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Ventilableiter mit nachgebendem Dichtungsdeckel Die Erfindung betrifft
einen Ventilableiter mit einer vorzugsweise zylindrischen Hülle aus isolierendem
Material, ganz oder teilweise aus Metall ausgeführten Endarmaturen und einem wenigstens
das eine Ende der Hülle mit Federdruck abdichtenden Deckel, dessen Rand sich bei
in der Ventilableiterhülle entstehendem überdruck heben und dadurch einen Ausströmungskanal
für das Gas freigeben kann.
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übliche Dichtungsmittel sind im allgemeinen Gummipackungen, die zwischen
der isolierenden Hülle, die meist aus Glas oder Porzellan besteht, und den üblichen
metallischen Endarmaturen angebracht werden. Um den Dichtungen eine große Lebensdauer
zu geben, ist es vorteilhaft, wenn das Packungsmaterial nicht fest, sondern nachgiebig
eingespannt ist, so daß der Druck der Packung aufrechterhalten wird, auch wenn diese
mit der Zeit, z. B. unter der Einwirkung der Wärme, deformiert oder hart wird. Das
Dichtungsorgan, das die Packung gegen die isolierende Ventilableiterhülle preßt,
soll auch die Kraft der Federn aufnehmen, die die elektrisch aktiven Elemente innerhalb
des Ableiters zusammenpressen; es muß deshalb auch für die Massenkräfte bemessen
werden, die die genannten Elemente verursachen können, wenn der Ventilableiter z.
B. bei Transport mechanischen Stößen oder Erschütterungen in Längsrichtung ausgesetzt
wird.
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Ein Ventilableiter muß außerdem so aufgebaut sein, daß seine Hülle
im Falle von Fehlern in seinem Inneren mit nachfolgendem Kurzschlußstrom und heftiger
Gasentwicklung nicht mit Gewalt auseinandergesprengt, sondern dadurch entlastet
wird, daß ein Explosionsschutz in Funktion tritt. Dieser Explosionsschutz kann an
und für sich in mehreren verschiedenen Weisen angeordnet werden, und es ist bekannt,
das Dichtungsorgan als dünne Membran auszubilden, die bei entstehendem überdruck
zerrissen wird. Ferner ist es bekannt, die. Befestigung des Dichtungsorgans mit
schwächeren Nieten oder Schrauben zu versehen, die so bemessen sind, daß sie bei
Überbelastung bersten. Bei einer weiteren bekannten Konstruktion (deutsche Auslegeschrift
1060 977) ist das Dichtungsorgan mit einer konischen Tellerfeder belastet,
die bei innerem überdruck nachgibt und nach der entgegengesetzten Richtung umschnappt,
wobei der Dichtungsdruck ganz verschwindet und sich eine bleibende Öffnung zwischen
Dichtungsdeckel und isolierender Hülle bildet.
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Bekannt (deutsche Auslegeschrift 1018 283) ist schließlich auch ein
überdruckventil mit Tellerfedern. Die Tellerfedern liegen mit ihrem Rand auf dem
Ventilsitz auf und werden durch eine Stellschraube vorgespannt. Bei einem solchen
Ventil besteht nicht das Problem, die Einspannkräfte für innerhalb einer Hülle angeordnete
Einbauelemente über die Tellerfedern so auf eine feste Armatur zu übertragen, daß
die Federkraft nicht beeinflußt wird.
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Bei sämtlichen bekannten Anordnungen mit einem federbelasteten Dichtungsorgan
liegt die Schwierigkeit vor, daß die obengenannten Kräfte aus dem Inneren dem Packungsdruck
entgegenwirken, so daß dieser nicht beliebig, d. h. nur mit Hinblick auf die Dichtung,
gewählt werden kann. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ableiter der
eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß die Abstützkrääfte der Einbauteile
am Deckel keinen Einfluß auf die Dichtungskraft haben.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Deckel
als federnde Platte ausgebildet ist, deren mittlerer Teil sich an einer der Endarmaturen
abstützt und deren Rand federnd an einer Stirnseite der Hülle anliegt, wobei die
in der Ventilableiterhülle angeordneten Ableiterelemente sich gegen den genannten
Mittelteil derart abstützen, daß die Federkräfte des Dichtungsdeckels unabhängig
von den Einspannkräften der Ableiterelemente sind.
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Die Federkraft des Dichtungsdeckels braucht somit nicht mit Rücksicht
auf die von den inneren
Teilen des Ventilableiters herrührenden
Kräfte bemessen zu werden, sondern kann darauf begrenzt werden, was erforderlich
ist, um einen zufriedenstellenden Packungsdruck zu erhalten. Für die dichtende Packung
kann andererseits ein weicheres und dadurch besser dichtendes Material gewählt werden,
da der Dichtungsdeckel und dadurch auch die Packung gemäß der Erfindung keinen zusätzlichen
Druck von den inneren Teilen des Ventilableiters auszuhalten brauchen.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung hat der Dichtungsdeckel
einen vorzugsweise ebenen und kreisförmigen Mittelteil, der in einen äußeren niedrigeren
Kegelstumpf übergeht. Die auf die Einbauteile ausgeübten Kräfte werden über den
Mittelteil auf die Endarmatur übertragen, während der äußere Kegelstumpf als Tellerfeder
nur auf die Dichtung einwirkt.
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Die Erfindung ist im folgenden an Hand der schematischen Zeichnung
beschrieben, in der F i g.1 einen mit einem Dichtungsdeckel nach der Erfindung versehenen
Ventilableiter zeigt und F i g. 2 eine Kurve der Druckkraft des Dichtungsdeckels
als Funktion seiner Zusammenpressung.
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In F i g. 1 ist ein Ventilableiter oder ein Bauelement eines zusammengesetzten
Ventilableiters gezeigt, der spannungsabhängige Widerstände 1 und Funkenstrecken
2 enthält, die in einer isolierenden Hülle 9 eingeschlossen sind. Die inneren Teile
des Ventilableiters bestehen in der Hauptsache aus den spannungsabhängigen Widerständen
1 und Funkenstrecken 2 und werden von einer Druckfeder 8 zusammengepreßt. Die Hülle
9 ist an beiden Enden durch metallische Deckel 3 (Endarmatur) abgeschlossen, die
mit federnden Klemmbacken 4 an der Hülle befestigt sind. Die Dichtung der Hülle
des Ableiters erfolgt mit Hilfe von Packungen 5, zweckmäßig aus einer alterungsbeständigen
weichen Gummiqualität, die - von einem. metallischen Dich-. tungsdeckel 6 gegen
die isolierende Hülle 9 ge= preßt wird. Der Dichtungsdeckel 6 stützt sich mit seinem
Mittelteil auf den Deckeln 3 ab. Die inneren Teile des Ableiters stützen sich einmal
an der Feder 8 und zum anderen an einem Ring 7 ab, dessen Durchmesser bedeutend
kleiner als der der Packung 5 ist.
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Der Dichtungsdeckel 6 ist so ausgebildet, daß die Packung 5 mit einem
zweckmäßigen Druck belastet wird, der unabhängig von der zusammenpressenden Kraft
der Druckfeder 8 ist, da diese Kraft direkt von den Deckeln 3 aufgenommen wird.
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Wenn ein Fehler in der Ableiterhülle entsteht, bilden sich Kurzschlußlichtbogen,
die das Material der Funkenstrecken und spannungsabhängigen Widerstände vergasen,
so daß ein großer Überdruck in der Ableiterhülle entsteht. Dieser Überdruck wirkt
auch auf den federnden Teil der Dichtungsdeckel außerhalb ihrer sich gegen die Deckel
3 abstützenden Mittelteile, der Packungsdruck wird aufgehoben und der Rand des Deckels
durchgebogen, so daß zwischen dem Rand und der isolierenden Hülle ein Spiel entsteht,
durch das das Gas entweichen kann. Das heiße Gas zerstört die Packung, indem es
diese entweder schmilzt oder verbrennt oder sie von ihrem Sitz. wegbläst, so daß
der Spalt schnell und bleibend erweitert wird.
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Es ist vorteilhaft, den federnden Teil des Dichtungsdeckels 6 gewölbt
oder schwach konisch auszuführen, wodurch der Deckel aus einem dünneren Blech hergestellt
werden kann als in den Fällen, wo die vorgeschriebene Federkraft mit einem im wesentlichen
ebenen Dichtungsdeckel erreicht wird. F i g. 2 zeigt die Federcharakteristik eines
erfindungsgemäßen Dichtungsdeckels mit einem konischen federnden Teil. Aus der Figur
geht hervor, daß der Druck der Packung bei einer fortgesetzten Zusammenpressung
H immer langsamer zunimmt. Der Packungsdruck P erreicht ein Maximum bei A, wonach
er bei fortgesetztem .Zusammenpressen des Dichtungsdeckels abnimmt, Das Montieren
des Dichtungsdeckels soll so ausgeführt werden, daß der Packungsdruck P des Deckels
in, dem flachen Gebiet nahe dem Maximum der Kurve -liegt, wodurch der Federdruck
innerhalb eines großen Bereichs von den mechanischen Toleranzen der Armatur unabhängig
gemacht werden kann. Bei,- einem stärkeren Zusammendrücken H nimmt der Packungsdruck
P wieder ab, was eine zuverlässige Funktion der Anordnung sicherstellt und dazu
beiträgt, daß die Ausblasöffnung für die heißen Gase groß wird.