DE9202181U1 - Überströmventil - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Überströmventil zur druckabhängigen Öffnung einer Leitung, mit einem Gehäuse einschließlich eines Sitzes und mit einem Ventilteller einschließlich einer daran befestigten Spindel, an der eine Feder angreift, deren Last mit Hilfe eines Stellgliedes mit Gewinde zur Veränderung des Öffnungsdruckes einstellbar ist.

Derartige Überströmventile sind seit langem bekannt.

Sie werden zum Beispiel als Druckentlastungsventile für Kessel oder sonstige Behälter einschließlich Rohrsystemen eingesetzt oder für die selbsttätige, druckabhängige Einspeisung von Gasen oder Flüssigkeiten in dafür vorgesehene Räume oder Leitungssysteme. Innerhalb vorgegebener Druckbereiche kann jeder beliebige Öffnungsdruck durch Ändern der Vorspannung der Feder eingestellt und in der Regel auch fixiert werden. Gelegentlich kommt es jedoch vor, daß für einen geänderten Betriebsablauf oder im Notfall eine Stelle, an der sonst die druckabhängige Überströmung gewünscht ist, abgesperrt werden soll. Es bedarf dann eines gesonderten Absperrventils.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Überströmventil beziehungsweise ein Druckentlastungsventil so zu gestalten, daß für geänderte Betriebszustände oder für Notfälle die zuverlässige Absperrung nach Art eines Absperrventils möglich ist. Außerdem soll durch die Erfindung ein Absperrventil geschaffen werden, das für Hochtemperatureinsätze geeignet ist.

Die Erfindung schlägt zur Lösung dieser Aufgabe vor, daß das Stellglied mit Gewinde auf der Spindel reitet und gegenüber dieser durch Verdrehen relativ verstellbar ist, daß die Feder zwischen dem Gehäuse und einem dem

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Stellglied zugeordneten Bauteil wirksam ist, daß das Stellglied oder ein zugeordnetes Bauteil durch Verdrehen an einen Gehäuseanschlag anlegbar ist, und daß in dieser Stellung die Feder am weitesten zusammengedrückt ist.

Die erfindungsgemäße Ausbildung eines gattungsgemäßen Ventiles gestattet wahlweise die Abstützung der Spindel an einer Feder oder einem Federpaket einerseits und an einem gehäuseseitigen Anschlag andererseits. Im ersten Fall ist die druckabhängige Öffnung des Ventils möglich, während im zweiten Fall eine übliche Absperrsituation vorhanden ist, bei der eine an dem Gehäuse indirekt abgestützte Mutter das positive Niederschrauben des Ventiltellers auf den zugeordneten Ventilsitz gestattet und damit eine zuverlässige Unterbrechung des Strompfades durch das Ventil bewirkt. Insbesondere bei der Verwendung von Tellerfedern kann der gehäuseseitige Anschlag dadurch gebildet sein, daß die Tellerfedern vollständig zusammengedrückt sind, also auf Block gefahren sind. Diese Belastungsart wird jedoch von den Tellerfederherstellern als ungünstig angesehen und deren Vermeidung empfohlen. Es ist deshalb vorteilhafter, den Gehäuseanschlag so zu legen, daß bei angefahrenem Anschlag die Feder nicht auf Block liegt, 5 und zwar unabhängig davon, ob es sich um eine Tellerfeder, eine Schraubenfeder oder eine sonstige Feder handelt.

Die erfindungsgemäße Armatur läßt sich auch in Anlagen vorteilhaft verwenden, bei denen sehr hohe Betriebstemperaturen vorkommen. Die Federkräfte dienen dann nicht zur Einstellung eines Öffnungsdruckes, sondern kompensieren eine thermisch bedingte Ausdehnung der Spindel. Die Federkräfte werden dann so dimensioniert, daß bei vollem Nenndruck das Ventil geschlossen bleibt. Kommt

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es nun beispielsweise nach dem Schließen des Ventils, durch das ein sehr heißes Medium strömt, infolge des unterbrochenden Durchflusses zu einer Abkühlung der vorher stark erwärmten Spindel, so verkürzt sich die 5 Länge entsprechend. Infolge der Federwirkung bleibt jedoch das Ventil zuverlässig geschlossen.

Ebenso kann der Fall eintreten, daß sich ein Ventil in abgesperrtem Zustand erst stark erwärmt, weil es z.B.

an einem Abzweig positioniert ist, durch den durch Öffnen eines anderen Ventils plötzlich ein stark erwärmtes Medium strömt. Die aus dem Medium herrührende Wärme kriecht dann nach und nach in die gesamte Armatur. In diesem Fall dient die Feder dazu, die Armaturspindel und die an der Dichtheit beteiligten Bauteile vor Überbeanspruchungen durch Wärmeausdehnungen zu schützen. Selbstverständlich wird dabei der Gehäuseanschlag nicht angefahren, sondern das Ventil in eine Stellung gebracht, die der eines Überströmventiles gleicht; lediglich die Federdimensionierung sorgt dafür, daß es sich um ein Ventil mit einem Schutz gegen thermisch bedingte Längenänderungen handelt.

Vorzugsweise ist das Stellglied als Gewindebuchse mit Innengewinde ausgebildet, die an seinem einen Ende ein Handrad oder ein Antriebsrad und an seinem anderen Ende einen Flansch für die Anlage der Feder hat. An das Antriebsrad kann zum Beispiel ein Stellmotor angreifen, der vorzugsweise mit Hilfe eines Untersetzungsgetriebes arbeitet. Die Feder liegt in der Regel nicht direkt an dem Flansch an, sondern ist über ein wälzgelagertes Bauteil abgestützt, damit beim Verdrehen der Gewindebuchse die Feder in Ruhe verbleiben kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in der Zeich-

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nung dargestellt ist, wird nachfolgend näher erläutert; in der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht durch ein Ventil gemäß der Erfindung in einer Ausgangsstel

lung mit noch nicht einjustiertem Öffnungsdruck,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht durch den oberen Teil des Ventils gemäß Fig. 1 mit justiertem

Öffnungsdruck und

Fig. 3 eine Ansicht gemäß der Fig. 2 mit fest verschlossenem Ventil.

Bei dem in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ventil handelt es sich um ein Überströmventil bzw. um ein Druckentlastungsventil, daß im unteren Teil aus einem üblichen Ventilgehäuse 1 besteht, durch das sich ein Strompfad 4 hindurchzieht. In der Mitte des Strompfades ist ein Sitz 3 gebildet, der mit Hilfe eines Ventiltellers 2 verschließbar ist. Der Ventilteller 2 ist am Ende einer Spindel 7 befestigt, die im unteren Teil des Gehäuses 1 eher die Funktion einer Stange aufweist und im oberen Teil eher die Funktion einer Gewindespindel 7' hat. Zur Abdichtung der in diesem Bereich glatten, stangenförmigen Spindel 7 gegenüber dem Inneren des Ventilgehäuses 1 ist ein metallischer Faltenbalg 8 vorgesehen, der also eine wellenlose Abdichtung ermöglicht. Zur Sicherheit bei einem Bruch des Faltenbalges 8 ist außerdem eine Stopfbuchse darüber angeordnet, die im einzelnen nicht erläutert ist.

Oberhalb des stangenartigen Teils der Spindel 7 be-5 findet sich ein Stein 10, der zur Ankupplung der Ge-

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windespindel 7' und zur Verdrehsicherung der gesamten Spindel 7 und 7' dient. Seine Verlängerung kann sich innerhalb einer Kulisse 11 auf- und abbewegen, von der in der Fig. 1 lediglich die eine Seite gezeigt ist. Die Kulisse 11 trägt eine Markierung 12, an der die Spindelstellung ablesbar ist.

Oberhalb der Kulisse 11 befindet sich ein weiterer Gehäuseteil, nämlich ein Federgehäuse 1', das ein Paket von Tellerfedern 13 aufnimmt. Etwa auf halber Höhe des Federgehäuses 1' befindet sich ein Gehäuseanschlag 14, der mit dem Bund einer Federführungshülse 20 zusammenwirkt. Zwischen der Federführungshülse 20 und der einen Innenseite des Federgehäuses 1' ist das Federtellerpaket eingeschlossen. Die Federführungshülse 20 umgibt eine Gewindebuchse 17 mit Innengewinde, das mit dem Außengewinde der Gewindespindel 7' zusammenwirkt. Zur Stützung der Federführungshülse 20 ist an der Gewindebuchse 17 ein Flansch 18 angeformt, der sich bei einer Verstellung der Gewindebuchse 17 mitdreht. Damit sich die Drehbewegung nicht auf die Federführungshülse 20 mit ihrem Bund überträgt, ist an dieser Stelle ein radiales Nadellager 19 eingefügt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Gewindebuchse 17 mit Hilfe eines 5 Handrades 22 verdrehbar.

Es sei davon ausgegangen, daß das Innengewinde der Gewindebuchse 17 und das Außengewinde der Gewindespindel 7' jeweils ein Linksgewinde seien. Wenn dann das Handrad 22 von oben gesehen gegen den Uhrzeigersinn verdreht wird, bewegt sich die Gewindespindel 7', die an einer Drehung aufgrund des Steins 10 gehindert ist, innerhalb der Gewindebuchse 17 aufwärts. Das hat zur Folge, daß die gesamte Spindel 7 und 7' angehoben wird, so daß der Ventilteller 2 von dem Ventilsitz 3 abge-

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hoben, mit anderen Worten das Ventil geöffnet wird. Die Öffnungsstellung ist durch den Buchstaben A innerhalb der Markierung 12 gekennzeichnet. Wird das Handrad 22 von dieser geöffneten Stellung von oben gesehen im Uhrzeiger-5 sinn bewegt, senkt sich die Spindel 7 und 7' wieder ab, wobei nach einiger Zeit der in der Figur 1 gezeigte Zustand wieder erreicht wird.

Wird nun das Handrad 22 in demselben Sinn weitergedreht, ergibt sich ein Zustand, der in der Figur 2 wiedergegeben ist. Der Flansch 18, der sich vorher auf dem Gehäuse abstützt hatte, ist nun von dem Gehäuse abgehoben, wobei gleichzeitig das Paket aus den Tellerfedern 13 um einen vorgegebenen Betrag zusammengedrückt ist.

Während dieses Verstellvorganges bleibt das Ventil verschlossen, es steigt jedoch mit zunehmender Federvorspannung der Öffnungsdruck,■der erforderlich ist, um den Ventilteller 2 vom Ventilsitz 3 abzuheben. Der eingestellte Öffnungsdruck kann an einer in den Figuren nicht dargestellten Skala auf der zylindrischen Außenseite der Federführungshülse 20 gegenüber der Gehäusekante an der Austrittsstelle abgelesen werden. Die Figur 2 gibt also die einjustierte Stellung für einen bestimmten Öffnungsdruck wieder. Zur Fixierung dieses Druckes ist eine Feststellmutter 23 auf die Stirnseite der Stellspindel 17 geschraubt und dort fixiert, beispielsweise mit Hilfe einer Madenschraube.

Soll das Ventil zuverlässig und positiv verschlossen werden, so daß kein noch so hoher Druck das Ventil selbsttätig öffnet, wird die Feststellmutter 23 an das obere äußerste Ende der Gewindespindel 7' geschraubt und das Handrad 22 weiter von oben gesehen im Uhrzeigersinn verstellt, bis die in der Fig. 3 wiedergegebene Stellung erreicht ist. Dabei liegt die Federführungshülse

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20 mit ihrem Bund an dem Gehäuseanschlag 14 an, wobei die einzelnen Tellerfedern 13 noch nicht flach aufeinanderliegen, sondern noch eine geringe Strecklage einnehmen; der Fachmann sagt dazu, daß sie nicht auf Block gefahren sind.

In diesem Zustand ist eine Bewegung der gesamten Spindel 7 und 7' gegen die Wirkung einer Feder nicht mehr möglich, weil die Federführungshülse 20 mit ihrem Bund an dem Gehäuseanschlag 14 anliegt und alle an der Stützung der Spindel beteiligten weiteren Bauteile wie das Nadellager 19 und der Flansch 18 starre Bauteile sind, die nicht nachgeben. Folglich ist dieser Zustand vergleichbar mit einem üblichen geschlossenen Ventil, das keinerlei Einrichtung für ein druckabhängiges Öffnen hat.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß das Ventil gemäß der Erfindung ein manuelles Öffnen, ein manuelles Schließen und ein druckabhängiges Öffnen gemäß Voreinstellung gestattet. Damit sind mehrere Funktionen in einem einzigen Ventil vereint, die sonst nur durch getrennte Bauteile, nämlich gesonderte Ventile, verwirklicht werden können. Der Bauaufwand ist im Vergleich zu einem reinen Überströmventil kaum größer, so daß ein hoher Nutzwert vorhanden ist. Besonders wichtig ist, daß aus jeder Stellung des Ventils, in der eine druckabhängige Öffnung möglich ist, sowohl eine totale Öffnung als auch eine totale Absperrung in kürzester Zeit eingestellt werden kann. In der Weise können Notsituationen besonders gut beherrscht werden. Über die Verwendung eines erfindungsgemäßen Ventils im Hochtemperaturbereich zum Schutz von Wärmedehnungen ist eingangs bereits gesprochen worden.

Claims (11)

- 1 - 19.02.1992 SCHUTZANSPRÜCHE

1. Überströmventil zur druckabhängigen Öffnung einer Leitung, mit einem Gehäuse'einschließlich eines Sitzes und mit einem Ventilteller einschließlich einer daran befestigten Spindel, an der eine Feder angreift, deren Last mit Hilfe eines Stellgliedes mit Gewinde zur Veränderung des Öffnungsdruckes einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (17) mit Gewinde auf der Spindel (7) reitet und gegenüber dieser durch Verdrehen relativ verstellbar ist, daß die Feder zwischen dem Gehäuse (I¹) und einem dem Stellglied (17) zugeordneten Bauteil (20) wirksam ist, daß das Stellglied (17) oder ein zugeordnetes Bauteil (20) durch Verdrehen an einen Gehäuseanschlag (14) anlegbar ist, und daß in dieser Stellung die Feder (13) am weitesten zusammengedrückt ist.

2. Überströmventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Feder (13) aus einem Paket von Tellerfedern besteht.

3. Überströmventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Gehäuseanschlag (14) so positioniert ist, daß bei angefahrenem Anschlag (14) die Feder (13) nicht auf Block liegt.

4. Überströmventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet , daß das Stellglied eine Gewindebuchse (17) mit Innengewinde ist, die an ihrem einen Ende ein Handrad

(22) oder ein Antriebsrad und an ihrem anderen

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Ende einen Flansch (18) für die Anlage der Feder (13) hat.

5. Überströmventil nach Anspruch 4, dadurch g e kennzeichnet, daß zwischen der Feder

(13) und dem Flansch (18) ein wälzgelagertes Bauteil (20) eingefügt ist.

6. Überströmventil nach Anspruch 5, dadurch g e kennzeichnet, daß das wälzgelagerte Bauteil der Bund einer Federführungshülse (20) ist.

7. Überströmventil nach Anspruch 6, dadurch g e kennzeichnet, daß der Bund der Federführungshülse (20) an dem Gehäuseanschlag (14) anliegt.

8. Überströmventil nach Anspruch 2 und Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Tellerfedern (13) an der Innenseite durch die Federführungshülse (20) zentriert sind.

9. Überströmventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet ,

daß die Spindel (7) die Gewindebuchse (17) überragt und daß die Spindel (7¹) eine Feststellmutter (23) trägt, gegen die die Gewindebuchse (17) schraubbar ist.
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10. Überströmventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Feststellmutter

(23) gegenüber der Spindel (7') sicherbar ist.

11. Überströmventil nach einem der vorhergehenden An-

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sprüche, dadurch gekennzeichnet , daß für die Abdichtung der Spindel (7) gegenüber dem Ventilgehäuse (1) ein Faltenbalg vorgesehen ist.