CH645446A5 - Feuersicheres ventil. - Google Patents

Description

Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten, feuersicheren Ventiles, das sich im Brandfall nicht nur automatisch blockiert und abdichtet, sondern 60 auch selbsttätig den Strömungsdurchgang schliesst. Ferner soll eine Abgleichvorrichtung erlauben, das Ventil bei Normalbetrieb in geschlossener Stellung, aber ohne Blockierung des Ventilschaftes zu halten. Die Betätigungsvorrichtung soll im Brandfall vom Öffnungsdruck entlastet werden, um das 65 Schliessen und das Festsitzen des Ventiles zu gewährleisten.

Erfindungsgemäss werden diese Zielsetzungen mit dem feuersicheren Ventil erreicht, dessen Merkmale in Anspruch 1 definiert sind.

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Die Erfindung wird nachstehend anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1A und 2A Längsschnitte durch den Betätigungsteil des erfindungsgemässen Ventiles im Normalbetrieb, wobei Fig. 1A die geöffnete und Fig. 2A die geschlossene Stellung veranschaulicht;

Fig. 3A eine der Fig. 2A entsprechende Darstellung, jedoch nach dem durch Hitzeeinwirkung erfolgten Schmelzen des eingebauten Schmelzmaterials, und

Fig. 1B und 3B Längsschnitte durch den unterhalb des Betätigungsteiles befindlichen Ventilkörperteil, entsprechend den in Fig. 1A und 3 A veranschaulichten Betriebsfällen.

Das dargestellte, feuersichere Ventil 10 weist einen Ventilkörper 12 mit einem Strömungsdurchgang 14 auf, der von einer Ventilkammer 16 durchdrungen wird. Ein Ventilschieber 18 ist in der Ventilkammer angeordnet und kann von einer unteren, den Strömungsdurchgang freigebenden Stellung (Fig. 1B) in eine obere, den Ventildurchgang abschliessende Stellung (Fig. 2B) verschoben werden. Eine Ventilhaube 20 ist am Ventilkörper 12 befestigt und verschliesst die obere Öffnung der Ventilkammer 16. In einer Bohrung 22 der Ventilhaube 20 erstreckt sich ein Ventilschaft 24, der unten mit dem Ventilschieber 18 verbunden ist. Die Bohrung 22 wird durch den Sitz 26 unterbrochen, gegen den sich im Brandfall die Schulter 28 des Ventilschaftes 24 zur Bildung einer «Metall-zu-Metall-Dichtung» (Fig. 3B) lehnt, welche die Flüssigkeit im Ventilkörper 12 zurückbehält.

Der Ventilschaft 24 wird axial durch eine Betätigungsvorrichtung 32 bewegt, die ein äusseres, an der Ventilhaube 20 befestigtes Gehäuse 34 enthält, ferner einen am Ventilschaft 24 befestigten Ringkolben 36, einen rohrförmigen Dorn 38, der sich von der Ventilhaube 20 nach oben erstreckt, eine Gleithülse 40, die sich mit der Bewegung des Kolbens 36 im Innern des Domes 38 verschiebt. Eine Öffnung 42 steht in Yerbindung mit der äusseren Kolbenkammer 44 und eine Öffnung 46 steht mit der inneren Kolbenkammer 48 in Verbindung. Druckflüssigkeit wird durch die Öffnung 42 ge-presst und bewegt den Kolben 36 und den Ventilschaft 24 in die in Fig. 1A und 1B dargestellte Lage mit geöffnetem Strömungsdurchgang. Wird die Druckflüssigkeit in die Öffnung 46 gepresst, so verschieben sich diese beweglichen Teile in die Lage gemäss Fig. 2A und 2B mit geschlossenem Strömungsdurchgang. Es versteht sich von selbst, dass die Öffnung 42 in diesem Falle zur Entleerung freigegeben wird.

Aus Fig. 2A ist ersichtlich, dass der Kolben in dieser Stellung an die Anschlagfläche 70 einer Hülse 50 stösst. Eine Manschette 52 ist am äusseren Ende des Gehäuses 34 befestigt, und ein rohrförmiges Anpassungsstück 54 ist in die

Manschette 52 eingeschraubt. Auf das äussere Ende dieses Anpassungsstücks ist eine Haube 56 geschraubt, die eine Bohrung 58 aufweist, durch welche sich der Ventilschaft 24 erstreckt. Die Hülse 50 hat an ihrem äusseren Ende einen ring-5 förmigen Fortsatz 60, welcher in eine Erweiterung 62 der Bohrung in der Haube 56 ragt, sowie einen radialen Flansch 64, der im Normalbetrieb von der Innenseite 66 der Haube 56 durch einen den Fortsatz 60 umgebenden Ring aus Schmelzmaterial 68 getrennt und distanziert ist.

io Die beste Lage der Hülse 50 wird so eingestellt, indem das Anpassungsstück 54 mehr oder weniger in die Manschette 52 eingeschraubt wird, wodurch die Anschlagfläche 70 der Hülse 50 die Bewegung des Kolbens 36 an der richtigen Stelle begrenzt.

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Ein Spalt 72 an der Aussenfläche der Hülse 50 und eine Bohrung 74 im Anpassungsstück 54 bilden beim Schmelzen des Schmelzmaterials einen Kanal, der die Kammer 44 mit der Aussenseite verbindet. Der Spalt 72 ist normalerweise mit 20 einem Dichtungsring 76 verschlossen, der in einer Rille der Hülse 50 angeordnet ist. Eine Rille 80 ist zudem im Inneren des Anpassungsstückes auf der Höhe der Bohrung 74 ausgespart. Falls das Schmelzmaterial 68 schmilzt, wodurch die Hülse 50 sich in die Lage gemäss Fig. 3A bewegt, kommt der 25 Dichtungsring 76 in die Rille 80 zu liegen und hebt die Abdichtung der Kolbenkammer 44 auf.

Durch das Entweichen des Druckmediums aus der Kolbenkammer 44 bewegt sich der Kolben 36 nach auswärts und schliesst den Strömungsdurchgang 14. Die Schliessfedera 82 3o liefern die erforderliche Arbeit; sie werden dabei vom Flüssigkeitsdruck im Strömungsdurchgang 14 und in der Ventilkammer 16 unterstützt.

Das flüssige Schmelzmaterial 68 kann durch die Öffnungen 84 in der Haube 56 wegfliessen. Die Hülse 50 wird nach 35 aussen bewegt, und zwar durch jede oder die Kombination der folgenden Kräfte:

- Kraft infolge des Drucks in der inneren Kolbenkammer

48;

- Kraft auf den Ventilschaft 24 infolge des Druckes im 40 Strömungsdurchgang 14 und der Ventilkammer 16,

- Rückstellkraft der Schliessfedern 82.

Die Bewegung der Hülse 50 erlaubt dem Kolben 36 und dem Ventilschaft 24 eine Axialbewegung über den Anschlagpunkt im Normalbetrieb hinaus, bis die Schulter 28 im Sitz 26 45 anstösst und sich dort festklemmt. Dieser Sitz bildet nun eine feuerfeste «Metall-zu-Metall-Dichtung.»

Es ist vorgesehen, dass die Druckflüssigkeit der Betätigungsanordnung 32 nicht brennbar ist, so dass sie beim Aus-fliessen aus der Öffnung 74 das Feuer in keiner Weise fördert.

C

2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

645446 PATENTANSPRÜCHE

1. Feuersicheres Ventil, gekennzeichnet durch

- einen Ventilkörper (12) mit einem Strömungsdurchgang (14) und einer den Ventilkörper (12) durchdringenden Ventilkammer (16),

- einen gleitbar in der Ventilkammer (16) angeordneten Ventilschieber (18) zum Öffnen und Schliessen des Strömungsdurchganges (14)

- einen mit dem Ventilschieber (18) verbundenen Ventilschaft (24) mit einer konzentrischen, den Schaft (24) umgebenden Schulter (28),

- eine mit dem Ventilkörper (12) verbundene Ventilhaube (20) mit einer Bohrung (22), in der sich der Ventilschaft (24) erstreckt, und mit einem konzentrischen, den Schaft (24) umgebenden Sitz (26),

- ausserhalb des Sitzes (26) angeordnete Mittel (30) zur Abdichtung zwischen dem Ventilschaft (24) und der Haubenbohrung (22),

- eine Betätigungsvorrichtung (32) zur axialen Bewegung des Ventilschaftes (24),

- eine den Ventilschaft (24) umgebende Hülse (50),

- einen Distanzring aus Schmelzmaterial (68), welcher die Hülse (50) im Normalbetrieb in einer Lage hält, in der sie für die Betätigungsvorrichtung (32) als Anschlag bei geschlossenem Strömungsdurchgang (14) dient, wobei das Schmelzen dieses Schmelzmaterials der Hülse (50) eine Axialbewegung nach aussen, über ihre Lage bei Normalbetrieb mit geschlossenem Ventil hinaus erlaubt, und

-mit der Hülse (50) zusammenwirkende Mittel (82) zur Bewegung der Betätigungsvorrichtung (32) zwecks Schliessung des Strömungsdurchganges (14) beim Schmelzen des Schmelzmaterials (68), wobei die Schulter (28) des Ventilschaftes (24) am Sitz (26) in der Bohrung (22) der Ventilhaube (20) anstösst, dort festsitzt und so eine feuerfeste Metall-zuMetall-Dichtung um den Ventilschaft (24) bildet, welche das flüssige oder gasförmige Medium im Ventilkörper zurückhält.

2. Feuersicheres Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (32) mit einem Druckmedium steuerbar ist und dass diese eine Druckkammer (44) und eine damit verbundene Entleerungsöffnung (74) aufweist, wobei die Hülse (50) im Normalbetrieb diese Entleerungsöffnung (74) verschliesst und diese nach erfolgter Axialbewegung nach dem Schmelzen des Schmelzmaterials (68) freigibt, um sicherzustellen, dass die Betätigungsvorrichtung (32) sich bewegt, um den Strömungsdurchgang (14) im Brandfall zu schliessen.

3. Feuersicheres Ventil nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein mit der Hülse (50) verbundenes Anpassungsstück (54) womit die Lage der Hülse (50) nach dem Einbau des Distanzrings aus Schmelzmaterial (68) eingestellt werden kann, damit die Schulter (28) des Schaftes (24) bei im Normalbetrieb geschlossenem Ventil sich in einem vorbestimmten Abstand vom Sitz (26) in der Bohrung (22) der Ventilhaube (20) befindet.

4. Feuersicheres Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (32) ein zylindrisches Gehäuse (34) und einen darin bewegbaren Kolben (36) aufweist, wobei dieses Gehäuse mit der Ventilhaube (20) verbunden ist, dass eine Manschette (52) mit dem äusseren Ende des Gehäuses (34) verbunden ist, und dass Mittel zur Halterung des Distanzrings aus Schmelzmaterial (68) und der Hülse (50) in der gewünschten Lage vorgesehen sind, in welcher die Hülse (50) Anschlag für den Kolben (36) in seiner Stellung bei geschlossenem Strömungsdurchgang ist.

Bisher sind verschiedentlich Versuche unternommen worden, leicht schmelzbare Elemente in mittels Schaft betätigbaren Ventilen einzubauen, damit bei Feuerausbruch ein Leck längs des Schaftes mittels einer «Metall-zu-Metall-Dichtung» verhindert wird. Die US-PS Nr. 3 788 600 (H. Allen), Nr. s 2 647 721 (A.S. Volpin) und Nr. 3 842 853 (W.M.Kelly et al.) zeigen Beispiele solcher bekannter Anordnungen.

Das Alien-Patent offenbart ein Schieber-Ventil mit einem Schaft aus zwei Teilen, wobei der äussere Abschnitt teleskopartig mit dem inneren verbunden ist. Der äussere Abschnitt io weist eine metallische Dichtungsschulter auf, die mittels eines leicht schmelzbaren Elementes vom Metallsitz entfernt gehalten wird. Bei Feuerausbruch entsteht zwischen der Schulter und dem Endsitz eine direkte Metallverbindung. Diese hält die Leitungsflüssigkeit zwar wirksam zurück, jedoch muss das 15 Endteil ausserordentlich gross ausgebildet sein, wenn es dem hohen Druck der Leitung standhalten soll.

Das Volpin-Patent offenbart ein Ventil mit einem das Lager tragenden Schmelzelement, so dass eine am Schaft ausgebildete Schulter mit dem Inneren der Haube einen Sitz bildet, 20 wenn das Schmelzelement bei zu grosser Hitze schmilzt. Bei dieser Anordnung liegt die Dichtungsmanschette am äusseren Ende des Schaftes, wo sie im Brandfall stärker den Flammen ausgesetzt ist als das Schmelzelement und infolgedessen ausfallen könnte, bevor dieses schmilzt. Es könnte dann Flüssig-25 keit austreten, die das Feuer erst recht anfacht oder doch das Löschen erschwert. Ausserdem hat Volpin nichts vorgekehrt, um das geschmolzene Material aus der Haube abfliessen zu lassen. Wie bei Allen, so muss auch bei Volpin das End teil stark genug ausgebildet sein, um dem hohen Leitungsdruck 30 standzuhalten.

Das Kelly-Patent offenbart ein hitzeempfindliches Sicherheitsventil, worin der Schieber mittels eines leicht schmelzbaren Materials offengehalten wird, das am äusseren Ende des Schaftes angeordnet ist und diesen daran hindert, sich axial 35 zu verschieben. Bei Feuerausbruch schmilzt das leicht schmelzbare Material und das Ventil wird durch Federkraft geschlossen. Eine metallische Dichtung um den Ventilschaft und im Inneren der O-Ring-Dichtung ist nicht vorgesehen. Fällt diese O-Ring-Dichtung aus, so kann Flüssigkeit aus 40 dem Ventil treten, sogar wenn der Ventilschieber in geschlossener Stellung ist.

Eine weitere Ausführung wird in der US-Patentanmel-dung Nr. 12 383 vom 15. Februar 1979 offenbart; das Schmelzmaterial trägt dort das äussere Ende des Schaftes in-45 nerhalb eines Aufsatzes mit Löchern, durch welche das flüssige Schmelzmaterial allenfalls austritt.

Keine der bekannten Lösungen sieht jedoch eine Arretierung des Ventilschaftes oder des Schiebers vor, einerseits zur Verhinderung des Festsitzens im Normalbetrieb und anderer-50 seits zur Gewährleistung eines festen Sitzes nach dem Schmelzen des Schmelzmaterials. Zudem sperrt im Brandfall keine der bekannten Lösungen den Fluss durch das Ventil mit Sicherheit ab. Bei den meisten der feuersicheren Ventile wird als Schmelzmaterial eine eutektische Mischung verwendet, die 55 bei einer vorbestimmten Temperatur schmilzt, um den Ventilschaft in einer Normalstellung zu blockieren.