federbelastete Sicherheitsventile
LESER federbelastete Sicherheitsventile
Funktion federbelastetes Sicherheitsventil

Grundfunktion eines federbelasteten Sicherheitsventils

Geschlossenes Ventil

In einem federbelasteten Sicherheitsventil wird die Schließkraft oder Federkraft durch eine spiralförmige Feder aufgebracht, die durch eine Einstellschraube zusammengedrückt wird. Die Federkraft wird über die Spindel auf den Teller übertragen. Der Teller schließt gegen die Sitzbuchse, solange die Federkraft größer ist als die Kraft, die durch den Druck am Eintritt des Ventils entsteht. Die Abbildung zeigt eine Vergrößerung des Bereichs von Sitzbuchse und Teller eines Sicherheitsventils und die auf den Teller wirkenden Kräfte.
Funktion federbelastetes Sicherheitsventil
Öffnendes Ventil

Im Falle einer Störung öffnet das Ventil bei einem festgelegten Ansprechdruck. Die Federkraft Fs wirkt in Schließrichtung und Fp, die Kraft, die durch den Druck am Eintritt des Sicherheitsventils entsteht, wirkt in Öffnungsrichtung. Beim Ansprechdruck sind die Kräfte Fs und Fp ausgeglichen. Es gibt keine resultierende Kraft um den Teller unten auf dem Sitz zu halten. Das Sicherheitsventil wird sichtlich oder hörbar öffnen (erstes hörbares Geräusch).
Funktion federbelastetes Sicherheitsventil

Der Druck unter dem Ventil muss über den Ansprechdruck steigen, bevor das Ventil einen erkennbaren Hub erreicht. Als Ergebnis der Beschränkung des Stroms zwischen dem Teller und dem Einstellring baut sich in der Druckkammer Druck auf. Der Druck wirkt nun auf einen vergrößerten Tellerbereich. Dies steigert die Kraft Fp, so dass die zusätzliche Federkraft, die benötigt wird um die Feder weiter zusammen zu drücken, überwunden wird. Das Ventil öffnet dann schnell mit einem "pop", in den meisten Fällen mit vollem Hub. Überdruck ist der Druckanstieg über den Ansprechdruck, der für das Sicherheitsventil notwendig ist, um vollen Hub und volle Leistung zu erreichen. Der Überdruck wird gewöhnlich als Prozentsatz des Ansprechdrucks ausgedrückt. Richtlinien und Normen schreiben Grenzen für den maximalen Überdruck vor. Ein typischer Wert ist 10%. Der Wert bewegt sich zwischen 3% und 21%, je nach Norm und Anwendung.

Wieder schließendes Ventil

Bei den meisten Anwendungen vermindert ein richtig ausgelegtes Ventil den Druck im Behälter, wenn Medium abgelassen wird. Der Druck im Behälter wird folglich sinken und damit reduziert sich auch die Kraft Fp. Beim Ansprechdruck jedoch wirkt der Strom noch auf die vergrößerte Tellerfläche, was dazu führt, dass das Ventil geöffnet bleibt. Es wird eine weitere Reduzierung des Drucks benötigt, bis die Federkraft Fs wieder größer ist als Fp und das Sicherheitsventil beginnt wieder zu schließen. Beim Schließdruck berührt der Teller die Sitzbuchse wieder und das Sicherheitsventil ist wieder geschlossen.

Die Druckabsenkung ist der Unterschied zwischen Ansprechdruck und Schließdruck eines Sicherheitsventils und wird als Prozentsatz vom Ansprechdruck ausgedrückt. Der Wert bewegt sich von -4% bis -20%, je nach Regelwerk und Anwendung (Dampf, Gas, Flüssigkeit).
Funktionskurve federbelastetes Sicherheitsventil

Funktionsdiagramm

Das Diagramm zeigt eine typische Funktionskurve eines federbelasteten Sicherheitsventils.

Betrieb eines Sicherheitsventils der Serie 526 API mit Einstellring und anfänglich akustischem Ablass beim Ansprechdruck. 


Es ist wichtig zu verstehen, dass der Betriebsdruck der zu schützenden Ausrüstung unter dem Schließdruck des Ventils liegen muss. Die meisten Hersteller sowie die Regelwerke empfehlen einen Unterschied von 3 – 5% zwischen Schließdruck und Betriebsdruck, um ein sauberes Schließen des Ventils zu gewährleisten und wieder eine gute Sitzdichtheit zu erhalten.
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