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Die Erfindung bezieht sich auf ein Sicherheitsventil zum Abbau eines eine vorgegebene Schwelle übersteigenden Überdrucks über zur umgebenden Atmosphäre führende Ausströmöffnungen mit einem dichtend an einem Überdruckraum anbringbaren, einen Ventilsitz aufweisenden Ventilgehäuse und einer mit diesem lösbar verbundenen Ventilhaube, in der ein mit definierter Gegenkraft gegen den Ventilsitz gedrückter Ventilkegel in einer Axialführung verschieblich an einem Führungsglied gehalten ist und die auf ihrer von dem Ventilkegel abgewandten Seite von einer gesichert angebrachten, abnehmbaren Kappe abgedeckt ist, welche einen Deckelabschnitt und einen an diesem einstückig anschließenden rundum verlaufenden Kappenmantel aufweist.
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Ein Sicherheitsventil dieser Art ist in der
DE 103 50 914 A1 angegeben. Bei diesem bekannten Sicherheitsventil ist eine Kappe auf eine Ventilhaube auf deren von einem gehäuseartigen Anlageteil abgelegenen Endbereich gesetzt und mit einer Plombe gegen unberechtigte Manipulation gesichert. Dabei weist die Ventilhaube an dem die Kappe aufnehmenden Ende ein Abschlussteil auf. Die Plombe kann unberechtigter Weise leicht entfernt werden oder unbeabsichtigt durch Schädigung oder Korrosion verloren gehen, wonach die Kappe einfach abgenommen und die Einstellung des Sicherheitsventils manipuliert werden kann.
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Die
DE 44 04 350 C2 zeigt ein Sicherheitsventil, bei dem auf einer Ventilhaube auf der von einem Ventilgehäuse abgelegenen Seite stirnseitig eine Knopfscheibe angeordnet ist. Auch eine derartige Scheibe kann z. B. durch Eindrücken relativ einfach beseitigt werden, wonach unbefugt eine Verstellung des Sicherheitsventils möglich ist.
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Bei einem in der
US 2,880,750 A dargestellten Sicherheitsventil ist eine Kappe mit einem Kappenmantel auf einen zylindrischen, haubenartigen Ventilabschnitt geschoben und mit eingedrückten, auf der Innenseite des Kappenmantels vorstehenden Fixierabschnitten in auf der Außenseite des zylindrischen Abschnittes eingebrachten Vertiefungen gehalten. Auch hierbei ist die Kappe relativ leicht z. B. mittels eines Schraubenziehers entfernbar, der unter den Rand des Kappenmantels greift.
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In der
DE 1 898 245 U ist eine Ventilhaube, die eine den Ventilsitz andrückende Feder aufnimmt, in einem Zwischenkörper des Ventils in eine an diesem stirnseitig angeordnete Vertiefung mit ihrem zugekehrten stirnseitigen Rand eingesetzt, wie
2 zeigt. Nähere Angaben zu der Sicherung der Ventilhaube an dem Zwischenkörper bzw. Ventilgehäuse sind dabei nicht gemacht. Gemäß dem in
1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist die Ventilhaube mittels eines Gewindes an dem Ventilgehäuse angeschraubt. Auch eine derartige Verbindung ist für Unbefugte relativ leicht aufhebbar.
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Bei einem in der
DE 43 35 186 A1 gezeigten Sicherheitsventil ist ebenfalls stirnseitig eine Abschlussscheibe eingesetzt.
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Die
DE 1 926 550 U zeigt ein Druckbegrenzungsventil, bei dem in eine hülsenartige Ventilhaube auf deren von einem Ventilgehäuse abgelegener Seite eine Kappe eingeschraubt ist. Auch diese ist leicht entfernbar.
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Ein weiteres Sicherheitsventil ist in der
DE 77 34 368 U1 angegeben. Bei diesem bekannten Sicherheitsventil wird ein Ventilgehäuse in Form eines Gehäuseunterteils mit einem Hochdruckstutzen an einen Hochdruckraum angeschlossen, und ein Strömungsweg in einen drucklosen Raum ist mittels eines mit Federkraft auf einen Ventilsitz gedrückten tellerförmigen Ventilkegels bei normalen Druckverhältnissen gesperrt, wird aber durch Anheben des Ventiltellers in Folge eines eine vorgegebene Schwelle übersteigenden Drucks geöffnet, so dass sich der Druck in dem Hochdruckraum durch Ausstrom des den Druck erzeugenden Mediums in den drucklosen Raum abbaut. Der Ventilkegel ist an einem eine Axialführung bewirkenden Führungsglied in Form eines Ventilstößels angebracht, der in einem Führungsstück verschieblich geführt ist, welches in einem eine Haube bildenden Ventiloberteil angebracht ist. Zwischen dem Ventilunterteil und dem Ventiloberteil ist zur Abdichtung der Führungskomponenten gegenüber dem Medium eine Dichtmembran eingespannt, auf der auf der von dem Hochdruckraum abgewandten Seite ein topfförmiger Membranteller sitzt. Die Einspannung der Dichtmembran erfolgt an ihrem Außenrand, wozu in dem Hohlraum des Gehäuseunterteils ein Absatz gebildet ist, der mit der Stirnseite des Gehäuseoberteils zum Einspannen der Dichtmembran zusammenwirkt, wobei das Gehäuseoberteil mit dem Gehäuseunterteil verschraubt ist. An dem von dem Ventilsitz abgewandten Ende des Ventiloberteils ist ein mit dem Ventilstößel gekoppelter Drehgriff angeordnet, mit dem eine Vorspannung veränderbar ist. Ein derartiger Drehgriff ist häufig ungünstig.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitsventil der eingangs genannten Art bereit zu stellen, das bei möglichst einfacher Fertigung und Bearbeitung eine erhöhte Manipulationssicherheit besitzt.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
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Durch diese Abdeckung der Ventilhaube ist ihr Inneres geschützt und gesichert, andererseits aber insbesondere zu Prüfzwecken nach Aufhebung der Sicherung zugänglich.
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Beispielsweise sind die Fixierelemente als in die vorteilhaft aus Blech hergestellte Kappe eingedrückte Warzen und die Fixiergegenelemente als mindestens eine daran angepasste Vertiefung, z. B. eine umlaufende Rille, ausgebildet.
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Damit die Kappe nicht durch Aushebeln mit einem Schraubendreher gelöst werden kann, ist die Nutbreite an die Stärke des Kappenmantels mit allenfalls geringem Spiel angepasst, so dass der Schraubendreher nicht in die Nut, jedenfalls nicht unter den stirnseitigen Rand des Kappenmantels gebracht werden kann. Die Nutwandung unterstützt dabei auch die Haltefunktion der Fixierelemente und Fixiergegenelemente.
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Dabei kann eine z. B. für Prüfzwecke vorgesehene Anlüftung des Ventils leicht dadurch vorgenommen werden, dass die Kappe auf dem Abschlussteil angebracht und mit dem Führungsglied verbunden ist.
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Damit Manipulationen an der Kappe überprüft werden können, ist vorteilhaft vorgesehen, dass die Kappe mit einem Originalitätszeichen versehen ist.
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Für die Fertigung und Wirkungsweise sind des Weiteren die Maßnahmen von Vorteil, dass die Ventilhaube aus einem Rohrstück zylindrischen Querschnitts gefertigt ist.
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Ferner werden die Fertigung und Funktionsweise dadurch begünstigt, dass das Führungsglied als Ventilstößel ausgebildet ist, der von einer die Gegenkraft erzeugenden Schraubenfeder umgeben ist, welche mit ihrem dem Ventilkegel zugewandten Ende auf einem in dem Hohlraum der Ventilhaube beweglich gelagerten, an dem Ventilstößel fixierten Federteller und mit ihrem von dem Ventilkegel abgewandten Ende an einem in dem Hohlraum der Ventilhaube ortsfest angeordneten weiteren Federteller abgestützt ist, und dass das Abschlussteil mit einem Außengewinde in ein Innengewinde in dem von dem Ventilgehäuse abgekehrten Endabschnitt der Ventilhaube eingeschraubt ist und eine von dem Ventilstößel durchragte Querwand trägt, auf deren von dem Ventilkegel abgewandter Seite der Ventilstößel gegen ein Herausschieben aus dem Abschlussteil gesichert ist, um auf diese Weise eine Anlüfteinheit zum Abheben des Ventilkegels von dem Ventilsitz für Prüfzwecke zu bilden.
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Für die Funktionsweise und die Sicherheit des Ventils sind die Maßnahmen von Vorteil, dass zum Schutz der Axialführung zwischen dieser und dem Ventilkegel eine flexible Dichtmembran dicht eingespannt ist.
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Zu einer einfachen Fertigung und sicheren Funktionsweise tragen des Weiteren die Maßnahmen bei, dass die Dichtmembran mittels Spannelemente in dem Hohlraum der Ventilhaube an deren Innenumfang festgelegt ist sowie weiterhin, dass das Ventilgehäuse in einem axial von dem Ventilsitz in Richtung von dem Ventilkegel weg versetzten, im Durchmesser vergrößerten Abschnitt ein Außengewinde trägt und mit diesem in ein angepasstes Innengewinde in der zugekehrten Hohlraumwandung der Ventilhaube eingeschraubt ist, dass der Ventilsitz den vordersten Randbereich des Ventilgehäuses bildet und dass die Ausströmöffnungen in den den Ventilsitz umgebenden Wandbereich der Ventilhaube eingebracht sind.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Sicherheitsventil im Längsschnitt,
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2 eine perspektivische Ansicht des Sicherheitsventils nach 1 und
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3A und 3B eine in den 1 und 2 dargestellte Kappe und deren Fixierung in vergrößerter Darstellung.
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Das in 1 gezeigte Sicherheitsventil setzt sich aus einem Ventilgehäuse 1 und einer daran angeschraubten Ventilhaube 2 zusammen, die im Wesentlichen aus einem bearbeiteten zylindrischen Rohrstück besteht, an dessen von dem Ventilgehäuse 1 abgewandter Seite eine von einer Kappe 9 abgedecktes rändelmutterartiges Abschlussstück 8 angeschraubt ist. Das Ventilgehäuse 1 ist mittels eines Gewindes, und zwar vorliegend eines Außengewindes 1.2, an einem angepassten Gewinde eines (nicht gezeigten) Druckraums anschraubbar und besitzt einen Strömungskanal 1.5, um ein Druck erzeugendes Medium bei einem eine vorgegebene Druckschwelle überschreitenden Überdruck nach außen zu leiten, wobei der Strömungskanal im Normalfall im Bereich eines Ventilsitzes 1.3 mittels eines mit einer Dichtung 10 versehenen Ventilkegels 3 abgesperrt ist und bei einem die Schwelle überschreitenden Überdruck gegen eine mittels einer Feder 18 erzeugte Gegenkraft freigebbar ist.
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Das Ventilgehäuse 1 und die zylindrische, rohrförmige Ventilhaube 2 sind koaxial zueinander angeordnet, wobei der Strömungskanal 1.5 ebenfalls koaxial in dem Ventilgehäuse 1 angeordnet ist. Der Ventilsitz 1.3 befindet sich an dem in das innere der Ventilhaube 2 ragenden stirnseitigen Rand des Ventilgehäuses 1 und ist, wie auch der Strömungskanal 1.5, rotationssymmetrisch ausgebildet und wirkt mit der auf der zugekehrten, flach ausgebildeten Seite des tellerartigen Ventilkegels 3 dichtend zusammen. Zum einfachen Anschrauben an dem Druckraum, beispielsweise einem Überdruckbehälter, weist das Ventilgehäuse 1 einen Sechskant 1.1 auf, wie aus 2 ersichtlich.
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Auf der von der Dichtseite abgewandten Seite ist an dem Ventilkegel 3 ein Ventilstößel 5 angebracht, beispielsweise in eine Bohrung eingesetzt und mit einem Splint 22 oder einer Schraubverbindung festgelegt. Der Ventilstößel 5 ist koaxial innerhalb der Ventilhaube 2 angeordnet und zum Abheben des Ventilkegels 3 von dem Ventilsitz 1.3 innerhalb der Ventilhaube 2 unter Führung verschieblich gelagert. Die den Ventilstößel 5 umgebende Feder 18 ist an ihrem dem Ventilkegel 3 zugewandten unteren Ende und an ihrem von dem Ventilkegel 3 abgewandten oberen Ende an einem unteren bzw. oberen Federteller 6, 7 abgestützt, wobei der untere Ventilteller 6 an dem Ventilstößel 5 ortsfest angebracht und innerhalb des Hohlraumes der Ventilhaube 2 in axialer Richtung bewegbar ist, während der obere Ventilteller 7 ortsfest in dem Hohlraum der Ventilhaube 2 festgelegt ist, und zwar mittels eines Außengewindes an einem in die Hohlraumwandung eingebrachten Innengewinde. Der obere Federteller 7 ist mittels einer Kontermutter 12 gesichert und besitzt eine zentrale Bohrung oder ein in eine zentrale Aussparung eingesetztes Führungsstück mit einer zentralen Bohrung, in der der Ventilstößel 5 geführt ist. Auch in seinem dem Ventilkegel 3 zugewandten unteren Abschnitt ist der Ventilstößel in einer Führung verschieblich gelagert, die vorliegend in einem im Hohlraum der Ventilhaube 2 festgelegten Membranteller 14 ausgebildet ist.
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Zwischen dem Ventilkegel 3 und dem Führungsmechanismus des Ventilstößels 5 mit dem Führungsstück in dem oberen Federteller 7 und dem Führungsabschnitt in dem Membranteller 14 ist eine biegsame Dichtmembran 16 eingespannt. Hierzu ist die Dichtmembran 16 an ihrem Außenrandbereich flächig zwischen einem ringförmigen Abschnitt A des Ventiltellers 14 auf ihrer von dem Ventilkegel 3 abgewandten Seite und mittels eines ringförmigen Gegenstückes 13 auf ihrer dem Ventilkegel 3 zugewandten Seite eingespannt. Die erforderlichen Spannkräfte werden mittels eines auf der zu dem Ventilkegel 3 gelegenen Seite des ringförmigen Gegenstückes 13 einerseits und mittels eines auf der von dem Ventilkegel 3 abgewandten Seite des Membrantellers 14 andererseits in der Hohlraumwandung der Ventilhaube 2 eingesetzten Sicherungsringes 19 bzw. 19' bewirkt. Die Sicherungsringe 19, 19' sind in jeweilige Ringnuten 2.3 bzw. 2.3' in der Hohlraumwandung eingesetzt und ragen aus diesen mit elastische Federkräfte in axialer Richtung erzeugenden Abschnitten in den Hohlraum vor, die das ringförmige Gegenstück 13 und den Membranteller 14 gegeneinander drücken, wodurch der Membranrand eingeklemmt und sicher gehalten wird. Alternativ zu diesem Einspannmechanismus der Dichtmembran 16 kann an der Hohlraumwandung auch ein Absatz eingearbeitet sein, gegen den der Membranrand flächig anliegt, und andererseits zum Festspannen eine Spannschraube in ein in der Hohlraumwandung ausgebildetes Gewinde eingeschraubt werden. Ferner ist eine Kombination eines in der vorstehenden Weise ausgebildeten und eingespannten Sicherungsringes mit einem in dieser Weise eingearbeiteten Absatz zum Einspannen der Dichtmembran 16 möglich. Auch eine Einspannung zwischen zwei in ein Gewinde der Hohlraumwandung eingeschraubte Spannelemente ist möglich.
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Der Ventilteller 14 ist auf seiner dem Ventilkegel 3 zugewandten Seite konkav eingemuldet, so dass die Dichtmembrane 16 störungsfrei über den erforderlichen Hubweg des Ventilkegels 3 bewegt werden kann und in der konkaven Einmuldung abgestützt wird. Die Membran weist eine zentrale Ausnehmung auf, durch die der Ventilstößel 5 geführt ist, wobei der Innenrand der Membran um die Ausnehmung mittels zweier Scheiben 20 und einer Mutter 15 an dem Ventilstößel 5 dicht angebracht ist.
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Axial etwa in Höhe des Ventilsitzes 1.3 sind in dem umgebenden Umfangsabschnitt der Ventilhaube 2 in Umfangsrichtung vorzugsweise äquidistant beabstandet fensterförmige, z. B. rechteckförmige, Ausströmöffnungen 2.1 eingebracht, die beim Abheben des Ventilkegels 3 von dem Ventilsitz 1.3 einen radialen Ausstrom des betreffenden Mediums an die äußere Atmosphäre zulassen. Da das ausströmende Medium durch seine Bestandteile oder bereits durch hohen Druck oder hohe Temperatur Personen gefährden kann, ist um die Ausströmöffnungen 2.1 rundum verlaufend ein Luftleitblech 11 angeordnet, das mittels eines in seinem Durchmesser angepassten zylinderabschnittsförmigen Halteabschnittes 11.1 auf der Außenseite der Ventilhaube 2 festgelegt ist. Zum Festlegen sind in der Außenseite der Ventilhaube 2 Vertiefungen eingebracht, in die in den Halteabschnitt 11.1 eingedrückte Haltewarzen 11.2 eingreifen. Zum einfachen, eindeutigen Positionieren und Festlegen des Luftleitbleches 11 ist der Außendurchmesser der Ventilhaube 2 im Bereich des Halteabschnittes 11.1 verringert, so dass sich ein Anschlagabsatz für den Halteabschnitt 11.1 ergibt. Im Bereich der Ausströmöffnungen 2.1 ist das Leitblech 11 von dem Außenumfang der Ventilhaube 2 beabstandet und überragt mit seinem von dem Halteabschnitt 11.1 abgekehrten stirnseitigen Rand in axialer Richtung von dem Ventilstößel 5 weg den (in den Fig.) unteren Rand der Ausströmöffnungen 2.1, so dass ein direkter radialer Ausstrom des Mediums vermieden wird. Ein derartiges Luftleitblech ist insbesondere bei sogenannten F/K/S-Ventilen (Strömungsmedien mit flüssigen, körnigen, staubförmigen Bestandteilen) vorhanden, kann aber auch bei sogenannten DG-Ventilen (Dämpfe, Gase) vorgesehen sein.
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Das rändelmutterartige Abschlussteil 8 an dem von dem Ventilgehäuse 1 abgewandten Endabschnitt der Ventilhaube 2 weist einen zentralen Durchbruch auf, der von dem von dem Ventilkegel 3 abgewandten oberen Endabschnitt des Ventilstößels 5 durchragt wird. Auf der von dem Ventilkegel 3 abgelegenen Seite ist in einen Hohlraum des Abschlussteils 8 ein Anlüftteller 21 eingebracht, der ebenfalls mittels einer zentralen Bohrung auf den Ventilstößel 5 aufgeschoben und mittels eines Sicherungsringes 17 gegen ein Herausschieben aus dem Ventilstößel 5 gesichert ist. Somit wird der Ventilkegel 3 mit dem Ventilstößel 5 beim Herausschrauben des rändelmutterförmigen Abschlussteils 8 angehoben bzw. ein Anlüften mittels der so gebildeten Anlüfteinheit erreicht. Ähnlich ist auch der in der 1 untere Federteller 6 gegen ein weiteres Verschieben in Richtung des Ventilkegels 3 mittels eines auf den Ventilstößel 5 in einer Ringnut eingesetzten Sicherungsrings 17 gesichert.
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Wie aus der 1 weiter ersichtlich, ist die Dichtung 10 an dem tellerförmigen Ventilkegel 3 mittels eines Hubringes 4 gehalten.
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Da die Dichtungsmembran 16 innerhalb der Ventilhaube 2 angeordnet ist, kann diese bei einfacher Montage stabil angebracht werden, ohne dass das Ventilgehäuse 1 diesbezügliche Ausgestaltungen enthalten muss. Auch wird durch diese Anordnung der Dichtmembran 16 erreicht, dass der Ventilsitz 1.3 einfach und gut bearbeitbar am stirnseitigen Rand des Ventilgehäuses 1 ausgebildet werden kann und außerdem die Ausströmöffnungen 2.1 mit einfachen Maßnahmen in der Ventilhaube 2 eingebracht werden können.
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In den 3A und 3B ist die Anbringung der Kappe 9 an dem Abschlussteil 8 und auch die Kappe 9 selbst näher dargestellt. Bei dem in 3A dargestellten Ausschnitt zur Fixierung der Kappe 9 an dem Abschlussteil 8 sind der die Öffnung der Ventilhaube 2 bzw. des darin eingesetzten Kappenteils 9 nach außen abdeckende Kappendeckel 9.4 sowie der davon seitlich etwa im rechten Winkel abgebogene Kappenmantel 9.1 zu erkennen. In den Kappenmantel 9.1 ist ein Fixierelement in Form einer Haltewarze 9.2 eingedrückt, die auf der Innenseite des Kappenmantels 9.1 vorsteht und in eine daran angepasste Vertiefung 8.2, z. B. umlaufende Rille oder Bohrung, in der Außenseite des zugeordneten Abschnitts des Abschlussteils 8 hineinragt. Der zugeordnete Abschnitt 8.1 des Abschlussteils 8 geht auf seiner Außenseite über einen radial nach außen gerichteten, umlaufenden Absatz in einen vergrößerten Umfang des Abschlussteils 8 über, der den in 2 dargestellten gerändelten Abschnitt bildet. In dem Absatz ist in axialer Richtung eine umlaufende Aufnahmenut 8.3 ausgebildet, in die der freie Randbereich 9.3 des Kappenmantels 9.1 hineinragt, wobei die innere Nutwand mit der koaxialen Außenseite des zugeordneten Endabschnittes 8.1 des Abschlussteils 8 fluchtet bzw. deren geradlinige Verlängerung darstellt, während die äußere Nutwand von der inneren um etwas mehr als die Stärke des Randabschnittes 9.3 des Kappenmantels 9.1 beabstandet ist, so dass dieser leicht beim Aufsetzen der Kappe 9 in die Aufnahmenut 8.3 eingeführt werden kann, andererseits aber ein Zwischenschieben eines schmalen Gegenstandes, etwa der Klinge eines Schraubendrehers zum Aushebeln der Kappe 9 verhindert ist. Hierbei ist auch die Nuttiefe zum Sichern des Kappensitzes entsprechend tief gewählt. Im aufgesetzten Zustand liegt die Innenseite des Kappendeckels 9.4 auf der Stirnseite des Endabschnittes 8.1 an. Mit diesem Aufbau wird eine gesicherte Anbringung der Kappe 9 erreicht, der praktisch kein zerstörungsfreies Entfernen der Kappe zulässt, andererseits aber insbesondere für Prüfzwecke ein doch schnelles Entfernen der Kappe beispielsweise unter Durchstoßen des Kappendeckels 9.4 mit einem Schraubendreher erlaubt. Dann muss die leicht herzustellende Kappe 9 durch eine neue ersetzt werden. Die Anbringung der Kappe ergibt des Weiteren im Bereich des Endabschnittes 8.1 und des Absatzes 9.6 einen guten Schutz vor einem Eindringen von Fremdkörpern wie Nässe oder Staub.
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Wie aus 3B ersichtlich, sind vorteilhaft mehrere, z. B. drei um 120° zueinander versetzte Fixierelemente 9.2 in Form der Haltewarzen und eine rillenförmige oder mehrere einzelne daran angepasste Vertiefungen 8.2 umfangsseitig an dem Kappenmantel 9.1 einerseits und entsprechend dem Endabschnitt 8.1 andererseits angeordnet. Auf der Außenseite des Kappendeckels 9.4 ist gut sichtbar ein Originalitätszeichen bzw. Kontrollzeichen 9.5 eingebracht, mit dem eine Manipulation an dem Sicherheitsventil festgestellt werden kann. Der Kappendeckel kann alternativ zu einer Ausführung aus Blech auch aus Kunststoff hergestellt sein.