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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Sicherheitsventil zum Abbau eines
eine vorgegebene Schwelle übersteigenden Überdrucks über zur
umgebenden Atmosphäre
führende
Ausströmöffnungen mit
einem dichtend an einem Überdruckraum
anbringbaren, einen Ventilsitz aufweisenden Ventilgehäuse und
einer mit diesem lösbar
verbundenen Ventilhaube, in der ein mit definierter Gegenkraft gegen den
Ventilsitz gedrückter
Ventilkegel in einer Axialführung
verschieblich an einem Führungsglied
gehalten ist.
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Ein
Sicherheitsventil dieser Art ist in der
DE 77 34 368 U1 angegeben.
Bei diesem bekannten Sicherheitsventil wird ein Ventilgehäuse in Form
eines Gehäuseunterteils
mit einem Hochdruckstutzen an einen Hochdruckraum angeschlossen,
und ein Strömungsweg
in einen drucklosen Raum ist mittels eines mit Federkraft auf einen
Ventilsitz gedrückten
tellerförmigen
Ventilkegels bei normalen Druckverhältnissen gesperrt, wird aber
durch Anheben des Ventiltellers in Folge eines eine vorgegebene
Schwefle übersteigenden
Drucks geöffnet,
so dass sich der Druck in dem Hochdruckraum durch Ausstrom des den
Druck erzeugenden Mediums in den drucklosen Raum abbaut. Der Ventilkegel
ist an einem eine Axialführung
bewirkenden Führungsglied
in Form eines Ventilstößels angebracht,
der in einem Führungsstück verschieblich
geführt
ist, welches in einem eine Haube bildenden Ventiloberteil angebracht
ist. Zwischen dem Ventilunterteil und dem Ventiloberteil ist zur
Abdichtung der Führungskomponenten
gegenüber
dem Medium eine Dichtmembran eingespannt, auf der auf der von dem
Hochdruckraum abgewandten Seite ein topfförmiger Membranteller sitzt.
Die Einspannung der Dichtmembran erfolgt an ihrem Außenrand,
wozu in dem Hohlraum des Gehäuseunterteils
ein Absatz gebildet ist, der mit der Stirnseite des Gehäuseoberteils
zum Einspannen der Dichtmembran zusammenwirkt, wobei das Gehäuseoberteil
mit dem Gehäuseunterteil
verschraubt ist. An dem von dem Ventilsitz abgewandten Ende des
Ventiloberteils ist ein mit dem Ventilstößel gekoppelter Drehgriff angeordnet,
mit dem eine Vorspannung veränderbar
ist. Ein derartiger Drehgriff ist häufig ungünstig.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitsventil der
eingangs genannten Art bereit zu stellen, das ohne Drehgriff ausgebildet
ist und eine möglichst
einfache Fertigung und Bearbeitung mit sicherer Funktionsweise ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Hierbei
ist vorgesehen, dass die Ventilhaube auf ihrer von dem Ventilkegel
abgewandten Seite von einer gesichert angebrachten, abnehmbaren
Kappe abgedeckt ist.
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Durch
diese Abdeckung der Ventilhaube ist ihr Inneres geschützt und
gesichert, andererseits aber insbesondere zu Prüfzwecken nach Aufhebung der
Sicherung zugänglich.
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Dabei
kann eine z.B. für
Prüfzwecke
vorgesehene Anlüftung
des Ventils leicht dadurch vorgenommen werden, dass die Ventilhaube
auf ihrer von dem Ventilkegel abgewandten Seite ein Abschlussteil
aufweist, auf dem die Kappe angebracht ist und das an der Ventilhaube
lösbar
angebracht und mit dem Führungsglied
verbunden ist.
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Ein
guter Schutz durch die Kappe und eine einfache, zuverlässige Montage
werden dadurch erreicht, dass die Kappe einen Deckelabschnitt und
einen an diesem einstückig
anschließenden
rundum verlaufenden Kappenmantel aufweist, an dem auf der Innenseite
vorstehende oder zurücktretende
Fixierelemente ausgebildet sind, die im aufgesetzten Zustand mit
darauf abgestimmten, an der Außenseite des
zugeordneten Abschnitts der Ventilhaube oder des Abschlussteils
ausgebildeten Fixiergegenelementen fixierend zusammenwirken.
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Die
Montage der Kappe wird des Weiteren dadurch begünstigt, dass die Kappe auf
den zugeordneten Abschnitt aufsteckbar ist, wobei die Fixierelemente
und die Fixiergegenelemente in der aufgesteckten Position ineinander
einschnappen oder die Fixierelemente im aufgesteckten Zustand eingeformt sind.
Beispielsweise sind die Fixierelemente als in die vorteilhaft aus
Blech hergestellte Kappe eingedrückte
Warzen und die Fixiergegenelemente als mindestens eine daran angepasste
Vertiefung, z.B. eine umlaufende Rille, ausgebildet.
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Zu
der gesicherten Anbringung tragen die Maßnahmen bei, dass der zugeordnete
Abschnitt der Ventilhaube oder des Abschlussteils eine umlaufende
Aufnahmenut aufweist, in die der freie Randbereich des Kappenmantels
hineinragt.
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Für die Sicherung
und auch den Schutz des Innenraums der Ventilhaube bzw. des Abschlussteils besteht
eine vorteilhafte Ausgestaltung darin, dass der zugeordnete Abschnitt
der Ventilhaube oder des Abschlussteils in seinem dem Randbereich
des Kappenmantels benachbarten Bereich einen ringsum verlaufenden,
nach außen
gerichteten Absatz aufweist, in den die Aufnahmenut eingebracht
ist, welche mit einer Seitenwand die Außenseite des Randbereichs des
Kappenmantels umgibt. Damit die Kappe nicht durch Aushebeln mit
einem Schraubendreher gelöst
werden kann, ist die Nutbreite an die Stärke des Kappenmantels mit allenfalls
geringem Spiel angepasst, so dass der Schraubendreher nicht in die Nut,
jedenfalls nicht unter den stirnseitigen Rand des Kappenmantels
gebracht werden kann. Die Nutwandung unterstützt dabei auch die Haltefunktion
der Fixierelemente und Fixiergegenelemente.
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Damit
Manipulationen an der Kappe überprüft werden
können,
ist vorteilhaft vorgesehen, dass die Kappe mit einem Originalitätszeichen
versehen ist.
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Für die Fertigung
und Wirkungsweise sind des Weiteren die Maßnahmen von Vorteil, dass die Ventilhaube
aus einem Rohrstück
zylindrischen Querschnitts gefertigt ist.
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Ferner
werden die Fertigung und Funktionsweise dadurch begünstigt,
dass das Führungsglied als
Ventilstößel ausgebildet
ist, der von einer die Gegenkraft erzeugenden Schraubenfeder umgeben
ist, welche mit ihrem dem Ventilkegel zugewandten Ende auf einem
in dem Hohlraum der Ventilhaube beweglich gelagerten, an dem Ventilstößel fixierten Federteller
und mit ihrem von dem Ventilkegel abgewandten Ende an einem in dem
Hohlraum der Ventilhaube ortsfest angeordneten weiteren Federteller abgestützt ist,
und dass das Abschlussteil mit einem Außengewinde in ein Innengewinde
in dem von dem Ventilgehäuse
abgekehrten Endabschnitt der Ventilhaube eingeschraubt ist und eine
von dem Ventilstößel durchragte
Querwand trägt,
auf deren von dem Ventilkegel abgewandter Seite der Ventilstößel gegen
ein Herausschieben aus dem Abschlussteil gesichert ist, um auf diese
Weise eine Anlüfteinheit
zum Abheben des Ventilkegels von dem Ventilsitz für Prüfzwecke
zu bilden.
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Für die Funktionsweise
und die Sicherheit des Ventils sind die Maßnahmen von Vorteil, dass zum
Schutz der Axialführung
zwischen dieser und dem Ventilkegel eine flexible Dichtmembran dicht eingespannt
ist.
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Zu
einer einfachen Fertigung und sicheren Funktionsweise tragen des
Weiteren die Maßnahmen
bei, dass die Dichtmembran mittels Spannelemente in dem Hohlraum
der Ventilhaube an deren Innenumfang festgelegt ist sowie weiterhin,
dass das Ventilgehäuse
in einem axial von dem Ventilsitz in Richtung von dem Ventilkegel
weg versetzten, im Durchmesser vergrößerten Abschnitt ein Außengewinde
trägt und
mit diesem in ein angepasstes Innengewinde in der zugekehrten Hohlraumwandung
der Ventilhaube eingeschraubt ist, dass der Ventilsitz den vordersten
Randbereich des Ventilgehäuses
bildet und dass die Ausströmöffnungen
in den den Ventilsitz umgebenden Wandbereich der Ventilhaube eingebracht
sind.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 ein
Sicherheitsventil im Längsschnitt,
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2 eine
perspektivische Ansicht des Sicherheitsventils nach 1 und
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3A und 3B eine
in den 1 und 2 dargestellte Kappe und deren
Fixierung in vergrößerter Darstellung.
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Das
in 1 gezeigte Sicherheitsventil setzt sich aus einem
Ventilgehäuse 1 und
einer daran angeschraubten Ventilhaube 2 zusammen, die
im Wesentlichen aus einem bearbeiteten zylindrischen Rohrstück besteht,
an dessen von dem Ventilgehäuse 1 abgewandter
Seite eine von einer Kappe 9 abgedecktes rändelmutterartiges
Abschlussstück 8 angeschraubt
ist. Das Ventilgehäuse 1 ist
mittels eines Gewindes, und zwar vorliegend eines Außengewindes 1.2,
an einem angepassten Gewinde eines (nicht gezeigten) Druckraums
anschraubbar und besitzt einen Strömungskanal 1.5, um
ein Druck erzeugendes Medium bei einem eine vorgegebene Druckschwelle überschreitenden Überdruck
nach außen
zu leiten, wobei der Strömungskanal
im Normalfall im Bereich eines Ventilsitzes 1.3 mittels
eines mit einer Dichtung 10 versehenen Ventilkegels 3 abgesperrt
ist und bei einem die Schwelle überschreitenden Überdruck
gegen eine mittels einer Feder 18 erzeugte Gegenkraft freigebbar
ist.
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Das
Ventilgehäuse 1 und
die zylindrische, rohrförmige
Ventilhaube 2 sind koaxial zueinander angeordnet, wobei
der Strömungskanal 1.5 ebenfalls koaxial
in dem Ventilgehäuse 1 angeordnet
ist. Der Ventilsitz 1.3 befindet sich an dem in das Innere
der Ventilhaube 2 ragenden stirnseitigen Rand des Ventilgehäuses 1 und
ist, wie auch der Strömungskanal 1.5,
rotationssymmetrisch ausgebildet und wirkt mit der auf der zugekehrten,
flach ausgebildeten Seite des tellerartigen Ventilkegels 3 dichtend
zusammen. Zum einfachen Anschrauben an dem Druckraum, beispielsweise
einem Überdruckbehälter, weist
das Ventilgehäuse 1 einen
Sechskant 1.1 auf, wie aus 2 ersichtlich.
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Auf
der von der Dichtseite abgewandten Seite ist an dem Ventilkegel 3 ein
Ventilstößel 5 angebracht,
beispielsweise in eine Bohrung eingesetzt und mit einem Splint 22 oder
einer Schraubverbindung festgelegt. Der Ventilstößel 5 ist koaxial
innerhalb der Ventilhaube 2 angeordnet und zum Abheben des
Ventilkegels 3 von dem Ventilsitz 1.3 innerhalb der
Ventilhaube 2 unter Führung
verschieblich gelagert. Die den Ventilstößel 5 umgebende Feder 18 ist an
ihrem dem Ventilkegel 3 zugewandten unteren Ende und an
ihrem von dem Ventilkegel 3 abgewandten oberen Ende an
einem unteren bzw. oberen Federteller 6, 7 abgestützt, wobei
der untere Ventilteller 6 an dem Ventilstößel 5 ortsfest
angebracht und innerhalb des Hohlraumes der Ventilhaube 2 in
axialer Richtung bewegbar ist, während
der obere Ventilteller 7 ortsfest in dem Hohlraum der Ventilhaube 2 festgelegt
ist, und zwar mittels eines Außengewindes
an einem in die Hohlraumwandung eingebrachten Innengewinde. Der
obere Federteller 7 ist mittels einer Kontermutter 12 gesichert
und besitzt eine zentrale Bohrung oder ein in eine zentrale Aussparung
eingesetztes Führungsstück mit einer
zentralen Bohrung, in der der Ventilstößel 5 geführt ist.
Auch in seinem dem Ventilkegel 3 zugewandten unteren Abschnitt
ist der Ventilstößel in einer
Führung
verschieblich gelagert, die vorliegend in einem im Hohlraum der
Ventilhaube 2 festgelegten Membranteller 14 ausgebildet ist.
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Zwischen
dem Ventilkegel 3 und dem Führungsmechanismus des Ventilstößels 5 mit
dem Führungsstück in dem
oberen Federteller 7 und dem Führungsabschnitt in dem Membranteller 14 ist
eine biegsame Dichtmembran 16 eingespannt. Hierzu ist die
Dichtmembran 16 an ihrem Außenrandbereich flächig zwischen
einem ringförmigen
Abschnitt A des Ventiltellers 14 auf ihrer von dem Ventilkegel 3 abgewandten
Seite und mittels eines ringförmigen
Gegenstückes 13 auf
ihrer dem Ventilkegel 3 zugewandten Seite eingespannt.
Die erforderlichen Spannkräfte werden
mittels eines auf der zu dem Ventilkegel 3 gelegenen Seite
des ringförmigen
Gegenstückes 13 einerseits
und mittels eines auf der von dem Ventilkegel 3 abgewandten
Seite des Membrantellers 14 andererseits in der Hohlraumwandung
der Ventilhaube 2 eingesetzten Sicherungsringes 19 bzw. 19' bewirkt. Die
Sicherungsringe 19, 19' sind in jeweilige Ringnuten 2.3 bzw. 2.3' in der Hohlraumwandung
eingesetzt und ragen aus diesen mit elastische Federkräfte in axialer
Richtung erzeugenden Abschnitten in den Hohlraum vor, die das ringförmige Gegenstück 13 und
den Membranteller 14 gegeneinander drücken, wodurch der Membranrand
eingeklemmt und sicher gehalten wird. Alternativ zu diesem Einspannmechanismus
der Dichtmembran 16 kann an der Hohlraumwandung auch ein
Absatz eingearbeitet sein, gegen den der Membranrand flächig anliegt,
und andererseits zum Festspannen eine Spannschraube in ein in der
Hohlraumwandung ausgebildetes Gewinde eingeschraubt werden. Ferner
ist eine Kombination eines in der vorstehenden Weise ausgebildeten
und eingespannten Sicherungsringes mit einem in dieser Weise eingearbeiteten
Absatz zum Einspannen der Dichtmembran 16 möglich. Auch
eine Einspannung zwischen zwei in ein Gewinde der Hohlraumwandung
eingeschraubte Spannelemente ist möglich.
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Der
Ventilteller 14 ist auf seiner dem Ventilkegel 3 zugewandten
Seite konkav eingemuldet, so dass die Dichtmembrane 16 störungsfrei über den
erforderlichen Hubweg des Ventilkegels 3 bewegt werden
kann und in der konkaven Einmuldung abgestützt wird. Die Membran weist
eine zentrale Ausnehmung auf, durch die der Ventilstößel 5 geführt ist,
wobei der Innenrand der Membran um die Ausnehmung mittels zweier
Scheiben 20 und einer Mutter 15 an dem Ventilstößel 5 dicht
angebracht ist.
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Axial
etwa in Höhe
des Ventilsitzes 1.3 sind in dem umgebenden Umfangsabschnitt
der Ventilhaube 2 in Umfangsrichtung vorzugsweise äquidistant
beabstandet fensterförmige,
z.B. rechteckförmige,
Ausströmöffnungen 2.1 eingebracht,
die beim Abheben des Ventilkegels 3 von dem Ventilsitz 1.3 einen
radialen Ausstrom des betreffenden Mediums an die äußere Atmosphäre zulassen.
Da das ausströmende
Medium durch seine Bestandteile oder bereits durch hohen Druck oder
hohe Temperatur Personen gefährden
kann, ist um die Ausströmöffnungen 2.1 rundum
verlaufend ein Luftleitblech 11 angeordnet, das mittels
eines in seinem Durchmesser angepassten zylinderabschnittsförmigen Halteabschnittes 11.1 auf
der Außenseite
der Ventilhaube 2 festgelegt ist. Zum Festlegen sind in
der Außenseite der
Ventilhaube 2 Vertiefungen eingebracht, in die in den Halteabschnitt 11.1 eingedrückte Haltewarzen 11.2 eingreifen.
Zum einfachen, eindeutigen Positionieren und Festlegen des Luftleitbleches 11 ist
der Außendurchmesser
der Ventilhaube 2 im Bereich des Halteabschnittes 11.1 verringert,
so dass sich ein Anschlagabsatz für den Halteabschnitt 11.1 ergibt. Im
Bereich der Ausströmöffnungen 2.1 ist
das Leitblech 11 von dem Außenumfang der Ventilhaube 2 beabstandet
und überragt
mit seinem von dem Halteabschnitt 11.1 abgekehrten stirnseitigen
Rand in axialer Richtung von dem Ventilstößel 5 weg den (in
den Fig.) unteren Rand der Ausströmöffnungen 2.1, so dass
ein direkter radialer Ausstrom des Mediums vermieden wird. Ein derartiges
Luftleitblech ist insbesondere bei sogenannten F/K/S-Ventilen (Strömungsmedien
mit flüssigen,
körnigen,
staubförmigen
Bestandteilen) vorhanden, kann aber auch bei sogenannten DG-Ventilen (Dämpfe, Gase)
vorgesehen sein.
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Das
rändelmutterartige
Abschlussteil 8 an dem von dem Ventilgehäuse 1 abgewandten
Endabschnitt der Ventilhaube 2 weist einen zentralen Durchbruch
auf, der von dem von dem Ventilkegel 3 abgewandten oberen
Endabschnitt des Ventilstößels 5 durchragt
wird. Auf der von dem Ventilkegel 3 abgelegenen Seite ist
in einen Hohlraum des Abschlussteils 8 ein Anlüftteller 21 eingebracht,
der ebenfalls mittels einer zentralen Bohrung auf den Ventilstößel 5 aufgeschoben
und mittels eines Sicherungsringes 17 gegen ein Herausschieben
aus dem Ventilstößel 5 gesichert
ist. Somit wird der Ventilkegel 3 mit dem Ventilstößel 5 beim
Herausschrauben des rändelmutterförmigen Abschlussteils 8 angehoben bzw.
ein Anlüften
mittels der so gebildeten Anlüfteinheit
erreicht. Ähnlich
ist auch der in der 1 untere Federteller 6 gegen
ein weiteres Verschieben in Richtung des Ventilkegels 3 mittels
eines auf den Ventilstößel 5 in
einer Ringnut eingesetzten Sicherungsrings 17 gesichert.
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Wie
aus der 1 weiter ersichtlich, ist die Dichtung 10 an
dem tellerförmigen
Ventilkegel 3 mittels eines Hubringes 4 gehalten.
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Da
die Dichtungsmembran 16 innerhalb der Ventilhaube 2 angeordnet
ist, kann diese bei einfacher Montage stabil angebracht werden,
ohne dass das Ventilgehäuse 1 diesbezügliche Ausgestaltungen
enthalten muss. Auch wird durch diese Anordnung der Dichtmembran 16 erreicht,
dass der Ventilsitz 1.3 einfach und gut bearbeitbar am
stirnseitigen Rand des Ventilgehäuses 1 ausgebildet
werden kann und außerdem
die Ausströmöffnungen 2.1 mit
einfachen Maßnahmen
in der Ventilhaube 2 eingebracht werden können.
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In
den 3A und 3B ist
die Anbringung der Kappe 9 an dem Abschlussteil 8 und
auch die Kappe 9 selbst näher dargestellt. Bei dem in 3A dargestellten
Ausschnitt zur Fixierung der Kappe 9 an dem Abschlussteil 8 sind
der die Öffnung der
Ventilhaube 2 bzw. des darin eingesetzten Kappenteils 9 nach
außen
abdeckende Kappendeckel 9.4 sowie der davon seitlich etwa
im rechten Winkel abgebogene Kappenmantel 9.1 zu erkennen.
In den Kappenmantel 9.1 ist ein Fixierelement in Form einer Haltewarze 9.2 eingedrückt, die
auf der Innenseite des Kappenmantels 9.1 vorsteht und in
eine daran angepasste Vertiefung 8.2, z.B. umlaufende Rille oder
Bohrung, in der Außenseite
des zugeordneten Abschnitts des Abschlussteils 8 hineinragt.
Der zugeordnete Abschnitt 8.1 des Abschlussteils 8 geht
auf seiner Außenseite über einen
radial nach außen
gerichteten, umlaufenden Absatz in einen vergrößerten Umfang des Abschlussteils 8 über, der
den in 2 dargestellten gerändelten Abschnitt bildet. In
dem Absatz ist in axialer Richtung eine umlaufende Aufnahmenut 8.3 ausgebildet,
in die der freie Randbereich 9.3 des Kappenmantels 9.1 hineinragt,
wobei die innere Nutwand mit der koaxialen Außenseite des zugeordneten Endabschnittes 8.1 des
Abschlussteils 8 fluchtet bzw. deren geradlinige Verlängerung
darstellt, während
die äußere Nutwand
von der inneren um etwas mehr als die Stärke des Randabschnittes 9.3 des
Kappenmantels 9.1 beabstandet ist, so dass dieser leicht
beim Aufsetzen der Kappe 9 in die Aufnahmenut 8.3 eingeführt werden
kann, andererseits aber ein Zwischenschieben eines schmalen Gegenstandes,
etwa der Klinge eines Schraubendrehers zum Aushebeln der Kappe 9 verhindert
ist. Hierbei ist auch die Nuttiefe zum Sichern des Kappensitzes
entsprechend tief gewählt.
Im aufgesetzten Zustand liegt die Innenseite des Kappendeckels 9.4 auf
der Stirnseite des Endabschnittes 8.1 an. Mit diesem Aufbau
wird eine gesicherte Anbringung der Kappe 9 erreicht, der
praktisch kein zerstörungsfreies
Entfernen der Kappe zulässt,
andererseits aber insbesondere für
Prüfzwecke
ein doch schnelles Entfernen der Kappe beispielsweise unter Durchstoßen des
Kappendeckels 9.4 mit einem Schraubendreher erlaubt. Dann
muss die leicht herzustellende Kappe 9 durch eine neue
ersetzt werden. Die Anbringung der Kappe ergibt des Weiteren im
Bereich des Endabschnittes 8.1 und des Absatzes 9.6 einen
guten Schutz vor einem Eindringen von Fremdkörpern wie Nässe oder Staub.
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Wie
aus 3B ersichtlich, sind vorteilhaft mehrere, z.B.
drei um 120° zueinander
versetzte Fixierelemente 9.2 in Form der Haltewarzen und
eine rillenförmige
oder mehrere einzelne daran angepasste Vertiefungen 8.2 umfangsseitig
an dem Kap penmantel 9.1 einerseits und entsprechend dem
Endabschnitt 8.1 andererseits angeordnet. Auf der Außenseite
des Kappendeckels 9.4 ist gut sichtbar ein Originalitätszeichen
bzw. Kontrollzeichen 9.5 eingebracht, mit dem eine Manipulation
an dem Sicherheitsventil festgestellt werden kann. Der Kappendeckel
kann alternativ zu einer Ausführung
aus Blech auch aus Kunststoff hergestellt sein.