DE63231C - Selbstthätiges Absperrventil für Druckwasserleitungen mit belastetem Plunger - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Bei hydraulischen Druckleitungen wendet man Rückschlagventile an, die ein Zurückströmen des Wassers durch ihren selbstthätigen Schlufs verhindern sollen, um zu vermeiden, dafs etwa bei einem belasteten Hebezeug die gehobene Last schnell heruntergeht, wenn z. B. ein Rohrbruch oder eine ähnliche Störung im Druckstrang eingetreten ist. Diese gewöhnlichen Rückschlagventile schliefsen sich, sobald ein Stillstand des Wassers oder die geringste Rückströmung stattfindet, und gestatten ein Rückströmen überhaupt nicht. Bei solchen hydraulischen Hebezeugen, bei denen zwecks Druckwasserersparnifs eine Wiedergewinnung von Druckwasser durch die herabgehende Last stattfindet — ein Rückströmen desselben also Grundbedingung ist —, ist ein solches gewöhnliches einfaches Rückschlagventil daher unbrauchbar.

Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, eine Sicherheitsvorrichtung zu geben,

welche 1. unter den gewöhnlichen Arbeitsverhältnissen, wenn also im Druckstrang der gewöhnlich beabsichtigte Druck herrscht, sowohl eine Vorwärts- als Rückwärtsströmung des Druckwassers gestattet;

welche 2. schliefst, wenn im Druckstrang der Druck unter eine den Verhältnissen entsprechende Grenze durch irgend welche Ursachen sinkt, z. B. an anderer Stelle ein besonders starker Wasserverbrauch, ein Rohrbruch oder dergleichen eintritt; .

welche 3. geschlossen bleibt, so lange dieser Zustand unter 2. herrscht, selbst wenn der Druck an der Verbrauchsstelle bezw. im Ventil steigt;

welche 4. sich selbst wieder öffnet, sobald der ursprünglich rechtmäfsige Zustand der Druckleitung, der gewöhnliche Arbeitsdruck in derselben, wiederhergestellt ist.

Die vorliegende Erfindung besteht aus der Vereinigung eines Ventils V (Kegel-, Tellerventil) mit einem durch eine Feder F oder ein Gewicht belasteten Kolben P. Die Feder kann vermittelst der Schrauben s s durch das' Querstück T entsprechend gespannt werden. Statt Feder oder Gewicht kann selbstverständlich auch eine Belastung durch Wasserdruck oder Luftdruck angewendet werden. Dieses Ventil ist im Druckstrang eingeschaltet, möglichst nahe der hydraulischen Maschine (Fig. 2), so dafs deren Steuerungsorgan S, wenn ein solches überhaupt vorhanden, zwischen der Maschine (bezw. Hebezeuge H, Fig. 2) und dem Sicherheitsventil sitzt.

Der erforderliche Kolbenquerschnitt und die Belastungsverhältnisse ergeben sich aus folgenden Betrachtungen:

Ist D der Ventildurchmesser, d der Kolbendurchmesser, Q die Federspannung bezw. Gewichtsbelastung, ρ der gewöhnliche Arbeitsdruck pro Flächeneinheit, p_x ein von der Verbrauchsstelle aus über ρ gesteigerter Druck, also P₁ >jJ, p₂ ein im Druckstrang etwa auftretender geringerer Druck, also p₂ <Lp, p_r der der Reibung des Kolbens u. s. w. entsprechende zusätzliche Druck pro Flächeneinheit, so wird die unter 1. genannte Bedingung, d. h.

unter gewöhnlichen Arbeitsverhältnissen sowohl ein Vorwärts- wie Rückwärtsströmen zu gestatten, erfüllt; zunächst unter der Voraussetzung, dafs das Ventil geöffnet ist, wenn:

"d* nd*

P - 21 V. "Γ Pr ■ '

woraus sich ergiebt:

Q < (P-Pr)-

■d"²

d. h. so lange mindestens ein Druck von ρ —p_r im Ventilgehäuse G herrscht, bleibt das Ventil geöffnet, auch dann, wenn eine Drucksteigerung im Ventilgehäuse eintritt, etwa dadurch hervorgerufen, dafs das zurückströmende Wasser im Druckstrang besondere Widerstände zu überwinden hat, z. B. den Accumulator anzuheben.

Der Bedingung unter 2., dafs das Ventil sich selbstthätig schliefst, wenn der Druck in der Druckleitung zwischen Ventil und Erzeugungsstelle unter ein bestimmtes Mafs (p₂) fällt, wird entsprochen,'wenn:

,r Λ 2

es ist:

demnach:

woraus:

Ha. Pt—P — "¹Pr-,

wenn sich das Ventil schliefsen soll.

Man kann auch einen geringeren Druck p\ <J>₂ wählen und Q. nach Formel II. daraus bestimmen, wenn sich das Ventil erst bei Eintritt einer gröfseren Druckminderung im Druckrohr schliefsen soll.

3. Solange D > d ist, wird das Ventil geschlossen bleiben, selbst wenn der Druck im Ventilgehäuse oberhalb des Ventils steigt, also die Bedingung 3. erfüllt sein, wie folgende Berechnung ergiebt:

Bei geschlossenem Ventil ist der Druck nach unten:

nach oben:

pi(D*—d*) — + Q,
4

wobei ρ^Λ >j>₂ sein soll, d. h. es soll oben, nachdem unter dem Druck p₂ sich das Ventil selbstthätig geschlossen hat, eine Drucksteigerung über dem Ventil eintreten.

Für den Fall des Anhebens müfste, solange jD'> d ist, sein:

oder:

Q. = (p₂ + Pr) nach Formel II.

4
Es wird:

A"

oder:

daraus:
III.

D²

2 p_r

Pi>Pl

so lange also D>d ist, kann diese Bedingung nach Formel III nicht erfüllt werden, das Ventil sich nicht durch eine Drucksteigerung von der Verbrauchstelle aus, also für p^l^>p_iY selbst öffnen. '

Ist jedoch D < d, so ist der Druck nach unten Q., nach oben:

Also im Falle eines Oeffnens mufs sein:

oder da:

Q = (p -|- pr) nach Formel II,

4
so wird:

D²; _pi 4- ζ)² —ρ ₂ > p₂ —

4 4 4

2_Pr

daraus:,

oder:

ma. (d* -

* ~p₂) >

^ (ρ p₂) pr ^ 4 4

Sobald also der Druck aus der Druckdifferenz p^l ■—p² auf die Ringfläche

als die doppelte Manschette bezw. Kolbenreibung 2 p_r wird, öffnet sich das Ventil

selbstthätig; fällt infolge dessen jedoch der Druck p¹ wieder und wirdp¹=^, so schliefst das Ventil sich wieder; es wird also bei Wiederholung dieses Vorganges das Ventil eine hin- und hergehende Bewegung machen.

Claims (4)

Es darf also für den vorliegenden Fall D nicht <C d sein; es mufs stets D>d sein, keinesfalls aber darf die Ringfläche 4 V —Έι 4 sein, wofern ein SelbstöfFnen nicht eintreten soll. Die Bedingung 4.' verlangt das Selbstöffnen des Ventils nach Herstellung des normalen Zustandes. Ist bei geschlossenem Ventil der Druck also von der Erzeugungsstelle wieder der normale = p, der auf der anderen Seite, also oberhalb des Ventils = P1, so ist der Druck vojq unten: D2 von oben: — d*)- Pl +Q. Soll das Ventil sich offen, so mufs: 4 sein. Da: i2: ist, so erhält man: D2 — ρ > (^D2- 4 oder: —Pi +Pd — 4 . 4 ^>()pi 4 4 daraus folgt: IV. ■ p>Pl, also unabhängig von D und d und Q bezw. pr. Bei heruntergehender Last war zwecks Druckwasserwiedergewinnung aberP1 >ρ; steht also die Steuerung so, dafs sie eine Rückströmung bedingt, so kann sich das Ventil zunächst nicht selbstthätig öffnen. Um aber die Last überhaupt, wenn auch zunächst langsam anzuheben, ist nur ein Druck p1 <Cp nöthig; denn für das gewöhnliche Arbeiten, bei dem die Last mit irgend einer Geschwindigkeit gehoben werden soll, müfsten durch ρ noch die Wasserreibungswiderstände überwunden werden. Stellt man also die Steuerung so, dafs die Last anzuheben ist, so wird der Druck zwischen Sicherheitsventil und' Verbrauchsstelle <C ρ und das Ventil öffnet sich selbstthätig. Diese Vorrichtung läfst sich mit gleich gutem Erfolge für jegliche Druckleitung, z. B. auch Dampf- und Druckluftleitungen, anwenden. Patant-Ansprüch:■ Absperrventil zum selbsttätigen, von der Strömung des Druckwassers unabhängigen Abschliefsen und Oeffhen von Druckleitungen, dadurch gekennzeichnet, dafs ein unter der Einwirkung einer Feder-, Gewichts-, Wasser-, oder Luftdruckbelastung stehender Plunger P mit diesem verbunden ist, wobei der Querschnitt des Ventils gröfser und höchstens gleich dem Querschnitt des Plungers und die Belastung kleiner ist als der Normaldruck auf die Flächeneinheit multiplicirt mit dem Querschnitt des Plungers, zum Zweck, dafs

1. das geöffnete Ventil bei gewöhnlichen Arbeitsverhältnissen, d. h. wenn im Druckstrang der beabsichtigte Druck, nach welchem auch die Belastung eingestellt ist, herrscht, selbst dann noch offen bleibt, wenn eine Drucksteigerung im Ventilgehäuse eintritt;

2. das geöffnete Ventil sich selbstthätig schliefst, wenn der Druck von der Erzeugungsstelle aus sinkt;

3. das geschlossene Ventil geschlossen bleibt, selbst wenn der Druck von der Verbrauchsstelle aus steigt, und

4. das geschlossene Ventil sich wieder selbstthätig öffnet, sobald der ursprünglich rechtmäfsige Zustand in der Druckleitung, der gewöhnliche Arbeitsdruck, in letzterer wieder hergestellt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.