DE10155314C1 - Überstrombegrenzer für eine Gasleitung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Überstrombegrenzer für eine Gasleitung in Form eines darin angeordneten Ventils, das bei einer vorbestimmten erhöhten Gasdurchströmgeschwindigkeit anspricht und die Gasleitung verschließt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Überstrombegrenzer für eine Gasleitung.

Gaszuführleitungen in Häusern zur Versorgung von Haushalten oder entsprechenden Verbrauchern weisen einen Gasdruckregler auf, dem die ein­ zelnen, parallel geschalteten Gaszähler folgen. Wenn in diesem Bereich eine Leckage etwa durch Rohrbruch oder auch durch Sabotage auftritt, können große Mengen Gas austreten und ein entsprechendes Gefahrenpotential heraufbeschwören.

Als Regler sind in diesem Zusammenhang auch zweistufige Regler bekannt, die eine Überstrombegrenzung aufweisen, jedoch sind diese zweistufigen Gasdruckregler aufwendig und damit teuer. Außerdem sind die Gasdruckregler für eine maximale Druckdifferenz von 2 mbar ausgelegt, so daß es bei den angesprochenen Leckagen in Bezug auf die Schaltgenauigkeit Probleme gibt.

Aus der FR 2 703 133 A1 ist ein Überstrombegrenzer für eine Gasleitung bekannt, bei dem ein Ventilsitz in einer zentralen kreisförmigen Öffnung eines Rohrabschnitts vorgesehen ist. Ein tellerförmiges Verschlußelement ist mit einer Feder verbunden, die stromaufwärts mit einer separaten Haltevorrichtung am Rohrabschnitt befestigt ist.

Aus der DE 36 28 192 A1 ist ein Überstrombegrenzer für eine Gasleitung bekannt, bei dem ein Verschlußelement federvorgespannt in einer offenen Position gehalten wird und bei einer vorbestimmten Durchströmgeschwindigkeit durch das Gas gegen die Federkraft zum Verschließen einer zentralen Öffnung anhebbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine konstruktionsmäßig einfache sowie einfach zu montierende Überstrombegrenzung für eine Gaszuführleitung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird entsprechend Anspruch 1, 3, 4, bzw. 10 gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform eines Überstrombegrenzers für eine Gasleitung.

Fig. 2 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform eines Überstrombegrenzers für eine Gasleitung.

Fig. 3 und 4 zeigen schematisch zwei weitere Ausführungsformen eines Überstrombegrenzers für eine Gasleitung.

Fig. 5 und 6 zeigen schematisch zwei zusätzliche Ausführungsformen eines Überstrombegrenzers für eine Gasleitung.

Fig. 7 und 8 zeigen schematisch zwei weitere Ausführungsformen eines Überstrombegrenzers für eine Gasleitung.

Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform eines Überstrombegrenzers umfaßt einen Rohrabschnitt 1, in dem ein Ventilsitz 2 senkrecht zur Rohrachse mit einer zentralen Öffnung 3 und mit stromaufwärtigem Abstand hierzu eine kreisförmige, insbesondere kugelausschnittförmige Vertiefung 4 angeordnet ist, die ein einen ausreichenden Durchströmquerschnitt im Rohrabschnitt 1 belassendes kugelförmiges Verschlußelement 5 lose aufnimmt. Der Rohrabschnitt 1 wird, wie dargestellt, mit einer vorbestimmten Neigung zu Horizontalen montiert, wobei Gas von oben nach unten durch den Rohrabschnitt 1 entsprechend dem Pfeil strömt. Das Verschlußelement 5 wird in dieser Stellung sicher von der Vertiefung 4 gehalten, es sei denn, die Durchflußmenge durch den Rohrabschnitt 1 wird unzulässig hoch. Die Vertiefung 4 und das Gewicht des Verschlußelements 5 sind derart bemessen, daß ab einer vorbestimmten Durchströmgeschwindigkeit das Verschlußelement 5 aufgrund der hierauf von dem durchströmenden Gas ausgeübten Kraft aus der Vertiefung 4 heraus bewegt wird, schwerkraftunterstützt gegen den Ventilsitz 2 rollt und dessen Öffnung 3 verschließt.

Um kein zu großes und damit zu schweres Verschlußelement 5 bei entsprechendem Durchmesser des Rohrabschnitts 1 verwenden zu müssen, ist es zweckmäßig, in dem Rohrabschnitt 1 vom Ventilsitz 2 in Richtung Verschlußelement 5 einen (nicht dargestellten) keilförmigen Einsatz anzuordnen, der den Durchflußquerschnitt zum Ventilsitz 2 hin fortschreitend verringert und letztlich im wesentlichen auf den Durchmesser des Verschlußelements 5 einengt, wenn das kugelförmige Verschlußelement 5 in Richtung auf den Ventilsitz 2 rollt.

Dieser Überstrombegrenzer bleibt - einmal betätigt - solange geschlossen, bis das Verschlußelement 5 wieder in die Vertiefung 4 zurückgeführt worden ist.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform umfaßt einen Rohrabschnitt 1, in dem ebenfalls ein Ventilsitz 2 senkrecht zur Rohrachse mit einer zentralen Öffnung 3 und stromaufwärts hiervon ein einen ausreichenden Durchströmquerschnitt im Rohrabschnitt 1 belassendes klappenförmiges Verschlußelement 5 für die Öffnung 3 angeordnet sind. Der Rohrabschnitt 1 ist wiederum in einem vorbestimmten Winkel schräg zur Horizontalen angeordnet, wobei das Gas entsprechend dem Pfeil von unten nach oben durch den Rohrabschnitt 1 strömt. Das benachbart zum Ventilsitz 2 an seiner Oberseite angelenkte Verschlußelement 5 stellt sich unter Schwerkrafteinwirkung senkrecht und unter der Einwirkung der Gasströmung etwas schräg in Richtung auf den Ventilsitz 2. Das Verschlußelement 5 ist derart gewichtsmäßig bemessen, daß bei Anordnung des Rohrabschnitts 1 mit einer vorbestimmten Neigung zur Horizontalen ab einer vorbestimmten Durchströmgeschwindigkeit das Verschlußelement 5 gegen die Schwerkraft in Richtung auf den Ventilsitz 2 verschwenkt wird und dessen Öffnung 3 verschließt.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist der in dem Rohrabschnitt 1 senkrecht zur Rohrachse angeordnete Ventilsitz 2 mit einer ringförmigen Öffnung 3 versehen und das Verschlußelement 5 tellerförmig. Das Verschlußelement 5 hat hierbei eine zentrale Ausnehmung, an deren Rand ein weicher, im wesentlichen kegelförmiger Balg 7 befestigt ist (d. h. seine Wandungen oszillieren um einen gedachten Kegelmantel). Das Ende des Balges 7 ist über ein stabförmiges Verbindungsteil 8 mit einem kalottenförmig ausgebildeten Mittelteil 9 des Ventilsitzes 2 verbunden. Wenn die Durchströmgeschwindigkeit, das Gas strömt in Pfeilrichtung von oben nach unten, einen vorbestimmten Wert überschreitet, wird das tellerförmige Verschlußelement 5 gegen die geringe, von dem Balg 7 hierauf ausgeübte Federkraft, die unterhalb des vorbestimmten Wertes für die Durchströmgeschwindigkeit dem Gewicht des Verschlußelements 5 entgegenwirkt, in Richtung auf den Ventilsitz 2 gedrückt. Hierbei kann der kalottenförmige Mittelteil 9 des Ventilsitzes 2, der sich zu der dem Verschlußelement 5 abgewandten Seite des Ventilsitzes 2 erstreckt, den Balg 7 fortschreitend aufnehmen, bis das Verschlußelement 5 die Öffnung 3 verschließt.

Ventilsitz 1, Verschlußelement 5, Balg 7, Verbindungsteil 8 und Mittelteil 9 werden hierbei zweckmäßigerweise als ein Spritzteil ausgebildet.

Der Balg 7 kann auch als Doppelbalg ausgebildet sein, wobei die Enden der beiden den Doppelbalg bildenden Bälge bei entsprechend hoher Durchströmgeschwindigkeit ineinander geschoben werden.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform ist gegenüber Fig. 3 der Ventilsitz 2 schräg zur Rohrachse des Rohrabschnitts 1 angeordnet. Hierbei ist der Balg 7 am Rand einer mittigen Ausnehmung des Ventilsitzes 1 befestigt und das tellerförmige Verschlußelement 5 über eine separate, entsprechend schwache Feder 10 abgestützt, deren Kraft bei Erreichen einer vorbestimmten Durchströmgeschwindigkeit überwunden wird, so daß sich das Verschlußelement 5 in Schließstellung bewegt.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform ist der Rohrabschnitt 1 beispielsweise ein (mit nicht dargestelltem Gewinde versehenen) Gaszählerstutzen, in dessen Flanschabschnitt 1' der Überstrombegrenzer eingehängt ist, der von unten durch das Gas angeströmt wird. Der Überstrombegrenzer umfaßt einen tellerförmigen Ventilsitz 2 mit einer zentralen Öffnung 3, in der ein Verschlußelement 5 unverlierbar dadurch angeordnet ist, daß das Verschlußelement 5 auf beiden Seiten des Ventilsitzes 2 mit Abstand zueinander jeweils einen Kragen 11a, 11b trägt. Der Kragen 11b verhindert bei fehlendem Gasdruck ein Herausfallen des Verschlußelements 5 aus dem Ventilsitz 2. Der Kragen 11a verhindert ein Verlieren des Verschlußelements 5 vor der Montage des Überstrombegrenzers und schließt bei entsprechender Durchströmgeschwindigkeit die Öffnung 3, da das Verschlußelement 5 dann entgegen der durch sein Gewicht wirkenden Schwerkraft in Eingriff mit dem Ventilsitz 1 bewegt wird.

Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform bildet der Rohrabschnitt 1 einen Käfig, der oberseitig durch einen tellerförmigen Ventilsitz 2 mit einer zentralen Öffnung 3 und unterseitig durch eine mit Durchtrittsöffnungen 12 versehene Platte 13 begrenzt wird, die außerdem eine mittige Öffnung 14 aufweist. Das Verschlußelement 5 besitzt hierbei einen kegelförmigen Abschnitt 15 und einen kugelausschnittförmigen Abschnitt 16, wobei beide über einen zylindrischen Abschnitt 17 miteinander verbunden sein können. Der kegelförmige Abschnitt 15 wird normalerweise von der mittigen Öffnung 14 aufgenommen. Erst wenn die Durchströmgeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert überschreitet, wird das Verschlußelement 5 durch von unten hiergegen strömendes Gas entgegen der durch sein Gewicht wirkenden Schwerkraft in Eingriff mit der Öffnung 3 bewegt, die zweckmäßigerweise in etwa an den Abschnitt 16 des Verschlußelements 5 angepaßt ist.

Bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform ist der Überstrombegrenzer in einen Gasdruckregler eingebaut, wie er beispielsweise in DE 198 30 043 C1 beschrieben ist. Hierbei ist der Käfig mit dem Ventilsitz 2, der Platte 13 und dem dazwischen angeordneten Verschlußelement 5 von Fig. 6 in einem Gasdruckregler angeordnet, wobei außenseitig an dem Rohrabschnitt 1 ein tellerförmiges Ventilelement 18 vorgesehen ist, mit dem je nach Gasdruck, d. h. bei entsprechendem Über- bzw. Unterdruck, ein Ring 19a bzw. 19b dichtend in Eingriff bringbar ist. Die Verschiebung der beiden Ringe 19a, 19b erfolgt hierbei über einen Balg 20. Die Funktion des Gasdruckreglers gemäß DE 198 30 043 C1 ist hierbei beibehalten, wobei jedoch der Abschaltpunkt zusätzlich vom Volumenstrom bzw. der Durchströmgeschwindigkeit abhängig gemacht ist.

Die Überstrombegrenzer der verschiedenen Ausführungsformen können am Eingang bzw. Ausgang des Gasdruckreglers bzw. Gaszählers, etwa im Gaszählerstutzen, angeordnet und in diese Geräte entsprechend integriert sein.

Claims (12)

1. Überstrombegrenzer für eine Gasleitung, mit einem Rohrabschnitt (1), in dem ein Ventilsitz (2) mit einer zentralen Öffnung (3) quer zur Durchströmrichtung und mit stromaufwärtigem Abstand hierzu eine Vertiefung (4) angeordnet ist, die ein einen ausreichenden Durchströmquerschnitt im Rohrabschnitt (1) belassendes kugelförmiges Verschlußelement (5) lose aufnimmt, wobei die Vertiefung (4) derart bemessen ist, daß bei Anordnung des Rohrabschnitts (1) mit einer vorbestimmten Neigung zur Horizontalen ab einer vorbestimmten Durchströmgeschwindigkeit das Verschlußelement (5) aus der Vertiefung (4) bewegt wird, schwerkraftunterstützt gegen den Ventilsitz (2) rollt und dessen Öffnung (3) verschließt.

2. Überstrombegrenzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Rohrabschnitt (1) vom Ventilsitz (2) in Richtung Verschlußelement (5) ein Einsatz (6) angeordnet ist, der den Durchflußquerschnitt zum Ventilsitz (2) hin fortschreitend verringert.

3. Überstrombegrenzer für eine Gasleitung, mit einem Rohrabschnitt (1), in dem ein Ventilsitz (2) mit einer Öffnung (3) quer zur Durchströmrichtung und stromaufwärts hiervon ein einen ausreichenden Durchströmquerschnitt im Rohrabschnitt (1) belassendes klappenförmiges Verschlußelement (5) angeordnet sind, wobei das Verschlußelement (5) derart gewichtsmäßig bemessen ist, daß bei Anordnung des Rohrabschnitts (1) mit einer vorbestimmten Neigung zur Horizontalen ab einer vorbestimmten Durchströmgeschwindigkeit das Verschlußelement (5) gegen die Schwerkraft in Richtung auf den Ventilsitz (2) verschwenkt wird und dessen Öffnung (3) verschließt.

4. Überstrombegrenzer für eine Gasleitung, mit einem Rohrabschnitt (1), in dem ein Ventilsitz (2) mit einer ringförmigen Öffnung (3) und stromaufwärts hiervon ein einen ausreichenden Durchströmquerschnitt im Rohrabschnitt (1) belassendes tellerförmiges Verschlußelement (5) angeordnet sind, wobei das Verschlußelement (5) über einen Balg (7) am Ventilsitz (2) befestigt und mit einer ab einer vorbestimmten Durchströmgeschwindigkeit überwindbaren Federkraft in Öffnungsrichtung beaufschlagt ist.

5. Überstrombegrenzer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die das Verschlußelement (5) beaufschlagende Federkraft vom Balg (7) lieferbar ist.

6. Überstrombegrenzer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement (5) von einer Feder (10) beaufschlagt ist.

7. Überstrombegrenzer nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg (7) ein ineinander faltbarer Doppelbalg ist.

8. Überstrombegrenzer nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg (7) im wesentlichen konisch ist und sein Ende, vorzugsweise über ein stabförmiges Verbindungsteil (8), mit einem kalottenförmig ausgebildeten Mittelteil (9) des Ventilsitzes (2) verbunden ist.

9. Überstrombegrenzer nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg (7) im wesentlichen zylinderförmig ist und in einer Ausnehmung des Ventilsitzes (2) eintaucht, an der er befestigt ist.

10. Überstrombegrenzer für eine Gasleitung, mit einem Rohrabschnitt (1), in dem ein Ventilsitz (2) mit einer zentralen Öffnung (3) angeordnet ist, das mit einem Verschlußelement (5) verschließbar ist, das in dem Rohrabschnitt (1) um einen vorbestimmten Hub axial beweglich ist und ein vorbestimmtes Gewicht derart aufweist, daß das Verschlußelement (5) ab einer vorbestimmten Durchströmgeschwindigkeit zum Verschließen der zentralen Öffnung (3) durch das anströmende Gas anhebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement (5) einen kegelförmigen Abschnitt (15) an seiner dem Ventilsitz (2) abgewandten Seite aufweist, der von einer zentralen Öffnung (14) in einer mit Durchtrittsöffungen (12) für Gas versehenen, mit Abstand zum Ventilsitz (2) angeordneten Platte (13) im nicht angehobenen Zustand aufgenommen wird.

11. Überstrombegrenzer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement (5) in der zentralen Öffnung (3) um einen vorbestimmten Hub verschiebbar ist und in jeder Zwischenstellung zwischen den Hubenenden einen ausreichenden Durchtrittsquerschnitt für durchströmendes Gas beläßt.

12. Überstrombegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß er am Eingang bzw. Ausgang eines Gasdruckreglers bzw. Gaszählers, etwa im Gaszählerstutzen, angeordnet bzw. in diese Geräte entsprechend integriert ist.