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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Sicherheitsventil und insbesondere
ein Sicherheitsventil, das an einem Behälter befestigt
ist, um Gas, das sich in dem Behälter befindet, abzugeben,
wenn die Temperatur steigt, um einen Druck innerhalb des Behälters
an einem exzessiven Anstieg in dem Fall von Feuer oder ähnlichem
zu hindern.
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STAND DER TECHNIK
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Für
einen Wasserstofftank in einem Brennstoffzellenfahrzeug besteht
eine Notwendigkeit nach einem Sicherheitsventil, das Gasabgabemittel
beinhaltet, die ein schmelzbares Element beinhalten, das bei höheren
Temperaturen schmilzt und Gas, das sich in dem Behälter
befindet, einhergehend mit dem Schmelzen des schmelzbaren Elements
abgibt, um den Tank von einem Bersten durch einen Anstieg seinen
internen Drucks einhergehend mit einem Anstieg einer Temperatur
des Tanks abzuhalten. Die Patentschrift 1 offenbart ein Sicherheitsventil,
welches so aufgebaut ist, dass es einen Hauptkörper, der
an einem Behälter befestigt ist, und ein zylinderförmiges Gehäuse,
das mit dem Hauptkörper und den Gasabgabemitteln gekoppelt
ist, umfasst und dass die Gasabgabemittel durch die Koppelung von
männlichen Schraubenbereichen, die an dem Hauptkörper
vorgesehen sind, mit weiblichen Schraubenbereichen, die in dem Gehäuse
vorgesehen sind, mit Schrauben inkorporiert werden, worin das Sicherheitsventil
an dem Behälter mit Schrauben befestigt werden kann, wobei
männliche Schraubenbereiche, die in dem Hauptkörper
des Sicherheitsventils vorgesehen sind, mit weiblichen Schraubenbereichen
in dem Behälter gekoppelt werden können.
- Patentschrift: Japanische ungeprüfte
Patentveröffentlichung Nr. 2004-263786
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE
PROBLEME
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Mit
dem oben genannten konventionellen Sicherheitsventil kann, wenn
die Verbindung mittels Schrauben zwischen einem Hauptkörper
und einem Gehäuse durch Vibrationen und dergleichen gelockert
wird, dies eine Fehlfunktion der Gasabgabemittel herbeiführen.
Demzufolge sind Verbesserungen, die sich damit beschäftigen,
eine Herausforderung.
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Wie
in 3 gezeigt ist, ist es daher in einem Sicherheitsventil 41,
das ein zylinderförmiges Gehäuse (42),
einen zylinderförmigen Hauptkörper (43), ein
schmelzbares Element 7, ein Bewegungselement 8,
ein Vorspannelement 9, ein bewegbares Verschlusselement 10 und
Haltemittel 11 für das bewegbare Verschlussmittel
beinhaltet, möglich, einen männlichen Schraubenbereich
(42a) an der Außenseite des Gehäuses
(42) zu bilden und einen weiblichen Schraubenbereich (43a),
der daran angepasst ist, an einem inneren Umfangsbereich des Hauptkörpers
(43) zu bilden, und außerdem ist es möglich, weiterhin
eine Sicherungsmutter 44 auf dem männlichen Schraubenbereich
(42a) des Gehäuses (42) zu befestigen,
um zu verhindern, dass sich das Gehäuse (42) von
dem Hauptkörper (43) löst. In diesem
Fall gibt es jedoch folgende Probleme.
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Da
das Sicherheitsventil 41 eine Vorrichtung ist, die an einem
Fahrzeug angebracht wird, besteht eine Anforderung an das Sicherheitsventil 41 darin, dass
es leichtgewichtig und kompakt ist, und es ist auch eine Anforderung,
dass es eine insgesamt reduzierte Dicke aufweist, um die Temperaturabtasteigenschaften
zu verbessern. Dementsprechend kann die Sicherungsmutter 44 nicht
mit einer großen Kraft angezogen werden, wodurch es un möglich
wird, die Möglichkeit des Lockerns der Sicherungsmutter 44 durch
Vibrationen zu eliminieren. Wenn beim Anbringen des Sicherheitsventils 41 an
einem Behälter T ein Drehmomentschlüssel nach
der Art eines Steckschlüssels verwendet wird, wird dieser
mit diagonalen Eckbereichen der Sicherungsmutter 44 interferieren,
und daher kann nur ein Drehmomentschlüssel nach der Art
eines Schraubenschlüssels verwendet werden, was die Herstellbarkeit
herabsetzt. Weiterhin kann beim Entfernen des Sicherheitsventils 41 von dem
Behälter T die Sicherungsmutter 44 versehentlich
gelockert werden. Wenn das Sicherheitsventil 41 in diesem
Zustand wieder an dem Behälter T befestigt wird, wird der
Effekt des Verhinderns einer Lockerung der Sicherungsmutter 44 nicht
bereitgestellt.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Sicherheitsventil
mit einer verbesserten Sicherheit anzugeben, das an einem Behälter
anzubringen ist, um Gas, das sich in dem Behälter befindet,
abzugeben, wenn die Temperatur steigt.
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Ein
Sicherheitsventil gemäß der vorliegenden Erfindung
umfasst Gasabgabemittel, die in einem Raum vorgesehen sind, der
durch einen Hauptkörper, welcher an einem Behälter
montiert ist, und ein Gehäuse, das mit dem Hauptkörper
gekoppelt ist, gebildet ist, wobei die Gasabgabemittel ein schmelzbares
Element umfassen, das bei hö heren Temperaturen schmilzt
und geeignet ist, um Gas, das sich in dem Behälter befindet,
einhergehend mit dem Schmelzen des schmelzbaren Elements abzugeben, wobei
der Hauptkörper und das Gehäuse durch eine Mehrzahl
männlicher Schraubenelemente, die von einer Oberfläche
eines äußeren Umfangskantenbereichs des Hauptkörpers,
der dem Behälter gegenüberliegt, eingesetzt und
in weibliche Schraubenbereiche, die in dem Gehäuse vorgesehen
sind, eingeschraubt sind, miteinander verbunden sind.
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Beispielsweise
hat der Hauptkörper einen Montagebereich, der in eine in
dem Behälter vorgesehene Öffnung eingesetzt ist
und einen Bereich mit einem großen Durchmesser, der einen
Außendurchmesser hat, der größer ist
als ein Außendurchmesser des Montagebereichs, aufweist,
wobei das Gehäuse mit seiner Unterseite an einer Oberseite
des äußeren Umfangskantenbereichs des Bereichs
großen Durchmessers des Hauptkörpers in Anlage
kommt, der äußere Umfangskantenbereich des Bereichs
mit einem großen Durchmesser des Hauptkörpers
mit einer Mehrzahl axialer Durchgangslöcher versehen ist, und
das Gehäuse von der Unterseite her mit weiblichen Schraubenbereichen
versehen ist, die zu den entsprechenden axialen Durchgangslöchern
korrespondieren.
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Es
ist zu beachten, dass sich in der vorliegenden Erfindung die Begriffe „oben” und „unten” als Referenz
auf einen Fall beziehen, bei dem das Sicherheitsventil an einer
Oberseite eines Behälters angebracht ist (1),
aber die Ausdrücke „oben” und „unten” dienen
lediglich der Vereinfachung, und das Sicherheitsventil kann mit
seiner Oberseite nach unten oder seitlich bezogen auf den Referenzzustand
angebracht werden.
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Mit
dem Sicherheitsventil, das in Patentschrift 1 beschrieben ist, in
dem der männliche Schraubenbereich, der in dem Hauptkörper
vorgesehen ist, durch Verschrauben mit dem weiblichen Schraubenbereich,
der in dem Gehäuse vorgesehen ist, gekoppelt ist, kann
dies, wenn die Verbindung durch die Verschraubung gelockert wird,
eine Fehlfunktion herbeiführen. Mit dem Sicherheitsventil
gemäß der vorliegenden Erfindung tritt jedoch
keine Fehlfunktion auf, selbst wenn alle der Mehrzahl männlicher
Schraubenelemente gelockert sind. Dies kommt daher, dass die Mehrzahl
männlicher Schraubenelemente, die von einer Unterseite
des Bereichs großen Durchmessers des Hauptkörpers
eingesetzt sind, einen begrenzten Spielraum aufweist, da der Bereich
großen Durchmessers strukturiert und designed ist, so dass
er der Oberfläche des Behälters gegenüberliegt,
was Fehlfunktionen verhindert.
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Da
die Gasabgabemittel innerhalb des Raums, der durch den Hauptkörper
und das Gehäuse gebildet wird, vorgesehen sind, ist es
möglich, Gasabgabemittel verschiedener wohlbekannter Arten
zu verwenden. Die Gasabgabemittel sind geeignet, um zusätzlich
zu einem schmelzbaren Element ein Bewegungselement, das einhergehend
mit dem Schmelzen des schmelzbaren Elements bewegt wird, ein Vorspannelement
für das Vorspannen des Bewegungselements und ein bewegbares
Verschlusselement, das einhergehend mit der Bewegung des Bewegungselements
bewegt wird, um eine Verbindung von dem Behälter mit dem
Außenbereich des Sicherheitsventils herzustellen, zu beinhalten,
worin der Hauptkörper und das Gehäuse beide mit
Bereichen versehen sind, welche die Gasabgabemittel bilden.
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Insbesondere
ist ein Sicherheitsventil, das Gasabgabemittel beinhaltet, beispielsweise
so aufgebaut, dass es ein zylinderförmiges Gehäuse,
das mit einem innenliegenden Flanschbereich an seinem oberen Endbereich
ausgebildet ist, einen zylinderförmigen Hauptkörper,
der einen Bereich kleinen Durchmessers, der einen Spalt zwischen
sich und dem inneren Umfangsbereich des Gehäuses bildet,
einen Bereich mit einem großen Durchmesser, der unterbrechungslos
mit dem unteren Ende des Bereichs mit einem kleinen Durchmesser
ausgeführt ist und die Öffnung an dem unteren
Ende des Gehäuses verschließt, und einen Montagebereich
aufweist, der unterbrechungslos mit dem unteren Ende des Bereichs mit
einem großen Durchmesser ausgeführt und an dem
Behälter montiert ist, aufweist, ein schmelzbares Element,
das zwischen dem Bereich mit einem kleinen Durchmesser des Hauptkörpers
und dem Gehäuse so vorgesehen ist, dass die Oberseite des schmelzbaren
Elements in Kontakt mit der Unterseite des innenliegenden Flanschbereichs
des Gehäuses kommt, ein Bewegungselement, das beweglich
zwischen dem Bereich mit einem kleinen Durchmesser des Hauptkörpers
und dem Gehäuse derart vorgesehen ist, dass die Oberseite
des Bewegungselements in Kontakt mit der Unterseite des schmelzbaren
Elements kommt, ein Vorspannelement, das zwischen dem Bereich mit
einem kleinen Durchmesser des Hauptkörpers und dem Gehäuse
derart vorgesehen ist, dass die Oberseite des Vorspannelements in Kontakt
mit der Unterseite des Bewegungselements kommt und die Unterseite
des Vorspannelements von der Oberseite des Bereichs großen
Durchmessers des Hauptkörpers aufgenommen ist, ein zylinderförmiges
bewegbares Verschlusselement mit einer Stufe, welches beweglich
in den Hauptkörper eingesetzt ist, und Haltemittel für
das bewegbare Verschlusselement, die verhindern, dass sich das bewegliche
Verschlusselement in einem normalen Zustand aufwärts bewegt,
während sie dem beweglichen Verschlusselement erlauben,
sich aufgrund der Bewegung des Bewegungselements aufwärts
in eine obere Position zu bewegen, umfasst worin der Hauptkörper
einen axialen Kanal mit einem kleinen Durchmesser, der mit dem Inneren
des Behälters verbunden ist, und einen axialen Kanal mit
einem großen Durchmesser beinhaltet, der unterbrechungslos
mit der Oberseite des axialen Kanals mit einem kleinen Durchmesser
ausgeführt und an dem oberen Ende geöffnet ist,
das bewegliche Verschlusselement einen axialen Bereich mit einem
kleinen Durchmesser, der in den oberen Endbereich des axialen Kanals
mit einem kleinen Durchmesser des Hauptkörpers eingesetzt
ist, einen axialen Zwischenbereich der unterbrechungslos mit dem
axialen Bereich mit einem kleinen Durchmesser ausgeführt
ist und einen Spalt zwischen sich und dem unteren Endbereich des
axialen Kanals mit einem großen Durchmesser des Hauptkörpers
aufweist, und einen axialen Bereich mit einem großen Durchmesser
beinhaltet, der unterbrechungslos mit dem axialen Zwischenbereich
ist und verschiebbar in einen Mittelbereich des axialen Kanals mit
einem großen Durchmesser des Hauptkörpers eingesetzt
ist, der axiale Bereich mit einem großen Durchmesser des
beweglichen Verschlusselements mit einem axialen Kanal ausgeführt
ist, der sich von dessen oberen Ende zu dessen unteren Ende erstreckt,
und der axiale Zwischenbereich des beweglichen Verschlusselements mit
Verbindungskanälen ausgeführt ist, die an seiner Außenfläche
geöffnet und mit dem unteren Ende des axialen Kanals in
dem axialen Bereich mit einem großen Durchmesser verbunden
sind, so dass, wenn das schmelzbare Element schmilzt, um das Bewegungselement
in die obere Position zu bewegen, das Gas, das sich in dem Behälter
befindet, durch den axialen Kanal mit einem kleinen Durchmesser
des Hauptkörpers, den unteren Endbereich des axialen Kanals
mit einem großen Durchmesser des Hauptkörpers,
die Verbindungskanäle des beweglichen Verschlusselements
und den axialen Ka nal des beweglichen Verschlusselements an einen
Außenbereich des Behälters abgegeben wird. In
so einem Sicherheitsventil wird ein Druck des Gases, das sich in dem
Behälter befindet, von dem beweglichen Verschlusselement
aufgenommen, das in dem Hauptkörper, der an dem Gehäuse
befestigt ist, vorgesehen ist und von einer Aufwärtsbewegung
von den bewegliches-Verschlusselement-Haltemitteln abgehalten wird,
die verhindern, dass das Bewegungselement dem Druck innerhalb des
Behälters ausgesetzt wird, wodurch sie bewirken, dass das
schmelzbare Element nur der elastischen Kraft des Vorspannelements
ausgesetzt ist. Dies kann Fehlfunktionen bei Temperaturen, die niedriger
als ein vorgegebener Wert sind, verhindern, was die Sicherheit des
Bereichs der Gasabgabemittel signifikant verbessert. Damit einhergehend
ist es wichtig, Gegenmaßnahmen gegen das Lockern von Schrauben
zu ergreifen. Durch das Erzielen von Verbesserungen ist es daher möglich,
ein Sicherheitsventil mit einer extrem hohen Zuverlässigkeit
zur Verfügung zu stellen.
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VORTEILE DER ERFINDUNG
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Mit
dem Sicherheitsventil gemäß der vorliegenden Erfindung
ist es möglich, im Wesentlichen die Möglichkeit
der Lockerung der Verbindung durch Schrauben zu eliminieren, wodurch
Fehlfunktionen durch die Lockerung von Schrauben verhindert werden,
und es ist auch möglich, die Möglichkeit, dass Schraubenelemente
versehentlich geloc kert werden, wenn das Sicherheitsventil gelöst
wird, zu eliminieren, wodurch die Zuverlässigkeit in einem
großen Maße erhöht wird. Da außerdem
keine Sicherungsmutter verwendet wird, ist es möglich,
einen Drehmomentschlüssel nach der Art eines Steckschlüssels
zu verwenden, um das Sicherheitsventil an dem Behälter
anzubringen, was die Herstellbarkeit verbessert.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Querschnittansicht, die eine Ausführungsform eines
Sicherheitsventils gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt und einen normalen Zustand (einen geschlossenen Zustand) darstellt.
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2 ist
eine Querschnittansicht entlang der Linie II-II in 1.
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3 ist
eine Querschnittansicht, die ein konventionelles Sicherheitsventil
zeigt und einen normalen Zustand (einen geschlossenen Zustand) darstellt.
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BESCHREIBUNG DER REFERENZNUMMERN
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- 1
- Sicherheitsventil
- 2
- Gehäuse
- 3
- Hauptkörper
- 5a
- äußerer
Umfangskantenbereich
- 7
- schmelzbare
Legierung (schmelzbares Element)
- 33
- weiblicher
Schraubenbereich
- 34
- männliches
Schraubenelement
- T
- Behälter
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BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
DER ERFINDUNG
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Im
weiteren wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung beziehen
sich die Begriffe „oben”, „unten”, „links” und „rechts” sich
auf obere, untere, linke und rechte Bereiche von 1.
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Die 1 und 2 zeigen
eine Ausführungsform eines Sicherheitsventils gemäß der
vorliegenden Erfindung.
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Die 1 zeigt
einen normalen Zustand, in dem eine Umgebungstemperatur um das Sicherheitsventil
gleich oder niedriger als ein vorgegebene Wert ist, namentlich einen
Zustand, in dem ein Durchflusskanal geschlossen ist.
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Wie
in der 1 gezeigt ist, umfasst das Sicherheitsventil 1 ein
Gehäuse 2, das so geformt ist, dass es eine zylindrische
Form mit einer Umfangswand 12 und einer Deckwand 13 aufweist
und an dem oberen Endbereich der Umfangswand 12 mit einem
nach innen gerichteten Flanschbe reich 12a versehen ist,
einen zylinderförmigen Hauptkörper 3,
der einen Bereich mit einem kleinen Durchmesser 4, welcher
einen Spalt zwischen sich und dem inneren Umfang des Gehäuses 2 bildet,
einen Bereich großen Durchmessers 5, der unterbrechungslos
mit dem unteren Ende des Bereichs kleinen Durchmessers 4 ausgebildet
ist und die Öffnung an dem unteren Ende des Gehäuses 2 verschließt,
und einen Montagebereich 6 aufweist, der unterbrechungslos
mit dem unteren Ende des Bereichs großen Durchmessers 5 ausgebildet
und an dem Behälter T montiert ist, eine zylinderförmige
schmelzbare Legierung (schmelzbares Element) 7, die zwischen
dem oberen Endbereich des Bereichs kleinen Durchmessers 4 des
Hauptkörpers 3 und dem oberen Endbereich des Gehäuses 2 derart
vorgesehen ist, dass die Oberseite der schmelzbaren Legierung 7 mit
der Unterseite des nach innen gerichteten Flanschbereichs 12a des
Gehäuses 2 in Kontakt kommt, ein zylinderförmiges
Bewegungselement 8, das beweglich zwischen einem Mittelbereich
des Bereichs mit einem kleinen Durchmesser 4 des Hauptkörpers 3 und
einem mittleren Bereich des Gehäuses 2 derart
beweglich gehalten ist, dass das obere Ende des Bewegungselements 8 in
Kontakt mit dem unteren Ende der schmelzbaren Legierung 7 kommt,
eine zylinderförmige Schraubenfeder (Vorspannelement) 9,
die zwischen dem unteren Endbereich des Bereichs mit einem kleinen Durchmesser 4 des
Hauptkörpers 3 und nahe des unteren Bereichs des
Gehäuses 2 vorgesehen ist, so dass das obere Ende
der Schraubenfeder 9 in Kontakt mit dem unteren Ende des
Bewegungselements 8 kommt und das untere Ende der Schraubenfeder 9 von
der Oberseite des Bereichs mit einem großen Durchmesser 5 des
Hauptkörpers 3 aufgenommen wird, ein zylinderförmiges
bewegliches Verschlusselement 10 mit einer Stufe, das beweglich
in den Hauptkörper 3 eingesetzt ist, und Haltemittel 11 für das
bewegliche Verschlusselement, die verhindern, dass sich das bewegliche
Verschlusselement 10 in einem normalen Zustand aufwärts
bewegt, während sie erlauben, dass sich das bewegliche
Verschlusselement 10 bedingt durch die Bewegung des Bewegungselements 8 in
eine obere Position aufwärts bewegt.
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In
der Deckwand 13 des Gehäuses 2 ist ein Gasabgabekanal 13a für
die Abgabe von Gas, das sich in dem Gehäuse 2 befindet,
zur Außenseite hin ausgebildet. Das obere Ende des Bereichs
mit einem kleinen Durchmesser 4 des Hauptkörpers 3 liegt
der Unterseite der oberen Wand 13 des Gehäuses 2 mit einem
kleinen Spalt, der dazwischen vorgesehen ist, gegenüber.
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Der
Montagebereich 6 des Hauptkörpers 3 ist
so ausgebildet, dass er eine Form aufweist, die an die Form des
Sicherheitsventilmontagebereichs des Behälters T angepasst
ist, und in der vorliegenden Ausführungsform ist der Montagebereich 6 mit
einem männlichen Schraubenbereich 6a an dem äußeren Umfangsbereich
vorgesehen. Der Montagebereich 6 ist in eine Öffnung,
die in dem Behälter T vorgesehen ist, eingesetzt und in
einen weiblichen Schraubenbereich 28, der darin vorgesehen
ist, eingeschraubt, so dass das Sicherheitsventil 1 an
dem Behälter T befestigt ist. Der Bereich großen
Durchmessers 5 des Hauptkörpers 3 hat
einen Außendurchmesser, der größer ist
als der des Montagebereichs 6, und die Unterseite des Außenumfangskantenbereichs 5a des
Bereichs großen Durchmessers 5 liegt in dem Zustand,
in dem das Sicherheitsventil 1 an dem Behälter
T montiert ist, der Oberfläche des Behälters T mit
einem schmalen Spalt, der dazwischen vorgesehen ist, gegenüber.
Wie in 2 dargestellt ist, ist an der Außenseite
des Bereichs großen Durchmessers 5 des Hauptkörpers 3 ein
Eingriffsbereich 31 ausgebildet, der eine hexagonale zylindrische
Form aufweist, so dass die Montage des Sicherheitsventils 1 an
dem Behälter T erreicht werden kann, indem ein Drehmomentschlüssel
nach der Art eines Steckschlüssels auf den Eingriffsbereich 31,
der die hexagonale zylindrische Form aufweist, aufgesetzt wird.
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Das
Gehäuse 2 kommt an seiner Unterseite mit der Oberseite
des äußeren Umfangskantenbereichs 5a des
Bereichs großen Durchmessers 5 in Anlage. Eine
Mehrzahl axialer Durchgangslöcher 32 (deren Anzahl
in der Zeichnung 6 ist) ist in dem äußeren
Umfangskantenbereich 5a des Bereichs großen Durchmessers 5 vorgesehen.
Das Gehäuse 2 ist von der Unterseite her mit weiblichen
Schraubenbereichen 33 versehen, die an die entsprechenden
axialen Durchgangslöcher 32 entsprechen. Des weiteren
sind der Hauptkörper 3 und das Gehäuse 2 durch eine
Mehrzahl männlicher Schraubenelemente 34 (deren
Anzahl in der Zeichnung 6 ist), die von der Unterseite
des äußeren Umfangskantenbereichs 5a des Bereichs
großen Durchmessers 5 eingesetzt sind, miteinander
verbunden. Die männlichen Schraubenelemente 34 sind
Bolzen, von denen jeder ein hexagonalförmiges Loch aufweist,
und die entsprechenden axialen Durchgangslöcher 32 sind
an ihren unteren Endbereichen mit Bereichen mit einem großen Durchmesser 32a für
die Aufnahme der Kopfbereiche der Bolzen, die jeweils ein hexagonalförmiges Loch
aufweisen, ausgeführt. Es gibt nur einen schmalen Spalt
zwischen der Unterseite des äußeren peripheren
Kantenbereichs 5a des Bereichs mit einem großen
Durchmesser 5 und der Oberfläche des Behälters
T, wie oben beschrieben ist, und auf ähnliche Weise gibt
es einen schmalen Spalt zwischen den Unterseiten der männlichen
Schraubenelemente 34 und der Oberfläche des Behälters
T. Dies bewirkt ein extrem kleines Spiel in Fällen, in
denen die männlichen Schraubenbereiche 34 durch
Vibrationen und ähnliches gelockert werden.
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Die
innere Umfangsfläche des Hauptkörpers 3 ist
so geformt, dass der Bereich kleinen Durchmessers 4 einen
größeren Durchmesser aufweist, der Montagebereich 6 einen
kleineren Durchmesser aufweist, und der Bereich großen
Durchmessers 5 an seinem inneren Umfang einen Durchmesser
aufweist, der dazwischen liegt. Dementsprechend ist der Hauptkörper 3 mit
einem axialen Kanal mit einem kleinen Durchmesser 14, der
sich von der Nähe des unteren Endes des Bereichs großen
Durchmessers 5 zu dem unteren Ende des Montagebereichs 6 erstreckt
und mit dem Inneren des Behälters T kommuniziert, einem
axialen Kanal mit einem mittleren Durchmesser 35, der unterbrechungslos
mit dem axialen Kanal kleinen Durchmessers 14 ausgeführt
ist und sich aufwärts erstreckt, und einem axialen Kanal mit
einem großen Durchmesser 15 ausgeführt,
der unterbrechungslos mit dem axialen Kanal mit einem mittleren
Durchmesser 35 ausgeführt ist, sich aufwärts
erstreckt und an dem oberen Ende geöffnet ist.
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Die
schmelzbare Legierung 7 ist so ausgebildet, so dass sie
schmilzt, wenn eine vorgegebene Temperatur erreicht wird. Das Gehäuse 2 ist
an dem oberen Endbereich der Umfangswand 12 mit einem Legierungsabgabekanal 16 versehen
ausgeführt, um die geschmolzene Legierung 7 nach
außen abzulassen.
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Das
Bewegungselement 8 ist zwischen dem Gehäuse 2 und
dem Hauptkörper 3 derart vorgesehen, dass es in
dem Zustand, in dem seine innere Umfangswand in Kontakt mit dem äußeren
Umfang des Bereichs kleinen Durchmessers 4 des Hauptkörpers 3 kommt,
und auch, wenn seine Außenwand in Kontakt mit der inneren
Umfangswand des Gehäuses 2 kommt, gleiten kann.
Linke und rechte kugelbewegende kon kave Bereiche 17 sind
an dem inneren Umfang des unteren Endbereichs des Bewegungselements 8 ausgebildet.
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Die
Schraubenfeder 9 spannt das Bewegungselement 8 nach
oben vor und bewirkt, wenn die schmelzbare Legierung 7 schmilzt,
dass die schmelzbare Legierung 7 durch den Legierungsabgabekanal 16 in
dem Gehäuse 2 nach außen abgeführt
wird, und ebenfalls, dass das Bewegungselement 8 aufwärts
bewegt wird. Die elastische Kraft der Schraubenfeder 9 ist
auf einen kleinen Wert eingestellt, der es ermöglicht,
das Bewegungselement 8 unter Berücksichtigung
einer Flusscharakteristik und dergleichen der schmelzbaren Legierung 7 bei
einer vorgegebenen Temperatur aufwärts zu bewegen, wodurch
das Sicherheitsventil betätigbar wird.
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Das
bewegbare Verschlusselement 10 hat einen axialen Bereich
mit einem kleinen Durchmesser 18, der in den oberen Endbereich
des axialen Kanals mit einem Zwischendurchmesser 35 in
dem Hauptkörper 3 eingesetzt ist, einen axialen
Zwischenbereich 19, der unterbrechungslos mit dem Bereich
kleinen Durchmessers 18 ausgebildet ist und einen Spalt
zwischen sich und dem unteren Endbereich des Bereichs großen
Durchmessers 15 des Hauptkörpers 3 bildet,
und einen axialen Bereich mit einem großen Durchmesser 20,
der unterbrechungslos mit dem axialen Zwischenbereich 19 ausgeführt und
gleitend in den axialen Kanal großen Durchmessers 15 in
dem Hauptkörper 3 eingesetzt ist.
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Der
axiale Bereich großen Durchmessers 20 des bewegbaren
Verschlusselements 10 ist mit einem axialen Kanal 21 versehen,
der sich von seinem oberen Ende zu seinem unteren Ende erstreckt.
Der axiale Zwischenbereich 19 des beweglichen Verschlusselements 10 ist
mit linken und rechten Verbindungskanälen 22 versehen,
die an ihrer Außenseite geöffnet sind und mit
dem unteren Ende des axialen Kanals 21 in dem axialen Bereich
großen Durchmessers 20 kommunizieren. Dementsprechend
sind die Verbindungskanäle 22 zu dem Spalt geöffnet,
der zwischen dem unteren Endbereich des axialen Kanals großen
Durchmessers 15 in dem Hauptkörper 3 und
dem äußeren Umfang des axialen Zwischenbereichs 19 vorhanden
ist.
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Zwischen
dem oberen Ende des axialen Bereichs großen Durchmessers 20 des
bewegbaren Verschlusselements 10 und der Unterseite der
Deckwand 13 des Gehäuses 2 ist ein vorgegebener
Spalt vorgesehen, der es dem axialen Bereich großen Durchmessers 20 erlaubt,
sich aufwärts zu bewegen, und dieser Spalt ist so geformt,
dass er länger als die Länge des axialen Bereichs
kleinen Durchmessers 18 ist. Wenn also das bewegbare Verschlusselement 10 unter
Zwang von dem Druck des Gases, das sich in dem Behälter
T befindet, aufwärts gedrückt wird, stoppt das
bewegbare Ver schlusselement 10 an der Position, an der
sein oberes Endes mit der Unterseite der oberen Wand 13 des
Gehäuses 2 in Kontakt kommt, und zur gleichen
Zeit kommen der axiale Kanal kleinen Durchmessers 14 und
der axiale Kanal mittleren Durchmessers 35 in dem Hauptkörper 3 in Verbindung
mit den Verbindungskanälen 22 in dem bewegbaren
Verschlusselement 10 durch den unteren Endbereich des axialen
Kanals mit einem großen Durchmesser 15 in dem
Hauptkörper 3. Ein O-Ring ist an der Außenseite
des axialen Bereichs mit einem kleinen Durchmesser 18 des
bewegbaren Verschlusselements 10 vorgesehen.
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Die
Haltemittel 11 für das bewegliche Verschlusselement
werden durch linke und rechte konkave Bereiche 25, die
an der Außenseite eines Bereichs des bewegbaren Verschlusselements 10 nahe seines
oberen Endes vorgesehen sind, Durchgangslöcher 26,
die in dem Bereich mit einem kleinen Durchmesser 4 des
Hauptkörpers 3 an denselben Positionen wie die
konkaven Bereiche 25 vorgesehen sind, Kugeln 27,
die in dem konkaven Bereich 25 und dem Durchgangsloch 26 in
so einer Weise aufgenommen sind, dass sie diese überspannen,
und kugelbewegende konkave Bereiche 17 in dem Bewegungselement 8 gebildet.
Die kugelbewegenden konkaven Bereiche 17 sind so geformt,
dass sie den Durchgangslöchern 26 gegenüberliegen,
wenn die schmelzbare Legierung 7 geschmolzen ist und das Bewegungselement 8 in
eine obere Position bewegt wurde.
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Die
Bewegung der Kugeln 27 in der radialen Richtung ist durch
die Bodenflächen der konkaven Bereiche 25 in dem
bewegbaren Verschlusselement 10 und durch die innere Umfangsoberfläche
des Bewegungselements 8 beschränkt. Wenn eine
nach oben gerichtete Kraft auf das bewegbare Verschlusselement 10 ausgeübt
wird, werden demzufolge die Unterseiten des konkaven Bereichs 25 in
dem bewegbaren Verschlusselement 10 zwangsläufig
nach oben gerichtete Kräfte auf die Kugeln 27 ausüben, während
die oberen Oberflächen der Durchgangslöcher 26 in
dem Hauptkörper 3 gegen diese Kräfte
gerichtete zwangsweise nach unten gerichtete Kräfte auf
die Kugeln 27 ausüben und demzufolge beide Kräfte
miteinander ins Gleichgewicht kommen. Somit werden die Kugeln 27 und
damit das bewegbare Verschlusselement 10 in einem normalen
Zustand von einer Aufwärtsbewegung abgehalten.
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Die
kugelbewegenden konkaven Bereiche 17 sind Strukturen, die
es dem bewegbaren Verschlusselement 10 erlauben, sich durch
die Bewegung des Bewegungselements 8 in die obere Position
aufwärts zu bewegen. In anderen Worten, wenn das Bewegungselement 8 in
die obere Position bewegt ist, liegen die kugelbewegenden konkaven
Bereiche 17 den Öffnungen an den äußeren
Enden der Durchgangslöcher 26 in dem Hauptkörper 3 gegenüber,
was den Kugeln 27, die durch den inneren Umfang des Bewegungselements 8 von
einer Bewegung in der radialen Richtung nach außen abgehalten
worden sind, sich in der radialen Richtung nach außen zu bewegen.
Die konkaven Bereiche 25 in dem bewegbaren Verschlusselement 10 verjüngen
sich und Kräfte, die radial nach außen gerichtete
Komponenten aufweisen, wirken auf die Kugeln 27, was bewirkt, dass
die Kugeln 27 sich leicht in der radialen Richtung nach
außen bewegen. Dadurch werden die Kugeln 27 aus
dem Eingriff der konkaven Bereiche 25 des bewegbaren Verschlusselements 10 gebracht und
in den Durchgangslöchern 26 und den kugelbewegenden
konkaven Bereichen 17 aufgenommen, so dass die Kugeln 27 diese überspreizen,
was den Effekt der Verhinderung der Aufwärtsbewegung des bewegbaren
Verschlusselements 10 aufhebt. In diesem Zustand, wenn
der Druck des Gases, das sich in dem Behälter befindet,
die Reibungskraft des bewegbaren Verschlusselements 10 überschritten
hat, bewegt sich das bewegliche Verschlusselement 10 aufwärts.
Folglich, wenn sich das Bewegungselement 8 in die obere
Position bewegt, bewegt sich das bewegliche Verschlusselement 10 direkt
im Anschluss aufwärts.
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Wenn
die Umgebungstemperatur um das Sicherheitsventil 1 einen
vorgegebenen Wert überschreitet, schmilzt die schmelzbare
Legierung 7, was das Sicherheitsventil 1 in einen
operativen Zustand bringt. In dem Sicherheitsventil 1 wird
in dem operativen Zustand die schmelzbare Legierung 7 durch den
Legierungsabgabekanal 16 abgegeben und somit daraus entfernt,
was das Bewegungselement 8, das durch die Schraubenfeder 8 vorgespannt
ist, dazu bringt, sich in die obere Position zu bewegen. Die obere
Position des Bewegungselements 8 ist die Position, in der
das obere Ende des Bewegungselements 8 in Kontakt mit der
Unterseite des nach innen gerichteten Flanschbereichs 12a des
Gehäuses 2 kommt. Wenn das Bewegungselement 8,
wie zuvor beschrieben, in die obere Position bewegt worden ist, verhindert
nichts die Aufwärtsbewegung des bewegbaren Verschlusselements 10,
was bewirkt, dass sich das bewegbare Verschlusselement 10 in
die obere Position bewegt. Die obere Position des bewegbaren Verschlusselements 10 ist
die Position, in der sein oberes Ende in Kontakt mit der Unterseite
der oberen Wand 13 des Gehäuses 2 kommt.
Dies bewirkt, dass der axiale Bereich kleinen Durchmessers 18 des
bewegbaren Verschlusselements 10, der den axialen Kanal
mit einem Zwischendurchmesser 35 verschließt,
aufwärts in den axialen Kanal großen Durchmessers 15 gedrückt
wird, wodurch in dem Sicherheitsventil 1 ein offener Kanal
für die Abgabe des Gases, das sich in dem Behälter
T befindet, ausgebildet wird. Wenn die schmelzbare Legierung 7 schmilzt,
um das Bewegungselement 8 in die obere Position zu bewegen,
wird mit anderen Worten das Gas, das sich in dem Behälter
T befindet, durch den Gasabgabekanal 13a, der in der oberen
Wand 13 des Gehäuses 2 vorgesehen ist,
durch den axialen Kanal kleinen Durchmessers 14 in dem
Hauptkörper, den axialen Kanal mit einem mittleren Durchmesser 35 in dem
Hauptkörper, den unteren Endbereich des axialen Kanals
großen Durchmessers 15 in dem Hauptkörper,
die Verbindungskanäle 22 des be wegbaren Verschlusselementes
und den axialen Kanal 21 des bewegbaren Verschlusselements
abgegeben.
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Wenn
die Verbindung zwischen dem Hauptkörper 3 und
dem Gehäuse 2 durch Schrauben gelockert wird,
nämlich wenn das Gehäuse 2 bezogen auf den
Hauptkörper 3 nach oben bewegt wird, wird das Bewegungselement 8 damit
einhergehend nach oben bewegt, was denselben Betrieb wie den in
dem zuvor genannten operativen Zustand des Sicherheitsventils bewirkt
(Fehlfunktion). In dem Sicherheitsventil 41, das in 3 gezeigt
ist, wird nicht verhindert, dass die Sicherungsmutter 44 durch
Vibrationen und ähnliches oder durch Fehlbedienung gelockert
wird, was eine Fehlfunktion bewirken kann. Jedoch mit dem Sicherheitsventil 1 gemäß der
vorliegenden Erfindung sind die männlichen Schraubenelemente 34 nicht
von dem Sicherheitsventil 1 in dem Zustand, in dem das
Sicherheitsventil 1 montiert ist, wie in 1 gezeigt
ist, exponiert, was die Möglichkeit, dass sie durch Fehlbedienung
gelockert werden, vollständig eliminiert und weiterhin
gibt es ein kleines Spiel zum Lockern der männlichen Schraubenelemente 34 durch
Vibrationen, wodurch eine außerordentlich exzellente Zuverlässigkeit
bereitgestellt wird.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Sicherheit eines
Sicherheitsventils, das an einem Behälter angebracht ist,
für die Abgabe von Gas, das sich in dem Behälter
befindet, wenn dessen Temperatur erhöht wird, zu verbessern,
und damit ist es möglich, dieses für Anwendungen
und ähnlichen zur Verhinderung von Drücken, die
Behältern vorliegen und in dem Fall von Feuer und ähnlichem
exzessiv erhöht werden, was zu der Verbesserung der Sicherung
beiträgt.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Sicherheitsventil (1)
mit verbesserter Sicherheit zur Verfügung, das an einem
Behälter (T) anzubringen ist, um Gas, das sich in dem Behälter
(T) befindet, abzugeben, wenn die Temperatur steigt. Ein Hauptkörper
(3) umfasst einen Montagebereich (6), der in eine Öffnung,
die in dem Behälter (T) vorgesehen ist, eingesetzt ist,
und einen Bereich mit einem großen Durchmesser (5),
der einen Außendurchmesser aufweist, der größer
ist als der des Montagebereichs (6) und in Kontakt mit
der Oberfläche des Behälters (T) an einem äußeren
Umfangskantenbereich gebracht ist. Ein Gehäuse (2)
ist mit seiner Unterseite an der Oberseite des äußeren
Umfangskantenbereichs (5a) des Bereichs großen
Durchmessers (5) des Hauptkörpers (3)
in Anlage gebracht. Der äußere Umfangskantenbereich
(5a) des Bereichs großen Durchmessers (5)
des Hauptkörpers (3) ist mit einer Mehrzahl axialer
Durchgangslöcher (32) versehen, und das Gehäuse
(2) ist von der Unterseite her mit männlichen
Schraubenbereichen (33) versehen, die mit den entsprechenden
axialen Durchgangslöchern (32) übereinstimmen.
Der Hauptkörper (3) und das Gehäuse (2)
sind durch eine Mehrzahl männlicher Schraubenelemente (34),
die von der Unterseite des äußeren peripheren
Kantenbereichs (5a) des Bereichs großen Durchmessers
(5) des Hauptkörpers (3) eingesetzt sind,
miteinander gekoppelt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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