DE4339431C1

DE4339431C1 - Ventil

Info

Publication number: DE4339431C1
Application number: DE19934339431
Authority: DE
Inventors: Fred Sonnenberg
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Sonnenberg Fred 85092 Koesching De
Priority date: 1993-11-18
Filing date: 1993-11-18
Publication date: 1995-06-22
Anticipated expiration: 2013-11-19

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil, das insbesondere als Sicherheitsventil bei einem Flüssiggasbehälter einsetzbar ist.

Es sind bereits Sicherheitsventile bekannt, die bei einem Überdruck öffnen und die freiwerdenden Dämpfe oder Gase an die Umgebung oder eine Auffangvorrichtung abführen. Entzündet sich das austretende Fluid in unmittelbarer Nähe der Wand oder Fläche, aus der das Gas heraustritt, dann kann es aufgrund der entstehenden Hitze zu einer Be schädigung an der Wand oder der Begrenzungsfläche kommen.

Bei bestimmten Gasen, wie beispielsweise Wasserstoff, be steht die Gefahr, daß sie besonders leicht in Hohlräume diffundieren, wobei sich in den Hohlräumen unter bestimm ten Voraussetzungen ein zündfähiges Gemisch bilden kann. Die Bildung von solchen sogenannten "Gasnestern" ist umso größer, je näher ein solches Gas vor solchen Hohlräumen austritt.

Aus der US-PS 3,394,844 ist ein Ventil zum Abbau eines Überdrucks vorbekannt, das insbesondere in einem Flüssig gasbehälter verwendet werden kann. Bei diesem Ventil schließt eine flexible Membran die Öffnung eines Rohres. Die Membran ist in einem topfförmigen Gehäuse angeordnet, wobei das Gehäuse über einen Ring an dem durch die Mem bran abgedeckten Rohr geführt ist. Ab einem bestimmten Überdruck wird die Membran mit dem Gehäuse bis zu einem Anschlag angehoben und das unter Überdruck stehende Gas kann nach außen über dafür vorgesehene Öffnungen entwei chen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ventil zu schaffen, bei dem das auftretende Fluid nicht mehr in unmittelbarer Nähe des Anbringungsortes des Ventils freigesetzt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs gelöst.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist an einem oberen Ende einer in einem Gehäuse längsverschieb baren Hülse ein Druckventil angeordnet, das erst im aus gefahrenen Zustand der Hülse öffnet. Das Einfahren der Hülse erfolgt gleichzeitig mit dem Schließen des Druck ventils. Dies wird durch eine entsprechende Auslegung der Hysterese der jeweiligen die Hülse bzw. das Druckventil beaufschlagenden Federn erreicht. Durch den erfindungsge mäßen Aufbau ist es in einfacher Weise möglich, das in die Umgebung oder in einen Auffangbehälter sich öffnende Druckventil nur im Bedarfsfall auszufahren, so daß die Auslaßöffnung des Druckventils von seinem Anbringungsort bzw. von seiner Ausgangsstellung beabstandet ist. Das Aus fahren und Einfahren des Druckventils erfolgt kurzzei tig in Abhängigkeit von den verwendeten Federn und dem in dem Behälter vorherrschenden Druck, der mit dem erfindungsgemäßen Ventil versehen ist. Insbesondere durch eine Flächenvergrößerung von der Querschnittsfläche der Hülse auf die Querschnittsfläche eines unteren Abschnitts des Gehäuses erfolgt beim Öffnungsvorgang eine sprungar tige Erhöhung der Öffnungskraft, die zu einem schlagarti gen Ausfahren der Hülse führt.

Durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Ventils können der Auftrieb und die Diffusion der austretenden Dämpfe bzw. Gase in vorteilhafter Weise insofern ausgenutzt werden, daß sich die austretenden Dämpfe bzw. Gase gleichmäßig in der Umgebung verteilen oder leicht in einem Auffangbehäl ter gesammelt werden können. Das erfindungsgemäße Ventil wird ohne weitere Sensoren oder Motoren allein durch den in einem zu schützenden Behälter, beispielsweise einem Flüssiggasbehälter, entstehenden Druckaufbau gesteuert und betrieben.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen beispielshalber beschrieben. Dabei zei gen:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Ausführungsform des Ventils in der Ausgangsstellung,

Fig. 2a eine Prinzipdarstellung des Ventils der Fig. 1 in der Ausgangsstellung,

Fig. 2b eine Prinzipdarstellung des Ventils der Fig. 1 in einer teilweise ausgefahrenen aber noch ge schlossenen Stellung eines Druckventils,

Fig. 2c eine Prinzipdarstellung des Ventils der Fig. 1, in der das Druckventil vollständig ausgefah ren und noch geschlossen ist,

Fig. 2d eine Prinzipdarstellung des Ventils der Fig. 1 im vollständig ausgefahrenen und geöffneten Zu stand des Druckventils und

Fig. 2e eine Prinzipdarstellung entsprechend der Fig. 2a.

Die Fig. 1 zeigt ein Ventil 1, das an einer Wand oder einem Karosserieblech 2 eines Fahrzeuges angeordnet ist. Das Ventil 1 weist ein Gehäuse 3 mit zwei unterschiedlich großen Abschnitten 4 und 5 auf. Vorzugsweise ist das Ge häuse 3 rotationssymmetrisch, wobei der obere Abschnitt 4 einen kleineren Durchmesser als der untere Abschnitt 5 aufweist. Der untere Abschnitt 5 bildet im ausgefahrenen Zustand einer Hülse 7 eine Kammer.

In der in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist die verschiebbare Hülse 7 symmetrisch zur Längsachse 6 des Gehäuses 3 angeordnet, wobei der Außendurchmesser D2 der Hülse 7 dem Innendurchmesser der Durchgangsöffnung 4a des oberen Abschnitts 4 entspricht. Das Gehäuse 3 wird an seinem unteren offenen Ende 8 von einem Deckel 9 ver schlossen, der eine Durchgangsöffnung 10 aufweist. Der Innendurchmesser D2 der Durchgangsöffnung 10 entspricht dem Außendurchmesser D2 der Hülse 7. Um das untere Ende 11 der Hülse 7 ist ein Ring 12 befestigt, dessen Außen durchmesser D3 dem Innendurchmesser des unteren Ab schnitts 5 entspricht. Zwischen dem Ring 12 und dem Deckel 9 ist eine Dichtung 13 vorgesehen. Zwischen einer oberen Stirnseite 14 des unteren Abschnitts 5 und der Oberseite 12a des Ringes 12 ist eine Feder 15 angeordnet, gegen deren Kraft F2 die mit dem Ring 12 versehene Hülse 7 längsverschiebbar ist. Am oberen Ende 16 der Hülse 7 ist ein Druckventil 37 angeordnet.

Das Druckventil 37 weist einen Ventilkolben 17 mit einem an seinem unteren Ende 19 als Kegel 20 ausgebildeten Dichtsitz und einem an seinem oberen Ende 21 als Deckel 22 ausgebildeten Verschlußteil auf. Der Kegel 20 liegt in der in der Fig. 1 gezeigten Schließstellung an einem in der Hülse 7 angeformten Dichtsitz 23 an, der als ein ringförmiger Ansatz 23a ausgebildet ist. Der Kegel 20 weist mehrere Durchgangsöffnungen 39 auf, durch die die Gase oder Dämpfe ausströmen können, wenn das Druckventil 37 geöffnet ist. Die erforderliche Dichtkraft F1 am Dichtsitz 23 wird durch eine Feder 24 erzeugt, die sich mit ihrem oberen Ende 25 an einem am oberen Ende 16 der Hülse 7 angeordneten Anschlag 27, beispielsweise eine Stellschraube mit Außengewinde, abstützt. Im Anschlag 27 sind mehrere Durchgangsöffnungen 26 ausgebildet, damit im geöffneten Zustand des Ventils 37 die Gase oder Dämpfe ausströmen können. Das untere Ende 28 der Feder 24 stützt sich an der Oberseite 29 des Dichtsitzes 20 ab. Zur Mon tage der Feder 24 ist der Deckel 22 als separates Bauteil am Ventilkolben 17 befestigbar. Zur Begrenzung der Aus fahrstrecke der Hülse 7 ist am unteren Abschnitt 5 ein ringförmiger Anschlag 30 vorgesehen.

Der Anschluß an die zu einem Fluidbehälter führenden Lei tungen erfolgt am Deckel 9 über einen entsprechend ange formten Gewindeabschnitt 31. Ferner ist zu einem dichten Verschließen zwischen dem Deckel 22 und der Wand 2 eine Dichtung 32 vorgesehen. Eine weitere Dichtung 33 ist zwi schen der unteren Stirnseite 34 des Gehäuses 3 und dem Deckel 9 angeordnet. Die Befestigung zwischen dem Deckel 9 und einem am unteren Ende 8 des Gehäuses 3 ausgebilde ten Flansch 35 erfolgt beispielsweise über eine Schraub verbindung 36.

Die Fig. 2a bis 2e zeigen die einzelnen Schritte beim Ausfahren und Einfahren sowie Öffnen und Schließen des Druckventils 37, wobei die Fig. 2a und 2e die Aus gangsstellung des Druckventils 37, d. h. im geschlossenen und eingefahrenen Zustand zeigen, während die Fig. 2d das Druckventil 37 in der geöffneten und ausgefahrenen Stellung darstellt.

Wenn der in einem Fluidbehälter herrschende Druck einen Druck überschreitet, der größer ist als das Verhältnis der Öffnungskraft F_2Ö der Feder 15 und der Querschnitts fläche A₂ mit dem Durchmesser D2, d. h. P < F_2ÖA₂, dann beginnt sich die Hülse 7 von dem Deckel 9 abzuheben, wie dies in der Fig. 2b dargestellt ist. Durch die druckbe aufschlagte Flächenvergrößerung von A₂ nach A₃ und die damit bedingte Vergrößerung der Öffnungskraft F_2Ö = p× A₃ wird die Hülse 7 schlagartig aus dem Ventil 1 ausge fahren.

Die Fig. 2c zeigt die vollständige ausgefahrene Hülse 7, wobei das durch den. Ventilkolben 17 und den Dichtsitz 23 gebildete Druckventil 37 noch geschlossen ist. In dieser Stellung herrscht ein Druck p, der kleiner ist als das Verhältnis der Öffnungskraft F_1Ö der Feder 24 zur Quer schnittsfläche Al mit dem Durchmesser D1, d. h. p < F_1Ö/A₁. Wird dieser Druck überschritten, dann wird der Ventilkolben 17 in seine Öffnungsstellung ausgefahren, wie dies in der Fig. 2d gezeigt ist.

Sinkt der in dem Fluidbehälter herrschende Druck, bei spielsweise durch das Ablassen von Gasen und Dämpfen, unterhalb dieses Druckes, dann schließt sich das Ventil 37 wieder. Aufgrund der Ausnutzung der jeweiligen ent sprechend ausgelegten Hysterese der beiden Federn 15, 24 fährt gleichzeitig mit dem Schließen des Ventils 37 die Hülse 7 in das Gehäuse 3 des Ventils 1 ein. Bei diesem Schließvorgang hat der im Ventil herrschende Druck seinen niedrigsten Wert, nämlich p < F_1′s/A₁ = F_2′s/A₃. Dabei sind F_1′s, F_2′s die durch die jeweilige Hysterese der Federn 15, 24 bedingten Schließkräfte F_1′s, F_2′s. Ent sprechend der Hysterese der beiden Federn 15, 24 sind die Öffnungskräfte F_1Ö bzw. F_2Ö größer als die entsprechenden Schließkräfte F_1′s bzw. F_2′s.

Claims

1. Ventil zum Abbau eines Überdruckes in einem Behäl ter, insbesondere in einem Flüssiggasbehälter, mit einem Gehäuse (3) in dem eine Hülse (7) aus einer Ausgangslage durch den Druckanstieg in dem Gehäuse (3) ab einem bestimmten Druck (P < F_2ÖA₂) aus dem Gehäuse (3) herausfährt, wobei spätestens in der ausgefahrenen Stellung bei einem Grenzdruck (p < F_1ÖA₁) über ein in der Hülse (7) angeordnetes Ven til (37) ein Druckabbau stattfindet, wobei die Hülse (7) bei einem Unterschreiten eines vorbestimmten, in dem Gehäuse (3) vorherrschenden Druckes wieder in die Ausgangslage zurückfährt und daß die Federn (15, 24) zum Schließen des Ventils (37) und zum Einfahren der Hülse (7) so ausgelegt sind, daß die Hülse (7) gleichzeitig mit dem Schließen des Ventils (37) bei einem Druckzustand p < F_1′s/A₁ = FT2s/A₃ einführt.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (7) gegen die Kraft einer im Gehäuse (3) angeordneten Feder (15) verschiebbar ist.

3. Ventil nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß am oberen Ende (16) der Hülse (7) ein Druckventil (37) angeordnet ist, das durch eine Fe der (24) beaufschlagt ist.

4. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich durch die Flächenvergrößerung von der Querschnittsfläche A₂ der Hülse (7) auf die Querschnittsfläche A₃ des unteren Abschnittes (5) des Gehäuses (3) die Öff nungskraft F_2Ö sprunghaft erhöht und das Ausfahren der Hülse′ (7) schlagartig erfolgt.

5. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckven til (37) einen Ventilkolben (17) aufweist, an dessen unterem Ende (19) ein als Dichtsitz ausgebildeter Kegel (20) vorgesehen ist, daß in dem Kegel (20) oberhalb der Dichtfläche mindestens eine Durchgangs öffnung (39) ausgebildet ist und daß an dem oberen Ende (21) des Ventilkolbens (17) ein Verschlußteil (22) angeordnet ist.

6. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegel (20) des Ventilkolbens (17) an einem in der Hülse (7) ausgebildeten Dichtsitz (23) in der Schließstel lung des Ventils (37) anliegt.

7. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Ende (16) der Hülse (7) ein Anschlag (27) vorgesehen ist und daß am oberen Ende (16) der Hülse (7) minde stens eine Durchlaßöffnung (26) vorgesehen ist.

8. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (3) einen oberen Abschnitt (4) aufweist, wobei der Innendurchmesser der Durchgangsöffnung (4a) des obe ren Abschnittes (4) in etwa dem Außendurchmesser D₂ der Hülse (7) entspricht und daß sich an den oberen Abschnitt (4) ein unterer Abschnitt (5) mit einem größeren Durchmesser D₃ anschließt, in dem die Feder (15) angeordnet ist.

9. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Fe der (15) an einem am unteren Ende (11) der Hülse (7) ausgebildeten Flansch oder Ring (12) abstützt und daß das dazu gegenüberliegende Ende der Feder (15) an einer oberen Stirnfläche (14) des Gehäuses (3, 5) anliegt.