DE4405913C2 - Sicherheitsventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitsventil mit einer Ventilspindel, einer an deren freiem Ende angeordneten, glockenförmigen Hubhilfe und einem innerhalb der Hubhilfe angeordneten Ventilkegel, der an seiner Mantelfläche eine Ringnut aufweist und an der Hubhilfe mittels eines in die Ringnut eingreifenden, offenen Federrings begrenzt axial und radial beweglich gehalten ist.

Sicherheitsventile der vorgenannten Art werden als Über­ drucksicherung an Behältern, Rohrleitungen etc. eingesetzt. An diese Ventile werden deshalb besonders hohe Anforderun­ gen an eine einwandfreie Funktion und ein exaktes An­ sprechen bei dem vorgegebenen Druck gestellt. Dies setzt zunächst eine einwandfreie Abdichtung des Ventilkegels auf dem gehäuseseitigen Ventilsitz voraus. Es ist deshalb der Ventilkegel mit geringem Axial- und Radialspiel entweder an der glockenförmigen Hubhilfe (GB-PS 1 563 624) oder direkt am freien Ende der Spindel gehalten (DE-OS 27 48 187) und über eine Art Schneidenlager am freien Ende der Spindel abgestützt, bei anderen bekannten Konstruktionen ist zwi­ schen der Hubhilfe und dem mit einer kegeligen Ausnehmung versehenen Ventilkegel eine Kugel eingeschaltet. Bei wiede­ rum anderen Ausführungsformen ist der Ventilkegel an der Spindel lose aufgehängt. In allen Fällen wird die Schließ­ kraft von der Ventilspindel auf den Ventilkegel übertragen, wie auch umgekehrt der Öffnungsdruck über den Ventilkegel auf die federbelastete Spindel wirkt, während die Hubhilfe beim willkürlichen Öffnen (Anlüften) des Ventils die Ventilspindel anhebt. Die Hubhilfe ist zudem glockenförmig ausgebildet, um das ausströmende Medium umzulenken und eine ausreichende Auftriebskraft zu erzeugen.

Der Ventilkegel unterliegt funktionsbedingt einem Ver­ schleiß. Er kann ferner bei korrosiven oder mechanisch aggressiven Medien in Mitleidenschaft gezogen werden. Auch können Partikel in die Spalte zwischen Hubhilfe und Ven­ tilkegel eindringen und die Funktion beeinträchtigen. Aus den vorgenannten Gründen muß der Ventilkegel auswechselbar sein.

Aus der Praxis sind Sicherheitsventile bekannt, bei denen der Ventilkegel über einen Sprengring oder Federring bei entsprechendem Axial- und Radialspiel von der Spindel (DE-OS 27 48 187) oder von der glockenförmigen Hubhilfe gehalten ist. Diese kombinierte kraft-/formschlüssige Verbindung läßt sich bei entsprechend großer Kraftanwendung lösen, was nur mit Hilfswerkzeugen möglich ist und dann häufig zu Beschädigungen an der Hubhilfe oder am Ventilke­ gel führt. Ferner kann im Betrieb der Ventilkegel durch Korrosion oder Verkleben am Ventilsitz haften, so daß sich der Ventilkegel beim Anlüften der Hubhilfe löst und im Ventilgehäuse verbleibt.

Bei dem aus der GB-PS 1 563 624 bekannten Sicherungsventil ist der Ventilteller an der Hubhilfe mittels zwei, an der äußeren Mantelfläche des Ventiltellers in Nuten eingreifen­ der Stift lösbar befestigt. Bei einem aus der US-PS 2 355 916 bekannten Ventilteller erfolgt die Festlegung an der Hubhilfe über zwei Splinte, die in eine Ringnut an der äußeren Mantelfläche des Ventiltellers und in Längsnuten an der Innenfläche der Hubhilfe eingreifen.

Die AT-PS 329 339 beschreibt eine Verbindung zwischen Ventilspindel und -kegel mittels zwei offener Federringe, wobei der federnde Teil in eine Ringnut an der äußeren Mantelfläche des Ventilkegels und der andere Teil durch eine Bohrung im Ventilkegel in eine Ringnut an der Spindel eingreift. Der Ventilkegel ist so zwar drehbar aber nicht begrenzt radial und axial beweglich gehalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Si­ cherheitsventil des eingangs genannten Aufbaus eine funk­ tionssichere Verbindung von Ventilkegel und Hubhilfe vorzuschlagen, die zudem leicht herzustellen und gleicher­ maßen leicht zu lösen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Hubhilfe an ihrer äußeren Mantelfläche eine Rille und eine von dieser ausgehende Durchgangsbohrung aufweist, und daß der in die Rille der Hubhilfe eingelegte Federring mit einem nach innen abgebogenen Ende durch die Durchgangsbohrung in die Ringnut am Ventilkegel eingreift.

Die erfindungsgemäße Ausbildung hat zunächst den entschei­ denen Vorteil, daß der die Verbindung herstellende Feder­ ring an der Außenseite der Hubhilfe liegt und infolgedes­ sen von außen zugänglich ist, so daß sowohl die Montage als auch die Demontage vereinfacht wird. Da weiterhin nur das die Durchgangsbohrung durchsetzende Ende des Feder­ rings am Ventilkegel angreift, kann dieser beim Einbauen oder Ausbauen nicht beschädigt werden, zumal der Angriff mit Hilfswerkzeugen wiederum nur an der Außenseite der Hubhilfe erfolgt. Das notwendige Axial- und Radialspiel des Ventilkegels ist durch die lediglich einseitige Halte­ rung des in die Ringnut eingreifenden Endes in jeder Hinsicht gewährleistet. Schließlich ist mit diesem in die Ringnut eingreifenden Ende der weitere wesentliche Vorteil einer formschlüssigen Verbindung zwischen Hubhilfe und Ventilkegel gegeben. Es kann deshalb durch Haftkräfte zwischen Ventilkegel und Ventilsitz die Verbindung nicht unzeitig gelöst werden.

In bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, daß das die Durchgangsbohrung durchsetzende Ende des Federrings L-för­ mig gebogen ist, wobei der kurze Schenkel innerhalb der Ringnut des Ventilkegels liegt.

Mit dieser Ausführungsform ist eine besonders einfache formschlüssige Verbindung gegeben, die weder durch Druck-, oder Zugkräfte, die auf den Ventilkegel wirken, noch durch ein Druckgefälle an der Hubhilfe von innen nach außen gelöst werden kann. Die Verbindung läßt sich ausschließlich durch Kräfte, die am Federring selbst, also an der Außen­ seite der Hubhilfe aufgebracht werden, lösen.

Um das "Einfädeln" des L-förmig abgebogenen Endes zu erleichtern, ist bei größerer Wandstärke der Hubhilfe vorgesehen, daß die Durchgangsöffnung von außen eine konische Einsenkung aufweist oder von außen nach innen im Durchmesser gestuft ist. Bei entsprechend dünnwandiger Hubhilfe kann es sich natürlich um eine einfache zylin­ drische Bohrung handeln.

Die Fixierung des Federrings in der Rille der Hubhilfe kann auf verschiedene Weise erfolgen. Beispielsweise kann das andere Ende des Federrings nach innen abgebogen sein und mit diesem Ende in eine weitere Bohrung, vorzugsweise ein Sackloch an der Hubhilfe eingreifen. Damit ist dieses Ende bei Überschreiten des Ansprechdrucks und Öffnen des Sicher­ heitsventils einem innen an der Hubhilfe anstehenden höheren Druck gegenüber außen entzogen, so daß sich der Federring nicht unter diesem Druck aufweiten und unzeitig lösen kann. Die Fixierung des Federrings kann auch dadurch unterstützt werden, daß das in das Sackloch eingreifende Ende mit einem Winkel kleiner 90° abgebogen ist, so daß die Ringfeder zusätzlich verspannt wird.

Bei dieser Ausführungsform reicht es aus, wenn der Feder­ ring einen Bogenwinkel von etwa 180° umspannt. Die Durch­ gangsbohrung und das Sackloch sind dann an der Hubhilfe diametral angeordnet.

In weiterhin bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, daß der Federring eine eine Zusatzelastizität bildende Ausformung aufweist, die vor allem das Montieren und Demontieren erleichtert. Diese Ausformung kann dadurch gebildet sein daß der Federring wenigstens eine die äußere Mantelfläche der Hubhilfe überragende etwa U-förmig gebogene Welle aufweist. Dabei ist von Vorteil, wenn die etwa U-förmige Welle an dem in das Sackloch eingreifenden Ende des Federrings ange­ ordnet ist, wobei dieses Ende von dem einen, im übrigen längeren U-Schenkel gebildet ist.

Mit dieser Ausbildung erhält der Federring ein größeres Federvermögen, so daß sich Toleranzen problemlos ausglei­ chen lassen. Ferner kann die U-förmige Welle zum Ansetzen eines Werkzeugs, z. B. eines Dorns, eines Schraubendrehers od. dgl. benutzt werden, so daß die Demontage des Ventil­ kegels besonders einfach vorgenommen werden kann.

Statt dessen kann auch vorgesehen sein, daß der Federring einen Bogenwinkel von mehr als 180° umspannt und an seinem freien Ende zu einer die äußere Mantelfläche der Hubhilfe nach außen überragenden Nase abgebogen ist.

Bei dieser Ausführung wird ausschließlich das innere Federvermögen des den Federring bildenden Drahtes ausge­ nutzt. Die die Mantelfläche der Hubhilfe überragende Nase dient wiederum zum Ansetzen eines Werkzeugs beim Demon­ tieren des Ventilkegels.

Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Ausführungsform eines Sicherheitsventils;

Fig. 2 einen Schnitt II-II gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 einen der Fig. 2 ähnlichen Schnitt einer abgewandelten Ausführungsform.

Das Sicherheitsventil gemäß Fig. 1 weist ein Ventilgehäuse bestehend aus einem Unterteil 1 und einem Oberteil 2 auf. Das Unterteil 1 ist mit der Leitung 3 an die zu überwa­ chende bzw. zu sichernde Einrichtung angeschlossen und weist ferner eine Leitung 4 zum Abströmen des Mediums bei Überschreiten des kritischen Drucks und Öffnen des Sicher­ heitsventils auf. Im Unterteil 1 ist der Ventilsitz 5 angeordnet, mit dem der Ventilkegel 6 zusammenwirkt. Im Oberteil 2 ist die Ventilspindel 7 geführt, die eine auf den Ansprechdruck eingestellte Feder 8 umgibt. Die Feder 8 stützt sich einerseits über einen gegebenenfalls einstellbaren Federteller 9 am Gehäuse, andererseits an einem Federteller 10 ab. Die Federkraft wird von dem Feder­ teller 10 auf die mit ihm verbundenen Spindel 7 und über das Teil 11 auf die glockenförmige Hubhilfe 12 übertragen. Das Teil 11 der Spindel 7 weist an seinem freien Ende eine kegelförmige Spitze 13 auf, die in eine kegelige Vertiefung 13′ am Ventilkegel 6 eingreift und diesen begrenzt axial- und radialbeweglich abstützt. Der Ventilkegel 6 ist zu diesem Zweck mit radialem Spiel innerhalb der glockenför­ migen Hubhilfe 12 angeordnet.

Der Ventilkegel 6 ist in der glockenförmigen Hubhilfe 12 mittels eines Federrings 14 gehalten, der in eine Rille 15 an der äußeren Mantelfläche der Hubhilfe eingelegt ist. Der Ven­ tilkegel 6 weist an seiner Mantelfläche eine Ringnut 16 auf, in die der Federring 14 in der mit Bezug auf Fig. 2 und 3 beschriebenen Weise eingreift.

Die Ringnut 16 im Ventilkegel 6 ist etwas breiter ausgebildet als die Drahtstärke des Federrings 14, um dem Ventilkegel das notwendige Axial- und Radialspiel zu bieten.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 umspannt der Feder­ ring 14 einen Bogenwinkel von etwa 180°. Er ist an seinem einen Ende 17 L-förmig abgebogen, wobei der lange Schenkel eine Bohrung 18 in der Hubhilfe 12 durchgreift, während der kurze Schenkel 19 hinter die Bohrung greift und in der Ringnut 16 des Ventilkegels 6 liegt. Um das "Einfädeln" des L-förmig abgebogenen Endes 17 zu erleichtern, ist die Durchgangsbohrung 18 mit einer konischen Einsenkung 20 versehen. Das andere Ende 21 des Federrings ist zu einer U-förmigen Welle 22 zunächst nach außen gebogen, wobei diese Welle über die Rille 15 nach außen ragt und der freie längere Schenkel 23 in ein Sackloch 24 an der Hub­ hilfe 12 eingreift. Die Abbiegung des Schenkels 23 gegen­ über dem teilkreisförmigen Bereich der Ringfeder beträgt etwas weniger als 90°, so daß der Schenkel 23 in geneigter Lage in das Sackloch eingreift, wie dies mit dem Winkel 25 angedeutet ist.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von der gemäß Fig. 2 dadurch, daß der Federring 14 einen Bogenwinkel von mehr als 180°, z. B. im Bereich von 270° umspannt und an dem den L-förmigen Ende entgegengesetzten Ende zu einer die Rille 15 überragenden Nase 26 abgebogen ist.

Die U-förmige Welle 22 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 verleiht einerseits dem Federring 14 ein erhöhtes Federvermögen und dient andererseits zum Ansetzen eines Werkzeugs zum Aushebeln des Federrings 14. Die letztere Aufgabe erfüllt bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 die nach außen abgebogene Nase 26.

Claims (12)

1. Sicherheitsventil mit einer Ventilspindel, einer an deren freiem Ende angeordneten, glockenförmigen Hubhilfe und einem innerhalb der Hubhilfe angeordne­ ten Ventilkegel, der an seiner Mantelfläche eine Ringnut aufweist und an der Hubhilfe mittels eines in die Ringnut eingreifenden, offenen Federrings be­ grenzt axial und radial beweglich gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubhilfe (12) an ihrer äußeren Mantelfläche eine Rille (15) und eine von dieser ausgehende Durchgangsbohrung (18) aufweist, und daß der in die Rille der Hubhilfe eingelegte Federring (14) mit einem nach innen abgebogenen Ende (17) durch die Durchgangsbohrung in die Ringnut (16) am Ventilkegel (6) eingreift.

2. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das die Durchgangsbohrung (18) durch­ setzende Ende (17) des Federrings (14) L-förmig gebogen ist, wobei der kurze Schenkel (19) innerhalb der Ringnut (16) des Ventilkegels (6) liegt.

3. Sicherheitsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsbohrung (18) von außen eine konische Einsenkung (20) aufweist.

4. Sicherheitsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsbohrung (18) von außen nach innen im Durchmesser gestuft ist.

5. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende (21) des Federrings (14) nach innen abgebogen ist und mit diesem Ende in eine weitere Bohrung an der Hubhilfe (12) eingreift.

6. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Bohrung ein Sackloch (24) ist.

7. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das in das Sackloch (24) eingreifende Ende (21) mit einem Winkel kleiner 90° gegenüber dem Federring (14) abgebogen ist.

8. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Federring (14) einen Bogenwinkel von wenigstens 180° umspannt.

9. Sicherheitsventil nach einem Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Federring (14) wenigstens eine eine Zusatzelastizität bildende Ausformung (22) auf­ weist.

10. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausformung eine die äußere Mantelfläche der Hubhilfe (12) überra­ gende etwa U-förmig gebogene Welle (22) ist.

11. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die etwa U-förmige Welle (22) an dem in das Sackloch (24) eingreifenden Ende des Federrings (14) angeordnet ist, wobei dieses Ende von dem einem, im übrigen längeren U-Schenkel (23) gebildet ist.

12. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Federring (14) einen Bogenwinkel von mehr als 180° umspannt und an seinem freien Ende zu einer die äußere Mantelfläche der Hubhilfe (12) nach außen überragenden Nase (26) abgebogen ist.