Federbelastetes Sicherheitsventil Die Erfindung bezieht sich auf ein
federbelastetes Sicherheitsventil zur Verhinderung des Auftretens von unzulässigem
Unterdruck in dünnwandigen Druckbehältern, wie Lagergefäßen für Bier, Gärbottichen
u. dgl., dessen Schließfeder sich einerseits am Ventilgehäuse und anderseits an
einem auf einer Ventilspindel angeordneten Federteller abstützt.Spring-loaded safety valve The invention relates to a
Spring-loaded safety valve to prevent the occurrence of impermissible
Negative pressure in thin-walled pressure vessels, such as storage vessels for beer, fermentation vats
and the like, the closing spring of which adjoins the valve housing on the one hand and on the other
a spring plate arranged on a valve spindle is supported.
Würde man bei derartigen Unterdruckventilen die Kraft der Schließfeder
so wählen, daß durch sie bereits im Zeitpunkt des Umschlagens von überdruck in Unterdruck,
also sofort bei Auftreten von Unterdruck, eine Öffnungsbewegung des Ventiltellers
zustande käme, dann würde die betreffende Schließfeder keinen sicheren Verschluß
des Behälters während des eigentlichen bestimmungsgemäßen Gebrauches desselben,
nämlich während dessen Verwendung als Druckbehälter, gewährleisten. Namentlich dann,
wenn sich ein größerer überdruck nicht plötzlich, sondern nur allmählich bildet,
wie dies beispielsweise in Lagergefäßen für Bier und in Gärbottichen der Fall ist,
kann es vorkommen, daß ein Schließen des Ventils und damit die gewünschte überdruckbildung
überhaupt nicht oder erst nach geraumer Zeit eintritt, denn der an den Ventilsitz
nicht entsprechend angepreßte, sondern in bezug auf diesen durch die Schließfeder
nur an Ort und Stelle gehaltene Ventilteller vermag bei langsamer Entwicklung des
den überdruck auslösenden Mediums, beispielsweise der Kohlensäure, eine genügende
Abdichtung des Behälters keineswegs zu gewährleisten. Eine Schließfeder, durch welche
der Ventilteller schon im Augenblick des Auftretens eines nur geringen Überdruckes
derart belastet ist, daß er an den Ventilsitz dichtend angepreßt wird, muß daher
notwendigerweise eine Kraft aufweisen, durch welche der Ventilteller auch während
der Unterdruckbildung noch eine gewisse Zeit in Schließstellung verharrt. Dies bringt
aber den Nachteil mit sich, daß ein derartiges Ventil erst bei einem Unterdruck
öffnet, der mindestens mehrere Zehntel Atmosphären erreicht hat.One would use the force of the closing spring with such vacuum valves
choose in such a way that through it already at the time of transfer from overpressure to underpressure,
so immediately upon occurrence of negative pressure, an opening movement of the valve disk
would come about, then the closing spring in question would not be a secure lock
of the container during the actual intended use of the same,
namely during its use as a pressure vessel, ensure. Namely then
if a larger overpressure does not develop suddenly, but only gradually,
as is the case, for example, in storage vessels for beer and fermentation vats,
it can happen that a closing of the valve and thus the desired overpressure formation
does not occur at all or takes a long time, because the one on the valve seat
not correspondingly pressed, but in relation to this by the closing spring
only valve disc held in place is capable of slow development of the
the medium that triggers overpressure, for example carbon dioxide, is sufficient
Sealing of the container in no way to guarantee. A closing spring through which
the valve disc at the moment when only a slight overpressure occurs
is so loaded that it is pressed sealingly against the valve seat, must therefore
necessarily have a force by which the valve disc also during
the vacuum formation remains in the closed position for a certain time. This brings
but with the disadvantage that such a valve only occurs when there is a negative pressure
opens that has reached at least several tenths of an atmosphere.
Namentlich in der Brauindustrie werden nun zur Lagerung des Bieres
große, aus Metall, vorzugsweise aus Aluminium, gefertigte dünnwandige Behälter verwendet,
die in der Regel einen Durchmesser von 3 m und eine Länge von etwa 20 m aufweisen
und für einen überdruck von etwa 0,3 bis 1 atü berechnet sind, unter welchem sie
während der Lagerung des Bieres stehen. Derartige Behälter sind gegen Unterdruck
außerordentlich empfindlich und halten gewöhnlich nur einem solchen von wenigen
Hundertstel Atmosphären stand, bevor sie einknicken. Um Kohlensäureentbindung und
eine dadurch sich ergebende Qualitätsverschlechterung des Bieres zu vermeiden, muß
der genannte überdruck bis zum Entleeren des Behälters aufrechterhalten werden.
Letzteres erfolgt aber durch Absaugen des Bieres mittels einer Pumpe, wobei es bei
den bekannten Unterdrucksicherungen, bei welchen der Ventilteller durch die Schließfeder
auch noch während der Unterdruckbildung an seinen Sitz gepreßt wird, zum Entstehen
von Unterdrücken kommen kann, die Einbeulungen des Druckbehälters zur Folge haben.
Auch durch Bedienungsfehler oder technische Mängel können unzulässige Unterdruckbildungen
ausgelöst werden.Especially in the brewing industry are now used to store beer
large thin-walled containers made of metal, preferably aluminum, are used,
which usually have a diameter of 3 m and a length of about 20 m
and are calculated for an overpressure of about 0.3 to 1 atm, under which they
stand during the storage of the beer. Such containers are against negative pressure
extremely sensitive and usually only hold one by a few
Hundredths of an atmosphere stood before they collapse. To aerating and
to avoid a resulting deterioration in the quality of the beer must
the said overpressure can be maintained until the container is emptied.
The latter is done by sucking off the beer by means of a pump, with it at
the well-known vacuum protection, in which the valve disc by the closing spring
is still pressed against its seat during the formation of the negative pressure, to arise
can come from underpressures that result in dents in the pressure vessel.
Operating errors or technical defects can also cause impermissible negative pressure formation
to be triggered.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein federbelastetes Sicherheitsventil-
der eingangs genannten Art zu schaffen, das einerseits ein sicheres Abdichten gleich
zu Beginn des Entstehens von überdruck gewährleistet, anderseits aber auch so ausgebildet
ist, daß es sich im Zeitpunkt des Auftretens eines noch so geringen Unterdruckes,
und zwar spätestens in diesem Zeitpunkt, bereits in Offenstellung befindet, wodurch
jeder unzulässigen Unterdruckbildung von Anbeginn vorgebeugt ist. Erfindungsgemäß
wird dies dadurch erreicht, daß auf der Ventilspindel eine Einrichtung zur Aufnahme
eines der Schließkraft der
Belastungsfeder entgegenwirkenden Gewichtes
vorgesehen ist. Vor Anbringen des Gewichtes wird somit der Ventilteller mit voller
Schließfederkraft gegen seinen Sitz gepreßt, wodurch er schon vor dem Zeitpunkt
des Auftretens von Überdruck einen sicheren Verschluß des Behälters gewährleistet,
so daß sich in letzterem ein Überdruck sofort bilden und weiterhin entfalten kann.
Hat der Überdruck dann die gewünschte bzw. durch die im Druckbehälter vor sich gehenden
Vorgänge bedingte Größe erreicht, so wird dabei der Ventilteller mit so erheblicher
Kraft gegen seinen Sitz gepreßt, daß ein sicheres Dichten auch noch bei Verminderung
der betreffenden Anpreßkraft durch Aufbringen des der Schließkraft der Belastungsfeder
entgegenwirkenden Gewichtes gewährleistet wird. Ist aber das Gewicht aufgelegt und
wird nunmehr der Behäler entleert, so ist jetzt die Gewähr gegeben, daß der Ventilteller
schon im Zeitpunkt des Auftretens eines noch so geringen Unterdruckes oder sogar
schon bei Nochvorhandensein eines geringfügigen Überdruckes in Offenstellung ist,
wodurch ein Einknicken des Behälters von Anbeginn ausgeschlossen wird.The invention is based on the object of providing a spring-loaded safety valve
of the type mentioned to create, on the one hand, a secure seal
Guaranteed at the beginning of the emergence of overpressure, on the other hand also designed in this way
is that at the time of occurrence of even the slightest negative pressure,
at the latest at this point in time, it is already in the open position, which means
any inadmissible negative pressure formation is prevented from the start. According to the invention
this is achieved in that a device for receiving on the valve spindle
one of the closing force of the
Load spring counteracting weight
is provided. Before the weight is attached, the valve head is filled with full
Closing spring force is pressed against his seat, causing him to go ahead of the time
the occurrence of overpressure ensures a secure closure of the container,
so that an overpressure can immediately develop in the latter and continue to develop.
If the overpressure then has the desired level or that which is going on in the pressure vessel
Process-related size is reached, the valve disc is so significant
Force pressed against its seat, that a safe sealing even with reduction
the relevant contact pressure by applying the closing force of the loading spring
counteracting weight is guaranteed. But if the weight is applied and
If the container is now emptied, the guarantee is now given that the valve disc
even at the time of occurrence of even the slightest negative pressure or even
is already in the open position when there is still a slight overpressure,
which prevents the container from buckling from the start.
In weiterer Ausbildung des Erfindungsgegenstandes kann der spindelfeste
Federteller als Einrichtung zur Aufnahme des Gewichtes ausgebildet sein. Dies ergibt
eine besonders einfache Konstruktion und eine Baueinheit, die an dem Druckbehälter
leicht angebracht werden kann. Ferner kann eine Verlängerung der Ventilspindel als
Haltevorrichtung für das Gewicht ausgebildet sein, wodurch eine Zentrierung und
Sicherung des Gewichtes gegen Abfallen erreicht wird.In a further development of the subject matter of the invention, the spindle-fixed
Spring plate be designed as a device for receiving the weight. This gives
a particularly simple construction and a structural unit that is attached to the pressure vessel
can be easily attached. Furthermore, an extension of the valve spindle as
Holding device for the weight be formed, whereby a centering and
Securing the weight against falling is achieved.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
im Axialschnitt dargestellt. In eine Öffnung der Wand 1 des Druckbehälters ist das
einen Ventilsitz 2 aufweisende Ventilgehäuse 3 eingeschweißt. Der Ventilteller 4
ist durch die Schließkraft der Belastungsfeder 5 so belastet, daß er bei abgenommenem
Gewicht 6 auch dann noch gegen den Ventilsitz 2 dichtend angepreßt wird, wenn sich
im Druckbehälter ein Unterdruck bildet. Die Einrichtung zur Aufnahme des Gewichtes
6 ist durch den Federteller 8 gebildet, der durch eine Schraube 9 an einer Schulter
10 der Ventilspindel 7 in Anlage gehalten und solcherart an der Spindel befestigt
ist. Bei auf den Federteller 8 aufgelegtem Gewicht 6 ist der Ventilteller 4 entgegen
der Kraft der Belastungsfeder 5 so belastet, daß er sofort bei Auftreten von Unterdruck
bzw. schon bei noch vorhandenem geringen Überdruck selbsttätig öffnet. Die sich
mit ihrem einen Ende am Federteller 8 abstützende Belastungsfeder 5 stützt sich
mit ihrem andern Ende 11 an dem den Ventilsitz 2 aufweisenden Ventilgehäuse 3 ab.
Eine Verlängerung der Ventilspindel 7 ist als Haltevorrichtung für das Gewicht 6
ausgebildet. Letzteres weist zu diesem Zweck eine Ausnehmung 12 auf, in welche die
Verlängerung der Ventilspindel 7 eingreift, wobei die Spindelverlängerung durch
eine vom Federteller 8 wegragende Hülse 13 umschlossen ist. Die zur Befestigung
des Federtellers 8 an der Ventilspindel 7
dienende Schraube 9 wirkt
auf das obere Ende der Hülse 13 ein, so daß der Federteller 8 über die Hülse 13
an der Spindelschulter 10 in Anlage gehalten wird.In the drawing, an embodiment of the subject invention is shown in axial section. The valve housing 3, which has a valve seat 2, is welded into an opening in the wall 1 of the pressure vessel. The valve disk 4 is so loaded by the closing force of the loading spring 5 that, with the weight 6 removed, it is still pressed sealingly against the valve seat 2 when a negative pressure is formed in the pressure vessel. The device for receiving the weight 6 is formed by the spring plate 8, which is held in contact with a shoulder 10 of the valve spindle 7 by a screw 9 and is fastened in this way to the spindle. When the weight 6 is placed on the spring plate 8, the valve plate 4 is loaded against the force of the loading spring 5 in such a way that it opens automatically when a negative pressure occurs or if a slight positive pressure is still present. The loading spring 5, which is supported by its one end on the spring plate 8, is supported by its other end 11 on the valve housing 3 having the valve seat 2. An extension of the valve spindle 7 is designed as a holding device for the weight 6. For this purpose, the latter has a recess 12 into which the extension of the valve spindle 7 engages, the spindle extension being enclosed by a sleeve 13 protruding away from the spring plate 8. The screw 9 used to fasten the spring plate 8 to the valve spindle 7 acts on the upper end of the sleeve 13 so that the spring plate 8 is held in contact with the spindle shoulder 10 via the sleeve 13.
Die Wirkungsweise ist folgende: Ist das Gewicht 6 vom Federteller
9 abgenommen und entsteht nun im Druckbehälter ein Überdruck, dann kann sich dieser
voll entfalten, weil der durch die Belastungsfeder 5 gegen den Ventilsitz 2 gepreßte
Ventilteller 4 jedem Druckausgleich mit dem Außenraum sicher vorbeugt. Bei ansteigendem
Überdruck wird infolge der sich dabei erhöhenden, auf den Ventilteller ausgeübten
Druckkraft das Anpressen immer stärker, wodurch schließlich der Ventilteller auch
dann in dichtender Schließstellung gehalten wird, wenn man die bisher durch die
Belastungsfeder 5 ausgeübte Schließkraftkomponente eliminiert. Um beim nachfolgenden
Entleeren des Druckbehälters einem Zustandekommen von Unterdruck vorzubeugen, kann
man daher schon jetzt, natürlich aber auch erst unmittelbar vor dem Entleerungsvorgang,
auf den Federteller 8 das Gewicht 6 aufbringen, wodurch die Einwirkung der Kraft
der Belastungsfeder auf den Ventilteller derart ausgeschaltet wird, daß letzterer
schon beim Entstehen von Unterdruck oder aber schon bei noch vorhandenem geringem
Überdruck durch die Belastungsfeder nicht mehr an den Ventilsitz dichtend angepreßt,
sondern bereits in Offenstellung gehalten wird. Durch das den Ventilteller belastende
und die Öffnungsbewegung desselben mitvollführende Gewicht 6 wird dabei einem Flattern
des Ventiltellers wirksam vorgebeugt, da die Trägheit des Gewichtes dem Zustandekommen
von Schwingungen entgegenwirkt. Dies ist in vorliegendem Zusammenhang von besonderer
Bedeutung, da durch ein Flattern des Ventilkörpers, bei welchem dieser in seine
Schließstellung zurückschwingen kann, aufeinanderfolgende, stoßartige Unterdruckbildungen
zustande kommen können, die sich auf den dünnwandigen Behälter in besonders nachteiliger
Weise auswirken.The mode of operation is as follows: If the weight is 6 from the spring plate
9 is removed and there is now an overpressure in the pressure vessel, then this can
fully unfold because it is pressed against the valve seat 2 by the loading spring 5
Valve plate 4 reliably prevents any pressure equalization with the outside space. With increasing
Overpressure is exerted on the valve disc as a result of the increasing pressure
The pressure force increases the pressure, which ultimately also causes the valve disc
is then held in the sealing closed position when one has previously been through the
Loading spring 5 exerted closing force component eliminated. To the following
Emptying the pressure vessel to prevent negative pressure from occurring
you therefore already now, but of course only immediately before the emptying process,
on the spring plate 8 apply the weight 6, whereby the action of the force
the loading spring on the valve disc is switched off in such a way that the latter
already when negative pressure arises or even when it is still low
Overpressure is no longer pressed tightly against the valve seat by the loading spring,
but is already held in the open position. Due to the stress on the valve plate
and the opening movement of the same carrying weight 6 becomes a flutter
of the valve disk is effectively prevented because the inertia of the weight occurs
counteracts vibrations. This is of particular importance in the present context
Meaning, because of a fluttering of the valve body, in which this is in his
Can swing back closed position, successive, jerky negative pressure formations
can come about, which affects the thin-walled container in particularly disadvantageous
Way to impact.
Soll der entleerte Behälter wieder gefüllt werden, dann ist vorher
das Gewicht 6 vom Federteller 8 abzunehmen, damit der Ventilteller 4 wieder der
Schließkraft der Belastungsfeder 5 ausgesetzt und dadurch schon beim Einsetzen der
Überdruckbildung an den Ventilsitz 2 dichtend angepreßt wird.If the emptied container is to be filled again, then it is beforehand
remove the weight 6 from the spring plate 8, so that the valve plate 4 again
Closing force of the loading spring 5 exposed and thereby already at the onset of the
Overpressure is pressed onto the valve seat 2 in a sealing manner.
Das Aufbringen des Gewichtes 6 auf den Federteller 8 sowie das Abnehmen
von diesem kann ganz einfach von Hand aus vorgenommen werden. Das Abheben kann man
aber auch auf elektrischem Wege mit Hilfe eines Elektromagneten bewirken. Hierbei
kann mit einem mehrere Kontaktstellen aufweisenden elektrischen Schalter gleichzeitig
die den Entleerungsvorgang des Gefäßes bewirkende Pumpe sowie der Elektromagnet
gesteuert werden. Weiter ist es möglich, den Elektromagneten mit Hilfe eines an
den Behälter angeschlossenen Druckschalters automatisch zu betätigen. Der Druckschalter
bewirkt über den Elektromagneten, daß das Gewicht aufgelegt wird, sobald der Überdruck
im Behälter so stark angestiegen ist, daß der Ventilteller trotz der Gewichtsbelastung
vollständig dichtet. In einem solchen Fall muß für den Elektromagneten eine elektrische
Verriegelung vorgesehen sein, damit bei dem zu einem späteren Zeitpunkt erfolgenden
Entleerungsvorgang infolge der dabei stattfindenden Druckverminderung das Gewicht
nicht wieder abgehoben wird, was zur Folge hätte, daß das Ventil erst bei einem
unzulässig großen Unterdruck öffnen würde. Es ist übrigens auch möglich, zum automatischen
Abheben des Gewichtes statt eines Elektromagneten eine pneumatisch betätigte Einrichtung
(Pneumatikzylinder mit Kolben bzw. Membrane mit entsprechenden Schaltelementen)
zu verwenden. Hierbei kann ebenfalls der in dem Behälter auftretende Überdruck als
Impulsgeber verwendet werden. Weiter eignen sich auch
elektropneumatische
Einrichtungen zum automatischen Abheben des Gewichtes.Applying the weight 6 to the spring plate 8 and removing it
from this can easily be done by hand. You can take off
but also by electrical means with the help of an electromagnet. Here
can simultaneously with an electrical switch having several contact points
the pump that empties the vessel and the electromagnet
being controlled. It is also possible to connect the electromagnet with the help of a
automatically actuate the pressure switch connected to the container. The pressure switch
causes the electromagnet to apply the weight as soon as the overpressure occurs
has risen so much in the container that the valve disc, despite the weight load
completely seals. In such a case, an electrical must be used for the electromagnet
Locking should be provided so that at a later point in time
Emptying process as a result of the pressure reduction taking place the weight
is not lifted off again, which would result in the valve only at one
would open inadmissibly large negative pressure. Incidentally, it is also possible to use the automatic
Lifting the weight instead of an electromagnet a pneumatically operated device
(Pneumatic cylinder with piston or membrane with corresponding switching elements)
to use. Here, too, the overpressure occurring in the container can be used as
Pulse generator can be used. Next are also suitable
electro-pneumatic
Devices for automatic lifting of the weight.