DE1750005A1

DE1750005A1 - Unterdruckventil fuer Behaelter

Info

Publication number: DE1750005A1
Application number: DE19681750005
Authority: DE
Inventors: Heinrich Toennessen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-03-20
Filing date: 1968-03-20
Publication date: 1971-04-22

Description

Unterdruckventil für Behälter Die Erfindung bezieht sich auf ein Unterdruckventil zum Schutze von Behältern gegen Iuiplosionen.
Es sind Unterdruckventile bekannt, die zur VerLieidung von unzulässig hohen äusseren tberdrücken bei Behältern, die durch Entleerungsvorgänge oder Temperaturabfälle entstehen können, üblicherweise im Behälterscheitel montiert werden und mit einem hängenden Kegel ausgestattet sind. Im falle eines @tusseren Oberdruckes wirkt bei diesen Ventilen der äussere überdruck auf den Ventilkegel und erzeugt eine uffnungskraft, durch die der Ventilkegel nach unten gedrückt wird und einen Hine: halt freigibt.

Durch diesen Ringspalt strömt die äussere Atmosphc,re in das

Behälterinnere und erzeugt einen Druckausgleich. -4e; @rehtg4^@^

_____ ___ _ _nrgs-rzifte

,rein

va;die Ventile auch gegen inneren Überdruck dicht sein müssen,

ist es erforderlich, der Ventilkegel in der Geschlossen-Stellung

bereits u:it einer entsprechenden Vorspannkra.ft auf den Ver;til-,

sitz zu drücken. Die Vorspar.rikraft üblicherweise durch eine

Feder erzeugt. Diese Federkraft muss zunächst einmal von deni

äusseren Überdruck überwunden werden. Die verbleibenden effektiven

uffbungskrdfte sind bekarinterweise bei Ventilen dieser Art rel.a.tiv

klein. Diese Tatsache macht derartige Konstruktionen besonders

arrf@llig gegen Verschmutzungen und Vereisungen. Bei Transport-

behältern koumien noch Massenkräfte in senkrechter Richtung hinzu,

die in Gffnender Richtung wirken und die durch zusätzliche Feder-

kräfte kompensiert werden müssen. Dieses führt dazu, dass die

Ventile erst bei einem relativ hohen äusseren Überdruck an-

sprechen. bei Ventilen dieser einfachen Art sind die Lffiiurigs-

kräfte 1 iriear at;härigig vom Differenzdruck und von der Grbsse

des Ventilquerschnitts. Den vorliegenden iudcrtteil der -linearen

Abhanj,igkeit vcm Ventilquerschnitt beseitigen bekannte Ventil#

kori8truktiorien, bei denen die Üffriungskräfte vervielf#:ilti.gt

werden, durch fiE:riutzurig vorn 11'ldchenübersetzern -in Yorin vori

@`altenbälgori. aolche Ventile kÜnnen sehr einpfiridlich ausbe-

legt werden und sind in der Lage, bei gehr hohen i@bersetzuri#;err

auch bei K_Leiristeri iiberdrücken anzusprechen. hi-f-: fi.l i-leribl-ilee

wrderf bei dieser, Konstruktion :im Felle eines äusserer] dbc!r(Ir-ucks

von aussen auf Druck beansprucht. Im Innern der Faltenbälge

liegt der jeweilige Behälterinnendruck an. Daher müssen die

Faltenbälge für die jeweils infrage kommende Druckdifferenz

von aussen nach innen und von innen nach aussen dimensioniert

werden. Die höchste Druckdifferenz von aussen nach innen kann

maximal dem grössten atmosphärischen Druck entsprechen. Es

rnaht kaum Schwierigkeiten, Faltenbälge gegen diesen Druck zu

dimensionieren und dabei noch eine entsprechende Weichheit des

Balges zu erreichen. i@nders liegen die Verhältnisse aller-

dings bei einer Druckdifferenz von innen nach aussen, da hier-

bei je nach vorliegender Situation mit grossen Drücken zu rech-

nen ist. Grosse Drücke führen zu entsprechenden Wanddicken bei

den Faltenbälgen und haben grosse Federkonstanten zur Folge,

die zu grossen Kräften für die Deformatiön des Balges führen,

was bedeutet, dass die Cffnungskräfte des Ventils gross sein

müssen. Es macht daher Schwierigkeiten, solche Ventile mit

einer ausreichenden Empfindlichkeit im Unterdruckbereich her-

zustellen.

Die grfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, ein Unterdruck-

ventil zu schaffen, das uen obigen Nachteil vermeidet und dem-

zufolge für höhere Innenüberdrücke geeignet istund trotzdem

eine hohe Ansprechempfindlichkeit gegen äussere Überdrücke

besitzt.

Erfindungsgemäss wird die Hufgabe durch die Verwendung einer

Membran oder eines Kolbens für den Flächenübersetzer gelöst:

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung

schematisch dargestellt. So zeigt Figur 1 einen senkrechtere

Schnitt durch das I",.,embrLtn-Uritei-druckventil und h,igur 2 einen

senkrechten Schnitt du ch dis Kolben-Lnterdruckveritil.

Wie aus F'ibur 1 ersichtlich, ist der Ventilsitz 1 im Geh;@use-

unterteil 2 angebr@,c:ht. .Das Getic;iuseun-Lerteil 2 lasst sich in

üblicher 'reise an deii beh:iltei@ anflati8chen. #.'s ist Faber auch

nibglicll - und diese L#*Isiiti@ ist besonders vorteilhaft, Freiin iiur

ein beschr@dikter Einbaur-riuni i i.ir- das Ventil zur Verfu;tiri; 3 ueti t -,

den Ventilsitz unmi t t,elbur <<ui Behh.l ter oder an einem Behzilter-

teil, z.ts. riui voiadeckel anzubringen so wie in b'i@,ur 2 dcirt;e-

stellt. Das GE#-ii'Luoeobe.i,teil 3 ist Über Schrauben ¢ entweder mit

dem Gehäuseuri i,@:r t,e.i 1 G' odu v urunit Lelbrir, ittit ciem Behälter ver-

bunden. iui Geliliuseober-t-: i 1 5 pla@,i.@;tt iut der hiembranträger 5.

lii@ 1._eri@br@:ntr@ geh 5 ist die Lembran 6 an ihrem äu,@se.ei:@ üi:if4.n6

br<-i:estiL#t, und zv:ar v:ird der C;.ussei-e ';iulst i ij,i - ae.:i J#lansch-

r_r@ vE:rsl:a,niit. Daserspai!i-ie.i eri'olgt über die #jc:rraunen y,

uie im sind. Das c@iäerlc.er l uh den ü.irig 10

;;ildet ein iiicr?rteili#-er Ring 11, der sich in einer _:ut iui L.em-

brartrL'i,#ger @ abstützt. Die Lembran 6 hat innen eine@ifnun6, die

riribförmi@J durch eine schwalbenschwarizartige Viuls t 12 verstärkt

ist und rr:it der die Lierbran im Ventilteller 13 Le?:estigt ist.

i:le aer schwalbenschwanzartigen Wulst geenüberliegelide I""embrrn-

seite stellt die viclitfläche 12a uer rv:enibra.n dar, die auf dem

Ventilsitz 1 zur huflage kommt. Der Veütilteller 13 nat in der

i.i tte einer Viahrungsansatz 14, der mit hohrungen 15 versehen

ist. Der Führunbsailsatz 14. wird in der i\abe 16, die ein Teil

des Geh,'useoberteil#- 3 ist, geführt. Durch die hohrurgen 15

und 1`r nat Ger Raum 1.b iber der i@:enibr@in 6 Verr:iridun@@ mit dem

3ehälteriniienraum. Die Feder 1y drückt über Gien Ventilteller 13

die Dichtfläche der Len:bran nuf den Ventilsitz 1 unä erzeugt

eine er. tsprechende Vorspannung. Mit der r'eder 1ü ist es r;iög-

lich, den Anpressdr@ick aes Ventils einzustellen. Im Ventil-

teller 1@ sind Kanäle 20 eingefräst, die Verbindung mit dem

Ringspalt 21 haben. Der hiiigspalt hat über 1-ohrungen 22 Ver-

bindung finit dem inneren Raum des Führungsansatzes l4. Lurch

diese Verbindung erfolgt der Abfluss `hon t@c.ridens@.ässer oder

übergescliwai_pter Flüssigkeit aus dem Raum 18. Die Abfluss-

mcglichkeit rat #-roo-sse Bedeutung im Winterbetrieb, da nicht ab-

fliessendes Kondensat oder nicht abfliessendes Produkt ein-

frieren bann una daiiiit eine rlockage des Ventils ausge-

lc st wird.

Tril:t im Irrenraum des hehL@lters 23 ein Ur_-terdruck Luf, so

3iIaiizt sich dieser durch aer, Ll'ührungsai:sE:tz 14 äes \Tel-_til-

te Vers uiru durch die Bohrungen 15 und l'( in. äen lia.um 1b

über der ,_ernbran 6 fort. Auf den aussenliegenaen Teil der

i._embran b wirkt aer atmosphärische Druck, der hrzfte in

senkrechter r@ichtung erzeugt. ::,ei einer eiitsprechezden Grösse

:.bervriiyden die Kräfte des almosphürischen ,berdrucks die Kraft

der Feder 19 sowie alle anderen durch Gewiclitsei.n:rliisse senk-

recht hach unten gerichteteil lLräfte und heben über die Lembran

den Ventiiteller 13 an. Dudurch tritt eine Üffnung des Ventils

ei-n. - 1e @:ussere Atmospr.:re kann infolge des hcheren Druckes

in das Innere des Behälters einströmen. Nach erfolgtem Druckausgleich wind das Ventil unter dem Einfluss der Feder 1u geschlossen. Die äussere Atmosphäre hat Verbindung mit der Lembra.nunterseite durch den Spaltraum 24 und 25, der gebildet wird durch das Gehäuseoberteil 3 und eine an das Gehäuseunterteil 2 angegossene Staukante 26 sowie durch den 112embranträger5 Die Staukante 26 verhindert das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in den Raum 27( unterhalb der Membran. Durch Bohrungen 28 ist dafür gesorgt, dass sich in dem Raum 27 bildendes Kondensat abfliessen kann. Durch die Abflussmöglichkeit kann kein. Wasser an den Ventilsitz 1, der im Gehäuseunterteil 2 erhöht angeordnet ist, gelangen, wodurch Vereisungen des Sitzes ausgeschlossen sind.

Im Falle eines inneren Überdruckes im Behälter pflanzt sich der Uberdruck genauso wie der Unterdruck fort roden Raum 18 über der Membran. Da dabei der Druck, der auf der Membran lastet, grösser ist als der Druck auf der hiembranunterseite, wird die Liembran gegen den unteren Teller des Al.,embrankörpers gedrückt und stützt sich auf diesem ab. Eur die Reaktionskräfte des inneren 1:embranteils wirken zusätzlich als Schliesskräfte. Hierdurch werden übermässig hohe Flächenpressungen von der Dichtfläche der Membran ferngehalten.
Wie aus Figur L ersichtlich, gleicht das Kolben-Unterdruckventil dem Lembranventil. Die Membran ist hierbei praktisch ersetzt durch den Kolben 1, der in dem zylindrischen Führung eanaatz 2 des Gehluseoberteils 3 geführt wird. Der Kolben wird über eine Manschette ¢ gegen ein vorliegendes Druckgefälle von innen nach aussen abgedichtet, und mit der Manschette 5 erfolgt die Abdichtung eines eventuellen Druckgefälles von aussen nach innen.
Im Kolben 1 ist ein Dichtring 6 eingelassen, der sich auf dem Ventilsitz 7 abstützt. Im Zentrum hat der Scheibenkolben einen Führungsansatz 8, in dem Bohrungen 9 angebracht sind. Der Führungsansatz 8 lL;.uft in einer Führungsnabe 1o des Gehäuseoberteils 3, und diese Tabe ist mit Bohrungen 11 versehen. Die Feder 12 erzeugt Druckkräfte auf den Kolben 1, die in Schliessrichtung des Ventils wirken. Der Ventilsitz 7 befindet sich im Domdeckel 13. Die Ventilöffnung ist zur Unterseite des Domdeckels konisch erweitert und durch ein Lochblech-14 abgedeckt, Das Lochblech ist von unten her abgedeckt mit einer Membraüscheibe 15, die in der Mitte einmal quer geschlitzt ist. Die Anordnunb des Schlitzes geht aus Figur 3 hervor. Mit einem I`lanschring 16 und mit Schrauben 17 ist die geschlitzte Iviembran mit dem Domdeckel verschraubt. Durch die geschlitzte Membran 15 wird verhindert, dass die im Behälter vorhandene Flüssigkeit in das Ventil schwappen kann. Dadurch wird das Ventil von Produkt-Verunreinigungen freigehalten. Durch den Schlitz der Membran ist aber im Falle eines Druckgefälles von aussen nach innen das Einströmen von Luft in den Behälterinnenraum möglich. In diesem Falle vd.rd durch die einströmende Luft der Schlitz der Membran geöffnet.
Im Falle eines Unterdrucks pflanzt sich dieser wie beim Lembranveritil x,is in den Laura 18 über dem Kolben 1 fort. Der äussere atmosphärische Überdruck, der auf der Unterseite des Kolbens 1 lastet, erzeugt Üffnungskräfte in senkrechter Richtung, die zach Überwinden der Federkraft und der Kräfte, herrührend aus dem Eigengewicht des Kolbens und den Iglanschettenreibungen,zum Anheben des Kolbens 1 führen, wodurch das Ventil geöffnet wird und die äussere Atmosphäre in den Behälter einströmen kann. Auf dem Domdeckel ist ein Staurand 19 angebracht, durch den in Verbindung mit der Durchbildung des Gehäuses 3 ein Strömungskanal 20 entsteht, der verhindert, dass Schmutz und Feuchtigkeit in den Raum 21 unter dem Scheibenkolben eindringt. Durch Gffnungen 22 an Staukragen 19 ist dafür gesorgt,dass eventuell sich bildendes Kondenswasser abfliesst. Durch die hohe Anordnung des Ventilsitzes 7 über der Oberkante des Domdeckels 13 kann keine Feuchtigkeit an den Ventilsitz gelangen, wodurch Vereisungen ausgeschaltet sind.

Claims

Patentansprüche: 1. Unterdruckventil für -Behälter, dadurch gekennzeichnet, dass die Üffnungskräfte durch den atmosphärischen Überdruck erzeugt werden, die entweder auf der Dingfläche einer Membran oder auf der Ringfläche eines Kolbens wirken.
2. Unterdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die lembran am äusseren Umfang durch eine Wul-t verstärkt ist, die zur äusseren Abdichtung in einem besonderen blembrankörper herangezogen wird und dass die Membran innen eine Öffnung besitzt, die durch ein schwalbensehwanzförmigee 1,rofil ring.. förmig verstärkt ist und wobei das schwalbenschwanzförmige Profil zur BefestigZng im Ventilteller dient.
3. Unterdruckventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Iviembran in einem biembrankörper mit Hilfe eines Flarischringes aussen verspannt wird, dessen Widerlager ein zweiter Flansch ring darstellt, der die zur Verspannung notwendigen Schrauben aufnimmt und dessen Widerlager ein mehrteiliger Ring bildet, der sich in einer lüut des biembrankörpers abstützt und der eine Schulter für den zweiten, die Schrauben tragenden Ring darstellt.
4. Unterdruckventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lembrankörper topfförmig durchgebildet ist und die 'Topfscheibe als Abstützung der :Membran im Walle eines inneren Überdruckes dient.
5. Unterdruckventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilteller auf seiner Unterseite mit Kanälen und Bohrungen versehen ist, die zum Behälterinnenraum führen und einen Flüssigkeitsabfluss in den Behälter ermöglichen.
6. Unterdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, Base der Ventilsitz Teil des Behälters bzw. Teil eines Behälterausrüstungsstückes, z.b. des Domdeckels, ist. '7. Unterdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilöffnung von einer geschlitzten Membran abgeschirmt ist, die ein Überschwappen von Flüssigkeit in das Ventil verhindert. B. Unterdruckventil nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass über der geschlitzten Membran der Ventilquerschnitt abgedeckt ist mit einem Lochblech, einem Sieb oder einem Gitter zum Zwecke der biembranabstützung im Falle eines Überdrucks im Behälter. 9. Unterdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das; die von aussen einströmende .Luft durch einen hingkana_l. senkrecht «ach oben .gerichtet einströmt, wodurch verhindert wird, dass N'euchtigkeit und Schmutz mit übergerissen wird.