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ÖSTERREICHISCHES PATENTAMT
EMI1.1
GEBRÜDER SULZER AKTIENGESELLSCHAFT
IN WINTERTHUR (SCHWEIZ)
Druckwellenventil Angemeldet am 18. Juni 1962 (A 4878/62) ; Priorität der Anmeldung in der Schweiz vom 7. Juli 1961 beansprucht.
Beginn der Patentdauer : 15. Jänner 1964.
Die Erfindung betrifft ein Druckwellenventil zum Schutze von Lüftungsanlagen vor Explosionsdruck- wellen mit einer senkrecht zu der Lufteintritts- bzw. Luftaustrittsöffnung angeordneten und sich bei Über- druck auf die eine Öffnung auflegenden Ventilplatte.
Um die Lüftungsanlagen von Schutzräumen, z. B. bei Nahtreffern von Atombomben, vor der Zerstö- 5 rung durch die Druckwelle und den nachfolgenden Sog zu bewahren, ist es nötig, die Verbindungsstellen mit der Aussenluft (Frischluftansaugung und Abluftausblasung) durch Ventile zu schützen, die sowohl bei
Druck als auch bei Sog die Anlage nach aussen hin abschliessen. Als Beispiel sei die Amplitude der Druck- welle mit einem Wert zwischen 5 und 10 kg/cm2 angenommen ; die Wellenfront ist dann sehr steil, prak- tisch senkrecht ; die Fortpflanzungsgeschwindigkeit liegt in der Grössenordnung von 500 m/sec. Daraus 10 ergibt sich die Folgerung, dass die Ventile sehr geringe Trägheit haben müssen, damit sie bei Ankunft der Druckwelle in etwa 10-3 sec schliessen.
Weiter entfernte Explosionen haben flachere Wellen von geringerer Amplitude, aber mit längerer
Wirkungsdauer, so dass auch durch sie die Anlagen gefährdet sind. Die Ventile müssen auch in diesem
Fall, wo die Schliesskraft des Aussendruckes bzw. des Soges relativ gering ist, zuverlässig arbeiten. Sie 15 dürfen insbesondere auch bei jahrelangem Nichtgebrauch ohne Revision nicht verschmutzen und festsitzen,
Sie sollen daher möglichst ohne gleitende und reibende Teile konstruiert sein, die schon bei der Monta- ge durch Baustaub in ihrer Funktion beeinträchtigt werden könnten.
Weiterhin soll der Strömtuigswiderstand im normalen Betrieb möglichst gering sein, um die notwen- dige Ventilatorleistung nicht zu sehr zu steigern.
20 Um allen diesen Forderungen zu genügen, besteht die Erfindung darin, dass die Ventilplatte reibungs- frei an Federn aufgehängt ist und dass ferner der Ventilsitz als Gitter ausgebildet ist, so dass die Ventil- platte beim Abschliessen der Öffnung auf ihrer ganzen Fläche gestützt wird.
Es ist bereits ein ähnliches Ventil für den gleichen Zweck bekannt, bei dem ein in die Be- bzw. Ent- lüftungsleitung eingebautes druckfestes Gehäuse vorhanden ist, in dem senkrecht zu der Verbindungslinie 25 der Lufteintritts- und Luftaustrittsöffnung ein plattenartiger Verschlusskörper angeordnet ist, der in Rich- tung dieser Verbindungslinie verschiebbar ist und sich bei Überdruck auf die eine Öffnung auflegt. Da bei dem bekannten Ventil die gitterartige Ausbildung des Ventilsitzes fehlt, muss, um die notwendige Fe- stigkeit zu gewährleisten, die Ventilplatte relativ dick ausgebildet sein. Deshalb wird sie bei diesem be- kannten Ventil nicht reibungsfrei an Federn aufgehängt, sondern durch Büchsen geführt, die bei Über- 30 druck gegen Federn wirkend auf zwei Achsen gleiten.
Durch Korrosionserscheinungen oder Verschmut- zungen bedingt, besteht die Gefahr, dass ein rasches und sicheres Abschliessen der Be- oder Entlüftungs- öffnung nicht mehr gewährleistet ist.
Weiterhin ergibt sich bei der bekannten Konstruktion für die Verschiebung der Platte eine grössere
Trägheit derselben und damit eine längere Schliesszeit des Ventils.
35 Auf Grund der gitterartigen Ausbildung des Ventilsitzes nach der Erfindung können die Ventilplatte dagegen relativ dünn und leicht sein, was die Trägheit des Ventils wesentlich herabsetzt, ohne dass die notwendige Festigkeit darunter leidet.
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So können bei der erfindungsgemässen Ausbildung des Ventils die Ventilplatte aus Stahlblech von höchstens 1 mm Dicke bestehen, wobei vorteilhafterweise der Anschlag auf den Ventilsitz durch eine
Kunststoffhülle, die über die Ventilplatte gezogen wird, gedämpft werden kann.
Noch leichter wird die Ventilplatte, wenn sie aus Kunststoff, z. B. einem solchen auf Nylonbasis,
5 besteht.
Schliesslich ist es zweckmässig, wenn beiderseits der Ventilplatte ein Ventilsitz angeordnet ist, wo- bei der eine als Abschluss für die Einströmrichtung und der andere als Abschluss für die Ausströmrichtung dient.
Die Forderung nach geringerer Trägheit und kurzem Schliessweg bringt es ferner mit sich, dass das
10 Ventil relativ klein gebaut werden muss, d. h., dass für eine Anlage eine Vielzahl von Ventilen nötig ist.
Dies bedeutet aber keinen Nachteil, da die Durchführungen durch die Betonmauern ohnehin in Einzelroh- re unterteilt werden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus nachstehender Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung.
15 Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung, in einem Schnitt längs der Achse, einen Lüftungskanal, der mit einem nach der Erfindung ausgebildeten Ventil verschlossen ist. Fig. 2 stellt den Schnitt nach
Linie ll-1I in Fig. 1 dar, während Fig. 3 eine andere Ausführungsform der Erfindung zeigt, wobei beide
Enden des Lüftungskanals mit einem Ventil nach der Erfindung abgeschlossen sind.
Das Gehäuse des Ventils nach den Fig. 1 und 2 besteht aus zwei gleichen Teilen 1 und 2 und wird in
20 einer geeigneten Vertiefung 3 der Betonwand 5 vor der Öffnung des Lüftungskanals 4 mittels in der
Wand 5 eingelassener Schrauben 6 mit Muttern 7 montiert. Zwischen der Wand 5 und dem Teil 2 des Ge- häuses ist dabei eine geeignete Dichtung 8, z. B. aus Gummi, eingelegt. In der Mitte des Gehäuses ist eine Platte 9 an Federn 10 aufgehängt, die an Ösen 11 an dem Gehäuseteil 2 eingehängt sind. Die Plat- te 9 passt mit Überlappung auf die Durchströmöffnung 12 des Gehäuseteils 2 und die Durchströmöffnung 13 25 des Gehäuseteiles 1. Die Federn 10 sind so bemessen, dass bei normalem Luftdurchfluss die Platte 9 in der
Gehäusemitte hängt.
Ergibt sich eine Geschwindigkeitserhöhung infolge vergrösserter Druckdifferenz oder gar einer Druckwelle, so schlägt die Platte 9 gegen die Durchströmöffnung 12 bzw. 13 und versperrt den
Durchgang, u. zw. sowohl in der einen wie in der andern Richtung. Die Durchströmöffnungen 12 bzw. 13 sind als wabenartige Stützgitter ausgebildet. Dadurch kann die Ventilplatte sehr dünn bemessen sein, da 30 die Gitter die Druckkräfte aufnehmen und die Platte 9 lediglich, in der Art einer Membran, als Dichtung arbeitet.
In dem gezeigten Beispiel besteht die Ventilplatte 9 aus einem Stahlblech von etwa 0, 3 mm Dicke.
Um den Aufschlag der Platte 9 auf den Ventilsitzen 12 und 13 zu dämpfen, ist es möglich, diese Ventil- platte 9 mit einem Kunststoff zu überziehen, oder sie nur aus Kunststoff, z. B. aus Nylon, herzustel- 35 len.
Die Platte 9 kann umso dünner und leichter sein, je enger das Gitter ist. Man wird eine Gitterzel- lengrösse von beispielsweise 6x6 bis 10x10 mm wählen, bei 1 mm Stegdicke der Gitterstäbe, wobei die
Erfindung durch diese Massangabe aber nicht begrenzt wird.
Das Stützgitter hat noch den zusätzlichen Vorteil, das Innere des Ventils vor gröberen Verunreini- 40 gungen zu schützen.
Das Ventil kann auf der Aussenseite oder auf der Innenseite der Wand 5 angebracht sein. Bei der
Aussenmontage muss das Gehäuse nur dem geringeren Sog standhalten. Bei Innenmontage muss es dem vollen Stosswellendruck widerstehen, ist aber dafür vor Beschädigungen durch herumfliegendes Material geschützt und ausserdem zur Revision leichter zugänglich.
45 Ein Vorteil des beschriebenen Ventils ist weiterhin die kompakte Anordnung und leichte Montierbar- keit, die damit erreicht wird, dass die gleiche Ventilplatte 9 für den Abschluss in beiden Strömungsrich- tungen dient.
Es ist aber auch möglich, das Ventil unter Verwendung einer zusätzlichen Ventilplatte 9 zu teilen und, wie in Fig. 3 gezeigt, eine Hälfte aussen und die andere Hälfte innen einzubauen. Dabei kann es 50 dann vorteilhaft sein, an der Aussenseite, wenn nötig, einen Schutzdeckel 14 mit einem einfachen Stab- gitter 15 anzubringen.
Zur Orientierung über die Funktionen des Ventils können noch folgende überschlägige Zahlen die- nen, durch die die Erfindung aber keineswegs eingeschränkt werden soll :
Wenndas Plattengewicht 1 g/cm und der Hub, also der Weg von der Mitte des Gehäuses bis zum 55 Sitz des Ventils, 50 mm betragen, dann schliesst das Ventil bei Ankunft einer Druckwelle von 10 kg/ : m in 10-3 sec. Die Auftreffgeschwindigkeit der Platte auf den Sitz ist dabei etwa 100 m/sec. Da die Druck-
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- 3-Nr. 235526 welle mit etwa 500 m/sec ankommt, gelangt sie während der Schliesszeit von 10-3 sec nur 0,5 m weit ; die mit dem Stoss eindringende Luftmenge kann also vernachlässigt werden. Wenn notwendig, kann das
Plattengewicht mit genügender Sicherheit noch erheblich, z.
B. auf 1/10 des angenommenen Wertes, ge- senkt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
5 1. Druckwellenventil zum Schutze von Lüftungsanlagen vor Explosionsdruckwellen mit einer senk- recht zu der Lufteintritts- bzw. Luftaustrittsöffnung angeordneten und sich bei Überdruck auf die eine Öffnung auflegenden Ventilplatte, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilplatte reibungsfrei an Federn aufgehängt ist und dass ferner der Ventilsitz als Gitter ausgebildet ist, so dass die Ventilplatte beim Ab- schliessen der Öffnung auf ihrer ganzen Fläche gestützt wird.