CH565567A5 - Explosive actuated valve with shearing device - provides rapid opening for actuation of fire extinguisher - Google Patents

Description

  
 



   Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verschluss für einen ein Fluid unter Druck enthaltenden Hohlkörper.



  Der Verschluss soll sich insbesondere für die Verwendung in Feuerlöschgeräten mit einem Hochdruckbehälter eignen, der flüssiges Kohlendioxyd oder ein anderes feuerlöschendes Eluid enthält.



   An solche Verschlüsse sind folgende Anforderungen zu stellen: a) schnelles Öffnen von Hand oder durch automatische Betätigung, b) unbehinderter geradliniger Durchfluss des Fluids, wenn der Verschluss geöffnet ist, c) kein Lecken, selbst nach Lagerung über mehrere Jahre, und d) deutliche und leicht erkennbare Anzeige des Zustandes des Verschlusses (offen oder geschlossen).



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verschluss zu schaffen, der die vorstehend aufgeführten Forderungen möglichst weitgehend erfüllt. Erfindungsgemäss ist zu diesem Zweck der Verschluss gekennzeichnet durch: a) ein über einer Öffnung des Hohlkörpers befestigbares Gehäuse mit einer Kammer mit einer mindestens teilweise zylindrisch ausgebildeten Wand, die eine einen mit einer abscherbaren Verschlussscheibe versehenen Einsatz umgebende Öffnung und eine dieser gegenüberliegende Austrittsöffnung für das Entweichen des Fluids aus der Kammer aufweist, b) einen innerhalb der Kammer beweglich angeordneten Schieber mit einem Kolben, einem Abscherwerkzeug, einem Führungsbolzen und einem zur Längsachse des Schiebers querlaufenden, zylindrischen Durchgang,

   welcher bei abgescherter Verschlussscheibe einen durch die abgescherte Verschlussscheibe im Einsatz freigegebenen Durchtritt mit der Austrittsöffnung verbindet, c) einen Gewindestopfen, der das dem Kolben zugeordnete Ende der Kammer abschliesst und eine Sprengkapsel für die Erzeugung eines den Schieber über den Kolben zwecks Abscherung der Verschlussscheibe zu bewegenden Gasdrucks aufnimmt, d) ein die Kammer auf ihrem anderen Ende begrenzendes Abschlussstück mit einer den beweglichen Führungsbolzen aufnehmenden Bohrung, e) eine an einem Gewindezapfen des Abschlussstückes sitzende Überwurfmutter, die den Führungsbolzen beim Abschrauben mitnimmt und damit ein Abscheren der Verschlussscheibe bewirkt, wobei Mittel vorgesehen sind, die den Schieber in eine Lage bewegen, in der der zylindrische Durchgang den Durchtritt im Einsatz mit der Austrittsöffnung verbindet.



   Der Verschluss nach der Erfindung bietet den Vorteil, dass er sich durch Verdrehen der Überwurfmutter von Hand rasch öffnen lässt, und anderseits ein sehr schnelles   Öffnen    auf automatischem Wege, z. B. durch eine elektrische Fern steuerung, möglich ist. Die Organe sind einfach und betriebs sicher und bedürfen keiner Wartung. Dank der Verwendung einer abscherbaren Verschlussscheibe sind die Dichtungs probleme ohne Schwierigkeiten lösbar. Der Führungsbolzen, der einen Teil des in der Kammer gelagerten Schiebers bildet, tritt vorzugsweise beim Öffnen des Verschlusses infolge der
Längsverschiebung des Schiebers aus dem Gehäuse und kann dem Beobachter eine Anzeige hinsichtlich des Betriebszu standes des Verschlusses verschaffen.



   Im folgenden sind zwei beispielsweise Ausführungsformen des Gegenstandes der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es stellen dar:
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch die erste Ausführungsform,
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1,
Fig. 3 einen teilweisen Horizontalschnitt durch das Gehäuse, den Schieber und eine Führungsnut,
Fig. 4 einen der Fig. 3 entsprechenden Schnitt, bei ge   öffnete    Verschluss, und
Fig. 5 einen Vertikalschnitt durch die zweite Ausführungsform.



   Der Verschluss besteht aus einem Gehäuse 10, das eine als Gewindebohrung ausgebildete Öffnung 12 und eine dieser gegenüberliegende Austrittsöffnung 11 aufweist. Das Gehäuse 10 besitzt eine horizontale Kammer 13 mit einer zylindrischen Wand. Diese braucht nicht über ihre ganze Länge zylindrisch zu sein. In der Kammer 13 ist ein Schieber beweglich angeordnet. Dieser Schieber ist mit einem Kolben 14, einem Abscherwerkzeug 33, einem Führungsbolzen 25 und einem zur Längsachse des Schiebers querlaufenden zylindrischen Durchgang 32 ausgestattet. Das dem Kolben 14 zugeordnete Ende der Kammer 13 ist durch einen Gewindestopfen 15 verschlossen, der eine Sprengkapsel 16 aufnimmt. Die Kapsel, die eine Platzpatrone sein kann, wird durch den durch eine Leitung 17 fliessenden Strom zur Zündung gebracht.

  Am anderen Ende ist die Kammer 13 durch ein aus einem Stück mit dem Gehäuse 10 bestehendes Abschlussstück 18 begrenzt, welches mit einer Bohrung 23 und einem Gewindezapfen 21 versehen ist, auf welchem eine Überwurfmutter 22 sitzt. Der Gewindezapfen 21 hat eine ringförmige Nut zur Aufnahme eines Dichtungsrings 24 mit kreisförmigem Querschnitt. Der Führungsbolzen 25 führt den Schieber axial beim Öffnen des Verschlusses.



   Die Mutter 22, die eine ringförmige Nut besitzt, nimmt eine Druckfeder 26 auf, die sich mit Vorspannung gegen eine Widerlagerscheibe 27 legt. Diese Scheibe wird durch einen am Führungsbolzen 25 befestigten Sprengring 28 gehalten. Auf der Aussenseite der Mutter 22 sind eine Anzahl Schlitze 30 angebracht, in welche ein Schraubenschlüssel eingreifen kann, wenn die Mutter 22 gedreht und der Verschluss von Hand geöffnet werden soll.



   Beim Öffnen des Verschlusses durch ein Losschrauben der Mutter 22 wird eine Teil eines im Bereiche der Öffnung 12 festgeschraubten Einsatzes 36 bildende, abscherbare Verschlussscheibe 34 abgeschert, so dass die Feder 26 zur Wirkung kommt und bestrebt ist, den Schieber zu verschieben.



  Dadurch stellt sich ein Teilvakuum zwischen dem Gewindestopfen 15 und dem Kolben 14 ein. Um dieses zu beheben, ist im Gehäuse 10 eine Bohrung 31 vorgesehen, wodurch Aussenluft in die Kammer 13 einströmen und den Unterdruck ausgleichen kann. Vorzugsweise mündet die Bohrung 31 möglichst nahe beim Gewindestopfen 15 in die Kammer 13, damit die Wirkung der Feder 26 so wenig als möglich beeinträchtigt wird. Ein Rückschlagventil 20 ist an die Bohrung 31 angeschlossen, damit die Gase beim Explodieren der Sprengkapsel 16 nicht durch die Querbohrung 31 entweichen können. Das Ventil 20 schliesst ferner Leckverluste bei geöffnetem Verschluss aus. Das für das Abscheren der Verschlussscheibe 34 vorgesehene Abscherwerkzeug 33 besitzt eine zylindrische Abscherausnehmung 35, deren Wände die abscherbare Verschlussscheibe 34 umgreifen. 

  Die Verschlussscheibe 34 bildet einen Teil eines auswechselbaren Einsatzes 36, welcher an seinem unteren Abschnitt ein Gewinde trägt und festgeschraubt werden kann, bevor die Teile des Verschlusses endgültig zusammengefügt werden. Die Verschlussscheibe 34 ist mit dem übrigen Teil des Verbundstückes 36 durch einen schmalen Metallring verbunden, der beim Abschervorgang bricht. Dieser ringförmige Teil kann z. B.



  0,4 mm dick und 0,3 mm hoch sein.



   Der zerstörbare Einsatz 36 ist in das obere Ende eines Rohr-Anschlussteils 37 eingeschraubt, der seinerseits mit dem Gehäuse 10 verschraubt ist. Der Anschlussteil 37 ist mit einer seitlich angebrachten Gewindebohrung ausgestattet,  in welche ein Nadelventil 40 für das Füllen des Behälters eingeschraubt ist.



   Der Anschlussteil 37 kann auch mit weiteren Vorrichtungen ausgestattet sein, wie z. B. einer Sicherungsvorrichtung mit einer Bruchscheibe zum Senken des Druckes, wenn dieser einen bestimmten Wert überschreitet; zusätzlich kann ein Druckanzeiger angeschlossen werden.



   Der untere Abschnitt des Anschlussteils 37 ist mit einem Gewinde versehen, was den Anschluss an einen Speicherbehälter erlaubt. Im vorliegenden Fall ist dies eine Gasflasche, deren halsförmiger Ansatz die Bezugsziffer 38 trägt. Auf der Innenseite des Anschlussteils 37 ist eine Leitung 39 fixiert, die bis auf den Boden der unter Druck stehenden   Glasflasche    geführt ist, um sicher zu stellen, dass auch das dichtere Medium aus der Flasche entweichen kann.



   Um den Kolben 14 während und nach dem Öffnen des Verschlusses zu führen und in seiner jeweils erreichten Stellung zu halten, ist eine Führungsnut 41 (Fig. 2 und 3) in eine Seite des Schiebers geschnitten.



   Eine Schraube 42 ist am Gehäuse 10 angebracht und wird durch eine Sicherungsmutter 43 in ihrer Lage gesichert. An dem in die Führungsnut 41 ragenden Ende der Schraube 42 ist eine Arretierkugel 44 gelagert (Fig. 4), die von einer nicht dargestellten Feder in dem Schraubenkörper beaufschlagt ist.



  Um den Kolben 14 in seiner offenen Stellung zu halten, kann die Kugel in eine am Grund der Führungsnut 41 angebrachte Bohrung 45 ragen.



   Die Arbeitsweise des beschriebenen Verschlusses ist folgende:
Der Anschlussteil 37 wird zunächst mit der Leitung 39, dem Füllventil 40 und dem zerstörbaren Einsatz 36 verbunden. Dann wird der Anschlussteil 37 auf den Hals 38 der   Glasflasche    geschraubt und dieser mit dem gewünschten Fluid mit Hilfe des Ventils 40 gefüllt. Anschliessend wird das Gehäuse 10 mit den anderen Teilen des Verschlusses am Anschlussteil 37 festgeschraubt. Während dieser Operation wird der Führungsbolzen 25 in der in Fig. 1 gezeigten Lage gehalten. Damit ist der Verschluss betriebsbereit. Ein zusätzliches Rohr, ein Trichter oder eine Düse können an der Austritts öffnung 11 befestigt werden.



   Wenn der Verschluss automatisch betätigt werden soll, wird eine elektrische Spannung auf die Leitung 17 gegeben, wodurch die Sprengpatrone 16 gezündet wird und der Gasdruck auf den Kolben 14 wirkt. Dieser bewegt sich vom Gewindestopfen 15 weg und läuft solange weiter, bis in seiner Endstellung der Durchgang 32 mit der Austrittsöffnung 11 ausgerichtet ist. Während dieser Bewegung wird die Verschlussscheibe 34 vom Einsatz 36 abgeschert. Das Fluid strömt nun ungehindert aus der Gasflasche durch den nun offenen Durchtritt im Einsatz 36.



   Es ist wesentlich, dass die abgescherte Verschlussscheibe 34 von der Ausnehmung 35 des Abscherwerkzeuges 33 vollständig aufgenommen und beim Verschieben des Schiebers mitgenommen wird.



   Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform wird, falls der Verschluss von Hand geöffnet werden soll, ein Schraubenschlüssel auf die Mutter 22 gesetzt und ungefähr um eine halbe Umdrehung gedreht. Die axiale Bewegung der Mutter 22 wird über die Widerlagerscheibe 27, den Sprengring 28 und den Führungsbolzen 25 auf das Abscherwerkzeug 33 übertragen, das die Scheibe 34 abschert. Sobald die Verschlussscheibe 34 abgeschert ist, bewegt die Druckfeder 26 den Kolben 14 in die Offenstellung des Verschlusses.



   In der Ausgangsstellung des Schiebers befindet sich die Schraube 42 gegenüber der Führungsnut 41 in der in Fig. 3 wiedergegebenen Lage; ist der Schieber in seiner Öffnungsstellung, so ragt die Arretierkugel 44 in die Arretierbohrung 45 (Fig. 4). Dank dieser Arretiervorrichtung wird der Schieber nach dem Öffnen des Verschlusses in der korrekten Stellung gehalten.



   Der in Fig. 5 gezeigte Verschluss ist mit dem in Fig. 1 dargestellten Verschluss praktisch identisch, wenn man davon absieht, dass die Handbedienungsmittel geringfügig geändert sind. Identische Teile tragen daher dieselben Bezugsziffern, während unterschiedliche Teile durch einen Indexstrich oder ein  A  gekennzeichnet sind.

 

   Die Überwurfmutter 22' ist mit dem Gewindezapfen 21' durch ein kurzes Grobgewinde verbunden, das nach ein oder zwei Umdrehungen die Mutter 22' freigibt. Die Druckfeder 26 A wird von einer ringförmigen Nut aufgenommen. Diese Nut ist auf einer Seite offen und die Feder stützt sich gegen die Abschlusswand 18' des Gehäuses 10', so dass sie erst dann wirksam werden kann, wenn die Verschlussscheibe 34 abgeschert ist.



   Zwecks Betätigung des Verschlusses nach Fig. 5 wird durch einen Schraubenschlüssel die Mutter 22' so lange gedreht, bis die Grobwinde nicht mehr miteinander in Eingriff stehen, worauf die Druckfeder 26 A die Mutter 22 abhebt und den Führungsbolzen 25 mitsamt dem Schieber so lange verstellt, bis der Durchgang 32 gegenüber der Austrittsöffnung   11    ausgerichtet ist. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Verschluss für einen ein Fluid unter Druck enthaltenden Hohlkörper, gekennzeichnet durch a) ein über einer Öffnung des Hohlkörpers befestigbares Gehäuse (10) mit einer Kammer (13) mit einer mindestens teilweise zylindrisch ausgebildeten Wand, die eine einen mit einer abscherbaren Verschlussscheibe (34) versehenen Einsatz (36) umgebende Öffnung (12) und eine dieser gegen überliegende Austrittsöffnung (11) für das Entweichen des Fluids aus der Kammer (13) aufweist, b) einen innerhalb der Kammer (13) beweglich angeordneten Schieber mit einem Kolben (14), einem Abscherwerkzeug (33), einem Führungsbolzen (25) und einem zur Längsachse des Schiebers querlaufenden, zylindrischen Durchgang (32), welcher bei abgescherter Verschlussscheibe einen durch die abgescherte Verschlussscheibe (34) im Einsatz (36) freigegebenen Durchtritt mit der Austrittsöffnung (11) verbindet,

   c) einen Gewindestopfen (15), der das dem Kolben (14) zugeordnete Ende der Kammer (13) abschliesst und eine Sprengkapsel (16) für die Erzeugung eines den Schieber über den Kolben zwecks Abscherung der Verschlussscheibe zu bewegenden Gasdrucks aufnimmt, d) ein die Kammer (13) auf ihrem anderen Ende begrenzendes Abschlussstück (18) mit einer den beweglichen Führungsbolzen (25) aufnehmenden Bohrung (23), e) eine an einem Gewindezapfen (21) des Abschlussstückes (18) sitzende Überwurfmutter (22), die den Führungsbolzen (25) beim Abschrauben mitnimmt und damit ein Abscheren der Verschlussscheibe (34) bewirkt, wobei Mittel (26) vorgesehen sind, die den Schieber in eine Lage bewegen, in der der zylindrische Durchgang (32) den Durchtritt im Einsatz (36) mit der Austrittsöffnung (11) verbindet.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verschluss nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch eine im Gehäuse (10) angebrachte, direkt neben dem Gewindestopfen (15) in die Kammer einmündende Bohrung (31), die beim Verschieben des Kolbens das Eintreten von Luft gestattet.

   2. Verschluss nach Unteranspruch 1, gekennzeichnet durch ein an der genannten Bohrung (31) angeschlossenes Ventil (20), welches das Einströmen von Luft, nicht dagegen das Austreten von Gasen aus dem Zylinderraum gestattet.

   3. Verschluss nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Durchgang (32) am Schieber zwischen dem Kolben (14) und dem Abscherwerkzeug (33) angeordnet und derart ausgebildet ist, dass er bei abgescherter Verschlussscheibe (34) mit dem Durchtritt im Einsatz (36) und der Austrittsöffnung (11) ausgerichtet ist.

   4. Verschluss nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwurfmutter (22) auf einem Gewinde eines koaxial zur Kammer (13) angeordneten Teil des Abschlussstückes (18) sitzt.

   5. Verschluss nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch eine im Schieber angebrachte, parallel zu seiner Längsachse verlaufende Führungsnut (41), in welche eine im Gehäuse (10) sitzende Schraube (42) eingreift.

   6. Verschluss nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (42) an ihrem in die Führungsnut (41) ragenden Ende auf eine federnd gelagerte Arretierkugel (44) einwirkt, die in einer vorbestimmten Lage des Schiebers in einer auf dem Grund der Führungsnut angebrachten Bohrung (45) eingreift.

   7. Verschluss nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel, die den Schieber in die Lage bewegen, in der der zylindrische Durchgang (32) den Durchtritt mit der Austrittsöffnung (11) verbindet, eine Druckfeder (26) aufweisen, welche in der Überwurfmutter (22) angeordnet ist.

   8. Verschluss nach Unteranspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, dass die Druckfeder eine in einer umlaufenden Nut der Überwurfmutter (22) aufgenommene Schraubenfeder (26) ist.

   9. Verschluss nach Unteranspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, dass die Feder (26) sich einerseits gegen den Grund der umlaufenden Nut und anderseits gegen die Abschluss wand (18) abstützt.

   10. Verschluss nach Unteranspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, dass die Feder (26) sich einerseits gegen den Grund der umlaufenden Nut und anderseits gegen eine am Füh rungsbolzen (25) angeordnete Scheibe (27) abstützt.

   11. Verschluss nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass der Führungsbolzen (25) sich vom Abscher werkzeug (33) durch die zentral angeordnete Bohrung (23) im Abschlussstück (18) erstreckt.

   12. Verschluss nach Unteranspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, dass die Überwurfmutter (22) ein kurzes Grobge winde aufweist.

   13. Verschluss nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die abscherbare Verschlussscheibe (34) im Ausgangszustand des Schiebers in einen Hohlraum des Ab scherwerkzeuges (33) ragt.