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Sicherheitsventil
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Die Erfindung betrifft ein Sicherheitsventil mit einem in seinem Gehäuse
angebrachten Ein- und Auslaß, mit einem Ventilsitz und einem mit einem vorgebbaren
Druck beaufschlagten Ventilteller, mit einer das den Druck bewirkende Bauteil übergreifenden
Haube und mit einer Anlüfteinrichtung.
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Ein derartiges Sicherheitsventil ist aus dem Entwurf der deutschen
Industrienorm Nr. 3320, Teil 1 vom Feb. 1983 bekannt. Wie die Bilder 1 bis 3 dieser
Industrienorm zeigen und wie es auch in Fachkreisen allgemein bekannt ist, sind
Sicherheitsventile seither stets als Eckventile ausgebildet worden. Der Ein- und
Auslaß ist also in einem Winkel von 900 zueinander angeordnet. Die aufgrund dieser
Bauweise im Ansprechfall vorliegende Strömungsumlenkung führt insbesondere bei Sicherheitsventilen
großer Nennweite zu zusätzlichen Biegemomenten am Gehäuseein- und austritt. Zur
Beherrschung der großen Umlenkkräfte sind aufwendige Ventilhalterungen erforderlich.
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Oftmals ist eine zusätzliche kraftaufnehmende Befestigung der an den
Ein- bzw. Austritt anschließenden Rohrleitung bzw. Ausblasleitung erforderlich.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung ein Sicherheitsventil der eingangs
genannten Art anzugeben, bei dem die zusätzliche Belastung durch Biegekräfte entfällt.
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Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß der Ein- und
Auslaß an gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses angeordnet sind und daß zwischen
der Mantelfläche der Haube und der Gehäuseinnenwand ein Ringraum ausgebildet ist,
der den Einlaß mit dem Auslaß verbindet. Mit dieser, einen anderen Weg beschreibenden
Lösung gelingt eine Eliminierung der Querreaktionskräfte beim Abströmvorgang. Weiterhin
entfallen zusätzliche Befestigungen, da keine Strömungsumlenkung sondern eine symmetrische
Strömung durch den Ringraum zum Auslaß stattfindet.
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Schließlich ist die Herstellung des Ventilgehäuses wesentlich einfacher,
da eine einachsige spanende Bearbeitung erfolgen kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausbildung sind in dem Ringraum Streben in
symmetrischer Anordnung vorgesehen, die eine Verbindung zwischen der Gehäuseinnenwand
und der Mantelfläche der Haube darstellen. Durch die Streben wird eine Versteifung
zwischen Gehäuseinnenwand und der Haube erzielt. Der symmetrische Strömungsverlauf
wird nicht gestört.
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Zur Vergleichmäßigung der Strömung ist eine zum Einlaß hin gerichtete
Haubenöffnung von einem Strömungskörper verschlossen, der von einer mit dem Ventilteller
verbunden Druckstange durchsetzt ist und einen Hohlraum zur Aufnahme einer mit der
Druckstange verbundenen Hubhilfe aufweist.
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Ist der Strömungskörper gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung mit
dem Gehäuse verbunden, so ist er im Bereich des Ringraumes mit Öffnungen versehen.
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Eine besondere Ausbildung des Sicherheitsventiles sieht vor, daß das
Gehäuse aus zwei über eine Flanschverbindung zusammengefügten Gehäuseteilen besteht,
und daß der Strömungskörper in diese Flanschverbindung einbezogen ist. Dadurch wird
insbesondere bei Sicherheitsventilen großer Nennweite neben einer einfachen Herstellung
eines Gehäuses aus zwei Teilen eine sichere Befestigung des Strömungskörpers erzielt.
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Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß eine dem Auslaß zugewandte
Gewindebohrung der Haube eine Einrichtung zum Einstellen des Ansprechdruckes aufnimmt,
die über eine im Mantel des Gehäuseteils angebrachten verschließbaren Öffnung zugänglich
ist und daß die Einrichtung von einem Schutzrohr übergriffen ist. Damit wird sichergestellt,
daß diese Einrichtung einen Ausströmvorgang nicht behindert.
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Zur Betätigung des Anlüftvorganges ist dem der Auslabseite zugewandten
Druckstangenende ein Anschlag zugeordnet, an dem eine Klaue angreift.
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Dazu durchdringt eine Welle den Mantel des Gehäuseteils, an deren
in den Innenraum ragenden Ende die Klaue befestigt ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Welle
einen Blindflansch zum Verschließen der Öffnung durchdringt, daß die Welle in axialer
Richtung bewegbar ist und daß der von einer Aushalsung der Öffnung begrenzte Raum
die Klaue aufzuehmen vermag. Durch diese Maßnahme wird bei einem Ansprechfall des
Sicherheitsventils der Strömungsweg durch die Bauteile der Anlüfteinrichtung nicht
behindert.
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Vorzugsweise weist die Zugangsöffung zum Einstellen Ansprechdruckes
einen ovale Querschnitt auf, dessen größte Weite senkrecht zur Mittenachse des Gehäuses
verläuft.
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Damit wird nach einer Drehung der mit der Klaue bestückten Welle zur
Betätigung der Anlüfteinrichtung um 900 die Zurücknahme der Klaue in den durch die
Aushalsung der Zugangsöffnung begrenzten Raum ermöglicht. Weiterhin wird durch diese
Maßnahme der Spielraum zur Bewegung eines Einstellwerkzeuges für den Ansprechdruck
vergrömerkt.
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Anhand eines Ausführungsbespieles und der schematischen Zeichnungen
Fig. 1 bis 4 wird das erfindungsgemäße Sicherheitsventil beschrieben.
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Dabei zeigt die Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Sicherheitsventil
nach der Erfindung, Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der Figur 1 Fig.
3 einen Schnitt entlang der Linie III-III der Figur 1 und Fig. 4 einen Schnitt entlang
der Linie IV-IV der Figur 1.
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Die Figur 1 zeigt ein Sicherheitsventil, dessen Ein- 1 und Auslaß
2 auf gegenüberliegenden Seiten eines Gehäuses 3 angeordnet sind. Sie sind der Mittenachse
4 des aus zwei Gehäuseteilen 3a und 3b bestehenden Gehauses zugeordnet. Der Einlaß
1 weist einen Flansch 5 auf, der zur Verbindung des Sicherheitsventils mit einem
nicht dargestellten gegen unzulässigen Uberdruck zu überwa
chenden
Rohrleitungssystem dient. Gegen den in den Hals des Einlasses 1 eingeschweißten
Ventilsitzes 6 liegt ein Ventilteller 7 an, der mit einer Druckstange 8 unter Zwischenschaltung
einer Kugel 9 über einen Stift 10 verbunden ist. Den Ventilteller 7 übergreift eine
zur Beschleunigung des Öffnungsvorganges vorgesehene Hubhilfe 11, die auf einer
Gewindehülse 12 mit Hilfe einer Sicherungsmutter 13 befestigt ist. Mit einer Schulter
14 einer Freidrehung liegt die Gewindehülse 12 an einem Bund 15 der Druckstange
8 an, während sie über ihre ebene Stirnfläche eine Führungungsbüchse 16 kontaktet,
die mit ihrem anderen Ende eine Schulter 17 eines Federtellers 18 berührt. Uber
diese Schulter wird der von der Kraft einer Feder 19 erzeugte Druck auf den Ventilteller
7 übertragen. Die Feder 19 ist zwischen zwei Federtellern 18, 18a eingespannt, wobei
der dem Auslaß 2 zugewandte Federteller 18a mit einer Einrichtung 20 zum Regulieren
der Federkraft verbunden ist. Diese Einrichtung besteht aus einer Gewindehülse 21,
die entlang der Druckstange 8 gleitend geführt ist und in eine Gewindebohrung 22
einer die Feder 19 übergreifenden Haube 23 eingeschraubt und relativ zu dieser Haube
verdrehbar ist. Die Haube 23 ist über eine als Rippe ausgebildete Strebe 24 mit
dem Gehäuseteil 3b verbunden. Wie insbesondere aus der Figur 2 zu erkennen ist,
ist zwischen der Mantelfläche 25 der Haube 23 und der Innenwand 26 des Gehäuseteils
3b ein Ringraum 27 gebildet, der lediglich durch die als Rippen ausgebildeten Streben
24 unterbrochen ist. Durch die verbleibenden Öffungsquerschnitte 28 strömt bei Ansprechen
des Sicherheitsventils das in der zu überwachenden Anlage enthaltene Medium. Die
symmetrische Ausbildung und Anordnung der Öffnungsquerschnitte 28 gewährleistet
eine gleichmäßige Durchströmung des Sicherheitsventils und verhindert das Auftreten
von Querkräften. Zur weiteren Vergleichmäßigung der Strömung ist die dem Einlaß
1 zugewandte Haubenöffnung 29 durch einen strömungsgünstig
geformten
Strömungskörper 30 verschlossen. Der Strömungskörper ist rotationssymmentrisch ausgebildet
und mit seiner flanschartig ausgebildeten Außenkontur in eine Flanschverbindung
31 zum Zusammenfügen der Gehäuseteile 3a, 3b einbezogen. Eine Schulter 32 eines
dem Gehäuseteil 3b zugeordneten Flansches 33 drückt unter Zwischenschaltung einer
Dichtung 34 mit Hilfe einer Schraubverbindung 35 sowohl gegen die Schulter 36 eines
dem Gehäuseteil 3a zugeordneten Flansches 37 als auch gegen eine Schulter 38 des
Strömungskörpers 30. Damit ist eine vibriationsfreie Festlegung des Strömungskörpers
gewährleistet. Der Strömungskörper 30 ist ebenso wie der Ringraum 27 mit in gleicher
Weise angeordneten und ausgebildeten Öffnungsquerschnitten 28 versehen, die eine
Durchströmungssymmetrie gewährleisten. Der freie Strömungsquerschnitt im Ringraum
27 ist so bemessen, daß er stets größer oder gleich dem wahren Austritt am Ende
des Gehäuseteils 3b ist. Durch die in Längsachse des Sicherheitsventils gerichtete
und durch die Pfeile 57 angedeutete Strömung zwischen Ein- und Auslaß wird die Leistungsziffer
für Sicherheitsventil keinesfalls schlechter als bei der Eckventilausführung nach
dem Stand der Technik. Eine Zentrumsbohrung 39 des Strömungskorpers 30 ist von der
Führungsbüchse 16 durchsetzt und gestattet eine gleitende Bewegung derselben relativ
zum Strömungskörper. Eine Stufenbohrung 40 nimmt den zylindrisch ausgebildeten Teil
der Hubhilfe 11 bei deren Axialbewegung auf. Zur Durchführung der bei Sicherheitsventilen
vorgeschriebenen Anlüftung ist das dem Auslaß 2 zugewandte Ende der Druckstange
8 mit einem Anschlag 41 versehen, an dessen Schulter 42 eine Klaue 43 angreift.
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Wie in Verbindung mit der Figur 3 zu erkennen ist, ist in einer Verstärkung
44 des Gehäuseteils 3b eine Durchgangsbohrung 45 und eine Gewindebohrung 46 angebracht.
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Sie dienen zur Aufnahme und Führung einer Welle 47, die an ihrem in
den Innenraum des Gehäuseteiles 3b ragenden Ende über eine Vierkantaufnahme 48 die
Klaue 43 trägt.
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Aus den Figuren 1 und 4 ist zu ersehen, daß der Mantel des Gehäuseteils
3b mit einer nach augen kragenden Öffnung 49 versehen ist, die in einen Flansch
50 übergeht.
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Mittels einer Schraubverbindung 51 ist die Öffnung 49 mit einem Blindflansch
52 verschlossen. Diese Öffnung 49 dient nach der Entfernung des Blindflansches 52
als Zugang zum Einstellen des Schließdruckes. Wie in Zusammenhang mit Figur 4 zu
erkennen ist, weist die Öffnung 49 einen ovalen Querschnitt auf, dessen größte Weite
53 sich senkrecht zur Mittenachse 4 des Gehäuses 3 erstreckt. Dadurch wird ein größeres
Spiel für die Bewegung eines an der Gewindehülse 21 angreifenden Verstellwerkzeuges
erzielt. Der Blindflansch 52 und der von einer Aushalsung der ovalen Öffnung 49
begrenzte Raum 54 werden für eine andere Anordnung der Anlüftungsbauteile verwendet.
Hierzu durchdringt eine Welle 47a zur Bewegung der Klaue 43a den Blindflansch 52.
Neben einer Drehbewegung läßt sich die Welle 47a auch in ihrer Achsrichtung bewegen.
Die Klaue 43a kann daher zur Betätigung des Anlüftvorganges bis zum Anschlag 41
am freien Ende der Druckstange 8 ausgefahren werden. Wird die Klaue 43a nicht zur
Anlüftung benötigt, so wird sie durch Verdrehen und Zurückziehen der Welle 47a in
den von der Aushalsung begrenzten Raum54 stationiert. Ein Strömungverlust bei Funktion
des Sicherheitsventiles wird dadurch vermieden. Zur Strömungsvergleichmäßigung dient
auch ein Schutzrohr 55, das die Einstelleinrichtung übergreift und an der Haube
23 befestigt ist.
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Der Auslaß 2 des Gehäuses ist mit einem Flansch 56 versehen, an den
z. B. ein nicht dargestellter Schalldämpfer oder ein Ausblaserohr befestigt wird.
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Bezugszeichenliste 1 Einlaß 2 Auslaß 3 Gehäuse 3a, 3b Gehauseteil
4 Mittenachse 5,33,37,50,56 Flansch 6 Ventilsitz 7 Ventilteller 8 Druckstange 9
Kugel 10 Stift 11 Hubhilfe 12, 21 Gewindehülse 13 Sicherungsmutter 14,17,32,36,38,42
Schulter 15 Bund 16 Führungsbüchse 18, 18a Federteller 19 Feder 20 Einstelleinrichtung
22, 46 Gewindeochrung 23 Haube 24 Strebe 25 Mantelfläche 26 Innenwand 27 Ringraum
28 Öffnungsquerschnitt 29 Haubenöffnung 30 Strömungskörper 31 Flanschverbindung
34
Dichtung 35, 51 Schraubenverbindung 39 Zentrums bohrung 40 Stufenbohrung 41 Anschlag
43, 43a Klaue 44 Verstarkung 45 Durchgangsbohrung 47, 47a Welle 48 Vierkantaufnahme
49 Öffnung 52 Blindflansch 53 größte Weite 54 Raum 55 Schutzrohr
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