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Die Erfindung bezieht sich auf ein Überströmventil zum Öffnen eines Strömungsweges bei einem anstehenden, eine vorgegebene Schwelle übersteigenden Druck mit einem einen Einströmstutzen und einen Ausströmstutzen aufweisenden Gehäuse und einem mit diesem über einen als Sitzträger ausgebildeten Abschnitt lösbar verbundenen Ventiloberteil, in dem ein Ventilsitz angeordnet ist, wobei in einem Hohlraum des Sitzträgers zum Sperren eines Strömungsweges zwischen dem Einströmstutzen und dem Ausströmstutzen ein mittels definierter Gegenkraft einer Feder mit einem Dichtabschnitt gegen den Ventilsitz gedrückter Ventilkegel verschieblich gehalten ist und wobei in der Umfangswandung des Sitzträgers mindestens ein Durchbruch eingebracht ist, durch den der Strömungsweg zwischen dem Einströmstutzen und dem Ausströmstutzen verläuft.
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Ein Überströmventil dieser Art ist in der
DE 26 58 721 A1 angegeben. Bei diesem bekannten Überströmventil ist in ein Gehäuse mit Einströmstutzen und dazu rechtwinklig angeordnetem Ausströmstutzen eine Baueinheit gegenüber dem Einströmstutzen in dessen axialer Verlängerung eingeschraubt. Die Baueinheit setzt sich zusammen aus einem in das Gehäuse eingeschraubten Unterteil und einer darauf aufgeschraubten Federhaube, auf der wiederum eine Druckeinstellvorrichtung angeordnet ist, um mit einer bestimmten Gegenkraft eine Druckschwelle vorzugeben, die von dem Druck des über den Einströmstutzen zugeführten Fluids überwunden werden muss, um das Ventil durch Abheben eines Ventilkegels von einem Ventilsitz zu öffnen. Der Ventilsitz und der Ventilkegel sind dabei in einem Hohlraum des Unterteils angeordnet, der mittels einer zwischen dem Unterteil und der Federhaube eingespannten Membran von dem Hohlraum der Federhaube getrennt ist. Zum Erzeugen der Gegenkraft ist in der Federhaube eine Feder angeordnet, die über eine zentrale Achse den Ventilkegel gegen den Ventilsitz drückt. Hierzu ist die Feder einerseits an einem Schraubglied abgestützt, das in dem von der Membran abgelegenen Endbereich der Federhaube festgelegt ist, und drückt andererseits auf eine Scheibe im Bereich der Membran und über diese auf die zentrale Achse, die an ihrem zu dem Ventilsitz zeigenden Endabschnitt den Ventilkegel in Form eines flachen Verschlussorgans trägt.
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Die
US 2,980,132 A zeigt ein Sicherheitsventil, bei dem in einem zylinderförmigen Abschnitt eines in ein Gehäuse eingeschraubten Ventilkörpers ein Ventilabschnitt wie ein Kolben axial geführt ist. In der Wandung des die Feder aufnehmenden Hohlraums ist in dem Ventilkörper eine Belüftungsöffnung vorgesehen. Der kolbenartige Abschnitt ist von einer Feder mit einem vorderen konischen Abschnitt gegen einen Ventilsitz gedrückt, wobei die Feder gegen ein verstellbares Stützglied in einer Kappe des Ventilkörpers abgestützt ist. In die Kappe ist eine Anordnung aus koaxialen Gewindezapfen verstellbar eingeführt, die ihrerseits an einem scheibenförmigen Element unter Zwischenfügung einer Dichtung zur Kappe gehalten sind. Das Stützglied wird durch Drehen des inneren Gewindezapfens teleskopartig in axialer Richtung verstellt, um die Federkraft zu verändern.
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Auch bei einem in der
DE 31 41 710 A1 gezeigten Sicherheitsventil ist ein Ventilkegel über eine zentrale Achse verstellbar geführt.
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Ein weiteres Ventil ist in der
DE 77 34 368 U angegeben. Bei diesem bekannten Ventil 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 Ventiloberteil angebracht ist. Zwischen dem Gehäuseunterteil 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. Zum Einspannen der Dichtmembran ist in dem Hohlraum des Gehäuseunterteils ein Absatz gebildet, der mit der Stirnseite des Ventiloberteils zum Einspannen der Dichtmembran zusammenwirkt, wobei das Ventiloberteil und das Gehäuse miteinander verschraubt sind. In dem Gehäuse ist in dessen Hohlraum in axialer Richtung von dem Einspannrand der Dichtmembran beabstandet der Ventilsitz eingearbeitet. Um eine sichere Funktion mit genauem Ansprechen auf vorgegebene Druckverhältnisse zu gewährleisten, ist eine genaue Bearbeitung und Einstellung der den Strömungsweg sperrenden und bei Überdruck freigebenden Teile erforderlich, wobei es schwierig ist, insbesondere über längere Zeit genaue Einstellverhältnisse zu gewährleisten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Überströmventil der eingangs genannten Art bereit zu stellen, mit dem bei möglichst einfachem Aufbau eine zuverlässige Funktion erreicht wird.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass der Ventilkegel einen mit dem Dichtabschnitt einstückig verbundenen zylindrischen Führungsabschnitt aufweist, in den mit dem Hohlraum auf der von dem Ventilsitz abgewandten Seite des Sitzträgers in Strömungsverbindung stehende Ausgleichsöffnungen eingebracht sind, dass der Ventilkegel mit dem Führungsabschnitt an der umgebenden Innenseite der den Hohlraum des Sitzträgers umgebenden zylindrischen Wandung geführt ist, dass der nach oben offene zylindrische Hohlraum des Sitzträgers mittels einer Druckschraube unter Zwischenfügung einer Ringdichtung zwischen der Innenseite der Hohlraumwandung und der Umfangsseite der Druckschraube abgedichtet ist und dass die Druckschraube mittels eines Außengewindes in ein angepasstes Innengewinde in dem Hohlraum des Sitzträgers eingeschraubt ist und die Gegenkraft der Feder bestimmt, wobei die Druckschraube im Bereich des oberen Federabschnittes hohlzylindrisch ausgebildet ist und mit ihrer den Hohlraum nach oben begrenzenden Innenfläche ein Widerlager für die Feder bildet.
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Mit diesem Aufbau wird erreicht, dass die für die Funktion wesentlichen Teile in dem ihnen gemeinsamen Ventiloberteil integriert sind, wodurch eine genaue Einstellung und Justierung auf die erforderlichen Druckverhältnisse einschließlich Druckverläufen in Verbindung mit dem Öffnungsweg ermöglicht wird und erforderlichenfalls ein einfacher Austausch des Ventiloberteils mit allen funktionsrelevanten Teilen vorgenommen werden kann. Eine getrennte Bearbeitung des Ventilsitzes in dem Gehäuse erübrigt sich. Der Betreiber einer Anlage kann sicher sein, dass die für die Funktion wichtigen Teile, insbesondere auch der Ventilsitz in Verbindung mit dem Ventilkegel auch nach einem Austausch genau aufeinander abgestimmt sind und sicher arbeiten, während dem Wartungsbetrieb bzw. Hersteller die Gewährleistung der Funktionstüchtigkeit eindeutig zugeordnet werden kann.
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Dabei bestehen verschiedene vorteilhafte Ausgestaltungen darin, dass der Ventilsitz in dem Sitzträger einstückig angeformt oder an einem in den Sitzträger eingesetzten Einsatzstück an dessen in Einführrichtung vorderstem stirnseitigem Randbereich angeordnet ist, wobei der umlaufende Ventilsitz von der umgebenden Hohlraumwandung des Ventiloberteils nach innen versetzt ist, wodurch die Ausbildung des Ventilsitzes an dem Einsatzstück eine günstige Bearbeitung ergibt.
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Das Durchströmverhalten über den Strömungsweg wird dadurch begünstigt, dass der mindestens eine Durchbruch bezüglich der Axialrichtung des Ventiloberteils in dem Bereich um die Dichtfläche oder Dichtlinie des Ventilsitzes angeordnet ist.
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Zu einer guten Funktion tragen des Weiteren die Maßnahmen bei, dass auf der von dem Ventilsitz abgelegenen Seite des Ventilkegels zum Abstützen einer die Gegenkraft erzeugenden Feder ein bewegbarer Federteller unter Zwischenfügung eines Übertragungsgliedes zwischen diesem und dem Ventilkegel angeordnet ist. Ist das Übertragungsglied beispielsweise als Kugel ausgebildet, so wird eine störungsfreie Bewegung des Ventilkegels begünstigt.
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Der Aufbau und eine sichere Funktion werden weiterhin dadurch begünstigt, dass auf der Oberseite des Ventiloberteils eine die Druckschraube überfassende Kappe aufgesetzt ist, die gegen ein unbefugtes Abnehmen verplombt ist.
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Zu einer einfachen Montage tragen die Maßnahmen bei, dass im Anschluss an die den Ventilsitz tragende Unterseite des Ventiloberteils in den Einströmstutzen ein Verbindungsstück zum Anschluss an eine Zuführleitung oder einen Behälter eingeschraubt ist.
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Das erfindungsgemäße Überströmventil ist besonders für eine Verstellung der Ventilöffnung proportional zu Änderungen des anstehenden Drucks ausgebildet. Das Überströmventil besitzt in Form des Ventiloberteils eine Austauschkartusche mit integriertem Ventilsitz. Die Kartusche kann für die Wartung, Reinigung, Druckbereichsänderung oder einen Austausch ausgebaut und außerhalb des es aufnehmenden Leitungssystems bearbeitet werden. Durch die Integration des Ventilsitzes kann die Kartusche auf den Druck definiert voreingestellt werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1A ein Überströmventil in aufgeschnittener, perspektivischer Darstellung,
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1B und 1C ein Überströmventil nach 1A im Längsschnitt und in Draufsicht,
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2 eine Explosionsdarstellung des Überströmventils nach 1,
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3 das Überströmventil nach 1 in perspektivischer geschlossener Darstellung mit einer Detailansicht einer Verplombung und
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4 ein Ventiloberteil des Überströmventils nach 1A im Längsschnitt und in Draufsicht.
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Das in 1A und auch den 1B, 1C, 2 und 3 dargestellte Überströmventil setzt sich aus einem Gehäuse 20 und einem daran lösbar und abgedichtet angeschraubten Ventiloberteil 10 zusammen, wobei die für die Funktion des Ventils wesentlichen Teile in dem mit diesen Teilen austauschbaren Ventiloberteil 10 integriert sind.
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Das Ventiloberteil 10 ist mit seiner Achse in Verlängerung zur Achse einer Einströmöffnung 25 des Gehäuses 20 mit diesem verbunden. Die Einströmöffnung 25 ist konzentrisch in einem Verbindungsstück 22 ausgebildet, das mit einem Außengewinde in ein Innengewinde eines Gehäuseteils 21 des Gehäuses 20 abgedichtet eingeschraubt ist und einen Adapter bildet, um das Gehäuse passend mit einem Leitungssystem bzw. einem Druckbehälter zu verbinden. Rechtwinklig zur Achse der Einströmöffnung 25 bzw. des Ventiloberteils 10 ist das Gehäuseteil mit einem angeformten Ausströmstutzen 21.1 zum ausgangsseitigen Anschluss an das Leitungssystem versehen. Das Verbindungsstück 22 vervollständigt an dem Gehäuseteil 21 einen Einströmstutzen 24. Auf der dem Ausströmstutzen 21.1 gegenüberliegenden Außenseite ist an dem Gehäuseteil 21 ein Schildträger 23 für ein Typenschild 23.1 angeformt. Zwischen dem Einströmstutzen 24 und dem Ausströmstutzen 21.1 ist ein Strömungsweg gebildet, in den ein mit einem Ventilkegel 31 mit Kegeldichtung 32 zusammenwirkender Ventilsitz 30 eingebracht ist.
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Der Ventilsitz 30 ist in dem in das Gehäuse 20 eingeführten unteren bzw. vorderen Abschnitt 21 des Ventiloberteils 10 angeordnet, und zwar vorliegend an einem separaten einschraubbaren Einsatzstück, und von der umgebenden Innenwandung des Ventiloberteils 10 beabstandet, so dass mit dem Ventilkegel 30 eine eindeutige, sicher funktionierende Abdichtung bei aufsitzender Kegeldichtung 32 erreicht wird. Die Dichtebene bzw. die umlaufende Dichtlinie des Ventilsitzes 30 liegt in Höhe des Ausströmstutzens 24, während das untere stirnseitige Ende des Ventiloberteils 10 mit dem Einsatzstück in der eingeschraubten Lage im Bereich des (in den 1A und 1B) unteren Randes des Einströmstutzens 24 liegt und an einem dort befindlichen Absatz mittels einer Ringdichtung 30.1 (vgl. 2) abgedichtet ist. Die Kegeldichtung 32 ist mittels einer mit einem Längsschlitz versehenen Kegelmutter 33 an der Unterseite des Ventilkegels 31 an dem dort gebildeten scheiben- oder tellerförmigen Dichtabschnitt 31.1 gehalten. An den Dichtabschnitt 31.1 des Ventilkegels 31 schließt sich auf der von dem Ventilsitz 30 abgewandten Seite einstückig ein zylindrischer, korbartiger Führungsabschnitt 31.2 an, in dessen Umfangswandung Ausgleichsöffnungen 31.3 für einen Druckausgleich zum Hohlraum innerhalb des Ventiloberteils 10 an.
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Der Ventilkegel 31 ist auf seiner von dem Ventilsitz 30 abgekehrten Oberseite mittels einer Feder 14 in Form einer Druck-Schraubenfeder abgestützt, deren dem Ventilkegel 31 zugewandtes vorderes Ende auf einem Federteller 15 aufsitzt, der seinerseits über ein Übertragungsglied 16 in Form einer Kugel auf der Oberseite des scheibenförmigen Dichtabschnittes 31.1 gelagert ist, so dass die Bewegung des Ventilkegels 31 in Richtung der Federkraft bzw. bei einer diese überschreitenden Druckschwelle entgegen der Federkraft ungehindert bewegbar ist, wobei der Ventilkegel 31 entlang der Innenseite der den zylindrischen Hohlraum des Ventiloberteils 10 umgebenden Wandung sicher geführt ist. Mit ihrem von dem Ventilkegel 31 abgewandten Ende ist die Feder 14 an einer Druckschraube 12 abgestützt, die im Bereich des oberen Federabschnittes hohlzylindrisch ausgebildet ist und mit ihrer den Hohlraum nach oben begrenzenden Innenfläche ein Widerlager für die Feder 14 bildet.
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Das Ventiloberteil 10 ist im Bereich des Strömungsweges zwischen dem Einströmstutzen 25 und dem Ausströmstutzen 21.1, und zwar insbesondere axial in der Höhe des Ventilsitzes mit z. B. rechteckförmigen Durchbrüchen 17 versehen, um ein ungehindertes Abströmen des Strömungsmediums beim Öffnen des Strömungsweges durch Abheben des Ventilkegels 31 von dem Ventilsitz 30 zu gewährleisten. In der Wandung des Ventiloberteils 10 sind in Umfangsrichtung äquidistant durch Wandstege beabstandet mehrere Durchbrüche 17 eingebracht. Durch die Stege der Wandung des Ventiloberteils 10, die eine glatte Fortsetzung der zylindrischen Hohlraumwandung des Ventiloberteils 10 bilden, wird eine sichere Führung des Ventilkegels 31 mit dem zylindrischen Führungsabschnitt 31.2 gewährleistet, wobei ein Druckausgleich zwischen dem Hohlraum des Ventiloberteils 10 und dem Strömungsweg über die Ausgleichsöffnungen 31.3 sichergestellt wird. Der in das Gehäuse 20 ragende Abschnitt 13 des Ventiloberteils 10 dient als Sitzträger und ist in seinem mittleren Bereich mit einem Außengewinde versehen, das in ein Innengewinde im oberen Abschnitt des Gehäuses 20 eingreift, wobei eine Abdichtung der so erhaltenen Schraubverbindung auf der Innenseite des oberen Randes des Gehäuses 20 mittels einer Ringdichtung 13.1 hergestellt ist.
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Der Sitzträger 13 überragt mit einem oberen Abschnitt den oberen Rand des Gehäuses 20, wobei der nach oben offene zylindrische Hohlraum des Sitzträgers 13 mittels der Druckschraube 12 unter Zwischenfügung einer weiteren Ringdichtung 12.1 im Bereich der Hohlraumwandung abgedichtet ist. Die Druckschraube 12 ist dabei mittels eines Außengewindes in ein angepasstes Innengewinde in dem Hohlraum des Sitzträgers 13 eingeschraubt, wobei die Einschraubtiefe die Gegenkraft bestimmt, mit der der Ventilkegel 31 auf den Ventilsitz 30 gedrückt wird. Zum definierten Einstellen der Einschraubtiefe und damit Federkraft ist auf das Außengewinde der Druckschraube 12 eine Einstellmutter 12.2 aufgeschraubt, die bei eingeschraubter Druckschraube 12 auf der Stirnseite des Sitzträgers 13 aufliegt.
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Die Oberseite des Ventiloberteils 10 ist von einer Kappe 11 abgedeckt, die über die Außenseite des oberen Abschnittes des Sitzträgers 13 aufgeschoben ist und mit ihrem unteren Rand an einem auf der Außenseite der Wandung des Sitzträgers 13 gebildeten Absatz im aufgesetzten Zustand aufsitzt. In der zylindrischen Kappenwandung ist eine Durchgangsbohrung eingebracht, die mit einer quer verlaufenden Gewindebohrung in der Wandung des Sitzträgers 13 zur Deckung gebracht ist und durch die eine Sicherungsschraube 40 zum Halten der Kappe 11 einschraubbar ist.
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Die Sicherungsschraube 40 weist zum Durchführen eines Plombendrahtes im Schraubkopf mehrere Bohrungen auf, so dass die Kappe 11 gegen unbefugtes öffnen und Verstellen der Druckschraube 12 bzw. Manipulieren des Einstelldruckes gesichert ist.
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Das beschriebene Überströmventil ist so ausgebildet, dass mit ihm vorzugsweise eine proportionale Verstellung der Durchströmöffnung im Bereich des Ventilsitzes erreicht wird. Das Ventil kann als Überströmventil für Flüssigkeiten oder Luft zum Schutz von Pumpenkreisläufen und Kompressoren eingesetzt werden. Der Überströmdruck kann im Prozess bei Gegendruck eingestellt werden. Das grundsätzlich flüssigkeits- bzw. gasdichte Ventil ist durch die genannten Dichtungen auch während des Verstellens flüssigkeits- bzw. gasdicht. Das Ventil kann als Sicherheitsventil (proportional) für kleine Leistung bzw. Ausdehnungsmengen zur Absicherung von geschlossenen Kühlkreisläufen eingesetzt werden. Für den Einsatz als Sicherheitsventil wird eine Bauteilprüfung beantragt. Das Ventiloberteil 10 bildet eine Einschraubkartusche, die das eigentliche Ventil beinhaltet, da sie den Ventilsitz 30, den Ventilkegel 31, die Feder 14 sowie die Druckschraube 12 mit Einstellmutter 12.2 und die Dichtmittel enthält.
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Durch diese Konstruktion kann das Ventiloberteil 10 in Form einer Einschraubkartusche als Komponente für Steuerblöcke voreingestellt und bauteilgeprüft eingesetzt werden. Die Schnittstelle mit dem Leitungssystem liegt außerhalb der funktionswesentlichen Ventilteile. Die Einbaukartusche kann für die Wartung, Reinigung, Druckbereichsänderung oder einen Austausch ausgebaut und außerhalb des Leitungssystems bearbeitet werden. Beim Austausch der Einschraubkartusche werden sämtliche für die Funktion notwendigen Teile des Ventils ersetzt.
