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PATENTANSPRÜCHE
1. Automatische Rohrbruchsicherung für flüssige und gasförmige Medien bei Druckleitungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbraucherleitung (Pa) mittels eines Sicherungsaggregates (1) an die Zuflussleitung (Pe) angeschlossen ist, wobei im Sicherungsaggregat (1) eine Durchflussmengen-Begrenzung (9,21) und eine Absperrvorrichtung 1) eingebaut sind, zum Zwecke der Verbraucherleitung (Pa) nur genau dieselbe Menge des Mediums zuzuführen, die daraus entnommen wird, so dass ein Leck in der Verbraucherleitung sofort einen Druckabfall und die automatische Schliessung der Absperrvorrichtung bewirkt.
2. Rohrbruchsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Absperrvorrichtung aus einem vorgeschalteten, druckgesteuerten Elektroventil (15) besteht, welches bei Druckabfall durch einen Druckschalter (16) geschlossen wird.
3. Rohrbruchsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Absperrvorrichtung aus einem Membranenventil besteht, das bei Druckausgleich infolge Gegendruck öffnet und bei Druckabfall in der Verbraucherleitung (Pa) schliesst.
4. Rohrbruchsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Absperrvorrichtung aus einem gegendruckgesteuerten Kolbenventil (18) besteht.
5. Rohrbruchsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchflussmengenbegrenzung ein drehverstellbarer Dosierkörper (9) vorgesehen ist, an dessen Umfang exzentrisch zur Mitte ein Kanal (12) eingearbeitet ist, der durch Verdrehen des Dosierkörpers (9) gegenüber der Zuleitung (6) den Öffnungsquerschnitt verändert.
6. Rohrbruchsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zuleitung (6) eine mit einer Düsenbohrung versehene Scheibe (21) auswechselbar angeordnet ist.
Überall in der Öl- und Gasversorgung, sowie bei Hydraulik, Pneumatik, Dampf etc. stehen Tausende von Leitungen unter Druck. Alljährlich geschehen unzählige Unfälle, bei welchen die Umwelt und Sachwerte schwer geschädigt werden und Verluste an Menschenleben entstehen.
Trotz diesem Umstand wurde bisher keine auf breiter Basis universell einsetzbare Sicherung gegen Rohrbruch und Undichtigkeiten bei Rohrleitungen auf dem Markt angeboten.
Mit der vorliegenden Erfindung soll nun eine Rohrbruchsicherung geschaffen werden, welche im Stande ist, sowohl den fliessenden als auch den ruhenden Inhalt von Druckleitungen zuverlässig zu überwachen. Dabei sollen flüssige und gasförmige Medien in Leitungen jeder Grösse bei kleinsten wie auch bei grössten Durchflussmengen erfasst werden können. Bei Undichtigkeit soll der Zufluss automatisch sofort unterbrochen und nur willkürlich wieder in Betrieb gesetzt werden können.
Diese Ziele sollen gemäss der Erfindung dadurch erreicht werden, dass die Verbraucherleitung mittels eines Sicherheitsaggregates an die Zuflussleitung angeschlossen ist, wobei im Sicherungsaggregat eine Durchflussmengenbegrenzung und eine Absperrvorrichtung eingebaut sind, zum Zwecke der Verbraucherleitung nur genau dieselbe Menge des Mediums zuzuführen, die daraus entnommen wird, so dass ein Leck in der Verbraucherleitung sofort einen Druckabfall und die automatische Schliessung der Abfallvorrichtung bewirkt.
In der Zeichnung sind beispielsweise Grund-Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigen:
Fig. 1 eine Ausführungsform einer kolbengesteuerten Sicherung im Teillängsschnitt, je zur Hälfte in der Offen- bzw.
Schliessstellung.
Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 eine Ausführungsform im Teillängsschnitt mit einem druckgesteuerten Elektroventil und
Fig. 4 eine Ausführungsform mit Membranenventil.
Gemäss der ersten Ausführungsform in Fig. list in einem Ventilgehäuse eines Sicherungsaggregates 1 eine gestufte Zylinderbohrung 2 ausgebildet, in welcher ein entsprechend gestufter Arbeitskolben 3 durch Kolbenringe 4 dichtend geführt ist. 5 ist eine Druckfeder, durch welche der Arbeitskolben in die gehobene Stellung gedrückt wird. 6 ist ein Anschlusstutzen für den Eingang Pe des Druckmediums und 7 ein Anschlussstutzen Pa zur Überführung des Druckmediums in die nicht besonders dargestellte Verbraucherleitung.
In einer zur Zylinderbohrung 2 koaxialen Bohrung 8 des Ventilgehäuses 1', in welche der Anschlussstutzen 6 einmündet, ist ein zylindrischer Dosierkörper 9 drehverstellbar gelagert. Die Bohrung 8 ist durch eine axiale Verbindungsbohrung 10 mit dem Raum 2 der Zylinderbohrung verbunden. Die Verbindungsbohrung 10 wird durch einen Ventilkegel 11 am Arbeitskolben 3 beherrscht. Der zylindrische Drehkörper 9 weist umfangsseits einen über 360 Winkelgrad sich erstreckenden, von der Schliessstellung gegenüber dem Einlass Pe zunehmenden und wieder abnehmenden keilnutartigen Kanal 12 auf, Fig. 2.
Der Kanal 12 ist an seinem maximalen Querschnitt durch eine Radialbohrung 13 mit einer zur Verbindungsbohrung 10 koaxialen Bohrung 14 des Dosierkörpers 9 verbunden. 16 ist ein durch das Gewinde 16' ub das Ventilgehäuse 1' eingeschraubter Druckschalter, welcher innenseits die nicht besonders dargestellten, an sich bekannten Einstelldruckteile aufweist.
Bei Inbetriebnahme der in Fig. 1 dargestellten automatischen Rohrbruchsicherung für flüssige und gasförmige Medien wird zuerst durch Drehen des Dosierkörpers 9 mittels eines Schraubenziehers die Mengenregulierung auf den Maximaldurchfluss eingestellt. Durch den Eingangsdruck Pe wird vom Druckanschluss 6 her die Kraft Pl auf den Arbeitskolben 3 ausgeübt. Dadurch wird dieser mit seinem Ventilkegel 11 gegen den Ventilsitz 11' gepresst und der Durchfluss verschlossen. Damit das durch den Ventilkegel 11 gebildete Ventil geöffnet werden kann, muss durch einen Bypass von der Zuleitung 6 her der Druckausgleich zwischen der Eingangs- und der Ausgangsseite hergestellt werden.
Da demzufolge die Kraft P2 nach oben grösser wird, als die entgegengesetzte Kraft Pi, hebt sich der Ventilkegel 11 vom Ventilsitz 11' ab und öffnet das Ventil und die Betriebsbereitschaft ist erstellt.
Anschliessend wird die Mengenregulierung auf die Grenze des Druckabfalles nach der Ausgangsseite hin eingestellt.
Bei richtiger Einstellung entspricht nun die an der Sicherung eingestellte Durchflussmenge der Entnahmemenge aus der Leitung.
Sollte bei diesem Fluss ein Leck in der Verbraucherleitung entstehen, wird die Entnahmemenge grösser als die Zuführungsmenge, was einen sofortigen Druckabfall zur Folge hat.
Unterschreitet der Druck dabei den eingestellten Wert, wird der Arbeitskolben 3 nach unten bewegt, der Ventilkegel 11 auf den Ventilsitz 11' gedrückt und der Durchfluss unterbrochen und abgesperrt. Der Ventilkegel 11 mit dem Arbeitskolben 3 hebt sich unter Mitwirkung der sich entspannenden Druckfeder 5 bei Druckausgleich vom Ventilsitz 11 ab und
gestattet wieder den Durchfluss des flüssigen oder gasförmigen Mediums.
Durch die Vorschaltung eines mit einer Magnetspule 15 ausgerüsteten Elektroventils 15 (Fig. 3) wird die Zuleitung 6 ebenso bei ruhendem Inhalt durch Druckabfall überwacht.
Dabei kann die Empfindlichkeit durch die Zuschaltung eines Druckausgleichgefässes entsprechender Grösse bestimmt werden.
Durch Konstruktionsergänzungen kann die Betriebsbereitschaft ohne manuelle Manipulation gestaltet werden. Der Kolbentyp gemäss Fig. 1 ist zudem absolut unempfindlich gegen Druckschwankungen.
In Fig. 4 besteht die Absperrvorrichtung aus einem Membranenventil, bei welchem die Membrane 17 durch einen gefederten Hubkolben 18 belastet ist. Der Druck der auf dem Schaft 18' des Hubkolbens 18 angeordneten Schraubenfeder 19 ist durch eine mit dem Ventilgehäuse 1' verschraubte Stellschraube 20 regulierbar. 21 ist eine in den unteren Gehäuseteil 1" eingeschraubte Zuleitung 6, in welcher auswechselbar eine mit einer die Dosierung der Durchflussmenge bestimmende Düsenbohrung 21' versehene Grundscheibe 21 sitzt.
Die Grundscheibe 21 wird bei gewünschter anderer Dosierung durch eine solche mit kleinerer oder grösserer Düsen bohrung21 ausgewechselt.
Die Ausführungsformen gemäss Fig. 3 und 4 arbeiten analog zum Beispiel gemäss Fig. 1. Je nach Verwendungsgrund ist die eine oder andere Ausführungsform von Vorteil.
Die Arbeitsweise ist im Prinzip die gleiche wie beim ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1 und 2) beschrieben, nämlich einer Verbraucherleitung nur genau dieselbe Menge des Mediums zuzuführen, die daraus entnommen wird, so dass sich ein Leck sofort durch einen Druckabfall bemerkbar macht, was wiederum die Abschaltung des Zuflusses, sowie je nach Erfordernis zusätzlich eine Signalisation bewirkt.
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PATENT CLAIMS
1. Automatic pipe rupture protection for liquid and gaseous media in pressure lines, characterized in that the consumer line (Pa) is connected to the inflow line (Pe) by means of a safety unit (1), with a flow rate limitation (9.21.) In the safety unit (1) ) and a shut-off device 1) are installed for the purpose of supplying the consumer line (Pa) with exactly the same amount of the medium that is taken from it, so that a leak in the consumer line immediately causes a drop in pressure and the automatic closure of the shut-off device.
2. Pipe rupture protection according to claim 1, characterized in that the shut-off device consists of an upstream, pressure-controlled electro valve (15), which is closed by a pressure switch (16) in the event of a drop in pressure.
3. Pipe rupture protection according to claim 1, characterized in that the shut-off device consists of a diaphragm valve which opens when the pressure is equalized as a result of back pressure and closes when the pressure in the consumer line (Pa) drops.
4. Pipe rupture protection according to claim 1, characterized in that the shut-off device consists of a counter-pressure controlled piston valve (18).
5. Pipe rupture safety device according to claim 1, characterized in that a rotationally adjustable dosing body (9) is provided to limit the flow rate, on the periphery of which a channel (12) is incorporated eccentrically to the center, which channel is rotated relative to the feed line (6) by rotating the dosing body (9). changed the opening cross-section.
6. Pipe rupture safety device according to claim 1, characterized in that in the feed line (6) a disc (21) provided with a nozzle bore is arranged interchangeably.
Everywhere in the oil and gas supply, as well as in hydraulics, pneumatics, steam etc., thousands of lines are under pressure. Every year, countless accidents happen, in which the environment and property are seriously damaged and loss of life.
In spite of this fact, no universally usable protection against pipe breakage and leaks in pipes has been offered on the market to date.
With the present invention, a pipe rupture safety device is now to be created which is capable of reliably monitoring both the flowing and the stationary content of pressure lines. Liquid and gaseous media in pipes of any size should be able to be detected with the smallest as well as with the largest flow rates. In the event of a leak, the inflow should automatically be interrupted immediately and can only be restarted at random.
According to the invention, these objectives are to be achieved in that the consumer line is connected to the inflow line by means of a safety unit, a flow rate limiter and a shut-off device being installed in the safety unit, for the purpose of feeding the consumer line only the exact same amount of medium that is taken therefrom, so that a leak in the consumer line immediately causes a pressure drop and the automatic closing of the waste device.
Basic embodiments of the subject matter of the invention are shown in the drawing, for example:
1 shows an embodiment of a piston-controlled fuse in partial longitudinal section, half each in the open or
Closed position.
2 shows a cross section along line II-II in FIG. 1,
Fig. 3 shows an embodiment in partial longitudinal section with a pressure-controlled electro valve and
Fig. 4 shows an embodiment with a diaphragm valve.
According to the first embodiment in FIG. 1, a stepped cylinder bore 2 is formed in a valve housing of a securing unit 1, in which a correspondingly stepped working piston 3 is sealingly guided by piston rings 4. 5 is a compression spring through which the working piston is pressed into the raised position. 6 is a connection piece for the inlet Pe of the pressure medium and 7 is a connection piece Pa for transferring the pressure medium into the consumer line, which is not specifically shown.
In a bore 8 of the valve housing 1 'which is coaxial with the cylinder bore 2 and into which the connecting piece 6 opens, a cylindrical metering body 9 is mounted so as to be rotatably adjustable. The bore 8 is connected by an axial connecting bore 10 to the space 2 of the cylinder bore. The connection bore 10 is controlled by a valve cone 11 on the working piston 3. The cylindrical rotary body 9 has on the circumference a wedge-groove-like channel 12 that extends over 360 degrees, increases and decreases from the closed position with respect to the inlet Pe, FIG. 2.
The channel 12 is connected at its maximum cross section through a radial bore 13 to a bore 14 of the metering body 9 which is coaxial with the connecting bore 10. 16 is a pressure switch screwed in through the thread 16 ′ and the valve housing 1 ′, which has the adjusting pressure parts known per se, which are not particularly shown, on the inside.
When the automatic pipe rupture protection for liquid and gaseous media shown in FIG. 1 is started up, the quantity regulation is first set to the maximum flow rate by turning the dosing body 9 by means of a screwdriver. The force Pl is exerted on the working piston 3 by the inlet pressure Pe from the pressure connection 6. As a result, the valve cone 11 is pressed against the valve seat 11 'and the flow is closed. So that the valve formed by the valve cone 11 can be opened, the pressure must be equalized between the inlet and the outlet side by a bypass from the feed line 6.
As a result, the force P2 becomes greater than the opposite force Pi, the valve cone 11 lifts off the valve seat 11 'and opens the valve and the operational readiness is established.
The volume control is then set to the limit of the pressure drop towards the outlet side.
With the correct setting, the flow rate set on the fuse now corresponds to the amount withdrawn from the line.
If there is a leak in the consumer line during this flow, the withdrawal quantity becomes larger than the supply quantity, which results in an immediate drop in pressure.
If the pressure falls below the set value, the working piston 3 is moved downward, the valve cone 11 is pressed onto the valve seat 11 'and the flow is interrupted and shut off. The valve cone 11 with the working piston 3 lifts off with the cooperation of the relaxing compression spring 5 and pressure compensation from the valve seat 11
again allows the flow of the liquid or gaseous medium.
By connecting a solenoid valve 15 (FIG. 3) equipped with a solenoid coil 15 (FIG. 3), the supply line 6 is also monitored when the content is at rest by pressure drop.
The sensitivity can be determined by connecting a pressure compensation vessel of the appropriate size.
With operational additions, the operational readiness can be designed without manual manipulation. The piston type according to FIG. 1 is also absolutely insensitive to pressure fluctuations.
In Fig. 4 the shut-off device consists of a diaphragm valve, in which the diaphragm 17 is loaded by a spring-loaded reciprocating piston 18. The pressure of the helical spring 19 arranged on the shaft 18 'of the reciprocating piston 18 can be regulated by an adjusting screw 20 screwed to the valve housing 1'. 21 is a feed line 6 screwed into the lower housing part 1 ″, in which a base plate 21, which is provided with a nozzle bore 21 ′ that determines the metering of the flow rate, is interchangeably seated.
The base disk 21 is replaced at a desired different dosage by one with a smaller or larger nozzle bore 21.
The embodiments according to FIGS. 3 and 4 work analogously to the example according to FIG. 1. Depending on the reason for use, one or the other embodiment is advantageous.
The principle of operation is the same as that described in the first exemplary embodiment (FIGS. 1 and 2), namely to supply a consumer line with exactly the same amount of medium that is taken from it, so that a leak is immediately noticeable by a drop in pressure, which in turn the shutdown of the inflow and, depending on the requirements, additional signaling.