DE7301253U - Druckentlastungsventil - Google Patents

Description

	D- 62 WIFSBADEN 2^ .März	te
Dr. Hans-Heinrich Willrath	• ·' ■ . Foitffadi 1327	1973
Dr. Dieter Weber	Guiuv-Frcyug-Stne« W * (06111) 37*710 TelegnmiudniMi WILLPATENT	b
Dipl.-Phys. Klaus Seiffert	V/s ch
PATENTANWÄLTE
File 2182

QualitroI Corporation
Fairport, New York/ USA
1385 Fairport Road

DRUCKENTLASTUNGSVENTIL

Priorität: vom 20.1.1972 in USA, Serial No. 219 27**

Die Neuerung betrifft ein Ventil für den Anschluß an einen Behälter zur automatischen Entlastung an überschüssigem Druck von Gasen, die sich in dem Behälter entwickeln können.

Während das neuerungsgemäße Ventil auf verschiedene Weise anwendbar ist, hat man es insbesondere für die Verwendung in Verbindung mit dem Tank eines elektrischen Flüssigkeitstransformators ausgebildet und geeignet gemacht, wie z.B. einer, welcher draußen angeordnet oder auf einem Mast befestigt ist.

Flüssigkeitstransformatoren neigen bei übergroßer Erwärmung oder bei fehlerhaftem Arbeiten zur Entwicklung von Gasen im Tank, die sich zu einem unerwünschten Überdruck aufbauen. Zweck des neuerungsgemäßen Ventils ist es, bei Verbindung mit dem Behälter auf einen vorbestimmten Gasdruckanstieg im

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PoitsAedc:

Frankfurt/Miln o/3kO Π Λ ^Bsltwl» fuk 4Ck Wiesbaden, Keoto-Nr. I» 897

Transformator anzusprechen, um den Transformator in wirksamer Weise von einem solchen Druck zu entlasten. Weiterhin ist es Zweck der Ventileinheit, eine Einrichtung vorzusehen, die automatisch auf den Betrieb der Einheit sichtbar den Personen anzeigt, die mit dem störungsfreien Betrieb des Transformators betraut sind, daß sich aus irgendeinem Grund Überdruck im Transformator entwickelt hat und entlastet worden ist.

Ein besonderer Vorteil des neuerungsgemäßen Ventils ergibt sich aus der Art der Zuordnung des Steuerventils darin relativ zu seinem Sitz und relativ zu einer Entlastungskammer, in der es bewegbar ist, wodurch beim Abheben des Ventils vom Sitz Druckgase vom Transformator s>\:-'.m< 11 und ungehindert durch die Kammer zu einem Abzugrohr strömen können.

Ein anderer Vorteil ergibt sich aus der Art der Zuordnung eines Verschlusses zum Abzugsrohr, der in der normalerweise geschlossenen Stellung schützend den inneren Ventilmechanismus der Einheit vor unerwünschtem Schmutz und Feuchtigkeit abdichtet. Der Verschluß ist so angeordnet, daß er leicht unter dem Druck von in die Einheit aus dem Transformator eintretenden Gasen vom Abzugsrohr abgeworfen werden kann. Der Verschluß hat eine verbleibende Verbindung mit dem Ventil bzw. der Einheit, wodurch er beim Abwerfen vom Abzugsrohr außerhalb des Rohres herabhängt, um eine leuchtend gefärbte Oberfläche als Signal darzubieten, daß der Transfer= mator einer Inspektion unterzogen werden muß.

Ein weiterer Vorteil ist vermittels einer Ziehstange bei einer Ausführungsform der Neuerung geschaffen, welche den Betrieb eines Ventils in der Einheit ermöglicht, damit sie von der Erde durch, eine Überwachungsperson für den Betrieb geprüft werden kann, die eine mit einem Haken versehene Stange verwendet, um die Ziehstange zu betätigen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Neuerung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Es zeigen:

Pig. 1 die Schnittansicht einer Druckentlastungsventileinheit unter Darstellung einer ersten Ausführungsform der Neuerung,

Pig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 der Fig. 1, Fig. 3 eine Draufsicht der Fig. 1,

Λ Fig. k eine Schnittansicht einer Druckentlastungsventileinheit unter Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Neuerung,

Fig· 5 einen Schnitt entlang der Linie 5-5 der Fig. k und Fig. 6 eine Draufsicht auf Fig. 4.

Die in der Äusführungsform der Figuren 1 bis 3 dargestellte Druckentlastungsventileinheit weist ein hohles Gehäuse 10 mit einem Hauptkörperteil 11 auf, der eine innere zylindrische

Kammer 12 bildet, in der ein federbelastetes Ventil 13 axial gleitend relativ zum Ventilsitz 14 angeordnet ist, welcher um das innere Ende eines Einlaßdurchgangs 15 vorgesehen ist. Der Einlaßdurchgang, der einen kleineren Durchmesser hat als die Kammer 12, wird durch einen Zapfen oder Rohransatz i6 gebildet, der sich axial vom vorderen Ende des Gehäuses erstreckt. Ein mit Gewinde versehenes Ende des Ansatzes soll die Verbindung zu einer Öffnung in dem mit gebrochenen Linien dargestellten Tank 18 eines elektrischen Flüssigkeitstransformators zwecks Entlastung desselben vor übersdi üssigem, sich darin entwickelndem Gasdruck schaffen. Schlüsselflächen 19 um den Körper herum schaffen eine Oberfläche, an die ein Schraubenschlüssel zur Befestigung der Einheit an einem zugeordneten Tank angelegt werden kann.

Die Ventilkammer 12 ist an ihrem rückwärtigen Ende vermittels einer kreisförmigen Abdeckplatte 21 verschlossen. Die Platte wird fest auf einer inneren Ringschulter 22 des Gehäuses sitzend vermittels einer Endlippe 23 des Gehäuses gehalten, das nach innen auf die Rückseite der Platte, z.B. durch Hämmern oder Walzen gebogen ist.

Ein kurzes herabhängendes AbJLaufrohr 2k an der Unterseite des Gehäuses schafft einen Entlastungsdurchgang 25, der die Verbindung zwischen der Ventilkammer und Atmosphäre schafft. Durchgang: 25 hat einen größeren Durchmesser als der Einlaßdurchgang 15, so daß er ein ungehindertes und schnelles

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Entweichen des Fließmittels aus der Ventilkammer gestattet.

Das Ventil hat einen kreisförmigen Kopf 26, der dauernd durch die Kraft einer Rückstellfeder 27 auf den Ventilsitz in den geschlossenen Zustand gedrückt wird. Die Feder wird zwischen einer Ringschulter des Ventilkopfes und der inneren Fläche der Abdeckplatte 21 begrenzt.

Das Ventil ist relativ zu seinem Sitz axial zur Kammer bewegbar und wird mittels eines zylindrischen, sich axial erstrekkenden Ansatzes oder Stößelteils 28 in dieser Bewegung unterstützt, der eine Gleitbewegung in einer koaxial angeordneten Hülse 29 aufweist, die durch einen sich nach vorn erstrekkenden Ansatz der Abdeckplatte gebildet wird. Ein nicht airgestellter Teil kann in der Hülse vorgesehen sein, um das unerwünschte Einfangen des Gases hinter den: Ventilstößel zu vermeiden.

Die Lage des Ventils zur Ventilkammer und zu seinem Sitz ist so gestaltet, daß man ein schnelles Ablassen oder Abblasen des Druckfließmittels zum Ablaßrohr erhält, welches der Öffnung des Ventils folgt. Zu diesem Zweck hat die Ventilkammer 12 einen größeren Durchmesser als der Ventilkopf 26. Längs der Wandoberfläche der Ventilkammer erstreckt sich eine Gruppe von gleichmäßig beabstandeten, radial herabhängenden Rippen 31 (liier: 3 an der Zahl), die als Führung für

den Ventilkopf dienen, sobald letzterer in seinem Sitz und von diesem fort bewegt wird. Die Rippen dienen gemeinsam mit der Halterung, welche durch die Hülse 29 für den Ventilstößel 28 vorgesehen ist, zur Stabilisierung des Ventils bei seiner Axialbewegung. Der Ventilkopf bietet für die Rippen eine breite Umfangslageroberfläche und dient weiterbin zur Stabilisierung der Bewegung des Ventils.

Die ausgenommenen Bereiche 32 des Gehäuses zwischen den Rippen werden unmittelbar in direkte Verbindung mit dem Einlaßdurchgang 15 gebracht, wenn das Ventil durch übermäßigen Gasdruck des sich in dem zugeordneten Transformator entwickelnden Gases von meinem Sitz abgedrückt wird. Vermittels dieser Konstruktion flxeßt unter Druck stehendes Gas aus dem Einlaßdurchgangs chne 11 α um das offene Ventil in die Rücksprungbereiche der Kammer 12, von wo es schnell durch das Ablaßrohr 2k zur Atmosphäre abbläst. ·

Das Ventil ist hinsichtlich seines Sitzes so ausgestattet, daß bei Ausübung eines vorbestimmtes Druckes des Transformatorgases im Einlaßdurchgang 15 auf das Ventil dieses sich plötzlich sprungartig öffnet und schnell nach hinten axial in die Kammer 12 hinein um einen beachtlichen Abstand von seinem Sitz bewegt. Hierdurch wird ein ungehindertes Strömen des unter Brück stehenden Gases von dem Einlaßdurchgang in die Kammer hinein ermöglicht. Zu diesem Zweck hat der Ventilsitz "\k die Form "eines um das innere Ende des Einlaßdurch-

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ganges geformten gerundeten Wulstes, Dieser Wulst springt etwas in die Kammer 12 hinein vor. Ferner hat der Ventilkopf' 20 einen größerem Durchmesser als der Einlaßdurchgang. Sobald sich ein ausreichender Gasdruck gegen den Bereich des Ventilkopfes mit dem kleineren Durchmesser aufgebaut hat, der dem Einlaßdurchgang gegenüberliegt, um das Ventil etwas vcn seinem Sitz gegen die Kraft seiner Feder zu bewegen oder "aufzureißen", sickert mittels dieser vorteilhaften Konstruktion das unter Druck stehende Gas um den den Ventilsitz bildenden Wulst und wirkt über den BeeLch des Ventilkopfes mit dem größeren Durchmesser. Die schnelle Entwicklung des Druckes über die gesamte vordere Oberfläche des Ventils drückt das Ventil zur sprungartigen Öffnung oder abrupten Bewegung nach innen gegen die Kraft der Feder und ermöglicht dadurch ein freies und ungehindertes Entleeren oder einen FIuO der einströmenden Flüssigkeit zum Ablaßrohr.

Der Entlastung des unter Druck stehenden Gases aus dem Ablaßrohr folgt die Entlastung der Feder 27, um das Ventil in seinen Sitz zurückzubringen. Eine kreisförmige Gummidichj iung 33» die in einem entsprechenden Rücksprung des Ventil-

; kopfes sitzt, wirkt als Kissen aas Ventil, wenn es wieder

, unter der Kraft der Rückstellfeder mit seinem Sitz in Ein-

griff tritt.

Eine Anzeigeeinrichtung 3k, die aus einem Abstand sichtbar ist, wird automatisch vom Ablaßrohr in eine in Fig. 1 mit <; gestrichtelten Linien gezeigte herabhängende Stellung abge-

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worfen, um den zuständigen Personen anzuzeigen, daß das Ventil "abgeblasen hat", d.h. durch Überdruck von sich in dem zugeordneten Transformator entwickelnden Gasen betätigt worden ist.

Die Anzeigeeinrichtung [}k ist ein Verschluß oder ein schwenkbar angeordneter Pfropfen im Abgasrohr, Sie weist eine ringförmige Basisplatte 35 auf, von deren Innenfläche sich axial ein kurzes Rohrteil 36 kleineren Durchmessers erstreckt. Der Pfropfen 3^ nimmt eine normalerweise geschlossene Stellung ein, in der sein rohrförmiges Teil "}6 in einem Teil 37 des Ablaßrohres mit entsprechend reduziertem Durchmesser auf= genommen wird, und die Basisplatte 35 sitzt auf einer Innenschulter eines Bereiches 38 des Ablaßrohres mit relativ grösserem Durchmesser. Ein O-Ririg 39 um das rohrförmige Teil, der in Reibeingriff mit der Wand des Ablaßrohres steht, schafft einen ausreichenden Widerstand gegen ein Abfallen des Pfropfens in seine offene Stellung infolge seines eigenen Gewichtes. Ein in den Figui^.i 1 und 3 gezeigter Ansatz oder eine Nase 41 erstreckt sich vom Umfang des Pfropfens und ist schwenkbar auf einem Schwenkstift kZ in einer Ausnehmung k-3 des Ablaßrohres angeordnet. In geschlossener Stellung dichtet der Pfropfen die Kammer gegen den Eintritt von Schmutz und Feuchtigkeit zum Ventilmechanismus ab. Dies ist vorteilhaft, da die Ventileinheit den verschiedensten Wetterbedingungen ausgesetzt ist, wenn sie an einem auf einem Mast befestigten Transformator angebracht ist.

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Der Schwenkstift kZ erstreckt sich durch einen vertikalen Schlitz kk mit toteir Spiel. Das Axialmaß des Schlitzes ist geeignet, su ermöglichen, defl das rchrförnsige Teil 36 des Pfropfens axial aus dem Bereich 37 des Ablaßrohres mit reduziertem Widerstand in den Bereich 38 mit größerem Widerstand unter dem Druck des in die Ventilkammer eintretenden Gases herausgeworfen vird. Wenn dies geschieht, schwingt der Pfropfen 3^ in seiner Angel im Winkel nach unten und aus dem Ablaßrohr heraus in die in Fig. 1 mit gestrichelten Linien dargestellte Vertikalposition und hängt an seinem Schwenkstift. Eine hell oder leuchtend gefärbte Oberfläche 45 des Pfropfens wird dann auch in größerem Abstand sichtbar und zeigt den betreffenden Personen an, daß der zugehörige Transformator wegen eines möglichen Fehlers zu inspzieren ist.

Ein angebohrtes Loch 46 ist in dem Gehäuse vorgesehen, um mittels einer Schraube einen elektrischen Erddraht am Gehäuse zu befestigen.

Die in den Fig. k bis 6 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der der Fig. 1 in einigen Punkten, Das rückwärtige Ende des Gehäuses 50 ist durch eine Abdeckplatte 51 abgeschlossen, die fest gegen eine Ringschulter 52 des Gehäuses mittels einer Ringlippe 53 gehalten wird, die über die Rückseite der Platte gehämmert oder gewalzt ist.

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Die Abdeckplatte sieht eine zentrale Öffnung ^h vor, deren Wand als Lageroberfl^che und Führung für eine Ventilziehstange 55 dient. Letztere erstreckt sich axial von dem kreisfermigen Ventilkopf 56 und ragt außerhalb des Gehäuses durch die Abdeckplatte hervor.

Ein Ziehring 57» der lose in einer Öffnung im Außenende der Stange aufgenommen ist, so daß man eine herabhängende Stellung erhält, ist zum wahlweisen Öffnen des Ventils zwecks Prüfung vorgesehen. Der Ring kann mit einem Haken am Ende einer langen von der Prüfperson auf der Erde getragenen Stange ergriffen und betätigt werden, um das Ventil in den offenen Zustand zu ziehen.

Die Ausführungsform der Fig. k unterscheidet sich auch von jener der Fig. 1 hinsichtlich der Anzeigeeinrichtung 58· Diese weist die Form einer hell colorierten Kappe 59 auf, die abnehmbar über das Ablaßrohr 61 eingepaßt ist. Sie ist geeignet ausgebildet, um unter Druck des aus dem Einlaßdurchgang 63 in die Ventilkammer 62 eintretenden Gases vom Ablaßrohr fortgestoßen zu werden.

Die Kappe ist an einem Ende einer hier als Kette dargestä.1-ten elastischen Rückhalteleine 64 verankert. Das andere Ende der Leine ist an einem Rückhaltering 65 angebracht, der über die Rohransatzverlängerung 66 des Gehäuses geschoben ist. Wenn die Kappe vom Ablaßrohr freigegeben ist, baumelt sie am Ende der Kette in der Luft, wie rechts in Fig. k mit ge-

strichelten Linien gezeichnet ist. Die hell colorierte baumelnde Kappe ist für die Aufsichtsperson auf der Erde sichtbar und zeigt ihr an_f daß das Ventil d^ιrch in dem zugeordneten Transformator 18 sich entwickelten überschüssigen Gasdruck betätigt worden war.

Die Kappe ist aus einem Material gebildet, das leicht ist, so daß sie nicht unter der Kraft ihres eigenen Gewichtes aus dem Ablaßrohr abfallen wird. Bei der dargestellten Aus führungsform ist die Kappe aus hellfarbigem Kunststoffmaterial hergestellt.

Die Kappe ist so gestaltet-_; daß sie einen starken Reibungseingriff auf das Ablaßrohr hat, der ausreicht, damit die Kappe nicht durch die gewöhnlichen Wetter aus dem Rohr herausgezogen wird, und nicht stark genug, um zu verhindern, daß die Kappe unter dem Druck der Transformatorgase, die in die Ventilkammer eingetreten sind, aus dem Rohr herausgedrückt wird. Zu diesem Zweck hat die Kappe eine rohrförmige Verlängerung 67, deren Axialmaß größer als das des kleinsten Äxialmabes des Ablaßrohres 61 unter dem Gehäuse 50 ist. Hierdurch kann die rohrförmige Verlängerung der Kappe nach dem Einpassen in das Ablaßrohr einen erheblichen Teil dieses Rohres aufnehmen. Diese Anordnung gestattet den ReibeingriiT des Ablaßrohres auf einem erheblichen Bereich der äußeren Oberfläche mit dem rohrförmigen Teil der Kappe. Wegen der Unterschiede im Axialmaß des Ablaßrohres und des rohrförmigen 'Teiles der Kappe kann das Ablaßrohi nicht auf

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den Boden auf die innere Oberfläche 68 der Basisplatte 69 der Kappe aufstoßen. Das sich ergebende Spiel bei 71 S^e~ stattet es dem Druck des in die Ventilkammer eintretenden Transformatorgases, daß es über einen breiten Durchmesserbereich ausgeübt wird, der durch die innere Oberfläche 68 der Kappe vorgesehen ist und dementsprechend es dem unter Druck stehenden Gas ermöglicht, leicht die Kappe aus dem Ablaßrohr abzustoßen.

Die Lagerstellimg der breiten Umfangsoberfläche 72 des Kopfes 56 des Ventils zu den inneren Oberflächen der sich längs entlang der Innenwand der Ventilkammer erstreckenden Rippen 73 ist angemessen für die Führung und Stabilisierung des Ventils bei seiner Axialbewegung zum Ventilsitz 7^ hin und von diesem fort. Die Lagerungsbeziehung der Ziehstange 55 der Führungsöffnung 5^ unterstützt auch die Stabilisierung der Bewegung des Ventils.

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Claims (10)

Schutzansprüche :

1.) Druckentlastungsventileinheit zur automatischen Entlastung eines Behälters von überschüssigem Druckgas, welches sich darin entwickelt hau, mit einem Gehäuse mit einer Xnnenkammer, einem sich von einem Ende des Gehäuses zur Ankopplung der Einheit an den Behälter erstreckenden Rohransatz, der einen Einlaßdurchgang zur Kammer füi/die Führung des Druckgases vom Behälter in die Kammer hinein bildet, einem um das innere Ende des Durchganges bei seiner Verbindung mit der Kammer gebildeten Ventilsitz, einer das Ventil in einen geschlossenen Zustand auf den Sitz vorspannenden Feder _t wobei das Ventil von seinem Sitz auf die Entwicklung eines vorbestimmten Druckes des Gases in dem Rohransatz bewegbar ist, und mit einer von der Ktjiraier nach außerhalb des Gehäuses führenden Öffnung zur Bildung eines Entlastungsdurchganges für die Verbindung der Kammer mit Atmosphäre, gekennzeichnet durch eine Kappe (34, oder 59) ι die entfernbar am Gehäuse befestigt ist und die Öffnungen (25) verschließt und vom Gehäuse nach Entwicklung eines vorbestimmten Druckes eines in die Kammer (12) eintretenden Fließmittels verdrängbar ist.

2.) Ventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine elastische, die Kappe (59) mit dem Gehäuse verbindende Leitung (64) zum Herabhängenlassen der Kappe relativ zum Gehäuse, wenn die Kappe von der Kammer entfernt ist (Fig. 4).

3.) Ventileinlieit nach Anspruch 1, dadurch gekenni. ichnet, daß die Kammer (12) koaxial zum Einlaßdurchgang (15) angeordnet ist und einen größeren Durchmesser hat, sich eine Gruppe von am Umfang beabstandeten Rippen (31) längs der Wand der Kammer (12) erstreckt und radial zur Führung des Ventils (26) herabhängt, wenn es relativ zum Sitz (i4) bewegt wird, und daß die Rippen zwischeneinander radial ausgenommene Bereiche (32) bilden, die eine direkte Verbindung; mit dem Entlastungdruchgang \25) aufweisen, und zwar nach Abheben des Ventils vom Sitz.

4.) Ventileinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) eine rückwärtige Verschlußwand (21) aufweist, die mit einer sich axial nach vorn in die Kammern (12) erstreckende Hülse (29) versehen ist, in der ein sich nach hinten erstreckender Stößel (28) des Ventils gleitbar aufgenommen ist.

5.) Ventileinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz durch einen Ringwulst (14) um den Einlaßdurchgang (15) gebildet ist, der in die Kammer vorspringt und das Ventil (26) in seiner Av.fsitzsteilung von einem vorderen Endwandbereich der Kammer neben der Wulst im Abstand hält.

6.) Ventileinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (3²O einen O-Ring (39) mit Eibeingriff mit der Wand des Entlastungsdurchgangs (25) trägt.

7.) Ventileinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe an einem Ende (42) im Entlastungsdurchgang (25) neben einem äußeren Ende des letzteren angelenkt ist.

8.) Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rückwärtige Verschlußwand (51) des Gehäuses (50) mit einer Ventilziehstangenführungsöffnung (5^) versehen ist, durch die sich eine Ziehstange (55) axial Vom Ventil (72) erstreckt und nach außerhalb des Gehäuses ragt.

9.) Ventil nach Anspruch 8,d adurch gekennzeichnet, daß ein Ziehring (57) mit dem hervorragenden Ende der Ziehstange (55) in Eingriff steht,

10.) Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Entlastungsdurchgang (6i) durch die Unterseite des Gehäuses öffnet.