglicht,
dass die Schwerkraft auf den Stopfen einwirkt, um das Ventil wieder
zu verschließen,
nachdem der Druck in dem System abgelassen worden ist. Alternativ
kann das Ventil durch die Schwerkraft ausbalanciert sein, so dass
die Ventilvorrichtung in irgendeiner Orientierung installiert werden
kann, wie beispielsweise horizontal, vertikal, oder schräg, und das
Gewicht der Vorrichtung wird nicht den Einstelldruck beeinflussen.
-
Der
Dichtungs-Vorsprung 122 erstreckt sich von dem Körper 23 zu
dem äußeren Umfang 95 der Einlassplatte 68 und
ist zu dem Körperauslass 54 hin angewinkelt.
Der Vorsprung 122 wird den Druck zurückhalten, wie ein solcher,
der durch ein Vakuum von der Einlassseite 52 aus erzeugt
werden würde, oder
einen Fluiddruck an der Auslassseite 54. Alternativ kann
eine separate Dichtung in dem Körper 23 angeordnet
werden, und so aufgebaut werden, um in die Auslassplatte 66 einzugreifen,
um den Druck zurückzuhalten.
-
Wie
in 4 dargestellt ist, ist ein Rückhaltering 64 mit
dem Körper 25 in
Eingriff bringbar, um die Dichtung 84 an Ort und Stelle
zu halten. Vorzugsweise sind der Körper 23 und der Rückhaltering 64 so aufgebaut,
dass der Rückhaltering 64 mit
dem Körper 23 mit
einer Presspassung in Eingriff gebracht werden kann. Die vorliegende
Erfindung sieht vor, dass der Rückhaltering
mit dem Körper
durch andere Verfahren, wie, zum Beispiel, entsprechende Gewinde an
dem Rückhaltering
und dem Körper,
in Eingriff gebracht werden kann.
-
Wie
in 3 dargestellt ist, umfasst der Rückhaltering 64 eine
Kerbe 130, die im Wesentlichen von derselben Form wie die
Dichtung 84 ist. Die passenden Flächen des Rückhalterings 64 und
des Körpers 23 sind
so ausgelegt, um sicherzustellen, dass der Rückhaltering 64 den
Körper 23 berührt, bevor
der Rückhaltering
die Dichtung 84 zu stark komprimiert. Zusätzlich kann
ein O-Ring 124 zwischen dem Rückhaltering 64 und
dem Körper 23 angeordnet
sein, um irgendeine nicht erwünschte
Leckage von Fluid von dem Ventil zu verhindern, und um den Körper und
den Rückhaltering
zusammenzuhalten.
-
In
der dargestellten Ausführungsform
greift der Rückhaltering
in die Einlassseite des Ventilkörpers
ein. Dieser Aufbau ist bevorzugt, da er ein einfaches Ersetzen der
Dichtung ermöglicht.
Um die Dichtung zu ersetzen, wird das Ventil nur soweit notwendig
auseinander montiert, um einen Zugang zu dem Rückhaltering zu erreichen. Der
Rückhaltering
wird dann von dem Körper
entfernt, während
die Stopfen- und die Schaftanordnung intakt gelassen werden. Ein
Entfernen des Rückhalterings
legt die Dichtung frei und ermöglicht,
dass die benutzte Dichtung gegen eine neue Dichtung ersetzt werden
kann. Während
dies die bevorzugte Ausführungsform
des Rückhalterings
ist, ist vorgesehen, dass der Rückhaltering in
die Auslassseite des Körpers
eingreifen könnte, um
die Dichtung an Ort und Stelle zu halten.
-
Wie
in 2 dargestellt ist, umfasst der Rückhaltering 64 vorzugsweise
eine Nut 126 in seiner äußeren Kante.
Der Körper 23 umfasst
Schraubenlöcher 128,
aufgebaut so, um sich zu der Nut 126 auszurichten, wenn
der Rückhaltering 64 vollständig in
den Körper 23 eingesetzt
ist. Schrauben 63 (siehe 4) greifen
in Schraubenlöcher 128 ein
und erstrecken sich in die Nut 126 hinein. Der Eingriff
der Schrauben 63 mit der Nut 126 verhindert, dass
der Rückhaltering 64 irgendeine
seitliche Bewegung während
des Betriebs des Ventils vornimmt, wodurch sichergestellt wird,
dass die Dichtung mit der Einlassplatte in Eingriff verbleiben wird.
-
Zusätzlich ermöglichen
diese Schrauben, dass der Hauptstopfen versiegelt wird, und zwar
mit einem Draht oder einem anderen Verschluss, entsprechend zu ASME-Praktiken. Die anwendbaren ASME-Code-Abschnitte
erfordern, dass einen abbaubaren Druck enthaltende Teile mit einem
Verschluss versiegelt werden, vorzugsweise mit Blei, um einen Beweis
einer Manipulierung oder einer Veränderung gegenüber dem „eingebauten" Zustand zu erhalten.
Die vorliegende Erfindung sieht vor, dass eine solche Bleiversiegelung
an diesen Schrauben angeordnet werden kann.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Verbindungs-Anordnung vorgesehen. Die Verbindungs-Anordnung
ist mit dem äußeren Ende
des Schafts in Eingriff bringbar, um das Drehmoment, ausgeübt auf den
Schaft, in eine Ausgangskraft zu überführen. Die vorliegende Erfindung
sieht viele Verbindungs-Anordnungen von vielen, unterschiedlichen
Aufbauten vor. Vorzugsweise ist die Verbindungs-Anordnung während einer
Einstelldruck-Kalibrierung
der Vorrichtung einstellbar, um die Größe der Ausgangskraft, die einem
bestimmten Schaftdrehmoment entspricht, zu variieren. Wie in 5 dargestellt
ist, ist eine Verbindungs-Anordnung (bezeichnet allgemein mit 26),
die ein Gehäuse 27 besitzt,
mit einem Ventil 22 in Eingriff bringbar. Ein Spindelgehäuse 150 umfasst
einen Flansch 154, der eine Reihe von Schraubenlöchern 156 besitzt,
die so positioniert sind, um in entsprechende Schraubenlöcher 158 an dem
Gehäuse 27 einzugreifen.
Vorzugsweise umfasst der Flansch 154 eine Reihe von Schraubenlöchern so,
dass das Gehäuse
der Verbindungs-Anordnung mit dem Ventil in mehreren, unterschiedlichen Orientierungen
verbunden werden kann. Die Orientierung des Gehäuses der Verbindungs-Anordnung in
Bezug auf das Ventil kann in Abhängigkeit
von dem verfügbaren
Raum des unter Druck stehenden Systems variiert werden. Zusätzlich kann
das Verbindungs-Anordnungs-Gehäuse
so orientiert sein, um einen einfachen Zugang zu dem Gehäuse zu ermöglichen,
um das Ventil zurückzusetzen.
Vorzugsweise sind die Schrauben, die das Ventil 22 mit
der Verbindungs-Anordnung 26 verbinden, so aufgebaut, um eine
Versiegelung, mit einem Draht oder mit einem anderen Verschluss,
entsprechend zu ASME-Praktiken, zu ermöglichen, um einen Beweis einer
Manipulierung oder einer Veränderung
gegenüber
dem „eingebauten" Zustand zu erhalten.
-
Wie
in den 6a und 6b dargestellt
ist, umfasst die Verbindungs-Anordnung 26 einen Eingangsarm 160.
Der Eingangsarm 160 besitzt eine Öffnung 170, die so
aufgebaut ist, um eine Keilwelle 142 (siehe 4 und 5)
aufzunehmen. Die Keilwellen-Verbindung
zwischen der Spindel 140 und dem Eingangsarm 160 ermöglicht,
dass das Verbindungs-Anordnungs-Gehäuse unter einer Vielzahl von
Winkeln in Bezug auf das Ventil orientiert werden kann, während eine
feste Verbindung zwischen der Keilwelle 142 und der Öffnung 170 beibehalten
wird, so dass irgendeine Drehbewegung oder ein Drehmoment der Spindel 140 direkt
auf den Eingangsarm 160 übertragen wird.
-
Der
Eingangsarm 160 ist mit einem Trigger 172 verbunden.
Wie in 6b dargestellt ist, umfasst der
Eingangsarm 160 eine Säule 202,
die drehbar eine Rolle 204 befestigt. Die Rolle 204 greift
in ein Ende 173 des Triggers 172 ein. Die Verbindung
zwischen der Rolle 204 und dem Triggerende 173 überträgt irgendein
Drehmoment, aufgebracht auf den Eingangsarm, in eine im Wesentlichen
lineare Kraft auf den Trigger 172.
-
Der
Trigger 172 berührt
einen Hebelarm 178. Der Hebelarm 178 umfasst ein
erstes Ende 177 und ein zweites Ende 179. Wie
in 6b dargestellt ist, umfasst der Trigger 172 eine
Säule 208,
die eine Rolle 212 befestigt. Die Rolle 212 berührt ein
erstes Ende 177 des Hebelarms, um die Kraft, ausgeübt auf den
Trigger, durch den Eingangsarm gegen Hebelarm, zu übertragen.
-
Wie
dargestellt ist, ist ein Fulkrum bzw. Drehpunkt 174 angrenzend
an dem Körper
des Hebelarms 178 angeordnet. Der Drehpunkt 174 umfasst ein
Gehäuse 175 und
einen Einstellblock 176. Der Einstellblock 176 umfasst
eine Säule 222,
die schwenkbar ein Rollenlager 224 verbindet. Die Oberfläche des
Rollenlagers 224 berührt
den Körper
des Hebelarms 178 und bildet einen Tragepunkt, um den sich
der Hebelarm dreht.
-
Demzufolge überträgt, wenn
das unter Druck stehende Fluid ein Drehmoment auf den Schaft 56 ausübt, der
Schaft das Drehmoment auf den Eingangsarm 160, der eine
entsprechende Kraft auf den Trigger 172 ausübt. Der
Trigger 172 überträgt die Kraft
auf ein erstes Ende 177 des Hebelarms 178. Der
Hebelarm 178 dreht sich um den Drehpunkt 174 so,
um eine Ausgangskraft, die durch das zweite Ende 179 des
Hebelarms 178 wirkt, zu erzeugen. Auf diese Art und Weise
wird das Drehmoment, ausgeübt auf
den Schaft, in eine Ausgangskraft übertragen.
-
Vorzugsweise
ist die Verbindungs-Anordnung 26 während einer Einstellungs-Kalibrierung der Vorrichtung
einstellbar, so dass die Größe der Ausgangskraft,
erzeugt durch ein bestimmtes Drehmoment, einfach variiert werden
kann. In der bevorzugten Ausführungsform
ist der Drehpunkt 174 in Bezug auf den Hebelarm 178 bewegbar,
um die Größe der Kraft,
ausgeübt
auf die Ablassvorrichtung 181, zu steuern. Noch bevorzugter
dient die Verbindungs-Anordnung für große oder kleine Einstellungen
der Drehpunkt-Stelle.
-
Große Einstellungen
in Bezug auf die Drehpunkt-Stelle werden durch Einstellungen der
Stelle des Drehpunkt-Gehäuses
in Bezug auf die Grundplatte vorgenommen. Wie in den 6a und 6b dargestellt
ist, ist das Drehpunkt-Gehäuse 175 mit
einer Basisplatte 192 mit Säulen 226 verbunden.
Die Basisplatte 192 umfasst eine Reihe von Positionierungslöchern 185.
Das Drehpunkt-Gehäuse 175 kann
relativ zu dem Hebelarm 178 bewegt werden, indem die Säulen 226 mit
unterschiedlichen Sätzen von
Positionierungslöchern 185 in
Eingriff gebracht werden. In der bevorzugten Ausführungsform
ergeben die Positionierungslöcher 185 vier
unterschiedliche Positionen des Drehpunkt-Gehäuses 175. Die Zahl
und die Stellen solcher Positionierungslöcher können variieren, um die erwünschte Einstellbarkeit des
Systems zu erreichen.
-
Vorzugsweise
werden, wenn einmal das Drehpunkt-Gehäuse 175 mit dem geeigneten
Satz von Positionierungslöchern 185 positioniert
ist, um die geeignete Größe einer
Kraft basierend auf dem erwünschten
Ablassdruck zu erzeugen, die verbleibenden Positionierungslöcher 185 verstopft,
um zu verhindern, dass ein Benutzer große Einstellungen in Bezug auf
die Lage des Drehpunkt-Gehäuses
vornimmt. Alternativ kann die Basisplatte 192 mit nur einem
Satz von Positionierungslöchern
gefertigt werden, um eine Lage des Drehpunkt-Gehäuses zu erreichen, die die
geeignete Größe einer
Kraft erzeugen wird.
-
Kleine
Einstellungen in Bezug auf das Drehpunkt-Gehäuse können durch Einstellen der Lage des
Einstellblocks innerhalb des Drehpunkt-Gehäuses vorgenommen werden. Wie
in den 6a und 6b dargestellt
ist, befestigt das Drehpunkt-Gehäuse 175 ein
Paar von Schrauben 186, die den Einstellblock 176 in
Bezug auf das Drehpunkt-Gehäuse fixieren.
Die Einstellschrauben 186 bewegen den Einstellblock 176 und
das Lager 224 relativ zu dem Hebelarm 178. Da
sich das Lager 224 in Bezug auf das Gehäuse 175 drehen kann,
kann der Einstellblock 176 einfach relativ zu dem Hebelarm 178 ohne Lösen des
Hebelarms von dem Rollenlager bewegt werden.
-
Demzufolge
können,
in der bevorzugten Ausführungsform,
große
Einstellungen in Bezug auf die Lage des Lagers 224 durch
Einstellen der Position des Drehpunkt- Gehäuses 175 relativ
zu der Basisplatte 192 vorgenommen werden und kleine Einstellungen
können
durch Einstellen der Lage des Einstellblocks 176 relativ
zu dem Drehpunkt-Gehäuse 175 vorgenommen
werden. Ein Bewegen des Lagers 224 näher zu dem ersten Ende 177 des
Hebelarms 178 hin wird die Größe der Ausgangskraft verringern, während ein
Bewegen des Lagers näher
zu dem zweiten Ende 179 des Hebelarms 178 hin
die Größe der Ausgangskraft
erhöhen
wird.
-
Vorzugsweise
umfasst das Gehäuse 175 Verriegelungsstifte 183.
Nachdem der Drehpunkt geeignet positioniert worden ist, um die erwünschte Ausgangskraft,
basierend auf dem Eingangs-Drehmoment der Welle, zu erzeugen, können die
Verriegelungsstifte 183 mit Schrauben 186 und/oder
der Basisplatte 192 in Eingriff gebracht werden, um irgendeine
weitere Einstellung des Solldrucks zu verhindern. Dies wird ein
Manipulieren der Einheit, um den Solldruck des Ventils zu verändern, verhindern.
-
Die
vorliegende Erfindung sieht auch vor, dass eine Feder, wie beispielsweise
eine Torsionsfeder (nicht dargestellt), mit der Welle verbunden
werden kann. Die Torsionsfeder kann so aufgebaut sein, um die Kraft,
ausgeübt
durch den Eingangsarm, entweder zu erhöhen oder zu verringern. Zum
Beispiel kann die Torsionsfeder so orientiert werden, um eine „Vorbelastungs"-Kraft auf die Welle
auszuüben,
d. h. zu dem Drehmoment, ausgeübt
auf die Welle durch das unter Druck stehende Fluid, hinzuzufügen. Ein Vorsehen
der Feder wird dadurch den Fluiddruck, notwendig, um die Ausgangskraft,
notwendig, um die Ablassvorrichtung zu triggern und das Ventil zu öffnen, verringern.
Wenn einmal die Ablassvorrichtung getriggert ist bzw. anspricht,
wird die Kraft der Feder auch dahingehend wirken, zu helfen, den
Stopfen zu der offenen Position zu drehen. Alternativ kann die Feder
so orientiert werden, um dem Drehmoment an der Welle entgegenzuwirken.
Ein Einsetzen der entgegenwirkenden Feder wird den Fluiddruck, notwendig,
um die erforderliche Ausgangskraft zu erzeugen, erhöhen, da
der Widerstand der Feder zu dem Widerstand der Ablassvorrichtung
beiträgt.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Ablassvorrichtung, oder eine Aktivierungs-Komponente,
mit der Verbindungs-Anordnung verbunden. Die Ablassvorrichtung verhindert,
dass sich die Welle dreht, bis die Ausgangskraft eine vorbestimmte Grenze übersteigt.
In der dargestellten Ausführungsform
umfasst die Ablassvorrichtung einen Stift, der einer Druckkraft
unterworfen wird, und der sich entsprechend dem Euler'schen Gesetz wölbt, wenn
die Ausgangskraft die vorbestimmte Grenze erreicht. Eine solche
Vorrichtung wird typischerweise als eine „Buckling Pin Non Reclosing
Pressure Relief Device" bezeichnet.
Die vorliegende Erfindung sieht allerdings vor, dass die Ablassvorrichtung
eine Feder, einen Magnet, eine Berstscheibe, oder irgendeine andere
Vorrichtung umfassen kann, die verhindern wird, dass sich die Welle
dreht, bis die Ausgangskraft eine vorbestimmte Grenze erreicht.
Weiterhin erzeugt, wie dargestellt ist, die Verbindungs-Anordnung der dargestellten
Ausführungsform
eine Ausgangsdruckkraft, obwohl vorgesehen ist, dass die Verbindungs-Anordnung
eine Zugkraft oder eine Scherausgangskraft erzeugen kann.
-
Wie
in den 6a und 6b dargestellt
ist, ist eine Ablassvorrichtung 181 mit der Verbindungs-Anordnung 26 verbunden.
In der bevorzugten Ausführungsform
umfasst die Ablassvorrichtung 181 einen sich wölbenden
Stift 182, der innerhalb eines Stiftgehäuses 180 durch eine
Gewindeschraube 188 und einen Stifthalter 236 gehalten
ist. Vorzugsweise stellt ein Paar von Buchsen 234 sicher,
dass der Stifthalter 236 und der sich wölbende Stift 182 in
Ausrichtung zueinander in dem Stiftgehäuse 180 verbleiben. Die
Gewindeschraube 188 greift in das gegenüberliegende Ende des sich wölbenden
Stifts 182 ein.
-
Die
Ablassvorrichtung 181 ist betriebsmäßig mit einem zweiten Ende 179 des
Hebelarms 178 verbunden. Wie in 6b dargestellt
ist, umfasst das zweite Ende 179 des Hebelarms 178 eine
Säule 216, die
ein Rollenlager 214 trägt.
Das Rollenlager 214 berührt
den Stifthalter 236. Diese betriebsmäßige Verbindung überträgt die Ausgangskraft,
ausgeübt durch
das zweite Ende 179 des Hebelarms 178, auf den
Stifthalter 236.
-
Der
sich wölbende
Stift 182 ist so aufgebaut, um einer vorbestimmten Kraft
standzuhalten. Wenn die Ausgangskraft die vorbestimmte Kraft übersteigt, wird
sich das Material des sich wölbenden
Stifts deformieren, oder wölben.
Die vorliegende Erfindung sieht vor, dass die Kraft, unter der sich
der Stift deformieren wird, in einer Anzahl von Arten und Weisen kontrolliert
werden kann, einschließlich,
allerdings nicht eingeschränkt
darauf, Vorsehen von Stiften, die unterschiedliche Größen und
Materialien haben, und Vorsehen eines geschwächten Bereichs an dem Stift. Wie
in 7 dargestellt ist, kann ein Stift 182 einen geschwächten Bereich,
wie beispielsweise eine Kerbe 250, umfassen. Die vorliegende
Erfindung sieht vor, dass der geschwächte Bereich in den Stift durch lokales
Anritzen, eine Wärmebehandlung, Ätzen oder
eine Vordehnung mindestens eines Bereichs des Stifts erreicht werden
kann.
-
Die
Ablassvorrichtung kann einen Magneten, z. B. einen Elektromagneten
oder einen Permanentmagneten, umfassen, der verhindert, dass sich
die Welle dreht, bis die Ausgangskraft das vorbestimmte Niveau erreicht.
Der Magnet kann in der Ablassvorrichtung angeordnet sein, um zu
verhindern, dass sich die Welle dreht, mit entweder einer magnetischen
Anziehung oder einer magnetischen Abstoßung. Es sollte angeführt werden,
dass die Einstellbarkeit des Ventils der vorliegenden Erfindung
ein Design mit einem niedrigen Drehmoment/einer niedrigen Kraft
ermöglichen
wird, die besonders nützlich bei
der Benutzung von einer magnetischen Ablassvorrichtung ist.
-
Diese
Ablassvorrichtung kann auch einen Federmechanismus zum Öffnen und/oder
Schließen des
Ventils umfassen. Der Federmechanismus kann eine Zug-, Druck-, Torsions-,
Scheiben-, Elastomer- oder Speichermetall-Feder umfassen. Die vorliegende
Erfindung sieht auch vor, dass die Ablassvorrichtung eine Kombination
eines Stifts, eines Magnets oder einer Feder sein kann.
-
Zusätzlich kann
die Ablassvorrichtung eine Berstscheibe oder eine ähnliche
Struktur umfassen, die so aufgebaut ist, um sich zu deformieren,
zu brechen bzw. zu bersten oder die Form zu ändern, wenn eine vorbestimmte
Kraft darauf ausgeübt
wird. Wie in 10 dargestellt ist, umfasst
eine Berstscheibe 270 eine domförmige Struktur, die eine konkave
Seite 272 und eine konvexe Seite 274 umfasst.
Ein Stab 276 ist zwischen dem zweiten Ende 179 des
Hebelarms 178 und einer konvexen Seite 274 der
Berstscheibe 270 angeordnet. Der Stab 270 überträgt die Kraft
des Hebelarms auf die Berstscheibe. Die Größe, die Form und das Material
der domförmigen
Struktur sind so ausgelegt, dass die Berstscheibe einer vorbestimmten
Kraft standhalten wird. Wenn die Kraft, ausgeübt durch den Hebelarm, die
vorbestimmte Kraft übersteigt,
wird sich die domförmige
Struktur wölben
und dem Hebelarm ermöglichen,
sich zu bewegen, um dadurch die Welle freizugeben. Während die
dargestellte Ausführungsform
eine sich umgekehrt wölbende
Berstscheibe zeigt, sieht die vorliegende Erfindung vor, dass die
Berstscheibe auch eine Spannungs belastete Scheibe sein kann, wo
der Stab 276 die konkave Seite 272 berührt. Zusätzlich sieht
sie vor, dass die Berstscheibe eine flache Membran, aufgebaut aus
einem Material, wie beispielsweise Kohlenstoffgraphit, sein kann.
-
Es
ist vorgesehen, dass die Ablassvorrichtung einen Befehlfreigabe-Mechanismus
umfassen kann, der ermöglichen
wird, das Ventil zu öffnen,
ungeachtet des Fluiddrucks. Vorzugsweise ist der Befehlfreigabe-Mechanismus
ein auf einen Solenoid basierender oder ein auf Pyrotechnik basierender Aktuator,
der den Stift, auf einen Befehl hin, deformiert, um die Ablassvorrichtung
zu triggern bzw. auszulösen.
Alternativ kann der Befehlfreigabe-Mechanismus eine Vorrichtung
sein, die sicherstellt, dass eine Ausgangskraft, ausreichend, um
den Ablass-Mechanismus auszulösen,
erzeugt wird, wie beispielsweise ein Aktuator, der auf den Hebelarm oder
den Schaft einwirkt.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann die Ablassvorrichtung eine schmelzbare Legierung
umfassen, die sich verflüssigt,
wenn sie Wärme
ausgesetzt wird. Ein Einsetzen der schmelzbaren Legierung in der
Ablassvorrichtung wird sicherstellen, dass sich das Ventil öffnet, wenn
ein Feuer oder eine andere Notfallsituation in der Nähe des Ventils
auftritt. Zusätzlich
kann die schmelzbare Legierung angrenzend an eine steuerbare Wärmequelle
angeordnet werden, so dass ein Bediener die Legierung erwärmen kann,
um das Ventil, bei Bedarf, zu öffnen,
sollte sich eine Notfallsituation irgendwo in dem unter Druck stehenden
System entwickeln. Demzufolge sieht die vorliegende Erfindung vor,
dass die schmelzbare Legierung in die Ablassvorrichtung integriert
werden kann, um zu bewirken, dass sich das Ventil in Abhängigkeit
von Wärme,
erzeugt durch das Heizelement (auf Befehl), in Abhängigkeit
von Wärme,
erzeugt durch eine Notfallsituation, in Abhängigkeit einer Überdrucksituation,
oder aufgrund von irgendeiner Kombination davon, öffnet.
-
Die
schmelzbare Legierung kann als ein Teil des Stifts oder als ein
Teil des Stifthalters vorhanden sein, so dass die Aussetzung gegenüber Wärme die schmelzbare
Legierung verflüssigen
wird und bewirken wird, dass sich der Stift deformiert, oder ermöglichen
wird, dass sich der Stift bewegt, um dadurch den Hebelarm freizugeben,
und um zuzulassen, dass sich der Stopfen öffnet. Vorzugsweise ist die schmelzbare
Legierung eutektisch, um einen einzelnen Temperatursollpunkt vorzusehen,
an dem das Ventil ablassen wird, obwohl die vorliegende Erfindung
vorsieht, dass nicht eutektische, schmelzbare Legierungen auch verwendet
werden können.
-
In
einer Ausführungsform
umfasst die Ablassvorrichtung einen schmelzbaren Stopfen 258, wie
dies in 8 dargestellt ist. Der schmelzbare Stopfen 258 umfasst
ein Gehäuse 262,
das eine Öffnung 263 besitzt,
die eine schmelzbare Legierung 266 umfasst. Eine Trageplatte 268,
die eine Reihe von Perforationen 269 umfasst, ist an einer
Seite der schmelzbaren Legierung 266 angeordnet. Die Trageplatte 268 kann
integral mit dem Gehäuse 262 oder als
ein getrenntes Teil, das zu dem Gehäuse 262 passt, vorliegen.
-
Die
Ablassvorrichtung umfasst auch einen Kolben 264, der betriebsmäßig mit
einem zweiten Ende 179 des Hebelarms 178 (siehe 6a und 6b)
verbunden ist. Der Kolben 264 greift in die schmelzbare
Legierung 266 ein, was verhindert, dass sich der Kolben 264,
und demzufolge der Hebelarm 178, bewegt. Wenn die Temperatur
des Gehäuses
ein bestimmtes Niveau erreicht, verflüssigt sich die schmelzbare
Legierung 266. Die verflüssigte, schmelzbare Legierung 266 fließt durch
die Perforation 269 oder um den äußeren Durchmesser 265 des
Kolbens 264 herum, um dadurch zu ermöglichen, dass sich der Kolben 264 bewegt.
Eine Bewegung des Kolbens ermöglicht,
dass sich der Hebelarm bewegt und schließlich den Schaft freigibt,
um dem Stopfen zu ermöglichen,
sich zu der offenen Position zu drehen. Auf diese Art und Weise
kann das Ventil dann geöffnet
werden, wenn die Temperatur ein vorbestimmtes Niveau erreicht.
-
Die
vorliegende Erfindung sieht auch vor, dass eine Heizspule oder eine
andere, Wärme
erzeugende Vorrichtung in dem Stopfengehäuse 262 angeordnet
sein kann. Vorzugsweise wird die beheizbare Spule fernbetätigt, um
einem Bediener zu ermöglichen,
oder einem automatisierten Steuersystem, die Heizspule zu aktivieren
und die schmelzbare Legierung zu erwärmen, um das Ventil zu öffnen, wenn eine
Notfallsituation irgendwo in dem System auftritt. Dies ist besonders
vorteilhaft in großen,
unter Druck stehenden Systemen, wo die schmelzbare Legierung nicht
notwendigerweise einer direkten Beheizung durch ein Feuer oder einem
anderen, gefährlichen Zustand
unterworfen wird.
-
In
der Ausführungsform
der Ablassvorrichtung, dargestellt in 9, ist eine
schmelzbare Legierung 266 als Teil des Stifthalters 236 vorhanden. In
dieser Ausführungsform
wird die Ablassvorrichtung den Schaft freigeben, wenn die Temperatur
der schmelzbaren Legierung eine bestimmte Temperatur erreicht, oder
wenn die Kraft, ausgeübt
auf den Stift, die Materialfestigkeit des Stifts übersteigt.
Demzufolge wird diese Ausführungsform
eine Druckablassung in entweder einem Zustand eines Überdrucks
oder einer Übertemperatur
vorsehen.
-
Wie
vorstehend diskutiert ist, kann der Drehpunkt der vorliegenden Erfindung
einfach eingestellt werden, um die Größe der Ausgangskraft, erzeugt durch
einen gegebenen Fluiddruck und ausgeübt auf die Ablassvorrichtung,
zu variieren. Dies führt
zu einer erhöhten
Flexibilität
der Druckablassvorrichtung. Zum Beispiel kann, falls die Ablassvorrichtung
einen sich wölbenden
Stift, aufgebaut so, um sich bei einer bestimmten Kraft zu deformieren,
umfasst, der Fluiddruck, der eine Ausgangskraft erzeugen wird, ausreichend, um
den Stift zu deformieren, nur durch Einstellen der Stelle des Drehpunkts
relativ zu dem Hebelarm variiert werden. Falls ein unterer Freigabedruck
erwünscht
ist, wird der Drehpunkt zu dem zweiten Ende des Hebelarms bewegt. Ähnlich kann,
falls ein größerer Ablassdruck
erwünscht
ist, der Drehpunkt näher
zu dem ersten Ende des Hebelarms bewegt werden.
-
Dieses
Merkmal der Einstellbarkeit ist aus vielen Gründen vorteilhaft. Es ermöglicht eine
Standardisierung von Teilen, wodurch die Herstellung und die vorgesehenen
Kontrollen vereinfacht werden. Das System kann auch vor Ort eingestellt
werden, wenn Funktionserfordernisse für die Installation geändert werden.
Das Design ermöglicht,
dass das kompakte Offset-Ventil für einen Bereich von Drücken geeignet
ist. Zum Beispiel kann ein 8'' Einheits-Ventil
gemäß der vorliegenden
Erfindung Drücke
aufnehmen, die von ungefähr
5 psi bis ungefähr 300
psi reichen, wogegen von einer herkömmlich drehbaren Vorrichtung
mit 8'' erwartet werden
könnte,
Drücke
aufzunehmen, die von ungefähr
5 psi bis ungefähr
50 psi reichen.
-
Vorzugsweise
umfasst, wie in 6a und 6b dargestellt
ist, der Trigger 172 eine gekrümmte Oberfläche 187 eines proximalen
Endes 173 des Triggers 172 und der Trigger 172 ist
schwenkbar mit einer Verbindung 228 durch eine Säule 206 befestigt. Wenn
sich der sich wölbende
Stift 182 in Abhängigkeit
der Ausgangskraft deformiert, wird dem Hebelarm 178 ermöglicht,
sich um den Drehpunkt 174 so zu schwenken, dass sich das
zweite Ende 179 und das erste Ende 177 des Hebelarms 178 in
entgegengesetzten Richtungen bewegen. Eine Bewegung des ersten Endes 177 des
Hebelarms 178 entfernt eine Stützung für den Trigger bzw. Auslöser 172.
In Abhängigkeit
der fortführenden
Kraft auf den Eingangsarm schwenkt sich der Auslöser 172 um die Säule 206 und
die Rolle 204 des Eingangsarms 160 löst sich
von dem Ende 173 von 172. Demzufolge beginnt der
Eingangsarm 160 eine Drehbewegung, um der Welle und dem
Stopfen zu ermöglichen,
sich zu der offenen Position zu drehen. Die gekrümmte Oberfläche 187 des Auslösers 172 bildet
einen Freiraum für den
Eingangsarm 160, um sich über seinen vollen Bewegungsweg
zu drehen.
-
Vorzugsweise
wird eine kleine Drehung des Eingangsarms 160 von ungefähr 1° ermöglichen, dass
sich die Rolle 404 von dem Ende 173 des Auslösers 172 löst und das
Ventil öffnet.
Demzufolge muss die Ablassvorrichtung nur eine kleine Bewegung des
Hebelarms zulassen, um das Ventil freizugeben. Dieses Merkmal sieht
die Verwendung ei nes wieder verwendbaren Stifts vor. Zum Beispiel
kann ein relativ langer, sich wölbender
Stift in dem Stifthalter platziert sein. Wenn der Druck in dem System
eine ausreichend hohe Ausgangskraft erzeugt, wird der Stift damit
beginnen, sich elastisch vor einem Wölben zu deformieren. Die elastische
Deformation wird den Stift ausreichend verkürzen, um den kleinen Grad (ungefähr 1°) einer Drehung
zuzulassen, um das Ventil zu öffnen.
Die Vorrichtung kann dann erneut zur Wiederverwendung mit demselben
Stift eingestellt werden. Das System kann dann unter Druck gesetzt
werden und der Stift kann wieder verwendet werden.
-
Wie
in den 6a und 6b dargestellt
ist, verbindet eine Zugfeder 184 vorzugsweise den Auslöser 172 mit
der Verbindung 228. Die Zugfeder 184 wirkt auf
den Auslöser 172 so
ein, um den Auslöser zurück zu seiner
ursprünglichen
Position zu bewegen, um den Auslöser
wieder zu dem Hebelarm 178 auszurichten, wenn der Eingangsarm 160 zurück zu seiner
Ausgangsposition gedreht wird, um die Vorrichtung zurückzusetzen.
-
Eine
Verriegelung ist vorgesehen, um in den Eingangsarm der Verbindungs-Anordnung dann einzugreifen,
wenn sich der Stopfen zu der offenen Position bewegt. Die Verriegelung
hält den
Stopfen in der offenen Position. Vorzugsweise umfasst die Verriegelung
einen Energie-Absorber, um die Energie des Eingangsarms, der die
Verriegelung berührt,
zu absorbieren. Der hohle Stopfen der vorliegenden Erfindung dient
für eine
Trägheitsverringerung,
was die Notwendigkeit eines Stoßabsorbers
verringert.
-
Wie
in den 6a und 6b dargestellt
ist, ist eine Verriegelung 164 schwenkbar in einem Verriegelungs-Gehäuse 240 angeordnet.
Die Verriegelung 164 umfasst eine Kerbe 166, die
so angeordnet ist, um in einen Vorsprung 162 an dem Eingangsarm 160 einzugreifen.
Vorzugsweise wirkt eine Feder 238 auf die Verriegelung 164,
um die Verriegelung 164 in eine verriegelte Position zu
drücken.
Wenn sich der Eingangsarm 160 zu der offenen Position dreht,
berührt
der Vorsprung 162 die Verriegelung 164 und schwenkt
die Verriegelung 164. Wenn der Vorsprung in die Kerbe 166 eingegriffen
hat, führt
die Feder 238 die Verriegelung zu der verriegelten Position
zurück, um
zu verhindern, dass sich der Eingangsarm 160 zurück zu der
geschlossenen Position dreht.
-
Vorzugsweise
ist ein Energie-Absorber 168 an dem Verriegelungs-Gehäuse 240 positioniert.
Der Vorsprung 162 des Eingangsarms 150 berührt den Energie-Absorber,
wenn sich der Eingangsarm zu der offenen Position bewegt. Der Energie-Absorber 168 ist
aus einem elastischen Material hergestellt, das nachgibt, wenn es
durch den Vorsprung 162 berührt wird. Die vorliegende Erfindung
sieht vor, dass der Energie-Absorber auch ein Dämpfer-Mechanismus sein kann,
wie beispielsweise ein hydraulischer Stoßdämpfer, ein pneumatischer Stoßdämpfer, oder ein
Nocken-Mechanismus, der auf die Welle einwirkt, um die Drehung der
Welle zu verlangsamen.
-
Nachdem
die Energie, erzeugt durch den Kontakt des Vorsprungs mit dem Energie-Absorber, weggenommen
ist, kehrt der Energie-Absorber 168 zu seiner ursprünglichen
Form zurück
und verriegelt den Vorsprung 162 gegen die Kerbe 166.
Der Vorsprung 162 kann von der Kerbe 166 durch
manuelles Schwenken der Verriegelung 164 befreit werden,
um den Vorsprung 162 des Eingangsarms 160 freizugeben
und den Eingangsarm zu seiner Ausgangs-Position zurückzuführen. Es
ist vorgesehen, dass ein Mechanismus zum Freigeben der Verriegelung
vorhanden sein kann, um die Verriegelung freizugeben und dem Stopfen
zu ermöglichen,
zu der geschlossenen Position dann zurückzukehren, wenn der Druck
des Fluids auf ein sicheres Niveau verringert worden ist.
-
Es
sollte angemerkt werden, dass die Druckablassvorrichtung der vorliegenden
Erfindung auch für
eine Zweiwege-Druckablassung verwendet werden kann. In dieser Ausführungsform
könnte
eine zweite Verbindungs-Anordnung mit der Welle verbunden werden,
und könnte
so angepasst werden, um zu verhindern, dass sich die Welle in der
entgegengesetzten Richtung dreht. Da die Verbindungs-Anordnungen
getrennt einstellbar sind, könnte der
Druck, unter dem sich das Ventil öffnet, unabhängig für jede Richtung
gesteuert werden. Demzufolge würde
sich das Ventil dann öffnen,
wenn der Fluiddruck auf einer Seite des Ventils ein erstes Niveau
erreicht, und würde
sich auch öffnen,
wenn der Druck auf der anderen Seite des Ventils ein zweites Niveau erreicht,
wodurch eine Druckablassung in beiden Richtungen erreicht wird.
-
Die
Betriebsweise der vorstehend erwähnten Druckablassvorrichtung
wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
-
Wie 1 zeigt,
ist das Ventil 22 der Druckablassvorrichtung 20 mit
einem Rohrflansch eines Drucksystems durch Eingreifen von Schrauben durch
Schraubenlöcher 24 und
die entsprechenden Schraubenlöcher
des Systemflanschs in Eingriff gebracht. Ein Betrieb des unter Druck
stehenden Systems richtet unter Druck stehendes Fluid in den Fluideinlass 52 des
Körpers 23.
Wie 2 zeigt, übt
das unter Druck stehende Fluid eine Kraft auf eine Einlassplatte 68 des
Stopfens 65 aus. Da die Drehachse des Stopfens gegenüber der
Mitte des Stopfens versetzt ist, erzeugt die sich ergebende Kraft,
ausgeübt durch
das unter Druck stehende Fluid auf die Einlassplatte 68,
ein Moment um die Drehachse des Stopfens herum, und übt ein Drehmoment
auf die Welle 56 aus.
-
Das
Drehmoment an der Welle 56 wird über die Spindel 140 zu
dem Eingangsarm 160 der Verbindungs-Anordnung 26 übertragen
(siehe 6a und 6b). Das
Drehmoment an dem Eingangsarm 160 wird in eine lineare
Kraft an dem Auslöser 172 übertragen.
Der Auslöser 172 überträgt die lineare Kraft
auf den Hebelarm 178, der eine entsprechende Kraft auf
die Ablassvorrichtung 181 ausübt.
-
Wenn
die Kraft, ausgeübt
auf den sich wölbenden
Stift 182, die Festigkeit des Materials übersteigt,
deformiert der sich wölbende
Stift 182, oder wölbt
sich, um die Freigabe des Ventils auszulösen. Vorzugsweise wird, in
der wiederverschließenden Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, das Ventil innerhalb von ±3% des
Solldrucks ausgelöst. Die
Deformation des sich wölbenden
Stifts 182 gibt den Hebelarm 178 frei, was, wiederum,
den Auslöser 172 frei
gibt. Eine Freigabe des Auslösers 172 gibt den
Eingangsarm 160 frei und ermöglicht, dass sich die Welle 56 und
der Stopfen 65 drehen.
-
Das
unter Druck stehende Fluid fährt
fort, eine Kraft auf die Einlassplatte 68 des Stopfens 65 auszuüben, was
bewirkt, dass sich der Stopfen 65 zu der offenen Position
hin dreht. Wie zuvor beschrieben ist, verbleibt die Dichtung 84 mit
der Einlassplatte 68 für
mehrere Grade der Drehung des Stopfens 65 in Eingriff.
Nachdem sich der Stopfen durch diesen ersten Bereich der Drehung
dreht und die Dichtung innerhalb des Körpers gebrochen ist, wird ermöglicht, dass
Fluid von dem System über
den Ventilauslass 54 entweicht. Wenn sich der Stopfen 65 zu
der offenen Position dreht, werden Durchgangswege 72 im Wesentlichen
zu der Strömung
des Fluids ausgerichtet. Demzufolge schafft der Stopfen der vorliegenden Erfindung
einen großen
Strömungsweg,
durch den Fluid entweichen kann, wodurch ein effizienter Strömungsweg
mit einem niedrigen Widerstands-Koeffizienten
erreicht wird.
-
Wenn
sich der Stopfen 65 innerhalb des Körpers 23 dreht, folgt
ein Eingangsarm 160 einer entsprechenden Drehung. Wenn
der Stopfen 65 die offene Position erreicht, berührt der
Vorsprung 162 den Energie-Absorber 168, der dabei
hilft, die Energie der Ventilöffnung
wegzunehmen. Die Energie, erzeugt durch die Öffnung des Ventils, wird weiterhin
durch das Vorhandensein der Durchgangswege 72 in dem Stopfen 65 verringert.
Diese „hohlen" Bereiche des Stopfens
verringern die Masse des Stopfens, und, demzufolge, die Trägheitskraft,
erzeugt durch den sich bewegenden Stopfen. Da die Trägheitskraft niedriger
ist, wird die Kraft des Aufpralls auf dem Energie-Absorber auch
verringert. Dies verringert die Abnutzung an der Druckablassvorrichtung
und wird eine Wartung und Reparatur der Vorrichtung verringern.
-
Zusätzlich greift
der Vorsprung 162 in die Verriegelung 164 ein.
Die Verriegelung 164 schützt den Stopfen 65 gegen
irgendeine umgekehrte Drehung, die potenziell das Ablassen des Fluids
behindern könnte.
Vorzugsweise ist die Verriegelung 164 so aufgebaut, um
den Stopfen 65 derart zu halten, dass diese Durchgangswege 72 geeignet
zu dem Fluid-Strömungsweg 50 ausgerichtet
sind.
-
Nachdem
das Fluid von dem System abgelassen ist und der Druck verringert
ist, kann die Druckablassvorrichtung wieder zurückgestellt werden. Dies wird
durch Freigeben der Verriegelung 164 und Zurückführen des
Eingangsarms 162 zu der Ausgangs-Position durchgeführt.
-
Es
ist vorgesehen, dass das Verschlussventil der vorliegenden Erfindung
einen geeigneten Mechanismus, wie beispielsweise einen federbelasteten Mechanismus
vom Pilot-Typ, oder
einen an dem Schaft befestigten, federbelasteten Mechanismus, umfassen
kann, um automatisch das Ventil wieder zu schließen, wenn der Druck in dem
System unterhalb von ungefähr
95% des Solldrucks abfällt.
Vorzugsweise schließt
sich das Ventil wieder entsprechend zu ASME Section VIII. Als solches
würde die
Dichtung wieder zurück
in den Sitz versetzt werden.
-
Ein
Schlüssel
oder eine Nuss kann mit dem Antrieb 143 in Eingriff gebracht
werden, um beim Drehen des Stopfens zu der geschlossenen Position zu
unterstützen.
Wenn der Stopfen 65 zu der Ausgangsposition zurückgeführt ist,
greift der äußere Umfang 95 der
Einlassplatte 68 in Vorsprünge 120 und 122 der
Dichtung 84 ein. Die gekrümmte Querschnittsform des äußeren Umfangs 95 ermöglicht, dass
die Dichtung einfach mit dem Stopfen in Eingriff gebracht werden
kann. Demzufolge kann die Dichtung der vorliegenden Erfindung mit
einem relativ geringen Drehmoment in Wirkung versetzt werden.
-
Nachdem
die Dichtung 84 mit dem Stopfen 65 in Wirkung
gebracht ist, kann die Lösevorrichtung 181 zurückgesetzt
werden. Der sich wölbende
Stift 182 kann durch Entfernen einer Gewindeschraube 188 und
Einsetzen eines neuen, sich wölbenden Stifts 182 in
den Stifthalter 192 hinein ersetzt werden. Die Gewindeschraube 188 wird
dann festgezogen, um den neuen, sich wölbenden Stift an Ort und Stelle zu
klemmen, und die Rückstellung
der Vorrichtung ist abgeschlossen.
-
Es
wird für
Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet ersichtlich werden, dass
verschiedene Modfikationen und Variationen in der Anordnung der vorliegenden
Erfindung vorgenommen werden können,
ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Andere Ausführungsformen
der Erfindung werden für
Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet unter Berücksichtigung
der Beschreibung und die praktische Umsetzung der Erfindung, die
hier offenbart ist, ersichtlich werden. Es ist vorgesehen, dass
die Beschreibung und die Beispiele als nur beispielhaft angesehen
werden, wobei ein wahrer Schutzumfang der Erfindung durch die folgenden
Ansprüche
angegeben ist.