DE612136C - Sicherheitsventil fuer Druckgasbehaelter - Google Patents

Description

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AUSGEGEBEN AM
13. APRIL 1935

R EICHS PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 47 g¹ GRUPPE 47 02

511124p XIIj₄? gi Tag der Bekanntmachung über die Erteilung des Patents: 28. März1933

Aktiengesellschaft für Industriegasverwertung in Berlin-Britz Sicherheitsventil für Druckgasbehälter

Patentiert im Deutschen Reiche vom 8. Oktober 1933 ab

Die Priorität der Anmeldung in den Vereinigten Staaten von Amerika vom 11. November 1932

ist in Anspruch genommen.

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitsventil für Druckgasbehälter, das nur mäßig leckt und nach erfolgtem Ansprechen eine weitere Gasausströmung verhindert, wodurch der S Gasverlust auf · ein Mindestmaß verringert wird.

Es sind- bereits Sicherheitsventile für Druckbehälter bekanntgeworden, bei denen eine innerhalb des Yentilgehäuses zentral angeordnete Auslaßdüse durch eine unter Federdruck stehende Membran geschlossen wird, deren dem Gasdruck ausgesetzte Ringiläche gegenüber dem Querschnitt und der Ausströmungsöffnung verhältnismäßig groß gehalten ist und bei denen das federbelastete Sicherheitsventil von einer Membran getragen wird, die in der Ruhelage einen konzentrisch um das Ventil angeordneten Ringkanal abschließt. Bei dem erstgenannten Ventil soll jederzeit ein dichter Abschluß der Austrittsültnung, aber auch beim Überschreiten des zulässigen Gasdruckes ein plötzliches Offnen des Auslasses bewirkt werden, während mit dem zweiten Ventil erstrebt wird, bei geringem Anheben des Ventils die vom Behäiterdruck belastete Fläche plötzlich zu vergrößern.

Mit dem Erfindungsgegenstand wird bezweckt, die im Gasbehälter auftretende allmähliche Drucksteigerung auf die Ventilkammer zu übertragen und bei Erreichung eines vorher bestimmten Höchstdruckes diesen augenblicklich zur Einwirkung auf die Bruchplatte gelangen zu lassen.- Um dies zu erreichen, wird ein federbelastetes Ventil mit einer Bruchplatte vereinigt und die Ventilkamraer mit der Membrankammer durch einen Kanal verbunden.

Auf den beiliegenden Zeichnungen ist eine Ausführungsform veranschaulicht, und es ist

Abb. 1 der Längsschnitt einer Ausführungsform des Ventils und

Abb. 2 eine teilweise geschnittene Ansicht des oberen" Teils der Abb. 1.

Die' Ausführungsform nach Abb. 1 besteht aus dem Gehäuse 10, das eine Gaskammer 11 enthält, \*on der mehrere mit Gewinde versehene Öffnungen ausgehen. Eine Einlaßdüse 13 erstreckt sich von unten in die Kammer 11 und ist in die Öffnungen 12 des Gehäuses eingeschraubt, wobei die Düse 13 mit einem Schulteransatz 13" unter Zwischenschaltung eines Dichtungsringes 14 gegen die untere Fläche des Ventilgehäuses 1.0 gedrückt und ein gasdichter Abschluß- erzielt wird. Die Düse 13 ist an ihrem unteren Ende mit Außengewinde 15 versehen, um das \"entil in eine Leitung des Flüssigkeitsbehälters oder unmittelbar in diesen einschrauben zu können. Der Kanal der Düse 13 hat am Eintrittsende

eine Verengung 16 und daran anschließend einen sich konisch erweiternden Teil, der sich in einer parallel verlaufenden Bohrung 17 fortsetzt. Das Auslaßende dieses Kanals ist trompetenartig erweitert und endigt in einer Ventilsitzkante iS. Das Gehäuse 10 besitzt einen in die Yentiikaiumer ii hineinreichenden Teil 19, der zur Führung des den Ventilteller 2i in der Betätigungslage sichernden Ventilhalters 20 dient. Dieser Halter ist auf seinem Umfang mit Xuten versehen, die die Größe der Reibungsflächen verringern und zur Ablagerung von Sand und Schmutzteilen dienen. Außerdem besitzt der Halter an seinem unteren Ende eine Aussparung 22 zur Aufnahme des Ventiltellers-21. Der Boden der Aussparung 22 ist gewölbt, damit derselbe bei geschlossenem Ventil zentral auf den Ventilteller 21 drückt. Die obere Fläche des Plattenhalters 20 ist schwach gekrümmt, um eine hinreichende Berührungsfläche mit der Membran 23 zu bilden. Diese Membran besteht aus mehreren Lagen eines biegsamen Metalls, wodurch dieselbe trotz großer Wider-Standsfähigkeit die erforderliche Elastizität erhält. Die Lagen der Membran sind zwischen einem Schulteransatz 24 des Ventilkörpers und dem unteren Rand 25 des Federgehäuses 26 festgeklemmt, das in die obere Öffnung 27 des Gehäuses 10 eingeschraubt ist. Auf der Membran ruht eine Platte 2S. die sie in Berührung mit dem Plattenhalter 20 hält. Durch einen Schulteransatz 29 im unteren Teil des Federgehäuses 26 ist die Merabranplatte 28 daran gehindert, sich über ein bestimmtes Maß hinaus nach aufwärts zu bewegen.

Innerhalb des Gehäuses 26 befindet sich eine Schraubenfeder 30, die zwischen zwei auf der \~entilstange 33 gleitend angeordneten Scheiben 31, 32 festgehalten wird. Die Scheibe ^2 ruht auf dem am unteren Ende der Ventilstange 33 befindlichen Kegelkopf 34, der auf die oberhalb der Membran 23 befindliche Platte 28 drückt. Die Berührungsflächen der Platte 28 sind gewölbt, damit die zusammenarbeitenden Teile sich leicht zentrieren und der Federdruck gleichmäßig verteilt wird. Die Lage der oberen Haltescheibe 31 wird durch eine Hohlschraube 35 eingestellt, die in das Gehäuse 26 eingeschraubt ist. Die Schraube 35 ist hohl gehalten, damit die Ventilspindel 33 hindurchgehen kann. Eine Kiemmutter 36 dient dazu, die eingestellte Lage der Schraube 35 zu sichern. Über das ■ obere Ende des Gehäuses 26 ist eine Kappe 37 gestreift, die sich gegen den Schulteransatz 3S am Gehäuse legt und in der der Drehbolzen 39 für den Spindelhebel 40 gelagert iit. Der Hebel 40 ist, wie aus Abb. 2 ersichtlich, mit Nocken 41 versehen, die bei seiner Betätigung die Unterlegscheibe 42 anheben. Der Griff des Hebels geht durch den Schlitz 43 der Kappe ^y nach außen. Das Drehende des Hebels ist gegabelt, um der Spindel 33 den Durchtritt zu gewähren und zwei i<Tokkenflächen für ein gleichinäßi.ees Anheben der Unterlagscheibe 42 vorgehen zn können. Das durch die Unterlagscheibe 42 liindurchtretende Ende der Spindel 33 ist mit Gewinde zum Aufschrauben der Sperrmuttern 44 versehen. Der Seitenauslaß 45 der Kammer 11 ist durch eine leicht brechbare Scheibe 46 verschlossen, die durch Einschrauben der Kappe 47 in die Bohrung 45 auf ihrem Sitz gehalten wird. Die Kappe 47 besitzt Bohrungen 48, deren Gesamtquerschnitt so groß ist, daß im Gehäuse 11 nach erfolgtem Platzen' der Scheibe 4S noch genügend Druck vorhanden ist. um zusammen mit dem unterhalb des Ventiltellers 21 herrschenden Druck die Feder 30 zusammenzudrücken und so das Ventil geöffnet zu halten. Eine alternative Methode, diesen Druck in der Kammer 11 zu erzeugen, ist. den Querschnitt der Gasdurchgänge 51 oder 51' oder beider entsprechend groß zu wählen.

Die Sprengplatte 46 ist mit einem verstärkten Mittelteil und einem gleichmäßig in der Stärke abnehmenden Rand versehen, mit dem sie zwischen dem Ventilkörper 10 und der Kappe 47 festgeklemmt wird. Die Stärke dieses Randes ist so gewählt, daß die Platte abgeschert wird, λνεηη der Gasdruck in Kammer π eine gewisse Höhe erreicht oder überschreitet.

Der durch die Düse 13 eintretende Gasdruck kommt auf die untere Fläche des Ventiltellers 21 zur Einwirkung, der einen größeren Querschnitt als die Verengung 16 der Düse 13, aber einen geringeren Querschnitt als die Membran 23 besitzt. Jedes noch so geringe Lecken, das am Ventilsitz 18 stattfindet, erzeugt einen Druck in der Kammer 11, die normalerweise durch die Mem- i°5 bran 23 und Sprengplatte 46 geschlossen ist. Wenn der Gasdruck in dem mit der Düse 13 in Verbindung stehenden Gasbehälter zu steigen fortfährt, so erhöht sich auch der Druck in der Kammer 11, bis dieser eine Höhe erreicht, bei dem die Scheibe46 bricht. Ehe jedoch dieser Entlastungsdruck erreicht ist, ist der Druck durch die Bohrung 49 auf die Membran 23 zur Einwirkung gelaugt und hebt diese gegen die Kraft der Feder 30 an, die durch die Haltescheibe 32, Spindelkopf und Platte 28 auf die Membran 23 drückt. Sonnt ist zur Zeit der Entlastung die ίIaIIcsclieibe 32 bereits um einen Betrag..angehoben, der durch die Schulter 20 bugrcnzt ist, und das Gas braucht nur den Teller 21 und seinen Halter 20 anzuheben. Wenn die Platte 46

bricht, wird sie gegen das Ende der Kappe 47 geschleudert, und das Gas tritt durch die Löcher 48 nach außen; Unmittelbar nach der Entlastung ist der durch die Verengung der Durchgänge 51 und 51' und der Löcher 48 erzeugte Gegendruck, wenn er auf die wirksame Fläche der Membran 23 einwirkt, hinreichend, die Feder in der zusammengedrückten Lage zu halten, bis" der Gasdruck im Be-

halter auf ein gewünschtes Maß heruntergegangen ist. Wenn dies erreicht ist, wird der Ventilteller 21 augenblicklich auf seinen Sitz 18 gedrückt, wodurch jeder weitere Gasdurchtritt verhindert wird. Wenn der Gasdruck wieder steigt, ehe die Scheibe 46 durch eine neue ersetzt worden ist, öffnet sich das Ventil durch den auf die wirksame Fläche des Ventil tellers 21 erfolgenden Druck. Übersteigt der unterhalb des Ventiltellers 21 herrsehende Druck ein gewünschtes Maß, das oberhalb des Druckes liegt, bei dem der Teller 21 sich zu öffnen beginnt, so wird die Strömungsgeschwindigkeit durch die Kammer ti groß genug, um genügenden, auf die Membran 23 wirkenden Gegendruck zu erzeugen, der zusammen mit dem unter dem Ventilteller 21 herrschenden Druck die Platte 28 nach dem Schulteransatz 29 hin anhebt, wonach eine schnelle Gasausströmung stattfindet, bis der Druck des durch 16 eintretenden Gases so weit gesunken ist, daß der Ventilteller 21 den Durchstrom absperrt. Die Querschnitte der Auslaß Verengungen und die wirksamen Flächen des Ventiltellers 21 und der Membran .23 sind mit Bezug zueinander so gewählt, daß der Druck, bei dem sich das Ventil· wieder schließt, um ein gewünschtes Maß unterhalb des Druckes -liegt, bei dem das Ventil abbläst. Wenn sich erst die Platte 28 gegen den Schulteransatz 29 legt, ist die Strömungsgeschwindigkeit und infolgedessen der Gegendruck in 11 so groß, daß der Ventilteller 21 sich nicht auf seinem Sitz bewegen kann. Die Düse 16 verringert alsdann die Strömungsgeschwindigkeit in einem solchen Maße, daß der unterhalb des Tellers 21 befindliche Druck in beträchtlichem Maße geringer ist als der Druck des bei 16 eintretenden Gases. Diese Druckabnahme unterhalb 21 überwindet den höhen Gegendruck in 11, und durch richtige Proportionierung der öffnungen 16 und 48 zueinander schließt sich der Teller 21, wenn der an der Eintrittsstelle 16' herrschende Druck eine gewünschte Höhe besitzt.

Der Hebel 40 wird betätigt, wenn es erwünscht ist, das Ventil zu prüfen. Wenn an dem Hebel gezogen wird, heben die Nockenflächen jlie Unterlagscheibe 42 an, die die Spindel 33 nach oben zieht, und da die Halte-

scheibe 32 auf dem Kegelkopf 34 der Ventilstange ruht, wird die Feder zusammengedrückt. Die innerhalb des Gehäuses 26 befindliche Kammer wird mittels eines Kanals 50 entlüftet. ."___'

Es hat sich gezeigt, daß die bekannten verfügbaren Sicherheitsventile bei Drücken, die niedriger als der Entlastungsdruck sind, nach einiger Zeit des Gebrauchs undicht werden. Wenn die in den zu schützenden Behältern befindlichen Flüssigkeiten von wertvoller Art. sind, wie dies beispielsweise beim Sauerstoff der Fall ist, ist es besonders wünschenswert, ein derartiges Entweichen von Gasen zu vermeiden. Wenn anderseits der Behälter nur durch eine Sprengplatte geschützt ist, so geht beim Bersten derselben gewöhnlich der größte Teil des Inhalts des Behälters verloren. Durch die Vorrichtung wird dieser unerwünschte Verlust dadurch vermieden, daß ein Entlastungsventil vorgesehen ist, das durch eine Sprengplatte abgeschlossen wird. Nachdem die Platte gesprengt worden ist, läßt das Ventil nur so viel Gas durch, daß der Druck auf eine gewünschte Höhe verringert wird, und wenn sich das Ventil schließt, ist das eintretende Entweichen von Gas nur gering und nicht groß genug, um beim Auswechseln der geborstenen Platte gegen eine neue Sprengplatte irgendwelche Schwierigkeiten zu bieten, so daß das Ventil wieder geschlossen werden kann, ohne es außer Verbindung mit dem Behälter bringen zu müssen.

Die dargestellte Ventileinrichtung öffnet sich zur Atmosphäre, und da das aufgespeicherte Gas aus Sauerstoff besteht, wird diese nicht verunreinigt. Wenn jedoch das Gas anderer Art ist und die Atmosphäre schädlich beeinflußt, wird das Entlastungsventil so ausgebildet, daß das beim Bersten der Sprengplatte austretende Gas abgeleitet und außerhalb des Gebäudes oder an einem anderen sicheren Ort freigelassen wird-. In einem selchen Falle erhält der Auslaß die Form eines verlängerten Kanals, der entweder am Ventil selbst vorgesehen wird, oder aber dasselbe erhält eine entsprechende Anschluß-· verbindung.

Claims (4)

1. Patentansprüche: "ο

   i. Sicherheitsventil für Druckgasbehälter, insbesondere -für flüssige Gase mit tiefliegendem Siedepunkt, gekennzeichnet durch die Vereinigung eines federbelasteten Ventils mit einer Bruchplatte sowie durch einen die Ventilkammer mit der Membrankammer verbindenden Kanal, wodurch die im Gasbehälter auftretende allmähliche Drucksteigerung auf die Ventilkammer übertragen wird und bei Erreichung eines vorher bestimmten Höchst-

   druckes dieser augenblicklich zur Einwirkung auf die Bruchplatte gelangen kann.
2. 2. Sicherheitsventil nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilteller (21) über einen in dem Ventilgehäuse geführten Halter (20) belastet wird, wobei zwischen diesem und einer federbelasteten Scheibe (28) eine Membran (23) gasdicht angeordnet ist, deren Gasdruckfläche mit der durch die Bruchplatte (46) abgeschlossenen Ventilkammer (11) durch, einen Kanal (49) verbunden ist.
3. 3. Sicherheitsventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in bekannter Weise der Ventilsitz; scharfkantig und der Ventilteller konkav ausgebildet ist. ■
4. 4. Sicherheitsventil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der im Gehäuse geführte Tellerhalter (20) in bekannter Weise mit Ringnuten versehen ist, die zur Verringerung der Reibungsfläche sowie zur Aufnahme von. Verunreinigungen dienen.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen