DE543279C - Sicherheitsventil - Google Patents

Description

Geeignete Druckminderventile stellen, wenn Betriebsstörungen und sonstige Gefahren ausgeschlossen werden sollen, eine wesentliche Voraussetzung für die Benutzung hochverdichteter Gase dar, die in Stahlzylindern aufbewahrt werden. Die gebräuchlichen Druckminderventile bestehen im wesentlichen aus Ventilgehäuse, Hochdruckstutzen mit Ventilkrater, Kraterverschluß, Membran, Ventildeckel, Stellfeder, Sicherheitsventil, Absperrhahn sowie Hoch- und Niederdruckmanometer. Dabei ist man bestrebt, die einzelnen Bauteile so auszubilden, daß sie den hohen Beanspruchungen standhalten. Diejenigen Teile, die bei unzulässigem Druck oder Ausbrennen am meisten gefährdet sind, haben schon eine besondere Anordnung erhalten, derart, daß bei evtl. eintretender Explosion niemand von diesen Teilen direkt getroffen werden kann. Besonders gefährdet sind die durch die meist aus Gummi bestehende Ventilmembran, den Ventildeckel und das Sicherheitsventil gebildeten Teile. Eine aus Sicherheitsgründen besonders zweckmäßige Anordnung, die teilweise im Ausland sogar gesetzlich vorgeschrieben ist, besteht daher darin, den Ventildeckel so auszubilden und einzubauen, daß er nach unten gerichtet ist, während das Sicherheitsventil oben liegt und bei eintretender Explosion in im wesentlichen senkrechter Richtung nach aufwärts weggeschleudert wird.

Gegenstand der Erfindung ist die weitere Ausgestaltung und Vervollkommnung von Druckminderventilen, insbesondere der eben gekennzeichneten Bauart. Durch die Erfindung wird ein Höchstmaß von Sicherheit geschaffen, und zwar soll solchen Schäden, die im Falle von unbemerkter Abnutzung einzelner Bauteile oder unaufmerksamer Bedienung eintreten können und die nicht immer harmlos sind, wirksam vorgebeugt werden.

Man kennt zwar Druckminderventile für verdichtete Gase mit selbsttätig gesteuertem Sicherheitsventil in Form eines gegen eine mit Abströmöffnung versehene Membran abdichtenden Ventilkörpers. Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß das an der dem Ventildeckel gegenüberliegenden Gehäusewand in gleicher Achse mit dem Ventildeckel angeordnete Ventil doppeltwirkend ausgebildet ist, derart, daß einerseits durch Begrenzung der Lageänderung des Ventiltellers in der Durchbiegerichtung der von ihm beeinflußten Membran die Abströmöffnung der letzteren freigelegt und anderseits durch Anlenkung des Ventiltellers an die Hauptmembran der Teller von seinem dichtenden Sitz an der Sicherheitsmembran in gegenläufiger Richtung abgehoben wird. Zweckmäßig wird dabei der aus einem durch eine Feder gegen eine höchstbelastete Membran mit Abströmöffnung gedrückte Ventilkörper mit einem Ansatz versehen, dessen Aufwärtsbewegung durch eine Anschlagfläche begrenzt wird, wobei an dem Ventilkörper außerdem eine Stange angreift, die ihn mit dem Membrandruckbolzen verbindet.

Durch das in gleicher Achse mit dem Ventildeckel und Ventilmembran angeordnete doppeltwirkende Sicherheitsventil wird in baulich einfacher Weise eine Sicherung zunächst gegen einen unzulässigen Höchstgasdruck infolge zu hoher Spannung der Stellfeder erreicht, außerdem spricht aber das Ventil im Öffnungssinne auch dann an, wenn der Gasdruck im Ventilgehäuse nur wenig ίο über den der Spannung der Stellfeder entsprechenden Druck ansteigt. -Letzteres kann beispielsweise eintreten dadurch, daß Gas aus der Verbrauchsleitung zurückströmt, daß der Abschluß der Hochdruckmündung ungenügend ist oder daß die Stellfeder bei geschlossener Niederdruckleitung durch unsachgemäße Bedienung entspannt wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar bei einem Druckminderventil mit nach unten gerichtetem Ventildeckel und nach oben gerichtetem, erfindungsgemäß ausgebildetem Sicherheitsventil, im Schnitt dargestellt.

Das Hochdruckgas tritt aus dem nicht dargestellten Stahlzylinder in den Stutzen 1 ein. Die kraterförmige Mündung der Hochdruckleitung im Ventilgehäuse 2 wird im Ruhezustand von der Dichtplatte 3 geschlossen gehalten, während des Betriebes dagegen ganz oder teilweise freigegeben. Dies bewirkt ein um den Bolzen 4 drehbarer Kniehebel 5, der am einen Schenkelende die Dichtplatte 3 trägt und dessen anderes Schenkelende unter der Wirkung einer Schließfeder 6 steht. Das Manometer 7 zeigt den zu reduzierenden Druck an. Der Niederdruck wird mittels der üblichen, am Ventildeckel 8 angeordneten Teile eingestellt. Es sind dies die Stellschraube 9, die Stellfeder 10, die Membrandruckscheibe 11, die Ventilmembran 12 und der Druckbolzen 13. Letzterer ist in die Druckscheibe 11 eingeschraubt und überträgt die durch Einstellung der Spannfeder erreichte Durchbiegung der Membran 12 auf den Hebel 5. Hierdurch hebt sich in entsprechendem Maße die Dichtplatte 3 von dem Hochdruckventilsitz ab, und es strömt Gas in das Ventilgehäuse 2 ein und tritt in die Verbrauchsleitung 14 mit dem Niederdruckmanometer 15 über.

Wenn der Gasdruck erreicht ist, der der eingestellten Spannung der Feder 10 entspricht, so kehrt die Ventilmembran in ihre flache Lage zurück, die Druckwirkung des Bolzens 13 auf den oberen waagerechten Schenkel des Hebels 5 hört auf, und die Dichtplatte 3 wird unter der Wirkung der Schließfeder 6 wieder abdichtend gegen den Hochdruckventilsitz gepreßt. Infolge der Gasentnahme durch den Stutzen 14 ist stets ein kleiner Druckunterschied zwischen dem Gasdruck in der Ventilkammer und der Stellfederspannung vorhanden. Die Ventilmembran wird dadurch etwas nach innen durchgebogen und der Ventilsitz in geringem Maß geöffnet. Der Spalt zwischen dem Ventilkrater und der Dichtplatte überschreitet selten das Maß von 1 mm.

Bei normalen Betriebsverhältnissen treten lediglich die eben genannten Teile in Wirkung. Meist werden jedoch im praktischen Betriebe selbst die einfachsten Bedienungsvorschriften nicht oder nicht genügend beachtet, und vor allem werden Störungen nicht rechtzeitig erkannt. Es kommt beispielsweise vor, daß die Stellfeder 10 von einer unaufmerksamen Bedienung stark angespannt wird, während nicht einmal der Stahlzylinder geöffnet ist. Dadurch hebt sich die Dichtplatte 3 sehr weit von dem Hochdruckventil- sitz ab, und beim Öffnen des Stahlzylinders könnte dann der Arbeitsdruck sehr plötzlich über das zugelassene Höchstmaß ansteigen. Es besteht außerdem die Möglichkeit, daß z. B. die Stellfeder 10 durch Zurückschrauben der Stellschraube 9 dann entlastet wird, wenn die Verbrauchsleitung geschlossen ist und das Ventil unter Gasdruck steht oder wenn die Dichtplatte 3 schadhaft wird. Um allen Betriebsstörungen und weiteren Gefahren, die hieraus resultieren können, vorzubeugen, ist gemäß der Erfindung nachstehend beschriebene Sicherung vorgesehen:

Das Ansteigen des Arbeitsdruckes nach Öffnen des Stahl Zylinders für den Fall, daß die Stellfeder 10 bei geschlossenem Stahlzylinder zu stark angespannt wurde, wird verhindert durch folgende Ausbildung des Sicherheitsventils:

Der Ventilkörper 16 ist im oberen Teil mit einem Ventilteller 16' mit schneidenartigem Abdichtrand versehen, der sich gegen eine elastische Membran 17 aus Gummi u. dgl. mit einer Abströmöffnung 17' legt. Auf der gegenüberliegenden Seite der Membran 17 befindet sich die Druckplatte 18, die unter der Wirkung einer Feder 19 steht. Letztere ist in eine hülsenförmige Stellschraube 20 eingeschlossen, die in den mit dem Ventilgehäuse durch Gewinde verbundenen Deckel eingeschraubt ist. Der Ventilkörper 16 ist in der Richtung der Längsachse des Druckminderventils beweglich. Der Schließdrück des Ventils wird erzielt durch eine sich einerseits am Ventilkörper und anderseits an dem waagerechten Schenkel des Hebels 5 abstützende Feder 22. Außerdem bewirkt der im Druckminderventil herrschende Gasdruck das Anpressen des Ventiltellers 16' gegen die Membran 17.

Der Ventilkörper 16 weist einen Ansatz 16" auf, beispielsweise in Form eines Bun-

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des, der mit einer als Anschlag dienenden Fläche 23 des Ventilgehäuses zusammenwirkt. Steigt der Arbeitsdruck in der Ventilkammer nach Öffnen des Stahlzylinders bei falsch, d. h. mit zu starker Spannung, eingestellter Feder 10 über das zulässige Höchstmaß, so biegt sich die Membran 17 nach oben durch. Der Ventilkörper 16 und damit auch der Ventilteller kann dieser Bewegung nur so weit folgen, bis der Ansatz 16" auf die als Anschlag wirkende Fläche 23 auftrifft. Die weitere Aufwärtsbewegung des Ventils ist dann gehemmt, während sich die Membran noch weiter durchbiegt, derart, daß die Abströmöffnung 17' vom Ventilteller frei wird und eine entsprechende Gasmenge durch sie abbläst. Das Ventil hat nun durch die im nachstehenden beschriebene weitere Ausgestaltung folgende zweite Wirkungsweise:

Der untere Teil des Ventilkörpers ist pfannenartig als Lagerstelle für den Kugelzapfen einer Stange 24 ausgebildet. Diese Stange durchsetzt mit entsprechendem Spiel den oberen waagerechten Schenkel des Winkelhebels 5 und greift mit einem weiteren Kugelzapfen ein in den oberen, ebenfalls pfannenartig ausgebildeten Teil des Druckbolzens 13. Die Lagerung der Stange 24 in den beiden Teilen 13 und 16 ist derart, daß einerseits eine allseitige Beweglichkeit der Stange, anderseits aber auch ein gewisses Spiel, vor allem in senkrechter Richtung, vorhanden ist, so daß kein Teil durch Reibung oder Seitendruck in der Bewegung gehemmt wird.

Durch die Anordnung tritt das Sicherheitsventil auch dann in Tätigkeit, wenn z. B. die Stellfeder 10 durch Zurückschrauben der Stellschraube 9 ohne Rücksicht auf die Verhältnisse in der Verbraüchsleitung entlastet wird oder wenn die Dichtplatte 3 schadhaft geworden ist. In diesem Fall bewirkt der Überdruck ein Durchbiegen der Membran 12 nach der Deckelseite. Überschreitet diese Durchbiegung ein gewisses Maß, z. B. 1 bis 2 mm, so zieht der Druckbolzen 13 mit Hilfe der Zugstange den Ventilkörper von der Membran 17 zurück, und deren Ausströmöffnung 17' wird frei. Da die wirksame Fläche der Membran 12 sehr groß ist im Vergleich zu der Fläche des Ventilkörpers 16, so wird der Anpressungsdruck des letzteren leicht überwunden, und die Entlüftung erfolgt schon bei geringem Überdruck. Nach Eintreten des Druckausgleichs zwischen der Stellfeder 10 und dem Gasraum schließt sich das Sicherheitsventil wiederum selbsttätig.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Druckminderventil für verdichtete Gase und Dämpfe mit selbsttätig gesteuertem, an der dem Ventildeckel gegenüberliegenden Gehäusewand in gleicher Achse mit dem Ventildeckel angeordnetem Sicherheitsventil in Form eines gegen eine mit Abströmöffnung versehene Membran abdichtenden Ventiltellers, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherheitsventil doppeltwirkend ausgebildet ist, derart, daß die Abströmöffnung (17') in der Membran (17) des Sicherheitsventils einerseits in an sich bekannter Weise durch die Durchbiegung der Membran (17) nach oben, welcher der Ventilteller nicht zu folgen vermag, und anderseits durch Abheben des Ventiltellers (16) von seinem Sitz an der Membran nach unten freigelegt wird.

2. Druckminderventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (16) des Sicherheitsventils in an sich bekannter Weise mit einem Ansatz (16") versehen ist, der mit einer die Aufwärtsbewegung begrenzenden Anschlagfläche (23) zusammenwirkt, und daß außerdem an dem Ventilkörper eine Stange (24) angreift, die ihn mit dem Membrandruckbolzen (13) verbindet.

3. Druckminderventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstange (24) am Ventilkörper (16) und an dem Membrandruckbolzen (13) allseitig beweglich und nachgiebig,

z. B. mit Kugelzapfen, die in entsprechend bemessene Pfannen eingreifen, gelagert ist und den Hebel (5) mit Spiel durchsetzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen