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Vorrichtung zum fernsteuerbaren Anlüften der Ventilstange eines Über-
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ström- oder Sicherheitsventils Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum fernsteuerbaren Anlüften der Ventilstange eines Überström- oder Sicherheitsventils,
insbesondere für derartige Ventile in automatisch reinigbaren Anlagen der Nahrungsmittel-
und Getränkeindustrie, mit einem Federgehäuse, in dem sich eine Ventil feder befindet,
die sich einerseits nach oben über einen oberen Federteller gegen das Federqehäuse
und andererseits nach unten über einen unteren Federteller gegen die in das Federuehäuse
hlneingeführte Ventilstange abstützt, und mit (inCr Vorspanneinrichtung fur die
ventilfeder, die auf den oberen Federteller einwirkt und von außen justierbar ist.
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Ventile der einleitend gekennzeichneten Gattung sind meist federbelastete
Teil Lerventile. Sie werden überall dort eingesetzt, wo Drücke begrenzt oder Anlagenteile
gegen unzulässige Drüclce gesichert werden müssen. Bei Sicherheitsventilen ist cs
Vorschrift, daß der Ventil teiler über seine Ventilstange mittels einer geeigneten
Vorrichtung mindestens von hand angelüftet wurden kann.
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Beim Einsatz von Überström- und Sicherheitsventilen in Anlagern der
Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie ergibt sich neben den sicherheitstechnischen
Erfordernissen in Bezug auf das Aulüften der Sicherheitsventile aus hygienischen
Gründen
generell die Notwendigkeit, die vorgenannten Ventile so
auszubilden, daß die Ventilteller zwangsweise anlüftbar sind.
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Da Anlagen der Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie heute in der
Regel automatisch im Durchfluß gereinigt werden, sind tAberström- und Sicherheitsventile
notwendig, die über eine fernsteuerbare Anlüftvorrichtung für die Ventil teller
verfügen. Die bekannten Vorrichtungen zum fernsteuerbaren Anlüften der Ventilstange
eines Uberström- oder Sicherheitsventils sind mit einem außerhalb des Feder gehäuses
angeordneten Hilfsantrieb versehen, der in der Regel elektropneumatisch arbeitet
und über eine geeignete Hebeleinrichtung die zum Anlüften des Ventiltellers notwendige
Kraft auf die aus dem Feder gehäuse herausgeführte Ventilstange überträgt.
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Die bekannten Vorrichtungen zum fernsteuerbaren Anlüften der Ventilstange
eines Uberström- oder Sicherheitsventils mit einem fernsteuerbaren, außerhalb des
Federgehäuses angeordneten Antrieb sind konstruktiv und räumlich relativ aufwendig
und optisch wenig ansprechend.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die fernsteuerbare Anlüftvorrichtung
für die Ventilstange möglichst einfach im Federgehäuse oder in seiner axialen Verlängerung
anzuordnen, ohne daß dadurch das Affnungs- und Schließverhalten des Uberström- bzw.
Sicherheitsventils beeinträchtigt oder verändert wird.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Kolben vorgesehen ist, der
innerhalb des Feder- oder eines Antriebs gehäuses angeordnet, geführt und über eine
Rückholfeder gegen das Feder- bzw. Antriebsgehäuse abgestützt ist und mit letzterem
jeweils einen Raum begrenzt, der mit einem Druckmittel beaufschlagbar ist, daR der
Kolben in seiner Ruhestellung die Ventilstange derart umschließt, daß diese durch
ihn in jeder möglichen Stellung kraftwirkungsfrei bleibt; und daß der Kolben die
Ventilstange aus ihrer Schließlage heraus nach einem Teilhub des Kolbens formschlüssig
anlüftet.
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Um die insbesondere bei Sicherheitsventilen in axialer Richtung gesehen
hinreichend lange Führung der Ventilstange sicherzustellen, ist nach einer weiteren
Ausbildung der Erfindung vorgesehen, daß das Antriebsgehäuse, das den Kolben mit
einer zentrisch angeordneten und sich nach unten erstreckenden Kolbenstange, ein
Führungsteil, das die Kolbenstange führt und abdichtet, die Rückholfeder, die sich
nach oben gegen das Antriebs gehäuse und nach unten gegen den Kolben abstützt, und
eine Anlüfthaube aufnimmt, die auf dem Kolben aufliegt und
oberhalb
in ihrem Boden eine mittige Öffnung aufweist, als eicJZ7ständigeas Bauteil ausgebildet
ist, welches auf das Federg<-häuse von oben aufgesetzt und mit diesem form- und/oder
kraftschlüssig verbunden ist; und daß die Ventilstange so weit verlängert ist, daß
sie sich durch das Feder gehäuse hindurch bis in das Antriebsgehäuse über die Anlüfthaube
hinaus erstreckt, wobei am Ende der Ventilstange ein Mitnehmerring angeordnet ist.
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Die Anordnung des Kolbens innerhalb des Federgehäuses ergibt die einfachste
und kompakteste Lösung der gestellten Aufgabe. Der für den Kolben zusätzlich notwendige
Raumbedarf innerhalb des Feder gehäuses ist minimal. Das Federgehäuse selbst ist
im Bereich des Kolbens auf seiner Innenseite mit einer geeigneten Kolbenlauffläche
zu versehen. Im unteren Boden des Federgehäuses kann sowohl die Zuführung für das
Druckmittel als auch die Führung und Abdichtung der Kolbenstange vorgesehen werden.
Die vorgeschlagene Lösung ergibt eine relativ kurze Ventilstan gen führung und eignet
sich daher insbesondere für Überströmventile.
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Die andere Ausbildung der Erfindung, bei der die Anlüftvorrichtung
als eigenständiges Bauteil ausgebildet und von oben auf das Federgehäuse aufgesetzt
ist, eignet sich besonders für Sicherheitsventile, da hierbei die lange Führung
der Ventilstange über die Anlüfthaube hinaus in besonderem Maße sichergestellt ist.
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Die vorstehende Lösung hat darüber hinaus den Vorteil, daß die gesamte
Anlüftvorrichtung leicht austauschbar ist.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen Fig. 1. einen Mittelschnitt durch eine Vorrichtung zum fernsteuerbaren
Anlüften der Ventilstange eines Überströmventils und Fig. 2. einen Afittelschnitt
durch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung für ein Sicherheitsventil.
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Auf die Darstellung des eigentlichen lZberströmventils wurde in Fig.
1 verzichtet.
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Es befindet sich unterhalb des Feder gehäuses 5 und ist mit diesem
über gleichfalls nicht dargestellte geteilte Klemmringe verbunden.
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Eine aus dem Federgehäuse 5 nach unten herausgeführte Ventilstange
1 wird beispielsweise an dieser Stell< Illit der ventilstange de Überströmventils
vorschraubt.
An ihrem anderen Ende ist innerhalb des Federgehäuses
5 ein unterer Federteller /²mittig befestigt. Auf diesem stützt sich eine Ventilfeder
4 ab, die mit ihrem oberen Ende an einem oberen Federteller 3 anliegt. Dieser ist
über eine im oberen Boden 5b des Feder gehäuses 5 angeordnete Vorspann schraube
6 in Verbindung mit einer Kontermutter 7 gegen die Vorspannkraft der Feder 4 axial
verstellbar. Oberhalb eines unteren Bodens Sa ist innerhalb des Feder gehäuses 5
ein Kolben 8 angeordnet, der zentrisch eine nach unten weisende, hohlzylinderförmige
Kolbenstange 8a aufweist. Kolben und Kolbenstange 8 bzw. 8a umschließen berührungsfrei
die Ventilstange 1. Die Kolbenstange 8a ist innerhalb einer im unteren Boden 5a
eingepreßten Führungsbuchse 13 geführt und über eine Stangendichtung 10 gegen den
unteren Boden 5a abgedichtet. Eine Rückholfeder 12, die sich einerseits von einem
Federwiderlager 14 in Verbindung mit dem Federgehäuse 5 und andererseits gegen den
Kolben 8 abstützt, drückt letzteren stets gegen den unteren Boden 5a. In dieser
Lage bildet sich bei Verbindung des Federgehäuses 5 mit dem Überströmventil zwischen
Kolben 8 und dem unteren Federteller 2 ein in Fig. 1 nicht dargestellter Spalt.
Dadurch kann, entgegen der Darstellung nach Fig. 1, die Vorspannkraft der Ventilfeder
4 über den unteren Federteller 2 und die Ventilstange 1 auf den Ventilteller des
Überströmventils einwirken. Der untere Boden 5a des Feder gehäuses 5, der aus dem
unteren Boden 5a herausragende Teil der Kolbenstange 8a, die Unterseite des Kolbens
8 und die Innenseite des Feder gehäuses 5 in Verbindung mit einer im Kolben 8 angeordneten
Kolbendichtung 9 begrenzen einen Raum 11, welcher über einen im unteren Boden 5a
angeordneten Kanal 5c mit der Umgebung des Federgehäuses 5 verbunden ist.
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Die Ventilstange 1 wird über den unteren Federteller 2 ausschließlich
mit der Vorspannkraft der Ventilfeder 4 beaufschlagt. Vom Kolben 8 können keine
das (jffnungs- und Schließverhalten des angekoppelten Überströmventils beeinflussende
Kräfte auf die Ventilstange 1 übertragen werden. Zum Zwecke der Reinigung des Ventilsitzes
und des Ventil gehäuses des Überströmventils wird über den Kanal 5c Druckmittel
in den Raum 11 eingeleitet. Der Kolben 8 verschiebt sich in vertikaler Richtung
nach oben, bis er nach einem Teilhub am unteren Federteller 2 zur Anlage kommt und
mit einer weiteren Aufwärtsbewegung die Ventilstange 1 und damit den Ventilteller
des Überströmventils in eine Offenstellung überführt. Vom Kolben 8 ist dabei sowohl
die Vorspannkraft der Ventil feder 4 als auch die Vorspannkraft der Rückholfeder
12 zu überwinden. Die Rückholfeder 12 hat die Aufgabe, in jeder beliebigen Offenstellung
des Überströmventils'aber auch in der Schließstellung desselben1 im Falle einer
nicht vorhandenen Ansteuerung den Kolben 8 gegen den unteren Boden 5a zu drücken.
Dadurch ist gewährleistet,
daß die Ventilstange 1 in jeder möglichen
Stellung in Bezug auf den Kolben 8 kraftwirkungsErei bleibt.
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In Fig. 2 ist eine Ausbildung der Erfindung dargestellt, die sich
besonders vorteilhaft in Verbindung mit Sicherheitsventilen verwenden läßt. Die
Teile 1 bis 12 der Fig. 1 entsprechen zumindest in ihrer Funktion den in Fig. 2
dargestellten Teilen 101 bis 112. Ein Federgehäuse 105 ist von einem unteren und
einem oberen Verbindungsflansch 105a bzw. 105b begrenzt. Eine Vcsntilstange 101
ist von der Seite des Sicherheitsventils, welches über teilbar(l Klemmringe 117
mit dem Feder gehäuse 105 verbunden werden kann, in das Federgehäuse 105 hineingeführt
und stützt sich dort mit seiner sich aus einer Reduzierung des Durchmessers ergebenden
Schulter gegen einen unteren Federteller 102 ab. Die im Durchmesser reduzierte Ventilstange
101 ist durch das Federgehäuse 105 hindurchgeführt und erstreckt sich bis in ein
Antriebsgehäuse 114, welches auf das Federgehäuse 105 von oben her aufgesetzt und
mit diesem mittels teilbarer Klemmringe 117 verbunden ist. Eine Ventilfeder 104
liegt zwischen dem unteren und einem oberen Federteller 102 bzw. 103. Letzterer
besitzt eine mittige Affnung, über die er auf der Verlängerung der Ventilstange
101 verschiebbar ist.
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Mit einer Vorspannhülse 106, die die Verlängerung der Ventilstange
101 auf ihrer ganzen Länge mit Spiel umschließt und die in den oberen Verbindungsflansch
105b eingeschraubt ist, läßt sich der obere Ventilteller 103 gegen die Vorspannkraft
der Ventilfeder 104 verschieben. Eine Kontermutter 107 sorgt für eine sichere Arretierung
der Vorspannbülse 106 im oberen Verbindungsein flansch 105b. Die bis zu dieser Stelle
beschriebene Anordnung stellt/funktionsfähiges Federgehäuse einschließlich der zur
Vorspannung der Ventil feder notwendigen Vorspanneinrichtung dar, wie es in Verbindung
mit Sicherheitsventilen zur Anwenduna kommt.
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Zum Zwecke des fernsteuerbaren automatischen Anlüftens der Ventilstange
ist nun erfindungsgemäß eine Anlüftvorflchtung als eigenständiges Bauteil ausgebildet,
das auf das Feder gehäuse 105 von oben aufgesetzt und mit diesem form-und/oder kraftschlüssig
verbunden ist. Die Anlüftvorrichtung besteht us dem Antriebsgehäuse 114 und einem
Führungsteil 113, wobei letzteres eine zentrische Bohrung aufweist und über eine
in seiner äußeren zylindrischen Mantelfläche angeordneten Gehäusedichtung 115 das
Antriebs gehäuse 114 nach unten hin abdichtet. Oberhalb des Führungsteils 113 befindet
sich ein Kolben 108, der über eine in seinem Umfang angeordnete Kolbendichtung 109
gegen die innere Man tel fläche den Antriebsgehäuses 114 abgedichtet ist. D<"r
Kolben 108 v<'rjüngt sich an seiner Unterseite in Eine zentrisch angeordnete,
hohlzylinderförmige
Kolbenstange 108a, die innerhalb der Bohrung
des Führungsteils 114 geführt und über eine stangendichtung 110 in letzterer abgedichtet
ist. Zwischen dem Kolben 108 und der Gehäusodichtung 115 weist das Führungsteil
113 eine radiale Ausnehmung auf, die in Verbindung mit einem Teil der äußeren Mantelfläche
der Kolbenstange 108a, der Unterseite des Kolbens 108, der Kolbedichtung 109 und
der inneren Mantelfläche das Antriebsgehäuses 114 einen ringförmigen Raum 111 für
das Druckmittel bildet. Der Raum 111 ist über einen Druckmittel-Anschluß 113a mit
der Umgebung des Antriebsgehäuses verbunden. einen Rückholfeder 112, die sich nach
oben gegen das Antriebsgehäute 114 und nach unten gegen den Kolben 108 abstützt,
preßt letzteren, so lange kein Druckmittel im Raum 111 ansteht, gegen die obere
Stirnfläche des Führungsteils 113. Eine Anlüfthaube 116 ist von oben über die Vorspannhülse
106 gestülpt; sie zentriert sich mit tiner mittigen Öffnung 116a in ihrem Bodenteil
auf der durch letzteren hindurch ge führten Ventilstange 101 und ruht auf der Oberseite
des Kolbens 108. am Ende der Ventilstange 101 ist oberhalb der Anlüfthaube 116 und
mit Abstand von dieser ein Mitnehmerring 101a ingeordnet.
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In der Rubestellung des Kolbens 108, d.h. Ii. wenn dieser über den
Raum 111 nicht angesteuert ist, bleibt die Ventilstange 101 in jeder möglichen Stellung
vom Kolben 108 her vollständig kraftwirkungsfrei. nir im Durchmesser reduzierte
Verlängerung der Ventilstange 101 ist lediglich mit ausreichendem Spiel in der Vorspannhülse
106 geführt. Erst bei Beaufschlagung des Kolbens 108 mit Druckmittel im Raum 111
über den Druckmittel-Anschluß 113a erfolgt eine Aufwärtsbewegunq des Kolbens 108.
Nach einem Teilhub kommt die auf dem Kolben 108 ruhende Anlüfthaube 116 am Mitnchmerring
101a der Ventilstange 101 zur Anlage und bei der nachfolgenden weiteren Aufwärtsbewegung
wird die Ventilstange 101 und damit der Ventilteller d<s Sicherheitsventils zwecks
Reinigung in die Offenstellung überführt. Sobald kein Druckmittel mehr im Raum 111
ansteht wird der Kolben 108, unabhängig von der Lage der Ventilstange 101, unter
der Wirkung der Kraft der Rückhalfeder 112 in seine Ruhestellung auf der oberen
Stirnseite des Führungsteils 113 überführt. Die Anlüfthaube 116 gleitet in gleichem
Maße auf der Ventilstange 101 abwärts, so daß letztere, losgelöst von irgendwelchen
vom Kolben 108 erzeugten Anlüftkräften, axial beweglich ist.
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Die gesamte Anlüftvorriehtun<i ist darül)er hinaus zum Zwecke der
Wartung oder der Reparatur äußerst einfach demontier- und austauschbar. Der teilbare
Klemmring 117 wird in diesem Falle gelöst und das Antriebsgehäuse 114 wird vom F2hrungsteil
113 und dem Kolben 108 nach ohne abgeragen, Nunmehr liegt der Mitnehmerring 1()1a
frei und kann von der Ventilstange 101 gelöst werden. Danach
lassen
sich sämtliche anderen Teile der Anlüftvorrichtung von der Vorspannhülse 106 bzw.
der Ventilstange 101 nach oben abzichen.