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Drehkolben-Auslassventil
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Drehkolben-Auslassventil gemäss
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Aus dem DE-Gbm bzw. der CH-PS 568 507 ist ein Auslassventil der genannten
Art bekannt, bei dem das mit dem Drehgriff versehene Ventilverschlussglied einsetzbar
ausgebildet ist, damit eine leichte Reinigung des Ventilverschlussgliedes und des
am Behälter befindlichen Rohrstutzens mit dem Ventilsitz und der Auslassöffnung
möglich ist. Dies ist insbesondere dann erwünscht, wenn es sich bei dem Behälter
um einen Dampfdruckkochkessel handelt, bei welchem nach dem Kochprozess und der
Entnahme der gekochten Speisen eine vollständige Reinigung erforderlich ist.
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Bei dem genannten, bekannten Auslassventil vermeiden die Mittel, welche
jede Kugel in einer Vertiefung sowohl des Rohrstutzens als auch des Verschlussgliedes
gefangen halten, dass ein sich im Behälter aufbauender bzw. noch im Behälter vorhandener
Druck das Ventilverschlussglied nach aussen schleudern kann, wenn dieses unsorgfältig
in den Rohrstutzen eingesetzt,
ungenügend gesichert oder gewaltsam
manipuliert wird.
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IIierzu sind beim bekannten Auslassventil in durchgehenden Löchern
des Rohrstutzens Kugeln angeordnet, und es ist das Ventilverschlussglied mit entsprechenden
Ansenkungen zur teilweisen Aufnahme dieser Kugeln versehen. Ueber den die Kugeln
aufnehmenden Löchern des Rohrstutzens ist ein Ueberwurfring angeordnet, der längs
des Rohrstutzens axial verschiebbar ist und einen nach innen gerichteten, ringförmigen
Vorsprung aufweist, derart, dass in einer bestimmten axialen Lage des Ueberwurfrings
jede Kugel durch den Vorsprung im zugehörigen Loche des Rohrstutzens und in der
zugeordneten Ansenkung des Ventilverschlussgliedes gefangen gehalten wird, wodurch
das Ventilverschlussglied im Rohrstutzen verriegelt ist, und dass in einer anderen
axialen Lage des Ueberwurfrings sich jede Kugel aus der Ansenkung radial nach aussen
verschieben kann, wodurch das Ventilverschlussglied im Rohrstutzen freigegeben ist.
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Obwohl bei dem aus dem DE-Gbm 75 34 325 bekannten Auslassventil das
gefährliche Herausschleudern des Ventilverschlussgliedes aus dem Rohrstutzen des
Behälters wirkungsvoll verhindert ist, ist es doch denkbar, dass durch grobe Fehlmanipulation
ein Zustand hervorgerufen werden kann, in welchem die Kugeln durch den nicht vollständig
in seine Sperrlage geschobenen Ueberwurfring zwar in die Ansenkungen des Ventilverschlussgliedes
gedrückt
werden, so dass das Ventilverschlussglied in axialer Richtung unbeweglich ist und
das Ventil geschlossen werden kann. Baut sich aber nun im Behälter ein Druck auf,
der eine Erhöhung des axialen Druckes auf das Ventilverschlussglied bewirkt, so
ist es nicht ausgeschlossen, dass sich die Kugeln zufolge der unvollständigen Abdeckung
und Verriegelung durch den ringförmigen Vorsprung des Ueberwurfrings radial nach
aussen bewegen können, was die Freigabe des Ventilverschlussgliedes im Rohrstutzen
und das Herausschleudern des Ventilverschlussgliedes aus dem Rohrstutzen zur Folge
hätte.
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Der geschilderte Nachteil wird bei dem aus der DE-PS 27 11 186 bzw.
der CH-PS 600 211 bekannten Drehkolben-Auslassventil vermieden. Bei diesem sind
die Ausnehmungen eines hülsenförmigen Gehäuses des Ventilverschlussgliedes durchgehende
Löcher, in welchen die Kugeln gelagert sind, wobei die Stärke der Gehäusewand kleiner
als der Durchmesser der Kugeln ist. Die Innenwand des Rohrstutzens ist mit Vertiefungen
für die Kugeln versehen. Der Kolben weist eine äussere Ringnut zum Abstützen der
in den Löchern in radialer Gehäuserichtung beweglichen Kugeln auf, wobei die Ringnut
auf der vom Dichtkörper abgewandten Seite eine zur Gehäuseachse geneigte Flanke
hat, derart, dass beim Verschieben des Kolbens im Gehäuse die Flanke der Ringnut
die Kugeln durch die Löcher in die Vertiefungen des Rohrstutzens drückt und die
Kugeln in den Löchern zwischen
den Vertiefungen des Rohrstutzens
und der zylindrischen Aussenfläche des Kolbens gefangen sind.
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Durch diese Ausgestaltung wird sichergestellt, dass das Auslassventil
nur dann geschlossen werden kann, wenn das Ventilverschlussglied richtig in den
Rohrstutzen eingesetzt ist und die Kugeln in die Vertiefungen des Rohrstutzens einrasten.
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Wenn das Verschlussglied nicht richtig in den Rohrstutzen eingesetzt
ist, wird die Schliessbewegung des Kolbens durch die an der Innenwand des Rohrstutzens
anstossenden Kugeln gesperrt, so dass das Ventil zwangsweise offen bleibt. Umgekehrt
kann das Ventilverschlussglied erst dann aus dem Rohrstutzen herausgenommen werden,
wenn das Ventil vollständig geöffnet ist, das heisst, wenn die Kugeln wieder in
der Ringnut abgestützt sind. Nachteilig an diesem bekannten Auslassventil ist einerseits
eine verhältnismässig grosse Anzahl einzelner Bauteile und andererseits der Umstand;
dass sich durch die erwähnte Ausbildung ein verhältnismässiger grosser Durchmesser
des Rohrstutzens ergibt, so dass dieses Auslassventil für kleine Dampfdruckkochkessel
mit geringem Auslassquerschnitt und erwünschten niedrigen Gestehungskosten trotz
seincr sicheren Handhabung nicht in jeder Beziehung vorteilhaft ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Drehkolben-Auslassventil
der eingangs genannten Art zu schaffen, das die
bekannten Sicherheitsmerkmale
des Ausschlusses eines Aufbaus des Druckes im Behälter bei nicht unlösbar im Rohrstutzen
verriegeltem Ventilverschlussglied bzw. einer Entnahme des Verschlussgliedes aus
dem Rohrstutzen bei nicht abgebautem Druck aufweist, jedoch nur wenige Bauteile
enthält und einen derart kleinen Durchmesser aufweisen kann, dass es sich für Behälter
auslassanschlüsse geringen Querschnitts verwenden lässt.
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Erfindungsgemäss weist das Drehkolben-Auslassventil die im kennzeichnenden
Teil des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale auf.
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Zufolge des mechanisch einfachen Aufbaus lassen sich beim erfindungsgemässen
Auslassventil die Abmessungen, insbesondere diejenigen des Rohrstutzens, verhältnismässig
klein halten, wobei geringe Herstellungskosten erzielbar sind und, wie nachfolgend
noch beschrieben, die Handhabung einfach und trotzdem sicher ist.
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Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachstehend
anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch das
Drehkolben-Auslassventil, Fig. 2 einen Schnitt, teilweise verdeckt, durch das Drehkolben-Auslassventil
längs der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch
eine Kurvenbüchse des Drehkolben-Auslassventils der Fig. 1, und Fig. 4 eine Abwicklung
der Kurvenbüchse der Fig. 3.
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In Fig. 1 ist ein das Gehäuse des vorliegenden Drehkolben-Auslassventils
bildender Rohrstutzen 1 dargestellt, der ein als Aus lass des Dampfdruckkochkessels
dienendes Rohrteil 2 aufweist und in einen Dampfdruckkochkessel einsetzbar bzw.
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druckfest eingesetzt ist. Hierfür weist der Rohrstutzen 1 ein Ansatzteil
3 auf, das seitlich zu einem im wesentlichen zylindrischen Hauptrohrteil 4 des Rohrstutzens
1 angeordnet ist. im Hauptrohrteil 4 ist ein axial bewegliches Ventilverschlussglied
5 angeordnet, das dazu ausgebildet ist, das Auslass-Rohrteil 2 druckfest zu verschliessen
bzw. zum Ansatz-Rohrteil 3 hin zu öffnen.
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i)as Ventilverschlussglied 5 weist ein Kolbenrohr 6 auf, an dessen
innerem Ende eine Kolbenkappe 7 befestigt ist, welche das Innere des Kolbenrohrs
6 abschliesst. Die Kolbenkappe 7 ist mit einem äusseren Dichtring 8 versehen, z.B.
einem 0-Ring, der in der dargestellten axialen Lage des Kolbenrohrs 6 an einer inneren
Dichtfläche 9 des Rohrteils 2 anliegt.
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Wenn, wie nachstehend noch erläutert, das Kolbenrohr 6 axial
nach
aussen, in Fig. 1 also nach oben verschoben wird, wird ein Durchgang vom Innern
des Ansatzteils 3 zum Innern des Auslass-Rohrteils 2 freigegeben. Um beim Verschliessen
das Einfahren der Kolbenkappe 7 mit dem Dichtring 8 in das Rohrteil 2 zu ermöglichen,
weist dieses eine angeschrägte Erweiterung 10 auf. Zur Verhinderung des Eindringens
von Dampf und Kochgut in den axial äusseren Bereich des Ventilverschlussglieds 5
ist das fiauptrohrteil 4 des Rohrstutzens 1 mit einem weiteren Dichtring 11, über
welchen das Kolbenrohr 6 gleite kann, versehen.
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An seinem äusseren Ende ist das Kolbenrohr 6 mit einem Kolbendeckel
12 fest verbunden. Der Kolbendeckel 12 weist einen den Endbereich des Hauptrohrteils
4 des Rohrstutzens 1 umgreifenden Rand 13 auf und ist mit einer Anformung 14 für
einen Drehgriff 15 versehen. Der Drehgriff 15 ist mittels eines Ansatzbolzens 16
an einem Gelenk 17 befestigt, das zwei seitliche Gelenkzapfen 18 hat, welche in
der Anformung 14 gelagert sind.
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In das Gelenk 17 ist ferner ein Gewindestift 19 geschraubt, dem eine
Ausnehmung 20 des Hauptrohrteils 4 des Rohrstutzens 1 zugeordnet ist, um in der
dargestellten Schliesslage des Auslassventils bei losgelassenem Drehgriff 15 (Griffteil
des Drehgriffs 15 in unmittelbarer Nähe des Rohrteils 2) eine unbeabsichtigte, gewaltsame
Drehbetätigung des Drehgriffs 15
und damit des Kolbendeckels 12
und des Kolbenrohrs 6 zu verhindern. Eine solche, das Oeffnen des Drehkolben-Auslassventils
nur durch eine gewollte Manipulation, nicht aber z.B. durch zufälliges Anstossen
erlaubende Ausbildung des Drehgriffs ist an sich aus der CII-PS 578 139 bekannt.
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Zwischen dem Inneren des Hauptrohrteils 4 des Rohrstutzens 1 tind
dem Aeusseren des Kolbenrohrs 6 ist eine koaxiale Kurvenbüchse 21 angeordnet, die
sowohl am Hauptrohrteil 4 als auch am Kolbenrohr 6 anliegt, jedoch auf diesen gleiten
kann. Wie aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, weist die Kurvenbüchse zwei einander
gegenüberliegende, schraubenlinienförmige Schlitze 22 auf, von denen sich jeder
über einen Winkelbereich von ungefähr 180 erstreckt. In die Schlitze 22 greifen
die Enden eines in einer Querbohrung des Kolbenrohrs 6 angeordneten, diametralen
Führungsstifts 1 (Fig. 1), derart, dass bei feststehender Kurvenbüchse 21 ein Drehen
des Kolbenrohrs 6 mittels des am Kolbendeckel 12 angebrachten Drehgriffs 15 eine
axiale Verschiebung des Kolbenrohrs 6 bewirkt. Die Schlitze 22 weisen sich in axialer
Richtung erstreckende Endbereiche 24 auf, um ein durch den Dampfdruck auf die Kolbenkappe
7 bewirktes, selbsttätiges Drehen des Kolbenrohrs 6 einer den Führungsstift 23 und
die Schlitze 22 in der in Fig.
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1 dargestellten Schliesslage zu verhindern.
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Die Kurvenhülse 21 ist im Hauptrohrteil 4 in axialer Richtung geführt
und weist hierzu eine Gewindebohrung 25 (Fig. 1 bis 4) auf, in welche eine Rundkopfschraube
26 (Fig. 2) oder ein ähnlicher vorstehender Zapfen geschraubt ist. Die Innenwand
des Hauptrohrteils 4 ist mit einer entsprechenden axialen Führtlngsnut 27 (Fig.
2) versehen, die sich bis zum äusscren Rand des llauptrohrteils 4 erstreckt, so
dass das Kolbenrolir 6 mit allen mit ihm verbundenen Teilen einschliesslich der
Kurvenbüchse 21 in nachfolgend noch erläuterter Weise vollständig aus dem Rohrstutzen
1 gezogen werden kann.
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Zur Verriegelung des Kolbenrohrs 6 im Rohrstutzen 1 ist, wie dies
an sich aus der CH-PS 568 507 bekannt ist, mindestens eine Kugel 28, vorzugsweise
aber mehrere in Umfangsrichtung gleichmässig verteilte Kugeln 28 angeordnet, von
welchen jede teils in einer entsprechenden Vertiefung 29 der Kurvenbüchse 21 (Fig.
1,3,4), teils in einem Loch 30 des llauptrohrteils 4 des Rohrstutzens 1 gefangen
ist. Um das lierausfallen der Kugeln- bei entferntem Ventilverschlussglied 5 zu
verhindern, verengen sich die Löcher in radialer Richtung nach innen. In den Löchern
30 festgehalten und in die Vertiefungen 29 gedrückt werden die Kugeln 28 durch einen
Ueberwurfring 31, der auf der Aussenseite des Hauptrohrteils 4 des Rohrstutzens
1 in axialer Richtung verschiebbar ist. Der Ueberwurfring 31 stützt sich einerseits
mittels eines zweiteiligen Auflagerings
32, der im Ueberwurfring
31 von einem Sprengring 33 festgehalten ist, auf eine zylindrische Auflagefläche
34 des lEauptrohrteils 4 ab. Andererseits liegt eine zylindrische Innenfläche 35
des Ueberwurfrings 31 auf einer weiteren zylindrischen Aussenfläche 36 grösseren
Durchmessers des Hauptrohrteils 4 und bildet eine Aufdrückfläche für die Kugeln
28, so dass diese in den Löchern 30 und den Vertiefungen 29 festgehalten sind (Fig.
1). Damit ist auch die Kurvenbüchse 21 sowohl bezüglich einer axialen Bewegung,
als auch einer Drehbewegung verriegelt. Zur Entriegelung der Kurvenhülse 21 weist
der Ueberwurfring 31 an seinem hinteren Ende innere Ausnehmungen bzw. eine ringförmige
innere Ausnehmung 37 auf. Wenn der Ueberwurfring 31 bei, wie noch erläutert wird,
geöffnetem Ventil axial so weit nach vorn geschoben wird, dass die Ausnehmung 37
den Kugeln 28 gegenüberliegt, was automatisch durch einen Anschlag 38 für den Auflagering
32 bewirkt wird, können sich die Kugeln 28 radial nach aussen in die Ausnehmung
37 bewegen, so dass das ganze Ventilverschlussglied 5 aus dem Rohrstutzen 1 gezogen
werden kann.
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Aus dem Obenstehenden ergibt sich somit, dass das Verschlussglied
5 nur dann aus dem Rohrstutzen 1 herausgenommen werden kann, wenn sich der Ueberwurfring
31 ganz in der nach vorn, d.h. in Richtung zum Kolbendeckel 12, geschobenen Lage
befindet. Der Ueberwurfring 31 lässt sich aber in der in Fig. 1
dargestellten
Schliesslage des Ventils nicht verschieben, da er am den Rohrstutzen 1 umgreifenden
Rand 13 des Kolbendeckels 12 anschlägt. Somit ist ein versehentliches Entriegeln
des Verschlussglieds 5 bei unter Druck stehendem Dampfdruckkessel unmöglich. Auch
dann, wenn das Ventil teilweise geöffnet ist, um dem Dampfdruckkochkessel beispielsweise
einen Teil seines Inhalts zu entnehmen, ist eine Entriegelung des Verschlussglieds
5 noch nicht möglich, da die Innenfläche 35 des Ueberwurfrings 31 eine solche axiale
Länge hat, dass bei bis an den Kolbendeckel 12 geschobenem Ueberwurfring 31 die
Innenfläche 35 die Kugeln 28 immer noch in die Vertiefungen 29 der Kurvenbüchse
21 drückt. Erst dann, wenn durch Drehen des Kolbendeckels 12 mittels des Drehgriffs
15 um 1800 das Ventil vollständig geöffnet ist und die Kolbenkappe 7 den Durchgang
vom Ansatzteil 3 zum Auslass-Rohrteil 2 praktisch vollständig freigibt, kann der
Ueberwurfring 31 so weit nach vorne geschoben werden, dass seine Ausnehmung 37 die
Kugeln 28 aufnehmen kann und das Verschlussglied 5 zwecks Reinigung aus dem Rohrstutzen
1 gezogen werden kann.
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Umgekehrt kann das Verschlussglied 5 nur dann in den Rohrstutzen 1
eingesetzt werden, wenn sich sein Koibenrohr 6 vollständig in der herausgedrehten,
der Oeffnungslage des Ventils entsprechenden Lage befindet. Ist dies nicht der Fall,
so stösst beim Einsetzen des Verschlussglieds 5 der Kolbendeckel
12
an den Ueberwurfring 31 und versucht, diesen nach hinten, d.h. in Richtung zum Rohrteil
2, zu drücken. Dies ist aber nicht möglich, weil dadurch die Innenfläche 35 die
Kugeln 28 radial nach innen drücken möchte, was dadurch verhindert ist, dass sich
die Vertiefungen 29 der Kurvenbüchse 21 nicht an der hierzu erforderlichen Stelle
befinden. Aus dem gleichen Grund ist das Einsetzen des Verschlussglieds 5 in den
Rohrstutzen 1 nicht möglich, wenn der Ueberwurfring 31 nicht ganz nach vorn geschoben
ist. Schliesslich ist es ebenfalls nicht möglich, das Ventil nach dem Einsetzen
des Verschlussglieds 5 in den Rohrstutzen 1 zu schliessen, ohne das Verschlussglied
5 im Rohrstutzen 1 vorgängig mittels der Kugeln 28 zu verriegeln. Wird das Zurückschieben
des Ueberwurfrings 31 versehentlich unterlassen, so schiebt der Kolbendeckel 12
bei einer Betätigung des Drehgriffs 15 den Ueberwurfring 31 nach hinten, so dass
bereits nach einer geringen Drehbewegung des Kolbendeckels 12, die den Durchgang
zwischen dem Ansatzteil 3 und dem Auslass-Rohrteil 2 nur wenig verengt, die Innenfläche
35 des Ueberwurfrings 31 die Kugeln 28 in die Vertiefungen 29 der Kurvenbüchse 21
drückt und somit das Verschlussglied 5 im Rohrstutzen 1 verriegelt. Somit ist es
ausgeschlossen, dass sich bei nur eingestecktem, nicht aber verriegeltem Verschlussglied
im I)ampfdruckkochkessel ein Druck aufbaut, der das Verschlussglied in gefährlicher
Weise aus dem Rohrstutzen schleudern könnte.
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Neben den angeführten, weitgehenden und grösstenteils automatisch
erfolgenden Sicherheitsfunktionen weist das vorliegende Drehkolben-Auslassventil
den Vorteil auf, dass es nur wenige und einfach herstellbare Einzelteile benötigt
und auch für verhältnismässig kleine Durchmesser des Rohrstutzens 1 ausbildbar ist.
Zudem weist das Drehkolben-Auslassventil einen minimalen Verschmutzungsgrad auf,
indem zufolge der Abdichtung durch den Dichtring 11 nur das Ansatzteil 3, das Auslass-Rohrteil
2, die Kolbenkappe 7 und der daran anschliessende Teil des Kolbenrohrs 6, der zudem
verschlossen ist, mit dem Inhalt des Dampfdruckkochkessels in Berührung kommen und
gereinigt werden müssen.
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Anstelle des dargestellten Verschlusses mittels der mit dem O-Ring
8 versehenen Kolbenkappe 7 und der zugeordneten Dichtfläche 9 kann natürlich am
Kolbenrohr auch ein Ventilteller oder dgl. angeordnet sein, dem ein entsprechender
Ventilsitz am Ansatzteil 2 zugeordnet ist.
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Das vorliegende Drehkolben-Auslassventil kann auch in um 900 gedrehter
Lage am Dampfdruckkochkessel angebracht scin, d.h.
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es kann das Rohrteil 2 entsprechend dem Rohrteil 3 am Dampfdruckkochkessel
befestigt sein, während dann das Rohrteil 3 das Auslass-Uohrteil bildet.