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Vorrichtung zur Verhütung des Einfrierens von wasserführenden Anlagen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Verhütung des Einfrierens von wasserführenden Anlagen, wie Wasserleitungen oder Wasserbehälter, wobei ein Ablassventil durch ein temperaturabhängiges Organ, einen sogenannten Temperaturfühler, gesteuert wird. Bei eintretendem Frost öffnet der der Abkühlung bevorzugt ausgesetzte Fühler das Ablassventil und lässt Wasser aus der Anlage so lange aus- fliessen, bis sich der Fühler wieder erwärmt und das Ventil schliesst oder bis die Anlage entleert ist.
Die Verstellungen des Ablassventiles erfolgen bei den bekannten Ausbildungen schleichend, entsprechend den Fühlerbewegungen, so dass die Gefahr besteht, dass die zu Beginn der Öffnung des Ventiles aus diesem austretenden kleinen Wassermengen den noch sehr kleinen Öffnungsspalt sofort vereisen. Hiedurch versagt diese Sicherungseinrichtung und die zu sichernde Anlage bzw. die Leitung oder der Behälter können Frostschäden erleiden. Auch das Schliessen des Ventils erfolgt bei den bekannten Ausbildungen schleichend, wodurch die Gefahr entsteht, dass das noch nicht ganz geschlossene Ventil festfriert. Auch dies führt zu einem Versagen der Sicherungseinrichtung, da der Fühler das zugefrorene Abschlussglied nicht öffnen kann.
Zur Vermeidung dieser schleichenden Bewegungen des Ablassventils wurde bereits die
Verwendung, eines Magnetventils vorgeschlagen, dessen Stromkreis von einem Temperaturfühler gesteuert wird, wodurch das volle Öffnen oder Schliessen des Ventils stets plötzlich und schlagartig erfolgt. Eine elektrische Stromquelle steht Jedoch nicht überall zur Verfügung. Ausserdem ist eine solche Einrichtung vielteilig und teuer in der Anschaffung und im Betrieb.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, diese Nachteile zu beseitigen und besteht im wesentlichen darin, dass in die Kraftübertragung vom Temperaturfühler auf das Ventil ein das Öffnen und Schliessen des Ventils nach einem vorbestimmten Hub des Verstellgliedes des Temperaturfühlers schlagartig erzwingendes Glied eingeschaltet ist. Auf diese Weise wird ein schleichendes Öffnen oder Schliessen des Ventils vermieden. Im Betrieb befindet sich dann das Ventil stets entweder in völlig geöffnetem oder völlig geschlossenem Zustande, während Zwischenstellungen unmöglich gemacht sind. Wenn Wasser durch das Ventil abgelassen wird, so kann nur der volle Wasserstrom auftreten, der auch bei tiefen Temperaturen nicht zu einer Eisbildung neigt, sondern sogar gegebenenfalls bereits aufgetretene kleine Eisbildungen wieder auftaut.
Dieses in die Kraftübertragung zwischen dem temperaturabhängigen Organ bzw. dem Temperaturfühler und dem Ventil eingeschaltete Glied bildet sozusagen eine Schnappvorrichtung, welche nur in die der Offenstellung und der Schliessstellung des Ventiles entsprechenden Stellung einschnappt und Zwischenstellungen überspringt. Der Temperaturfühler kann daher ohne weiteres eine gleichförmige, schleichende Bewegung ausführen, während die Bewegung des Ventils dennoch schlagartig erfolgt.
Gemäss der Erfindung ist dieses in die Kraftübertragung eingeschaltete Schnappglied von federnden Organen, insbesondere von unter Federwirkung stehenden Kugeln, gebildet, welche derart mit einer mit Schrägflächen ausgebildeten Rast zusammenwirken, dass sie beim Öffnungshub des Temperaturfühlers zuerst die Schliesskraft des Ventils erhöhen und nach Überspringen der Rast das Ventil plötzlich öffnen, während sie beim Schliesshub des Verstellgliedes des Temperaturfühlers zuerst das Ventil offen halten und nach Überspringen der Rast das Ventil plötzlich schliessen. Solche von Kugeln und Rasten gebildete Schnappglieder sind, z. B. bei elektrischen Schaltern, an sich bekannt.
Bei der erfindunggemässen Ausbildung wird der Schliessdruck des Ventils durch die Bewegung des Temperaturfühlers im Sinne einer Öffnung des Ventils sogar noch verstärkt und die Dichtheit des Abschlusses gewährleistet, so lange bis der Moment eintritt, in welchem das Ventil schlagartig öffnet, während bei der umgekehrten Bewegung des Temperaturfühlers die Offenstellung des Ventils bis zum Moment des schlagartigen Schliessens gesichert ist.
In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles schematisch erläutert.
Fig. l zeigt einen Längsschnitt durch die er- nndungsgemässe Vorrichtung, während Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie A-B der Fig. 1 darstellt.
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An der zu sichernden Anlage, z. B. einer Wasserleitung oder einem Behälter, ist an einer geeigneten Stelle eine mit einem Gewinde 1 ausgebildete Öffnung vorgesehen, in welche das Gehäuse 3 des Ablassventils eingeschraubt ist.
Als Abschlussglied dient ein hohler Ventilkörper 4, welcher die Ausflussöffnung 2 abschliesst.
Ein Temperaturfühler. 5 ist mittels eines Gewindes 6 unterhalb der Ausflussöffnung 2 befestigt und beeinflusst das Ventil 4 durch eine Stange 7 unter Vermittlung einer Schnappvorrichtung, die im folgenden erläutert ist.
Die Fühlerstange 7 endet in einem Hohlzylinder 8, dessen oberer Teil, wie der Querschnitt in Fig. 2 zeigt, vier radiale Löcher 9 aufweist, in welchen Kugeln 10 liegen. Diese vier Kugeln 10 werden mittels einer fünften, im Hohlzylinder 8 geführten Kugel 11 unter der Wirkung einer Feder 12 stets so beeinflusst, dass sie in den Bohrungen 9 radial nach aussen gedrückt werden.
Der obere Teil des Ventils 4 ist als hohlzylindrischer Körper 13 ausgebildet, welcher über den Ansatz 8 der Fühlerstange 7 greift und aussen in einer Führung 14 vertikal geführt ist.
Im Hohlkörper 13 ist im Bereiche der Kugeln 10 eine Rast bzw. ein Wulst 15 von dreieckigem
Querschnitt vorgesehen. In der gezeichneten
Stellung drücken die Kugeln 10 an die untere
Flanke des Wulstes 15. Durch den Druck der
Kugeln wird der Hohlkörper 13 mit dem Ventil 4 gehoben und das Ventil auf den Sitz 2 gepresst.
Diese Abschlussstellung nimmt das Ventil 4 ein, so lange die Aussentemperatur über dem
Gefrierpunkt des Wassers liegt.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Zeichnung ist der Fühler 5 von einem mit Wasser gefüllten
Gefäss gebildet. Beim Gefrieren des Wassers wird durch die Volumsvergrösserung desselben, sobald die Eisbildung beginnt, die Stange 7 nach oben bewegt. Die Kugeln 10 gleiten hiebei längs der unteren Flanke des Wulstes 15 und werden entgegen der Federkraft radial nach innen gedrückt, wobei sich der Druck, mit dem das
Ventil 4 die Ausflussöffnung 2 verschlossen hält, verstärkt. Die Verstellkraft des Fühlers 5 wirkt sich daher zunächst im schliessenden Sinne auf das Ventil 4 aus.
Sobald die Kugeln 10 jedoch über die Kante l5' des Wulstes 15 nach oben gelangen, schnappen sie unter der Kraft der Feder 12 wieder radial nach aussen und drücken dabei auf die obere
Flanke des Wulstes 15. Dadurch wird das Ventil 4 schlagartig abwärts bewegt, bis der Bund 16 eines den Hohlkörper 13 abschliessenden Pfropfens 17 nach dem Weg h gegen den oberen Rand 18 der
Führung 14 anschlägt. Die damit verbundene plötzliche Öffnung der Ventiles 4 um den Hub h hat einen sofortigen kräftigen Wasserausfluss durch die Ausflussöffnung 2 zur Folge. Das
Wasser fliesst durch Löcher 19 über den Tem- peraturfühler 5 nach unten ins Freie ab.
Nun ist die Einrichtung so eingestellt, dass diese Öffnung bereits vor Erreichen einer gefähr- lichen Wassertemperatur in der zu sichernden Leitung eintritt. Das Ausflusswasser hat also noch eine über dem Gefrierpunkt liegende Temperatur. Durch die Bespülung wird nun wieder der vereiste Wasserinhalt des Fühlers 5 erwärmt und taut auf, worauf die Stange 7 sich wieder abwärts bewegt. Die Kugeln 10 werden jetzt durch die obere Flanke des Wulstes 15 gezwungen, wieder radial nach innen zu gleiten.
Sie drücken dabei das Ventil 4 nach unten und suchen es in der Offenstellung zu halten. Die Verstellkraft des Fühlers wirkt nun auf das Ventil 4 im öffnenden Sinne, so lange bis die Kugeln unter die Kante 15'des Wulstes 15 gelangen. In diesem Moment erhalten sie wieder Fühlung mit der unteren Flanke des Wulstes 15 und es erfolgt ein schlagartiges Schliessen des Ventils 4. Dieses ruckartige Öffnen und Schliessen des Abschlussgliedes 4 wiederholt sich bei anhaltendem Frost, bis die zu sichernde Anlage entleert ist.
Im Rahmen der Erfindung kann naturgemäss auch ein Temperaturfühler mit einem starren Dehnungskörper oder mit einer Dehnungsflüssigkeit, die nicht gefriert, angewendet werden. Die Verwendung der Volumsveränderungen des Wassers beim Gefrieren zu Eis im Fühler 5 ist jedoch aus folgenden Gründen vorteilhaft :
Die Umstellung einer Schnappvorrichtung erfordert vom Fühler 5 einen gewissen Verstellhub.
Für diesen Hub ist ein entsprechendes Temperaturgefälle nötig. Dieses muss unbedingt oberhalb des Gefrierpunktes des Wassers liegen und nicht zu nahe beim Gefrierpunkt, denn es muss aus Sicherheitsgründen die Einrichtung so eingestellt werden, dass die Öffnung des Abschlussgliedes frühzeitig vor dem Eintritt der wirklichen Gefriergefahr erfolgt. Die unvermeidbaren Wasserverluste fallen dabei verhältnismässig gross aus. Sie werden um so kleiner, je näher die Eröffnungstemperatur für das Abschlussglied beim Gefrierpunkt des Wassers liegt. Es bildet nun einen zusätzlichen Teil des Erfindungsgedankens, dass man als Temperaturfühler ein mit Wasser gefülltes Gefäss verwendet, wobei die Volumsveränderungen des Wassers beim Gefrieren zu Eis und beim Wiederauftauen die Schnappvorrichtung betätigen.
Man gewinnt dadurch einen grossen Verstellhub des
Fühlers 5 gerade bei Eintritt der Gefriertemperatur und ist nicht gezwungen, aus Sicherheitsgründen die Öffnung des Ventils 4 bereits hoch über dem Gefrierpunkt einzustellen.
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