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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, wobei zum Schutz der Axialführung zwischen dieser und dem
Ventilkegel eine flexible Dichtmembran an ihrem Außenrand
mittels Spannelemente eingespannt 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
Schwelle 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. In dem Gehäuseunterteil
ist in dessen Hohlraum in axialer Richtung von dem Einspannrand
der Dichtmembran in den Druckraum versetzt der Ventilsitz eingearbeitet. Dieser
Aufbau erfordert eine relativ aufwändige Fertigung.
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Ein
weiteres Sicherheitsventil in Form eines Überdruckventils ist in der
DE 698 07 273 T2 gezeigt. Hierbei
ist ein Ventilsitz in der Tiefe eines röhrenförmigen Körpers ausgebildet, auf dem
zur Abdichtung eines Strömungswegs
ein mit einer Dichtung versehenes Dichtungsträgerelement federbelastet aufsitzt. Ein
bewegliches Ventilelement weist einen zweiten Ventilsitz auf, wobei
spezielle Führungselemente
und eine sie schützende
Dichtmembran nicht vorgesehen sind.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitsventil der
eingangs genannten Art bereit zu stellen, das eine möglichst
einfache Fertigung und Bearbeitung für eine sichere Funktionsweise
ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Hierbei
ist vorgesehen, dass die Dichtmembran mittels der Spannelemente
in dem Hohlraum der Ventilhaube an deren Innenumfang festgelegt
ist.
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Die
Verlagerung der Dichtmembran in den Hohlraum der Ventilhaube und
Festlegung innerhalb der Ventilhaube begünstigt die Fertigung, da bei
der Gestaltung und Bearbeitung des Ventilgehäuses Maßnahmen zur Festlegung der
Dichtmembrane entfallen und dadurch eine vereinfachte Bearbeitung des
Ventilgehäuses
mit dem für
die Funktion wesentlichen Ventilsitz ermöglicht wird. Auch wird die
Dichtmembrane sicher und stabil bei der Fertigung in der Haube festgelegt,
ohne dass bei der Verbindung zwischen Ventilgehäuse und Ventilhaube auf deren
genaue Einspannung geachtet werden muss.
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Zu
einer einfachen und sicheren Festlegung der Membran tragen dabei
die Maßnahmen
bei, dass in dem Hohlraum der Ventilhaube auf einer Seite der Dichtmembran
einstückig
an der Hohlraumwandung oder mittels eines separaten, ortsfest eingesetzten Stückes eine
umlaufende ringförmige
Klemmfläche gebildet
ist, gegen die der Außenrand
der Dichtmembrane mittels eines auf deren anderer Seite angeordneten
ringförmigen
Gegenstückes
festgeklemmt ist.
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Ferner
wird eine stabile Festlegung der Membran dadurch erreicht, dass
zumindest das Gegenstück
durch Einschrauben in ein in dem Hohlraum eingebrachtes Gewinde
oder durch Abstützung
mittels eines elastischen Sicherungsringes, der eine axial gegen
den Außenrand
der Dichtmembrane gerichtete Spannung bewirkt und in eine in die
Hohlraumwandung eingearbeitete Ringnut eingesetzt ist, gegen den
Außenrand
der Dichtmembrane verspannt ist, welche mit einem ringförmigen Innenrand
mit dem als Ventilstößel ausgebildeten
Führungsglied
oder mit dem Ventilkegel dicht verbunden ist.
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Für die Fertigung
und Funktionsweise sind des Weiteren die Maßnahmen von Vorteil, dass das eingesetzte
Stück einen
auf der von dem Ventilkegel abgewandten Seite der Dichtmembran angeordneten Membranteller
bildet.
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Ein
einfacher und dabei eine sichere Funktion gewährleistender Aufbau ergibt
sich dadurch, dass eine die Gegenkraft erzeugende Schraubenfeder
auf einem auf der von dem Ventilkegel abgewandten Seite des eingesetzten
Stücks
in dem Hohlraum in axialer Richtung beweglich angeordneten separaten
Federteller abgestützt
ist, der mit dem Führungsglied
axial unverschieblich verbunden ist.
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Die
Funktionsweise und der Aufbau werden des Weiteren dadurch begünstigt,
dass die Schraubenfeder mit ihrem von dem Ventilkegel abgewandten
Ende an einem in dem Hohlraum der Ventilhaube ortsfest angeordneten
weiteren Federteller abgestützt
ist.
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Eine
einfache Bearbeitung und, damit zusammenhängend, eine sichere Funktion
werden dadurch begünstigt,
dass das Ventilgehäuse
in einem axial von dem Ventilsitz in Richtung von dem Ventilkegel
weg versetzten Abschnitt ein Außengewinde trägt und mit
diesem in ein angepasstes Innengewinde in der zugekehrten Hohlraumwandung
der Ventilhaube eingeschraubt ist und dass der Ventilsitz den vordersten
Randbereich des Ventilgehäuses
bildet.
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Zur
einfachen Herstellung des Sicherheitsventils tragen die Maßnahmen
bei, dass die Ausströmöffnungen
in den den Ventilsitz umgebenden Wandbereich der Ventilhaube eingebracht
sind. Hierdurch wird insbesondere ein einfacher Aufbau des relativ
schwierig herzustellenden Ventilgehäuses begünstigt. Dabei sind die Ausströmöffnungen
in der Ventilhaube leicht einzubringen.
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Zu
einer einfachen, gut handhabbaren Gestaltung trägt auch die Maßnahme bei,
dass die Ventilhaube aus einem Rohrstück zylindrischen Querschnitts
gefertigt ist.
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Ein
Personenschutz insbesondere in Verbindung mit sogenannten FKS-Ventilen
(für Substanzen mit
flüssigen,
körnigen
und/oder staubförmigen
Bestandteilen) wird dadurch erhalten, dass die Ausströmöffnungen
auf ihrer Außenseite
von einem umlaufenden radial beabstandeten Luftleitblech umgeben
sind, das mit einem zylindrischen Abschnitt, dessen Innendurchmesser
an den Außendurchmesser der
Ventilhaube angepasst ist, axial in Richtung von dem Ventilsitz
weg außerhalb
der Ausströmöffnungen
an der Ventilhaube festgelegt ist, und auf seiner axial abgekehrten
Seite außerhalb
der Ausströmöffnung einen
kreisringförmigen
umlaufenden Austrittspalt für
das strömende
Medium frei lässt.
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Zum
Gewährleisten
der Betriebssicherheit über
lange Zeit sind des Weiteren die Maßnahmen vorgesehen, dass die
Ventilhaube auf ihrer von dem Ventilkegel abgewandten Seite eine
Anlüfteinheit aufweist,
die von einer nur unter Zerstörung
abnehmbaren Kappe abgedeckt, an der Ventilhaube lösbar angebracht
und mit dem Führungsglied
verbunden ist.
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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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3 ein
dem Sicherheitsventil nach 1 ähnliches
Sicherheitsventil im Längsschnitt
und in einer vergrößerten Detailansicht.
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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 Ventil stößel 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, wie in 3 näher dargestellt.
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 eine 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
ein geklemmt 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 Luftleitble ches 11 ist
der Außendurchmesser
der Ventilhaube 2 im Bereich des Halteabschnittes 11.1 verringert,
so dass sich ein Anschlagabsatz 2.5 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 FKS-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 Abschlussstückes 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 Abschlussstückes 8 angehoben
bzw. ein Anlüften
erreicht. Ähnlich
ist auch der in den Fig. 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 3 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.