BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft ein Gassicherheitsventil nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Gasventile dienen als Gasaustrittsregelinstrument für Gase aus Gasflaschen oder Gasbehältern. Insbesondere im technischen Bereich (auf Baustellen, z. B.: Sauerstoffschneiden, in Werkstätten z. B.: Autogeuschweissen), aber auch im medizinischen Bereich (Lachgas, Stickstoff, Sauerstoff) finden häufig Gase Anwendung, die unter hohem Druck in Gasflaschen abgefüllt sind.
Es ist wiederholt zu Unglücksfällen gekommen, bei denen durch umstürzende Gasflaschen die Ventile derselben angeschlagen oder abgeschlagen wurden, was zu einem überaus heftigen Gasaustritt führte. Das Gas kann in solchen Unglücksfällen mit einer derartigen Geschwindigkeit austreten, dass die Gasflasche selbst durch den Raum geschleudert wird und eine Gefährdung von Personen und Sachen mit sich bringt. Brennbare Gase oder Sauerstoff führen dabei häufig noch zusätzlich zu Explosionen oder Bränden.
Es gibt Gassicherheitsventile insbesondere zur Entnahme verflüssigter Treibgase aus einem Gastank, wie in der DE-OS 3333 669 beschrieben, die über einen Kolben verfügen, der bei zu hoher Entnahmegeschwindigkeit des Gases die Ent nahmeleitung automatisch teilweise versperrt. Dieser Kolben kann mittels Betätigungsstift zurückgestossen werden, um den Gastank absichtlich rasch zu entleeren.
Diese Entuahmemethode ist häufig nötig bei gasbetriebenen Kraftfahrzeugen, um im Bereich der Gasanlage eine Wartungsarbeit durchführen zu können. Der Betätigungsstift ist in der bekannten DE-OS relativ dünn, lang und seitlich nicht geführt. Bei einem starken Schlag auf das Ventil kann dieses derart deformiert werden, dass der Betätigungsstift unabsichtlich den Kolben zurückstösst und sich dabei möglicherweise sogar unlösbar verspiesst. Durch ein derartiges Vorkommen ist wiederum höchste Gefahr für Menschen und Sachwerte gegebenen. Es kann zu einem unkontrollierten, schnellen oder langsamen Gasaustritt kommen, der enorme Explosionsgefahren mit sich bringt. Bei einem derartigen Unglücksfall ist es häufig nicht einmal einem Fachmann möglich, das beschädigte Ventil zu entfernen bzw. den Gasaustritt zu verhindern.
Selbst ein Absägen des beschädigten Ventiles kann hier - trotz der Sicherheitseinrichtung (Kolben) - unter Umständen keine Abhilfe bewirken, wenn der Führungsstift, wie weiter oben beschrieben, verklemmt ist.
Die Erfindung setzt sich somit zum Ziel, ein Gassicherheitsventil zu schaffen, das selbst bei den unterschiedlichsten Schlägen auf das Ventil das selbsttätige, problemlose Abschalten des Gasflusses ermöglicht, ohne dabei Personen oder Sachen zu gefährden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruches 1 in zufriedenstellender Weise gelöst.
Durch die erfindungsgemässe Führung des Betätigungsstiftes ist ein Verspiessen desselben verhindert. Durch die Sollbruchstelle ist sichergestellt, dass bei einer Vielzahl von Schlägen, beispielsweise beim Umfallen einer Gasflasche, das Ventil an genau dieser Stelle entzweibricht. Der abgebrochene Teil fällt entweder von alleine ab, oder kann von Hand schlussendlich weggebrochen werden. Der Kolben im Inneren verhindert den weiteren Gasaustritt. Ein Verklemmen des Betätigungsstiftes ist wirksam vermieden. Er wird gegebenenfalls durch den Gasdruck herausgedrückt. In den meisten Fällen wird jedoch der Betätigungsstift direkt beim Abdrechen des Ventiles entfernt, indem er an seinem, dem Kolben abgewandten Ende durch den abgebrochenen Teil des Ventiles mitgezogen wird.
Es kommt daher im Unglücksfall zu einem völlig dichten, sicheren Verhindern des Gasaustrittes, wobei vorzugsweise der Kolben die Entnahmeleitung völlig versperrt.
Ist der erhöhte Gasaustrittjedoch nicht durch eine Beschädigung des Ventiles als solches herbeigeführt worden, son dem beispielsweise durch eine Beschädigung einer Gaszuführungsleitung, so kann durch einfaches Zudrehen des Hauptventiles der Kolben zurückgestossen werden, wodurch er in seine Ausgangsposition gelangt und - nach Behebung des Schadens - mit einer normalen Gasentnahme wieder begonnen werden kann. Durch eine Spezialentnahmevorrichtung, wie sie z. B.in der erwähnten DE-OS beschrieben ist, kann der Kolben auch für einen gesteuerten Schnellauslassbetrieb zurückgedrückt werden. Diese Spezialentnahmevorrichtung ist auf das Ventil aufzuschrauben. Eine ähnliche Spezialentnahmevorrichtung ist vorgesehen, um bei abgeschlagenem Ventil das Ablassen des Gases aus der Flasche zu ermöglichen.
Das Anwenden dieser Vorrichtung bleibt jedoch in den meisten Fällen Spezialwerkstätten zum Befüllen oder Warten von Gasflaschen vorbehalten.
Weitere Einzelheiten und Erfindungsmerkmale, sowie Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der Figurenbeschreibung.
Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielhaft näher erläutert. Es zeigen dabei:
Fig. 1 den Längsschnitt durch ein erfindungsgemässes Gassicherheitsventil;
Fig. 2 und 3 Ausschnitte aus Varianten mit unterschiedlicher Führung; und
Fig. 4 eine Variante einer Führungsbuchse
Gleiche Teile werden mit gleichen Bezugsziffern versehen, ähnliche Teile werden mit gleichen Bezugsziffern, jedoch unterschiedlichen Index versehen.
Wie zunächst aus Fig. 1 ersichtlich, besteht das erfindungsgemässe Gassicherheitsventil im wesentlichen aus einem Ventilgehäuse 4a, welches im wesentlichen aus einem Oberteil 23 und einem Unterteil 24 besteht. Der Oberteil 23 ist vom Unterteil 24 durch eine Sollbruchstelle 1 getrennt, die an dieser Stelle das Material des Ventilgehäuses 4a schwächt.
Der Oberteil 23 nimmt das eigentliche Gasventil oder Hauptventil auf, das, da es beliebiger Art sein kann und einem Durchschnittsfachmann bekannt ist, grösstenteib nicht dargestellt ist. Lediglich ein Schliesskolben 25 mit einer Ventildichtung 26 ist schematisch dargestellt, die ein Ventilsitz 27 in der geschlossenen Stellung des Ventils verschliessen.
Der Unterteil 24 nimmt die eigentliche Sicherheitseinrichtung, die im wesentlichen aus einem Kolben 7 mit einem Schliesskonus 10 bestehtauf. Die Sicherheitseinrichtung wird noch näher beschrieben. Der Unterteil 24 steckt im eingebauten Zustand üblicherweise zumindest teilweise in der nicht dargestellten Gasflasche, oder in dem nicht dargestellten Gasbehälter, in welche, bzw. in welchen er mittels Gasgewinde 28 einschraubbar ist. Es ist darauf zu achten, dass das Gasgewinde 28 jeweils bis zur Sollbruchstelle 1 in den Gasbehälter eingeschraubt wird.
Wie schon weiter oben erwähnt besteht die eigentliche Sicherheitseinrichtung aus dem Kolben 7, der an einer Kolbenstange 9 in einer Verengung 29 einer Führungsbuchse 8a längsverschieblich geführt ist. An ihrem dem Kolben 7 abgewandten Ende 12 ist die Kolbenstange 9 mit einem Gewinde in eine Einstellmutter 13 geschraubt. Zwischen der Einstellmutter 13 und einer Abstützfläche 14, die an der Verengung 29 der Führungsbuchse 8a ausgebildet ist, ist eine Einstellfeder 15 eingespannt.
Die Führungsbuchse 8a ist als Ganzes in eine Aufnahmebohrung 30 des Ventilgehäuses 4a eingesetzt. Sie verfügt an ihrem dem Kolben 7 abgewandten Ende einen Flansch 31, der durch eine Verschlussschraube 16 gegen einen gegengleichen Absatz 32 des Ventilgehäuses 4a gespannt ist. An ihrem dem Kolben 7 zugewandten Ende, das als Planfläche 36 ausgebildet ist, sind Quernuten 37 vorgesehen, die im Normalbetrieb das Vorbeiströmen des Gases erlauben. Diese Quernuten 37 könnten auch an der Unterseite des Kolbens 7 ausgebildet sein.
Die Verschlussschraube 16 verfügt über eine mittige Bohrung 20a. Im Bereich dieser Bohrung 20a findet sich somit die Gaseintrittsöffnung 21, die durch ein feinmaschiges Sieb abgedeckt ist. Der Kolben 7 ist an seinem dem Ende 12 abgewandten Bereich mit einem Betätigungsstift 2 (b, a) verbunden, der aus zwei Teilen 2b und 2a aufgebaut ist. Der Teil 2b ist mit dem Kolben 7 verbunden, während der Teil 2a mit dem Schliesskolben 25 verbunden ist. Zwischen den beiden Teilen 2a und 2b ergibt sich eine Trennlinie 33, die etwa im Bereich der Sollbruchstelle 1 des Ventiles liegt. Der Betätigungsstift 2 (a, b) ist in einer Führung 3b in dem Ventilgehäuse 4a längsgeführt.
Der Betätigungsstift 2 (a, b) verfügt über eine durchgehende Nut 5 (a, b), zu welcher analog die Verengung 29 der Führungsbuchse 8a und die Einstellmutter 13 je zumindest eine Bohrung 20d und 20c aufweisen.
Bei normalem Betriebsfall ergibt sich somit folgender Weg für das Gas: Durch das Sieb 22 strömt es über die Bohrung 20a, sowie über die Bohrung 20c in den Federraum 34 der Führungsbuchse 8a. Von dort strömt es über die Bohrung 20d in den Kolbenraum 35 des unteren Teiles 24. Der Kolben 7 ist durch die Einstellfeder 15 zurückgespannt, wodurch sein Schliesskonus 10 von einer Senkung 11 im Ventilgehäuse 4a abgehoben ist. Dadurch strömt das Gas an dem Kolben 7 vorbei in die Nut Sb, von dort in die Nut 5a und von dort durch den Ventilsitz 27 weiter in den Bereich des Hauptventiles, bzw. von dort in die entsprechende Gasentnahmeleitungen oder ins Freie.
Kommt es nun infolge eines Störfalles zu einem Ansteigen der Durchströmgeschwindigkeit des Gases, so wird ab einem voreingestellten Wert der Kolben 7 gegen die Kraft der Feder 15 durch den Gasdruck an die Senkung 11 gedrückt, wodurch der Gasfluss unterbrochen ist. Dieser Störfall kann erfindungsgemäss insbesondere dann auftreten, wenn der obere Teil 23 durch einen Unglücksfall abgeschlagen ist. Durch ein derartiges Abschlagen kommt es zu einem Bruch an der Sollbruchstelle 1, der somit auch den Teil 2a des Betätigungsstiftes 2 (a, b) entfernt und daher den Weg für den Teil 2b des Betätigungsstiftes 2 (a, b) freigibt.
Ist der Störfall lediglich im Bereich der Gasleitungen gelegen, so kann durch einfaches Zudrehen des Hauptventiles der Kolben 7 über den Betätigungsstift 2 (a, b) wieder in seine Ausgangslage gedrückt werden, um neuerlich eine geordnete Gasentnahme zu ermöglichen.
Sollte es im Zuge eines Störfalles nur zu einem teilweise Beschädigen des Gassicherheitsventiles, bzw. des Oberteiles 23 kommen, so kann unter Umständen dieser vom Unterteil 24 durch absichtliches Abschlagen oder Absägen entfernt werden. Der Sicherheitsteil des Gassicherheitsventiles schliesst somit immer und verhindert gefährliche Situationen.
Zur Regulierung des Schliesspunkts des Kolbens 7 kann die Einstellmutter 13 gelockert oder festgezogen werden, was jedoch nur möglich ist nach vorherigem Ausbau des gesamten Ventiles aus der Gasflasche, oder aus dem Gastank möglich ist. Das absichtliche Entnehmen von grossen Gasmengen erfolgt durch das Aufsetzen eines nicht dargestellten Zusatzteiles, anstelle des Hauptventiles, der den Betätigungsstift 2 (a, b) permanent gegen den Kolben 7 zurückdrückt.
Das feinmaschige Sieb 22 verhindert das Eindringen von Verunreinigungen aus dem Inneren des Gastankes oder der Gasflasche, welche zu Abnützungserscheinungen in der Führung 3b oder in der Verengung 29 führen könnten. Aber selbst bei eindringenden Verunreinigungspartikeln bleibt der eigentlich Schliessteil (Kolben 7) mit Schliesskonus 10 durch die entsprechende Schräge stets ablagerungsfrei und daher schliessicher. Anstelle der Bohrungen 20c oder 20d könnten auch zweite Nuten 19a bzw. 19b gemäss Fig. 4 treten.
Anstelle der Nut 5 (a, b) könnte auch eine Nut 5c in der Führung 3c gemäss Fig. 3 oder eine Bohrung 6 in der Führung 3a gemäss Fig. 2 treten. Es könnten sämtliche Teile jedoch mit soviel Spiel versehen sein, dass der Gasdurchtritt im Regelfall auch einfach zwischen den Teilen erfolgen kann.
In der Fig. 2 ist ein Betätigungsstift 2 ersichtlich, der einstückig ausgebildet ist. Dies stellt eine gewisse Produktionsvereinfachung dar, ermöglicht jedoch nicht ein derart sauberes Trennen der Teile des Betätigungsstiftes 2c bei einem Bruch des Gassicherheitsventiles an seiner Sollbruchstelle 1.
Bei einer derartigen Ausführung ist jedoch vorteilhafterweise der Betätigungsstift 2c nicht mit dem Kolben 7 verbunden, wie aus der Fig. 4 entnommen werden kann, sondern berührt diesen lediglich.
Wie schon erwähnt erfolgt die Gasführung in der Variante gemäss Fig. 2 durch eine Bohrung 6 in der Führung 3a.
In der Fig. 3 ist eine weitere Variante dargestellt, bei der ebenso der Betätigungsstift 2c einstückig ausgebildet ist. Die Gasführung erfolgt in dieser Variante durch zumindest eine Nut 5c, die in die Führung 3c eingefräst ist.
Die weitere Variante nach Fig. 4 zeigt eine Führungsbuchse 8b, die mittels Aussengewinde 17 in ein Innengewinde 18 des Ventilgehäuses 4d eingedreht ist. Dadurch wird die Verschlusschraube 16 gemäss Fig. 1 erspart. Der Gasfluss in der Variante gemäss Fig. 4 erfolgt durch eine Bohrung 20b in der Führungsbuchse 8b, die gleichzeitig zum Einführen der Einstellmutter 13 dient, durch Nuten 19b in der Einstellmutter 13 über den Federraum 34 und über zumindest eine Nut 19a in der Verengung 29 der Führungsbuchse 8b in den Kolbenraum 35 usw.
Der Drehsinn der Einstellmutter 13 ist dem Drehsinn der Einstellfeder 15 entgegen gesetzt, wodurch sich eine Verliersicherung für die Einstellmutter ergibt.
Durch die dargestellten Figuren ist die Erfindung nicht eingeschränkt. So sind sämtliche Teile stets als Drehteile dargestellt, können jedoch auch beispielsweise eckig ausgeführt sein. Die Einstellfeder könnte auch aus einem anderen Material beispielsweise einem offenzelligen Kunststoffschaum bestehen, der zugleich das feinmaschige Gitter ersetzen könnte. Anstelle des Schliesskonus könnte auch eine andere bekannte Schliessform treten, die jedoch unter Umstännden nicht entsprechend vorteilhaft wäre.
Ein erfindungsgemässes Ventil könnte auch bei Überdruckventilen von Behältern, oder bei Entnahmeventilen für Flüssigkeiten Anwendung finden.
Bezugszeichenliste
1 Sollbruchstelle
2 Betätigungsstift a, b, c
3 Führung a, b, c
4 Ventilgehäuse a, b, c, d
5 Nuten a, b, c
6 Bohrungen
7 Kolben
8 Führungsbuchse a, b
9 Kolbenstange
10 Schliesskonus
11 Senkung
12 Ender der Kolbenstange 7
13 Einstellmutter
14 Abstützfläche
15 Einstellfeder
16 Verschlussschraube
17 Aussengewinde
18 Innengewinde
19 zweite Nut a, b
20 Zweite Bohrung a, b, c, d
21 Gaseintrittsöffnung
22 Sieb
23 Oberteil
24 Unterteil
25 Schliesskolben
26 Ventildichtung
27 Ventilsitz
28 Gasgewinde
29 Verengung
30 Aufnahmebohrung
31 Flansch
32 Abstützkante
33 Trennlinie
34 Federraum
35 Kolbenraum
36 Planfläche
37 Quernuten