DE2950414A1 - Sicherheitsventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitsventil mit einem federbelasteten Schließorgan in einem vollständig mit Polytetraf luoräthylen ausgekleideten metallischen Ventilgehäuse, dessen Eingangsstutzen und Ausblasestutzen in Eckausführung angeordnet sind und Anschlußflansche aufweisen, mit einem an das Schließorgan angeschlossenen Faltenbalg zur atmosphärenseitigen Abdichtung und mit einer Federhaube, die an eine Ventilgehäuseöffnung angeschlossen und mit dem Ventilgehäuse abdichtend verspannt ist.

Ein derartiges Sicherheitsventil, das sich bei Erreichen eines vorbestimmten eingestellten Druckwertes im Eingangsstutzen selbsttätig öffnet, ist bereits bekannt. Dabei ist der Eingangsstutzen ebenso wie der Ausblasestutzen fest am Ventilgehäuse angeformt. Die Auskleidung wird von lose eingelegten dünnwandigen Formkörpern aus Polytetrafluoräthylen gebildet. Der Ausblasestutzen weist einen gleichbleibenden

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Innendurchmesser auf. Die Federhaube ist unter Einspannung eines Faltenbalg^lansches mit dem Ventilgehäuse verspannt. Der Faltenbalg ist nicht bzw. in ungenügendem Maße pepen radiale Auslenkungen abgestützt. Der dem Schließorgan zugewandte Federteller, über den die Federvorspannung auf das SchlieOorgan übertragen wird, stützt sich mit einer ebenen Fläche an der Ventilstange ab, von der die Federkraft über eine lose eingelegte Kugel auf das Schließorgan übertragen wird. Der Faltenbalg und das Schließorgan sind einstückig bzw. unlösbar miteinander verbunden. Ebenfalls ist der Ventilsitz einstückig am Eingangsstutzen bzw. seiner Auskleidung ausgebildet.

Es hat sich gezeigt, daß das bekannte Sicherheitsventil nicht in vollem Umfang den Anforderungen entspricht, die an ein unter den in Frage kommenden Einsatz-und Betriebsbedingungen zuverlässig funktionierendes Sicherheitsventil zu stellen sind. So wurde festgestellt, daß es zu Verformungen der lose eingelegten dünnwandigen Auskleidung, zu einer ungleichmäßigen Druckverteilung in der Ventilkammer beim Abblasen und zur Ansammlung von Wasser bzw. Kondensat in der Ventilkammer kommen kenn. Beim Nachspannen des Federhaubenflansches besteht die Gefahr, daß die Ventilstange sich schief stellt, so daß sich der Hub des Schließorgans und der freie Abblasquerschnitt verringern und der tatsächliche Abblaeedruck den eingestellten Druckwert übersteigt. Ferner muß damit gerechnet werden, daß ein Gegendruck im Ausblasestutzen bzw. in der Ventilkammer auftritt, unter dem die Falten des Faltenbalges radial eingedrückt werden, so daß das Ventil anschließend blockiert, ist. Ferner werden vom unteren Federteller Querkräfte auf die Venti1stange übertragen, wobei es zu den Schließvorgang ebenso wie den Abblasevorgang störenrn Reibungskräften kommt. Ferner kann die lose eingelegte Kugt L, durch welche die Federschließkraft

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von der Ventilstange auf das Schließorgan übertragen wird, ihre Lage verändern, so daß sich evtl. der Druckpunkt verschiebt, an dem die Schließkraft auf das Schließorgan aufgebracht wird. Dadurch kann eine bleibende Undichtigkeit zwischen dem Schließorgan und dem Ventilsitz entstehen. Ferner ist es nicht möglich, die Verschleißteile des Sicherheitsventils, nämlich das eigentliche Schließorgan und den Ventilsitz allein schnell und kostensparend auszutauschen, da sie mit anderen Bauteilen fest verbunden sind.

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das bekannte Sicherheitsventil der eingangs genannten Art so auszubilden, daß seine Funktionssicherheit und Zuverlässigkeit erhöht sind, wobei zugleich eine wirtschaftliche und leistungsfähige Ventilausbildung verfolgt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Ventilgehäuse eine im wesentlichen kugelförmige Innenfläche aufweist und die Auskleidung aus Polytetrafluoräthylen formstabil und dickwandig ausgebildet sowie isostatisch in das Ventilgehäuse eingepreßt ist.

Die kugelförmige oder sphärische Ausbildung der Ventilkammer führt zu einer im wesentlichen gleichmäßigen Druckverteilung innerhalb der Venti1 kammer beim Abblasvorgang, so daß der Eigengegendruck des Sicherheitsventils gering gehalten wird. Die dickwandige Ausbildung der Auskleidung aus Polytetrafluoräthylen macht die Gefahr äußerst gering, daß Stoffe durch die Auskleidung hindurch diffundieren. Ferner wird durch das isostatische Einpressen eine vollflächige Anlage der formstabilen Auskleidung am Ventilgehäuse erreicht.

Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung divergiert die Auskleidung des Ausblase*tut/ens zum Flanschende hin. Dadurch

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wird eine wirksame Entwässerung der Ventilkammer gewährleistet.

Ferner ist es zweckmäßig, wenn die Auskleidung an ihren rohrförmig nach außen geführten Enden in schwalbenschwanzförmigen Ringnuten verankert ist, die in radialen Stirnflächen des Ventilgehäuses bzw. der Anschlußflansche vorgesehen sind. Hierdurch wird die feste Verbindung der Auskleidung mit dem Ventilgehäuse bzw. den Stutzen verbessert und das durch die Flanschverspannungskräfte verursachte Fließen des Polytetrafluoräthylens im Bereich der Dichtflächen radial einwärts und/oder auswärts gehemmt.

Bei einer zweckmäßigen Weiterbildung liegt die Federhaube in metallischem Kontakt am Ventilgehäuse an und ist durch einen Druckflansch gegenüber dem Ventilgehäuse zentriert. Dadurch wird eine exakte Ausrichtung der Ventilbetätigungsstange mit dem Schließorgan erreicht, und infolge des metallischen Kontaktes zwischen der Federhaube und dem Ventilgehäuse nimmt die von der Ventilstange mit der Feder, dem Faltenbalg und dem Schließorgan gebildete Einrichtung eine unveränderliche Stellung gegenüber der Ventilkammer ein, wobei die Bewegung dieser Teile exakt geführt ist und der eingestellte Druck sowie der Hub des Schließorgans unverändert bleiben.

Bei dieser Ausbildung mit metallischem Kontakt zwischen der Federhaube und dein Ventilgehäuse ist vorteilhafterweise in eine Ringnut des Druckflansches ein elastisch komprimierter O-Ring zur Erzielung des Abdichtungsdrucks zwischen dem gehäuseseitigen Flansch des Faltenbalgs und einer ihm zugeordneten Dichtungsfläche der Auskleidung eingelegt. Dabei wird die Dichtheit sof} ' beim ersten Zusammenbau erreicht, und es entfällt die Notwendigkeit, die Flanschschrauben,

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welche die Federhaube mit dem Ventilgehäuse verbinden, noch nachzuzi ehen.

Bei einer weiteren Ausgestaltung ist dem Faltenbalg eine sich im wesentlichen über seine ganze Länge erstreckende Führung zugeordnet, welche die Falten gegen radiale Auslenkungen abstützt. Eine solche Führung kann beispielsweise von einem entsprechenden Abschnitt der sich durch den Faltenbalg erstreckenden Ventilstange gebildet sein. Dadurch wird verhindert, daß die Falten des Faltenbalgs radial zusammengedrückt werden und bleibende Verformungen erhalten.

Nach einer anderen Weiterbildung ist vorgesehen, daß der dem Schließorgan zugewandte Federteller mit einer Kugelteilfläche frei einstellbar an einer entsprechenden Lagerfläche der am Schließorgan angreifenden Ventilstange abgestützt ist. Auf diese Weise lassen sich Federquerkräfte weitgehend vermeiden, so daß auch die Reibungskräfte zwischen der Ventilstange und ihrer Führung weitgehend vermieden sind, was der ordnungsgemäßen Funktion des Sicherheitsventils zugute kommt.

Ferner ist vorgesehen, daß die Ventilstange einen im wesentlichen ohne Radialspiel gelagerten axialen FUhrungszapfen aufweist und direkt an einer dem Schließorgan zugeordneten Einsatzbuchse angreift. Beispielsweise kann die Ventilstange im Bereich der Durchführung durch den vorgenannten Druckflansch starr geführt sein. In Verbindung mit dem direkten Angriff der Ventilstange am Schließorgan bzw. der Einsatzbuchse wird somit ein bestimmter unveränderlicher Punkt vorgegeben, an dem die Schließkraft auf das Schließorgan aufgebracht wird. Dieses trägt dazu bei, daß auch nach längerer Betriebszeit noch ein dichter Abschluß zwischen dem Ventilsitz und dem an ihm anliegenden Schließorgan

vorhanden ist.

Zweckmäßigerweise weist das Schließorgan einen als austauschbares Einzelteil ausgebildeten, mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden Kegel auf, der über eine Halterung mit dem ebenfalls als austauschbares Einzelteil ausgebildeten Faltenbalg lösbar verbunden ist. So können die genannten Teile bei Bedarf einfach ausgetauscht bzw. ersetzt werden, falls sich dieses als erforderlich erweist.

Ähnliche Vorteile ergeben sich, wenn der Eingangsstutzen lösbar mit dem Ventilgehäuse verbunden und mit einer gesonderten Auskleidung versehen ist und der Ventilsitz von einem austauschbaren Bauteil gebildet ist, das mit einem Befestigungsflansch zwischen dem Ventilgehäuse und dem Eingangsstutzen bzw. deren Auskleidungen eingespannt ist. Bin Austausch des Ventilsitzes kann nicht nur vorgenommen werden, um Verschleißerscheinungen zu begegnen, ebenfalls kann auf einfache Weise ein Ventilsitz aus anderem Werkstoff oder mit anderen Festigkeitseigenschaften eingebaut werden, um speziellen Anforderungen zu genügen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 das Sicherheitsventil im Vertikalschnitt, im oberen Bereich jedoch in Vorderansicht,

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab das in Fig. 1 dargestellte Ventilgehäuse mit dem Abblasestutzen und der zugehörigen Auskleidung,

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Fig. 3 in weiter vergrößertem Maßstab einen Teilausschnitt aus Fig. 1 zur Veranschaulichung der Verspannung zwischen dem Ventilgehäuse und der Federhaube sowie der Einspannung und Abdichtung des gehäuseseitigen Faltenbalgflansches,

Fig. k in vergrößertem Maßstab die gemäß Fig. 1 vorgesehenen Bauteile im Bereich der Übertragung der Federschließkraft auf das Schlieüorgan,

Fig. 5 ebenfalls in gegenüber Fig. 1 vergrößertem Maßstab den dort vorgesehenen Eingangsstutzen mit seiner Auskleidung und dem Ventilsitz und

Fig.5a eine Alternativausführung für die in Fig. 5 dargestellten Bauteile.

Der Aufbau des Sicherheitsventils ergibt sich aus der Darstellung in Fig. 1. Danach ist ein Ventilgehäuse 1 vorgesehen, das mit einer isostatisch eingepreßten dickwandigen Auskleidung 2 aus Polytetrafluoräthylen versehen ist, eine etwa kugeLförmige Ventilkammer 3 umschließt, einen einstückig angeformten Ausblasestutzen '4 mit einem Anschlußflansch 5» einen einstückig angeformten Stutzen 6 mit einem Anschlußflansch 7 und eine Eingangsöffnung 8 mit einem Anschlußflansch aufweist.

Die vorbeschriebenen Teile sind in Fig. 2 in vergrößertem Maßstab dargestellt. Daraus ist zu ersehen, daß der Ausblasestutzen U und mit ihm die dort vorhandene Auskleidung 2 unter einem Winkel oc zum Anschlußflansch 5 hin divergiert. Die Anschlußflansche 5, 7 und 9 sind mit nach außen weisenden radialen Stirnflächen versehen, in denen jeweils eine schwalbenschwanzförmige Ringnut 10, 11, 12 ausgebildet ist, in die das Polytetrafluoräthylen der Auskleidung 2 im Bereich ihrer

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rohrförmig nach außen geführten Enden eingepreßt ist. An die Anschlußflansche 7 und 9 ist jeweils ein Zentrierfortsatz 13 bzw. lh angeformt.

Mit dem der Eingangsöffnung 8 zugeordneten Anschlußflansch 9 ist ein Eingangsstutzen 15 mit einer im wesentlichen rohrförmigen Auskleidung 16 aus Polytetrafluoräthylen durch Schraubbolzen 17 fest verspannt. Dabei ist der Befestigungsflansch 18 eines als einzelnes Bauteil ausgebildeten Ventilsitzes 19 zwischen Radialflächen der Auskleidungen 2 und 16 abdichtend eingespannt. Die Ausbildung der hier beschriebenen Teile ist am deutlichsten aus Fig. 5 zu ersehen.

Mit dem Anschlußflansch 7 des Stutzens 6 ist eine Federhaube mit einem Flansch 21 durch Schraubbolzen 22 verspannt, wobei wie aus Fig. 3 besonders deutlich zu ersehen eine Ringschulter 23 des Flansches 21 am Zentrierfortsatz 13 des Anschlußflansches 7 anliegt.

An das obere Ende der Federhaube 20 ist ein in bekannter Weise ausgebildeter Aufsatz 2U mit einem Ventilbetätigungshebel angeschlossen. Aus dem Aufsatz 2^ ragt eine Ventilstange 26 herab, die sich durch eine in der Federhaube 20 angeordnete Schraubenfeder 27 erstreckt. Die Schraubenfeder 27 ist zwischen einem oberen Federteller 28 und einem unteren Federteller 29 angeordnet. Letzterer weist zentral an seiner Unterseite eine Kugelteilfläche 30 auf, die sich an einer entsprechenden balligen Lagerfläche 31 abstützt, die gemäß Fig.*» an einen Ventilstangenfortsatz 32, der durch einen Querstift mit der Ventilstange 26 verbunden ist, ausgebildet ist.

Der Ventilstangenfortsatz 32 weist einen axialen Führungszapfen 3U auf, der im wesentlichen spielfrei in einer Lagerbuchse 35 gleitet, die in einen Druckflansch 36 mit einer

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Entlüftungsbohrung 37 eingesetzt ist. Der Ventilstangenfortsatz 32 erstreckt sich durch einen Faltenbalg 38 aus PoIytetrafluoräthylen, der einstückig in einen glasfaserverstärkten oberen FaItenbalgflansch 39 und in einen unteren Faltenbalgboden kO übergeht, in den eine Einsatzbuchse 41 eingeschraubt ist, in die ein als Mitnehmer beim Anheben der Ventilstange 26 dienender Querstift '42 eingreift, der sich radial durch einen verjüngten unteren Abschnitt hj des Ventilstangen— fortsatzes 32 erstreckt. Dieser untere Abschnitt kj endet in einer Spitze kh, die an der sich kegelförmig nach unten verjüngenden Bodenfläche der Einsatzbuchse 41 angreift und den Punkt bestimmt, an dem die SchlieOkraft auf das Schließorgan ^5 aufgebracht wird.

Der mittlere Abschnitt kS des Ventilstangenfortsatzes 32 weist einen vergrößerten Durchmesser auf und bildet eine Führung ^7, die wie dargestellt mit geringem Radialabstand innerhalb der Falten des FaItenbalgs 38 verläuft und diese somit gegen seitliche Verlagerungen und insbesondere Regen radiales Zusammendrücken abstützt. An die zur· Aufnahme des unteren Endes der Ventilstange 26 vorgesehene zentrale Bohrung im Ventilstangen— fortsatz 32 schließt sich eine Verbindungsbohrung Ί8 an, die über dem Faltenbalgboden ^O mündet.

Mit dem Faltenbalgboden ^O ist eine Halterung bzw. Hubglocke verschraubt, die mit einer inneren Ringschulter 51 einen Außenflansch 52 am Ventilkegel 53 übergreift und diesen dadurch fest mit dem Faltenbalg 38 verbindet.

Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist der Druckflansch 36 durch den Zentrierfortsatz 13 gegenüber dem Ventilgehäuse 1 zentriert und zwischen dem Anschlußflansch 7 und dem Flansch 21 der Federhaube 20 angeordnet, was auch für den oberen Faltenbalgflansch 39 gilt. In einer Ringnut 5^ an der Unterseite des Druckflansches 36 ist ein O-Ring 55 komprimiert, wodurch der

Faltenbalgflansch 39 abdichtend an eine radiale Stirnfläche der Auskleidung 2 angedrückt ist,

Fig. 5a zeigt eine abweichende Ausbildung für den Eingangsstutzen 15a mit der Auskleidung i6a, wobei an den Eingangsstutzen 15a der Ventilsitz 19a einstückig angeformt und von der Auskleidung i6a ummantelt ist. Im PFA-ummantelten Ventilsitz 19a sind Bohrungen 19b vorgesehen, die vorn Kunststoff der Auskleidung i6a ausgefüllt sind. AuOerdmn ist der Kunststoff der Auskleidung i6a an den radial nach außen geführten Enden in schwalbenschwanzförmigen Ringnuten in den beiden Flanschen des Eingangsstutzens 15a festgelegt.

Claims (1)

1. Ansprüche:

   1.) Sicherheitsventil mit einem federbelasteten Schließorgan in einem vollständig mit Polytetrafluoräthylen ausgekleideten metallischen Ventilgehäuse;dessen Eingangsstutzen und Ausblasestutzen in Eckausführung angeordnet sind und Anschlußflansche aufweisen, mit einem an das Schließorgan angeschlossenen Faltenbalg zur atmosphärenseitigen Abdichtung und mit einer Federhaube, die an eine Ventilgehäuseöffnung angeschlossen und mit dem Ventilgehäuse abdichtend verspannt ist, dadurch g e k e η η zeichnet , daß das Ventilgehäuse (1) eine im wesentlichen kugelförmige Innenfläche aufweist und die Auskleidung 2) aus Polytetrafluoräthylen fonnstaMl und dickwandig ausgebildet sowie isostatisch in das Ventilgehäuse (i) eingepreßt ist.

   2. Sicherheitsventil nach Snspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung (2) des Ausblasestutzens (k) zum Flanschende divergiert.

   3. Sicherheitsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Auskleidung (2) an ihren rohrförmig nach außen geführten Enden in schwalbenschwanzförmigen Ringnuten (10, 11, 12) veranke -t ist, die in radiale Stirnflächen

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   des Ventilgehäuses (ΐ) bzw. der Anschlußflansche (5, 7, 9) vorgesehen sind.

   k. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß die Federhaube (20) in metallischem Kontakt am Ventilgehäuse (1) anliegt und durch einen Druckflansch (?6) gegenüber dem Ventilgehäuse (i) zentriert ist.

   5. Sicherheitsventil nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß in eine Ringnut (5*0 des Druckflansches (36) ein elastisch komprimierter O-Ring (55) zur Erzielung des Abdichtungsdrucks zwischen dem gehäuseseitigen Flansch (39) des Faltenbalgs (3^) und einer ihm zugeordneten Dichtungsfläche der Auskleidung (2) eingelegt ist.

   6. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5i dadurch gekennzeichnet , daß dem Faltenbalg (38) eine sich im wesentlichen über seine ganze Länge erstreckende Führung ('»7) zugeordnet ist, welche die Falten gegen radiale Auslenkungen abstützt.

   7. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der dem Schließorgan C*5) zugewandte Federteller (29) mit einer Kugelteilfläche (30) frei einstellbar an einer entsprechenden Lagerfläche (31) der am Schlieüorgan ('»*>) angreifenden Ventilstange (26, 32) abgestützt ist.

   8. Sicherheitsventil nach Anspruch 7» dadurch g e k e η η -> zeichnet , daß die Ventilstange (26, 32) einen im wesentlichen ohne Radialspiel gelagerten axialen Führungszapfen (3M aufweist und direkt an einer dem Schließorgan(k$) zugeordneten Einsatzbuchse (^O angreift.

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   9. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichne t , daß das Schließorgan i¹»¹?) einen als austauschbares Einzelteil ausgebildeten mit, dem Ventilsitz (19) zusammenwirkenden Kegel (53) aufweist, der über eine Halterung (50) mit dem ebenfalls als austauschbares Einzelteil ausgebildeten Faltenbalg (38) lösbar verbunden ist,

   10. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet , daß der Eingangsstutzen ( 15) lösbar mit dem Ventilgehäuse (1) verbunden und mit einer gesonderten Auskleidung (16) verseilen ist und daß der Ventilsitz (19) von einem austauschbaren Hauteil gebildet ist, das mit einem Befestigungsflansch (18) zwischen dem Ventilgehäuse (1) und dem Eingangsstutzen (15) bzw. deren Auskleidungen (2 und 16) eingespannt ist.