DE1252994B

DE1252994B - Pressure relief and control device

Info

Publication number: DE1252994B
Application number: DEB75993A
Authority: DE
Inventors: Harry Mcwalter Valentine; Robert Joseph Morse
Original assignee: Bendix Westinghouse Automotive Air Brake Co
Current assignee: Bendix Westinghouse Automotive Air Brake Co
Priority date: 1963-03-26
Filing date: 1964-03-20
Publication date: 1967-10-26

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

F16kF16k

Deutsche KX: 47 g-47/02 German KX: 47 g -47/02

Nummer: 1252994Number: 1252994

Aktenzeichen: B 75993 XII/47 gFile number: B 75993 XII / 47 g

Anmeldetag: 20. März 1964 Filing date: March 20, 1964

Auslegetag: 26. Oktober 1967Opening day: October 26, 1967

Die Erfindung betrifft eine Druckentlastungs- und Steuereinrichtung, bei der in einer Gehäusebohrung ein federbeaufschlagtes, die Pumpenleitung von der Atmosphäre trennendes Absperrventil sowie ein koaxial zum Absperrventil angeordnetes, die Pumpenleitung vor der Speicherleitung trennendes Rückschlagventil vorgesehen ist.The invention relates to a pressure relief and control device in which in a housing bore a spring-loaded shut-off valve separating the pump line from the atmosphere and a coaxial one Check valve arranged towards the shut-off valve and separating the pump line upstream of the storage line is provided.

Bei den bekannten Druckentlastungs- und Steuereinrichtungen dieser Art besteht die Gefahr, daß das Absperrventil dann, wenn der Speicherdruck die Höhe des Ansprechdruckes des Absperrventils erreicht, in Flatterbewegungen gerät und das Fördermedium hierdurch aufgeheizt wird.In the known pressure relief and control devices of this type there is a risk that the Shut-off valve when the storage pressure reaches the level of the response pressure of the shut-off valve, starts fluttering and the pumped medium is heated up as a result.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Erzielung einer Schnappwirkung bei dem Absperrventil eine Aufheizung zu vermeiden. Das Absperrventil soll ohne Verharren in einer Zwischenstellung jeweils entweder vollständig offen oder geschlossen sein, wodurch eine Aufheizung des Ventils infolge Drosselung des Mediums im Absperrventil sicher vermieden wird. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß das Absperrventil und das Rückschlagventil in axialem Abstand voneinander in der Gehäusebohrung angeordnet sind, wobei der zwischen Rückschlagventil und Absperrventil liegende Abschnitt der Gehäusebohrung an die Pumpenleitung angeschlossen ist, und daß das Rückschlagventil mit einem in der Gehäusebohrung verschiebbar geführten Kolben verbunden ist, der seinerseits mit dem sich in Strömungsrichtung öffnenden Verschlußstück des Absperrventils fest oder unter Zulassen eines axialen Spiels verbunden ist.The invention is based on the object by achieving a snap action on the shut-off valve to avoid heating. The shut-off valve should be in an intermediate position without stopping each be either fully open or closed, causing the valve to heat up as a result Throttling of the medium in the shut-off valve is reliably avoided. This is accomplished according to the invention achieved that the shut-off valve and the check valve at an axial distance from each other in the Housing bore are arranged, the one lying between the check valve and shut-off valve Section of the housing bore is connected to the pump line, and that the check valve with is connected to a piston guided displaceably in the housing bore, which in turn is connected to the closing piece of the shut-off valve that opens in the direction of flow or allows a axial play is connected.

Dadurch ermöglicht die Einrichtung nach der Erfindung eine Schnappwirkung.As a result, the device according to the invention enables a snap action.

Der Ansprechdruck der Einrichtung ist dann nicht nur eine Funktion davon, ob der Kolben fest oder lose mit dem Absperrventil verbunden ist, sondern auch des Verhältnisses der druckbeaufschlagten Flächen des Kolbens und des Verschlußstückes des Absperrventils.The response pressure of the device is then not only a function of whether the piston is fixed or not loosely connected to the shut-off valve, but also the ratio of the pressurized Areas of the piston and the closing piece of the shut-off valve.

Die Wahl der Verbindung zwischen dem Verschlußstück und dem Kolben und des Verhältnisses zwischen ihren Flächen ermöglicht es, nach Wunsch das öffnen des Ventils unter Schnappwirkung in Funktion von dem Druck an dem Behälter, an der Pumpe oder in Funktion von beiden zu erhalten.The choice of the connection between the plug and the piston and the ratio between its surfaces enables the valve to be opened with a snap action if desired Function of the pressure on the container, on the pump or in function of both.

Weitere Merkmale im Rahmen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Further features within the scope of the invention are characterized in the subclaims.

In der einzigen Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem senkrechten Schnitt dargestellt. In the single drawing, an embodiment of the invention is shown in a vertical section.

Die Druckentlastungs- und Steuereinrichtung nach Druckentlastungs- und SteuereinrichtungThe pressure relief and control device after the pressure relief and control device

. Anmelder:. Applicant:

Bendix-Westinghouse Automotive Air Brake
Company, Elyria, Ohio (V. St. A.)Bendix-Westinghouse Automotive Air Brake
Company, Elyria, Ohio (V. St. A.)

Vertreter:
ίο Dipl.-Ing. H. BeglichRepresentative:
ίο Dipl.-Ing. H. Beglich

und Dipl.-Ing. A. Wasmeier, Patentanwälte,
Regensburg, Lessingstr. 10and Dipl.-Ing. A. Wasmeier, patent attorneys,
Regensburg, Lessingstr. 10

*5 Als Erfinder benannt:* 5 Named inventor:

Harry McWalter Valentine,Harry McWalter Valentine,

Robert Joseph Morse, Elyria, Ohio (V. St. A.)Robert Joseph Morse, Elyria, Ohio (V. St. A.)

J₈₀ Beanspruchte Priorität:J ₈₀ Claimed priority:

V. St. v. Amerika vom 26. März 1963 (267 986)V. St. v. America March 26, 1963 (267 986)

as der Erfindung enthält ein Gehäuse 10 mit Gehäusebohrungsabschnitten 12, 14, die über Öffnungen 16, 18 mit der Pumpenleitung 20 eines Kompressors 22 und der Speicherleitung 24 eines Druckmittelbehälters 26 verbunden sind.As the invention contains a housing 10 with housing bore sections 12, 14, which are connected to the pump line 20 of a compressor 22 and the storage line 24 of a pressure medium container 26 via openings 16, 18.

Das Gehäuse 10 enthält einen oberen Teil 28 und einen mit ihm durch ein Schraubgewinde verbundenen unteren Teil 30, der mit einer ringförmigen, eine Austrittsöffnung 34 umgebenden Schulter 32 versehen ist. Die Austrittsöffnung 34 führt zu einer atmosphärischen Bohrung 35 und wird normalerweise durch ein kugelförmiges Absperrventilverschlußstück 36 abgeschlossen, welches unter Abdichtung mit einem konischen Ventilsitz 38 auf der äußeren oder stromabwärts gerichteten Seite der Austrittsöffnung 34 im Eingriff steht. In eine mittlere Bohrung 40 des Verschlußstückes 36 ist das untere mit Schraubgewinde versehene Ende eines Bolzens 42 eingeschraubt, welcher sich nach oben durch den Abschnitt 12 hindurch erstreckt und mit seinem oberen Ende in einer Bohrung 44 verschiebbar gelagert ist. Die Bohrung 44 ist in dem unteren Ende eines Kolbens 46 vorgesehen, welcher von einem im Durchmesser kleineren Teil 47 der Gehäusebohrung verschiebbar aufgenommen wird. Der Bolzen 42 trägt an seinem oberen Ende einen Anschlag 48, welcher in der dargestellten Weise aus einer Mutter oder einem anderen Bund mit oberenThe housing 10 contains an upper part 28 and a lower part 30 connected to it by a screw thread, which is provided with an annular shoulder 32 surrounding an outlet opening 34. The exit port 34 leads to an atmospheric bore 35 and is normally closed by a spherical check valve plug 36 which is sealingly engaged with a conical valve seat 38 on the outer or downstream side of the exit port 34. The lower end of a bolt 42 , which is provided with screw thread, is screwed into a central bore 40 of the closure piece 36 and extends upward through the section 12 and is mounted displaceably in a bore 44 with its upper end. The bore 44 is provided in the lower end of a piston 46 which is slidably received by a smaller diameter part 47 of the housing bore. The bolt 42 carries at its upper end a stop 48 which, in the manner shown, consists of a nut or another collar with upper

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und unteren Flächen 50, 52 bestehen kann. Zwi- gehalten wird, ist der Kompressor entlastet und liefert sehen die untere Oberfläche 52 des Anschlages 48 seine gesamte Arbeitsleistung direkt zur Atmosphäre und die Schulter 32, welche die Austrittsöffnung 34 durch die offene Austrittsöffnung 34. Damit wird umgibt, ist eine Regulierfeder 54 eingeschaltet, auch alle Flüssigkeit, welche sich in der Pumpenweiche das Verschlußstück 36 jederzeit in seine ge- 5 leitung 20 oder in dem Gehäuseabschnitt 12 angeschlossene Stellung drückt. sammelt haben sollte, zur Atmosphäre durch dieand lower surfaces 50, 52 may exist. If there is a hold, the compressor is relieved and delivers See the bottom surface 52 of the stop 48 doing all of its work directly to the atmosphere and the shoulder 32 which becomes the exit port 34 through the open exit port 34. Thus surrounds, a regulating spring 54 is switched on, including all the liquid which is connected to the closure piece 36 at any time in its conduit 20 or in the housing section 12 in the pump switch Position presses. should have collected, to the atmosphere through the

Der Kolben 46 ist von länglicher, zylindrischer Austrittsöffnung 34 entleert.The piston 46 is emptied from an elongated, cylindrical outlet opening 34.

Form und hat ein unteres Ende 56, mit welchem er Es soll jetzt angenommen werden, daß der Druck mit der oberen Hache 50 des Anschlages 48 in Ein- in dem Behälter 26 zu fallen beginnt und weiter fällt, griff kommt, wenn er sich in einer weiter unten be- ίο bis er eine Höhe erreicht, wo die sich auf den schriebenen Weise nach unten bewegt. Der Kolben Kolben 46 auswirkende, nach unten gerichtete Kraft 46 ist mit einem einteiligen, ringförmigen Bund 58 geringer als die nach oben gerichtete Kraft der auf versehen, dessen untere Fläche eine obere Abstüt- den Kolben 46 durch den Anschlag 48 wirkenden zung für den flachen, inneren Teil einer becherför- Feder 54 ist. In diesem Fall beginnen die Teile des migen Manschette 62 aus elastischem Werkstoff eines 15 Ventils sich in Richtung auf ihre obere Stellung in Rückschlagventils 60 bildet, die in Richtung des Ge- der Zeichnung zu bewegen und weiterhin in dieser häusebohrungsabschnittes 14 liegt. Die untere Seite Richtung zu bewegen, bis das Verschlußstück 36 mit der Manschette 62 liegt auf einem Ring 64 auf, wel- dem konischen Sitz 38 in Eingriff kommt und dacher durch einen Sprengring 56 in einer Nut um den durch die Austrittsöffnung abschließt. Unmittelbar Kolben 56 herum festgehalten wird. Das Rückschlag- so danach baut sich in dem Gehäuseabschnitt 12 Druck ventil 60 ermöglicht es, daß das Strömungsmedium auf und wirkt auf die Unterseite des Kolbens 46. Daunter Druck an dem Umfang der Manschette 62 von durch wird er in seine voll angehobene Stellung in dem Abschnitt 12 zu dem Abschnitt 14 entlangfließt, der Zeichnung mit einer Schnappwirkung getrieben, aber einen Fluß in der umgekehrten Richtung ver- Darauf fließt das Strömungsmedium an dem Umfang hindert. 35 der Manschette 62 zu dem Behälter 26 entlang, bis Beim Betrieb fließt das Strömungsmedium unter der Druck in dem System bis auf einen Stand ander Annahme, daß anfänglich kein Druck in dem wächst, der ausreicht, um das Verschlußstück 36 von Behälter 26 herrscht, wenn der Kompressor 22 be- seinem Sitz abzuheben, woraufhin sich der oben betrieben wird, durch die Pumpenleitung 20 und die schriebene Arbeitszyklus wiederholt.
Einlaßöffnung 16 in den Gehäusebohrungsabschnitt 30 Das Absperrventil kann zwischen seiner offenen 14 und von dort zu dem Behälter 26 durch die Öff- und geschlossenen Stellung unabhängig von dem nung 18 und die Leitung 24. Wenn der Kompressor Kolben 46 beweglich sein, wobei diese unabhängige weiterarbeitet, baut sich in dem gesamten System Bewegung durch die verschiebbare Lagerung der Druck auf und wirkt nach unten auf das Absperr- Kolbenbohrung 44 auf dem oberen Ende des Bolzens ventilverschlußstück 36 durch die Austrittsöffnung 35 42 erreicht wird. Bei dieser Anordnung kann sich 34. Die wirksame Hache des Verschlußstückes ist das Verschlußstück 36, sollte der Kolben 46 aus eine Funktion des Durchmessers der Austrittsöff- irgendeinem Grunde an dem Gehäuse hängenbleiben, nung, und wenn der auf diese wirksame Fläche wir- trotzdem in seine offene Stellung bewegen, wenn der kende Systemdruck die nach oben gerichtete oder Systemdruck einen vorbestimmten, durch die Feder Schließkraft der Feder 54 übersteigt, wird das Ver- 40 54 eingestellten hohen Wert erreicht. Es wirkt somit schlußstück 36 von seinem Sitz 38 weggedrückt und als ein Sicherheitsventil, um den Aufbau von Systemgibt damit die gesamte Querschnittsfläche des Ventils druck oberhalb einer Sicherheitshöhe zu verhindern, dem Systemdruck frei, so daß es damit in seine volle Das Ventil nach der Erfindung arbeitet aber nicht offene Stellung mit einer Schnappwirkung getrieben nur als eine Entladevorrichtung und als ein Absperrwird. Wenn dieses eintritt, wird der gesamte in dem 45 und Sicherheitsventil, sondern durch eine ausgewählte Gehäusebohrungsabschnitt 12 herrschende Druck zur Beziehung der wirksamen druckbeaufschlagten Ha-Atmosphäre mit dem Ergebnis ausgestoßen, daß der chen dient das Ventil auch als Kompressorregler. Bei Druck in dem Behälter 26 in umgekehrter Richtung entsprechender Dimensionierung der druckbeaufdurch die Leitung 24 und die Lieferöffnung 18 auf schlagten Rächen nämlich kann sich der Druck, bei die obere Seite der Manschette 62 wirkt und sie in 50 dem sich das Ventil öffnet, bedeutend von dem Druck abdichtenden Eingriff mit der Seitenwandung des unterscheiden, bei welchem es sich schließt. Um beiAbschnittes 14 drückt und gleichzeitig eine nach spielsweise das Ventil offen zu halten, bis der Behälunten gerichtete Kraft auf den Kolben 46 ausübt. In terdruck auf eine Höhe gefallen ist, die unter dem diesem Zustand wirkt sich kein Gegendruck in der Druck liegt, bei dem das Ventil geöffnet wird, wird Pumpenleitung 20 aus, da sich dieser jetzt imwesent- 55 die von dem Durchmesser der Manschette oder der liehen auf atmosphärischem Druck auf Grund der im Durchmesser verkleinerten Bohrung des Teils 47 offenen Lage des Verschlußstückes 36 befindet. Der begrenzte wirksame Querschnittsfläche größer als der Kolben 36 geht weiter nach unten, bis sein unterer Durchmesser der Austrittsöffnung 34 gemacht. Somit Rand 56 mit der oberen Fläche 50 des Anschlages wird ein hoher, auf die effektive Fläche des Austritts-48 in Eingriff kommt und dadurch verhindert, daß 60 ventils sich auswirkender Druck, der ausreicht, um er durch die Feder 54 in seine geschlossene Stellung die Feder 54 zusammenzudrücken und das Verschlußzurückgebracht wird, solange wie die nach unten ge- stück 36 zu öffnen, durch einen kleineren Behälterrichtete, sich auf die obere Fläche des Kolbens und druck ausgeglichen, der sich über die größere effekdes Rückschlagventils auswirkende Druckkraft die tive Hache auf der oberen Seite der Manschette und nach oben gerichtete Kraft der Feder 54 übersteigt. 65 des Kolbens 46 auswirkt. Ein zusätzlicher, einen geWenn sich das Verschlußstück 36 in seiner vollen ringeren Schließdruck sichernder Faktor besteht in offenen Stellung befindet und in dieser Stellung durch der Reibkraft zwischen der Manschette 62 des Rückdie oben beschriebene Wirkung des Kolbens 46 fest- schlagventils 60 und der Wand des oberen Teiles 47Shape and has a lower end 56, with which it should now be assumed that the pressure with the upper Hache 50 of the stop 48 begins to fall in the container 26 and continues to fall, when it is in a grip continue down until it reaches a height where the moves down in the manner written. The downward force 46 acting on the piston piston 46 is provided with a one-piece, annular collar 58 less than the upward force of the piston 46, the lower surface of which has an upper support, the piston 46 acting through the stop 48 for the flat, inner part of a cup conveyor spring 54 is. In this case, the parts of the shaped sleeve 62 made of elastic material of a valve begin to form in the direction of their upper position in the non-return valve 60, which moves in the direction of the figure and continues to lie in this housing bore section 14. Move the lower side direction until the closure piece 36 with the cuff 62 rests on a ring 64 which engages the conical seat 38 and closes by a snap ring 56 in a groove around the through the outlet opening. Immediately piston 56 is held around. The non-return so then builds up in the housing section 12 pressure valve 60 allows the flow medium to and acts on the underside of the piston 46. As a result of pressure on the circumference of the cuff 62 by it is in its fully raised position in the section 12 flows along to section 14, the drawing being driven with a snap action, but flow in the reverse direction preventing the flow medium from flowing at the circumference. 35 of the cuff 62 to the container 26 until In operation, the fluid flows under the pressure in the system to a level other than the assumption that initially no pressure grows in that sufficient to the closure 36 of container 26 when there is take off the compressor 22 from its seat, whereupon the one above is operated through the pump line 20 and the written work cycle is repeated.
Inlet opening 16 into the housing bore section 30. The shut-off valve can be moved between its open 14 and from there to the container 26 through the open and closed positions independently of the opening 18 and the line 24. If the compressor piston 46 is movable, which continues to operate independently, the pressure builds up in the entire system due to the displaceable mounting and acts downwards on the shut-off piston bore 44 on the upper end of the bolt valve closure piece 36 through the outlet opening 35 42 is reached. With this arrangement 34. The effective surface of the locking piece is the locking piece 36, should the piston 46 get caught on the housing for any reason as a function of the diameter of the outlet opening, and if the surface on this effective surface is still in its Move open position when the kende system pressure exceeds the upward or system pressure a predetermined, by the spring closing force of the spring 54, the adjusted high value 40 54 is reached. It thus acts closing piece 36 pushed away from its seat 38 and as a safety valve to prevent the build-up of the system so that the entire cross-sectional area of the valve pressure above a safety level, the system pressure so that it works with it in its full The valve according to the invention but not open position is driven with a snap action only as an unloader and as a shut-off. When this occurs, all of the pressure prevailing in the 45 and safety valve, but through a selected housing bore section 12 relating to the effective pressurized atmosphere, is expelled with the result that the valve also serves as a compressor regulator. In the case of pressure in the container 26 in the opposite direction corresponding to the dimensions of the pressure applied through the line 24 and the delivery opening 18 to the thrown avengers, the pressure at which the upper side of the cuff 62 acts and the pressure at which the valve opens can differ significantly from that Pressure-sealing engagement with the side wall of the differ at which it closes. In order to push at section 14 and at the same time hold the valve open, for example, until the container exerts a force directed downwards on the piston 46. In the negative pressure has fallen to a level below which there is no counterpressure in the pressure at which the valve is opened, the pump line 20 becomes effective, since this is now essentially that of the diameter of the cuff or the borrowed is at atmospheric pressure due to the reduced diameter bore of the part 47 open position of the closure piece 36. The limited effective cross-sectional area greater than the piston 36 continues downward until its lower diameter is made the outlet opening 34. Thus, edge 56 with the upper surface 50 of the stop will provide a high level of pressure applied to the effective area of the outlet 48, thereby preventing the valve from acting pressure sufficient to cause the spring 54 to move it into its closed position To compress the spring 54 and to return the closure, as long as the downwardly opening piece 36 is directed through a smaller container, is balanced on the upper surface of the piston and the pressure is balanced by the pressure force exerted by the larger effekdes check valve upper side of the cuff and upward force of the spring 54 exceeds. 65 of the piston 46 acts. An additional factor securing a certain lower closing pressure when the closure piece 36 is in the open position and in this position the above-described effect of the piston 46 check valve 60 and the wall of the upper part due to the frictional force between the sleeve 62 of the rear 47

Claims

of the housing after the sleeve 62 has moved into sealing engagement with the wall by the container pressure upon opening of the exhaust valve. Although it is desirable in most applications that there is independent cooperation between the piston 46 and the plug 36 in order that the discharge valve can additionally function as a safety valve as explained above, this embodiment is not essential in that the valve also functions, when the piston and the discharge valve are firmly connected to one another; in certain cases this design may be preferred. Depending on which pressure the valve opens, depends not only on whether the piston 46 is firmly or loosely connected to the shut-off valve, but also on the ratio of the pressurized areas of the piston 46 and the closure piece 36 of the shut-off valve. This results in the following conditions for the ίο dependency of the response pressure of the shut-off valve 36: a) with a fixed connection piston 46 - shut-off valve 36: area ratio> 1: ε * ■ ^ 36 nsprech. 36 '\ * 20 »24 ·" b) with a backlash connection piston 46 - shut-off valve 36: Area ratio 1 <ψ- <1: PAn8sprach. Se = / (P20), where P 20 and P 24 are the pump or accumulator pressure The response pressure of the shut-off valve 36 is thus, depending on the design of the device, a function only of the pump pressure or a function only of the accumulator pressure or a function of pumps and line pressure.

1. Pressure relief and control device in which a spring-loaded, The shut-off valve separating the pump line from the atmosphere and a shut-off valve coaxial to the Check valve arranged on a shut-off valve and separating the pump line in front of the storage line is provided, characterized in that that the shut-off valve (36; 42, 54) and the check valve (60) at an axial distance are arranged from each other in the housing bore, the between the check valve and Shut-off valve lying section (12) of the housing bore connected to the pump line (20) is, and that the check valve with a slidably guided in the housing bore Piston (46) is connected, in turn with the opening in the flow direction Closing piece of the shut-off valve is fixed or connected while allowing axial play.

2. Pressure relief and control device according to claim 1, characterized in that the area of the piston (46) acted upon by the accumulator pressure is greater than that of the pump pressure acted upon surface of the shut-off valve closure piece (36).

3. Pressure relief and control device according to claims 1 and 2, characterized in that that the check valve consists of a cup-shaped arranged on the circumference of the piston (46) The cuff is made of elastic material.

4. Pressure relief and control device, characterized in that the piston (46) on a bolt (42) connected in a form-fitting manner to the closure piece (36) of the shut-off valve, which is provided with a stop (48), is slidably mounted.

Considered publications:
German Auslegeschrift No. 1078 395;
U.S. Patent No. 2,680447.

1 sheet of drawings