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.
The present invention relates to a closure for a hollow body containing a fluid under pressure.
The closure should be particularly suitable for use in fire extinguishers with a high-pressure container that contains liquid carbon dioxide or another fire-extinguishing eluid.
Such closures must meet the following requirements: a) quick opening by hand or by automatic actuation, b) unimpeded straight flow of the fluid when the closure is open, c) no leakage, even after storage for several years, and d) clear and easily recognizable indication of the state of the lock (open or closed).
The invention is based on the object of creating a closure which as far as possible meets the requirements set out above. According to the invention, the closure is characterized for this purpose by: a) a housing which can be fastened over an opening in the hollow body and has a chamber with an at least partially cylindrical wall, an opening surrounding an insert provided with a shearable closure disk and an outlet opening opposite this for escape of the fluid from the chamber, b) a slide arranged movably within the chamber with a piston, a shearing tool, a guide pin and a cylindrical passage running transversely to the longitudinal axis of the slide,
which, when the sealing disk is sheared, connects a passage released by the sheared sealing disk in use with the outlet opening, c) a threaded stopper which closes the end of the chamber assigned to the piston and a detonator for generating a slide to move the slide over the piston for the purpose of shearing off the sealing disk Gas pressure, d) an end piece delimiting the chamber at its other end with a bore receiving the movable guide bolt, e) a union nut seated on a threaded pin of the end piece, which takes the guide bolt with it when it is unscrewed and thus causes the closure disk to shear off, with means provided which move the slide into a position in which the cylindrical passage connects the passage in use with the outlet opening.
The closure according to the invention offers the advantage that it can be opened quickly by turning the union nut by hand, and on the other hand, it can be opened very quickly automatically, e.g. B. by an electrical remote control is possible. The organs are simple and operationally safe and do not require any maintenance. Thanks to the use of a shearable closure disc, the sealing problems can be solved without difficulty. The guide pin, which forms part of the slide mounted in the chamber, occurs preferably when the closure is opened as a result of the
Longitudinal displacement of the slide out of the housing and can provide the observer with an indication of the operational status of the lock.
In the following two exemplary embodiments of the subject matter of the invention are described with reference to the drawing. They represent:
1 shows a vertical section through the first embodiment,
Fig. 2 is a section along the line 2-2 of Fig. 1,
3 shows a partial horizontal section through the housing, the slide and a guide groove,
FIG. 4 shows a section corresponding to FIG. 3, with the closure opened, and
5 shows a vertical section through the second embodiment.
The closure consists of a housing 10 which has an opening 12 designed as a threaded bore and an outlet opening 11 opposite this. The housing 10 has a horizontal chamber 13 with a cylindrical wall. This need not be cylindrical over its entire length. A slide is movably arranged in the chamber 13. This slide is equipped with a piston 14, a shearing tool 33, a guide pin 25 and a cylindrical passage 32 running transversely to the longitudinal axis of the slide. The end of the chamber 13 assigned to the piston 14 is closed by a threaded stopper 15 which receives a detonator 16. The capsule, which can be a blank cartridge, is ignited by the current flowing through a line 17.
At the other end, the chamber 13 is delimited by an end piece 18 which is made in one piece with the housing 10 and is provided with a bore 23 and a threaded pin 21 on which a union nut 22 is seated. The threaded pin 21 has an annular groove for receiving a sealing ring 24 with a circular cross-section. The guide pin 25 guides the slide axially when the lock is opened.
The nut 22, which has an annular groove, receives a compression spring 26 which is preloaded against an abutment disk 27. This disk is held by a snap ring 28 attached to the guide pin 25. A number of slots 30 are provided on the outside of the nut 22, into which a wrench can engage when the nut 22 is to be turned and the closure is to be opened by hand.
When the closure is opened by unscrewing the nut 22, part of a shearable closure disk 34 forming part of an insert 36 screwed tightly in the area of the opening 12 is sheared off, so that the spring 26 comes into effect and tries to move the slide.
This creates a partial vacuum between the threaded stopper 15 and the piston 14. To remedy this, a bore 31 is provided in the housing 10, whereby outside air can flow into the chamber 13 and compensate for the negative pressure. The bore 31 preferably opens into the chamber 13 as close as possible to the threaded plug 15 so that the effect of the spring 26 is impaired as little as possible. A check valve 20 is connected to the bore 31 so that the gases cannot escape through the transverse bore 31 when the detonator 16 explodes. The valve 20 also excludes leakage when the closure is open. The shearing tool 33 provided for shearing off the sealing disk 34 has a cylindrical shearing recess 35, the walls of which encompass the shearing sealing disk 34.
The closure disk 34 forms part of an interchangeable insert 36 which has a thread on its lower section and can be screwed tight before the parts of the closure are finally joined together. The closure disk 34 is connected to the remaining part of the composite piece 36 by a narrow metal ring which breaks during the shearing process. This annular part can, for. B.
0.4 mm thick and 0.3 mm high.
The destructible insert 36 is screwed into the upper end of a pipe connection part 37, which in turn is screwed to the housing 10. The connection part 37 is equipped with a laterally attached threaded hole into which a needle valve 40 for filling the container is screwed.
The connection part 37 can also be equipped with other devices, such as. B. a safety device with a break washer to lower the pressure when it exceeds a certain value; a pressure indicator can also be connected.
The lower section of the connection part 37 is provided with a thread, which allows connection to a storage container. In the present case, this is a gas cylinder, the neck-shaped extension of which bears the reference number 38. A line 39 is fixed on the inside of the connection part 37 and extends to the bottom of the pressurized glass bottle in order to ensure that the denser medium can also escape from the bottle.
In order to guide the piston 14 during and after the opening of the closure and to hold it in the position it has reached, a guide groove 41 (FIGS. 2 and 3) is cut into one side of the slide.
A screw 42 is attached to the housing 10 and is secured in place by a lock nut 43. At the end of the screw 42 protruding into the guide groove 41, a locking ball 44 is mounted (FIG. 4), which is acted upon by a spring (not shown) in the screw body.
In order to hold the piston 14 in its open position, the ball can protrude into a bore 45 made at the base of the guide groove 41.
The operation of the closure described is as follows:
The connection part 37 is first connected to the line 39, the filling valve 40 and the destructible insert 36. Then the connection part 37 is screwed onto the neck 38 of the glass bottle and this is filled with the desired fluid with the aid of the valve 40. The housing 10 is then screwed to the connecting part 37 with the other parts of the closure. During this operation, the guide pin 25 is held in the position shown in FIG. The lock is now ready for use. An additional pipe, a funnel or a nozzle can be attached to the outlet opening 11.
If the closure is to be operated automatically, an electrical voltage is applied to the line 17, as a result of which the explosive cartridge 16 is ignited and the gas pressure acts on the piston 14. This moves away from the threaded plug 15 and continues until the passage 32 is aligned with the outlet opening 11 in its end position. During this movement, the closure disk 34 is sheared off from the insert 36. The fluid now flows unhindered from the gas cylinder through the now open passage in the insert 36.
It is essential that the sheared closure disk 34 is completely received by the recess 35 of the shear tool 33 and carried along when the slide is moved.
In the embodiment shown in FIG. 1, if the closure is to be opened by hand, a wrench is placed on the nut 22 and rotated approximately half a turn. The axial movement of the nut 22 is transmitted via the abutment washer 27, the snap ring 28 and the guide bolt 25 to the shearing tool 33, which shears the washer 34 off. As soon as the closure disk 34 has sheared off, the compression spring 26 moves the piston 14 into the open position of the closure.
In the starting position of the slide, the screw 42 is opposite the guide groove 41 in the position shown in FIG. 3; if the slide is in its open position, the locking ball 44 protrudes into the locking bore 45 (FIG. 4). Thanks to this locking device, the slide is held in the correct position after the closure has been opened.
The lock shown in FIG. 5 is practically identical to the lock shown in FIG. 1, if one disregards the fact that the manual operating means are slightly changed. Identical parts therefore have the same reference numerals, while different parts are identified by an index line or an A.
The union nut 22 'is connected to the threaded pin 21' by a short coarse thread that releases the nut 22 'after one or two turns. The compression spring 26 A is received in an annular groove. This groove is open on one side and the tongue is supported against the end wall 18 'of the housing 10' so that it can only become effective when the closure disk 34 has been sheared off.
To actuate the lock according to FIG. 5, the nut 22 'is rotated by a wrench until the coarse winch is no longer in engagement with each other, whereupon the compression spring 26 A lifts the nut 22 and adjusts the guide pin 25 together with the slide until until the passage 32 is aligned with respect to the outlet opening 11.