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Die Erfindung betrifft eine Absperrarmatur für die Verbindungsleitung zwischen
einem Versorgungsnetz und einem Verbraucher. Ferner betrifft sie ein Verfahren
zur Aufhebung der Blockierung eines in der Verbindungsleitung zwischen einem
Versorgungsnetz und einem Verbraucher eingesetzten Strömungswächters.
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In Leitungen für Flüssigkeiten und/oder insbesondere für Gase werden häufig
sogenannte Strömungswächter eingesetzt, welche den Volumenstrom durch die Leitung
überwachen und bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes die Leitung
sperren. Beispielhaft seien diesbezüglich im Folgenden Strömungswächter in den
Hauseinführungen von Gasversorgungsleitungen betrachtet. Diese sind
üblicherweise in der noch zum öffentlichen Versorgungsnetz gehörenden Leitung außerhalb
eines Gebäudes unterirdisch angeordnet. Sie bestehen aus einem Absperrorgan,
das mit einer Feder in Verbindung steht, sowie einer Dichtfläche. Das Absperrorgan
wird durch den vom Versorgungsnetz zum Gebäude (Verbraucher) gerichtete
Volumenstrom des Gases ständig in Richtung der Dichtfläche gedrückt. Dem wirkt
jedoch die Feder entgegen, sodass ein ausreichend großer Öffnungsquerschnitt für
den Volumenstrom des Gases bleibt. Falls aber der Volumenstrom plötzlich sehr
stark ansteigt, wird die Kraft der Feder überwunden und das Absperrorgan gegen
die Dichtfläche gedrückt. Der Volumenstrom wird dadurch unterbrochen, wobei die
zwischen dem Versorgungsnetz und dem nunmehr abgekoppelten Verbraucher
bestehende Druckdifferenz nachfolgend das Absperrorgan gegen die Dichtfläche
gedrückt hält. Da der Anstieg des Volumenstromes insbesondere durch ein Leck in
den Gasleitungen des Gebäudes verursacht sein kann, sorgt das selbständige
Schließen des Strömungswächters dafür, dass die Gefahr einer Gasexplosion im
Haus reduziert wird.
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Nachteilig bei den bekannten Strömungswächtern ist, dass diese, wenn sie einmal
geschlossen haben, nur mit sehr großem Aufwand wieder freigesetzt, dass heißt in
die Öffnungsstellung überführt werden können. Insbesondere ist es hierzu
erforderlich, den unterirdisch angeordneten Strömungswächter freizulegen, auszubauen
und zu reparieren bzw. einen neuen Strömungswächter einzusetzen. Dieser
Aufwand ist auch in den Fällen zu betreiben, in denen der Strömungswächter
geschlossen hat, obwohl kein entsprechender Störfall vorlag. Ein solches
Fehlverhalten kann zum Beispiel daraus resultieren, dass der Mechanismus des
Strömungswächters bei dem unterirdischem Einbau verschmutzt wurde, sodass er nicht
mehr ordnungsgemäß funktioniert. Auch kann es durch ein gleichzeitiges Betätigen
mehrerer Gasverbraucher innerhalb des Gebäudes zu einer plötzlichen normalen
Druckschwankung kommen, welche zu einem Schließen des Strömungswächters
führt.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, mit denen die durch ein Schließen eines
Strömungswächters verursachten Probleme reduziert werden können. Diese
Aufgabe wird durch eine Absperrarmatur mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie
durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
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Die erfindungsgemäße Absperrarmatur ist für eine Verbindungsleitung zwischen
einem Versorgungsnetz und einem Verbraucher vorgesehen, wobei das
Versorgungsnetz eine Flüssigkeit oder insbesondere ein Gas für den Verbraucher
bereitstellt. Die Absperrarmatur ist dadurch gekennzeichnet, dass sie einen von außen
zugänglichen, verschließbaren Einlass in die Verbindungsleitung aufweist.
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Eine derartige Absperrarmatur kann in vorteilhafter Weise mit einem
Strömungswächter zusammenwirken. Dabei wird die Absperrarmatur in der üblichen
Strömungsrichtung (vom Versorgungsnetz zum Verbraucher) gesehen hinter dem
Strömungswächter angeordnet. Eine derartige Anordnung einer Absperrarmatur ist
in der Regel bei jedem Anschluss eines Verbrauchers an ein öffentliches
Versorgungsnetz vorhanden, um den Verbraucher bei Bedarf zentral vom Versorgungsnetz
trennen zu können. Falls nun bei dieser Kombination von Strömungswächter und
erfindungsgemäßer Absperrarmatur der Fall eintritt, dass der Strömungswächter
- bestimmungsgemäß oder nicht - schließt, so kann über den von außen
zugänglichen, verschließbaren Einlass der Absperrarmatur ein erhöhter Druck des
Mediums in der Verbindungsleitung aufgebaut werden. Dieser erhöhte Druck in der
Verbindungsleitung wirkt am Strömungswächter dem Druck aus dem
Versorgungsnetz entgegen und führt schließlich dazu, dass sich der Strömungswächter wieder
öffnet. Hierzu ist es nicht erforderlich, auf den Strömungswächter selbst Zugriff zu
nehmen, sodass die aufwendige und teuere Freilegung eines (unterirdischen)
Strömungswächters entfallen kann.
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In den verschließbaren Einlass der Absperrarmatur kann insbesondere ein
druckbetätigtes Sperrventil eingesetzt werden, welches sich nur dann öffnet, wenn der
außenseitige Druck am Sperrventil größer als der Druck in der Verbindungsleitung
ist. Ein derartiges Sperrventil garantiert eine Einwegrichtung des Flusses durch den
Einlass, sodass aus Sicherheitsgründen über den Einlass nur eine Strömung in die
Verbindungsleitung, nicht jedoch aus dieser heraus stattfinden kann.
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Die Absperrarmatur kann insbesondere als ein Kugelhahn mit einer drehbar
gelagerten Kugel, die eine Durchgangsbohrung aufweist und über eine Schaltwelle von
außen drehbar ist, ausgebildet sein. Ein Kugelhahn ist eine häufig verwendete Art
einer Absperrarmatur, die innerhalb von Gebäuden, meistens in unmittelbarer
Nachbarschaft zur Hauseinführung, in einer Gasleitung angeordnet ist und dem
zentralen Absperren der Gasversorgung des Gebäudes dient. Eine mögliche
Ausgestaltung eines Kugelhahnes ist zum Beispiel aus der DE 295 10 903 bekannt.
Erfindungsgemäß wird ein derartiger Kugelhahn durch das zusätzliche Vorsehen
eines verschließbaren Einlasses zur Verbindungsleitung abgewandelt.
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Dabei kann der Einlass insbesondere als eine Passage durch die Schaltwelle des
Kugelhahns ausgebildet sein, wobei die eine Öffnung der Passage mit der
Umgebungsatmosphäre und die andere Öffnung der Passage mit der Verbindungsleitung
kommuniziert. Diese Anordnung des Einlasses hat den Vorteil, dass sie keinen
zusätzlichen Platz und kein zusätzliches Bauteil am Kugelhahn benötigt, da die
Schaltwelle ohnehin vorhanden ist und von außen in das Innere der
Verbindungsleitung führt.
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Gemäß einer Weiterbildung eines derartigen Kugelhahnes mit einer Passage in der
Schaltwelle ist in dem zur Umgebungsatmosphäre gelegenen Abschnitt der
Passage ein Innengewinde ausgebildet. In diesem Innengewinde kann dann eine
Leitung festgeschraubt werden, über welche bei Bedarf ein unter Druck stehendes
Medium wie zum Beispiel ein Gas von außen zugeführt werden kann, um über eine
Druckerhöhung in der Verbindungsleitung einen geschlossenen Strömungswächter
wieder zu öffnen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Kugelhahnes ist dessen Kugel
zwischen zwei Dichtungsringen derart drehbar gelagert, dass sie in ihrer
Schließstellung, in welcher sie die Verbindungsleitung sperrt, sowie in ihrer Öffnungsstellung,
in welcher sie einen freien Durchfluss durch die Verbindungsleitung erlaubt, an
beiden Dichtungsringen dichtend anliegt, und dass die Kugel in einer zwischen der
Schließstellung und der Öffnungsstellung liegenden Stellung an mindestens einer
Stelle an mindestens einem der genannten Dichtungsringe nicht dichtend anliegt.
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Des Weiteren weist bei der betreffenden Ausgestaltung des Kugelhahnes eine
Öffnung der Passage in den Zwischenraum der Verbindungsleitung, welcher zwischen
den beiden genannten Dichtungsringen liegt.
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Bei der zuletzt genannten Ausgestaltung eines Kugelhahnes führt somit die
Passage in der Schaltwelle von außen in den Zwischenraum zwischen den beiden
Dichtungsringen. Wenn die Kugel sich in ihrer Öffnungsstellung oder in ihrer
Schließstellung befindet, liegt sie überall dichtend an den Dichtungsringen an,
sodass der genannte Zwischenraum von dem Rest der Verbindungsleitung getrennt
ist. Nur in der Zwischenstellung der Kugel besteht eine kommunizierende
Verbindung zwischen der Passage und dem Rest der Verbindungsleitung, da es
mindestens eine "undichte" Stelle zwischen der Kugel und den Dichtungsringen gibt. In
dieser Position der Kugel kann somit von außen ein Medium unter erhöhtem Druck
in Verbindungsleitung eingeführt werden, um einen eventuell verschlossenen
Strömungswächter zu öffnen. Vorteilhaft an der geschilderten Ausgestaltung des
Kugelhahnes ist, dass in den beiden Normalstellungen der Kugel, dass heißt der
Schließstellung und der Öffnungsstellung, die Passage durch das Zusammenwirken
von Kugel und Dichtungsringen von der Verbindungsleitung getrennt ist, sodass
keine ungewollte Verbindung zur Umgebungsatmosphäre entsteht. Nur in der
normalerweise nur transient eingenommenen Zwischenstellung der Kugel kann eine
Strömungsverbindung zwischen der gesamten Verbindungsleitung und der Passage
in der Schaltwelle entstehen.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Aufhebung der Blockierung eines
in der Verbindungsleitung zwischen einem Versorgungsnetz und einem Verbraucher
eingesetzten Strömungswächters. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass
in dem vom Strömungswächter zum Verbraucher gelegenen Abschnitt der
Verbindungsleitung ein erhöhter Druck erzeugt wird, welcher das Öffnen des
Strömungswächters gegen den Druck des Versorgungsnetzes bewirkt. Dieses Verfahren hat
den Vorteil, dass zur Freisetzung eines in den Schließzustand übergegangenen
Strömungswächters kein unmittelbarer Zugriff auf den Strömungswächter bestehen
muss. Insbesondere muss nicht in aufwendiger Weise ein unterirdisch angeordneter
Strömungswächter freigelegt werden. Vielmehr reicht es, den verbraucherseitigen
Druck in der Verbindungsleitung bis etwa zum Druck im Versorgungsnetz zu
erhöhen. Die Erhöhung des Druckes in der Verbindungsleitung kann dabei prinzipiell von
jedem Punkt des verbraucherseitigen Leitungssystems aus vorgenommen werden.
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Vorzugsweise ist in der Verbindungsleitung zwischen dem Versorgungsnetz bzw.
Strömungswächter und dem Verbraucher eine Absperrarmatur der oben erläuterten
Art angeordnet, die einen von außen zugänglichen, verschließbaren Einlass in die
Verbindungsleitung aufweist. Dann kann durch Anschluss dieses Einlasses an eine
Druckquelle ein erhöhter Druck in der Verbindungsleitung erzeugt werden. Dies hat
den Vorteil, dass die Druckzufuhr von der Absperrarmatur ausgeht, welche in der
Regel möglichst dicht beim zu öffnenden Strömungswächter angeordnet ist. Ferner
kann über eine teilweises oder vollständiges Schließen der Absperrarmatur
während der im Abschnitt der Verbindungsleitung zwischen dem Strömungswächter
und der Absperrarmatur erfolgenden Druckerhöhung vermieden werden, dass sich
die Druckerhöhung in das verbraucherseitige Leitungssystem hinein auswirkt und
dort zu unerwünschten Nebenwirkungen führt.
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Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen
Unteransprüchen angegeben. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der
Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:
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Fig. 1 einen Querschnitt in Richtung der Leitungsachse durch einen
erfindungsgemäßen Kugelhahn;
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Fig. 2 die Schaltwelle des Kugelhahnes von Fig. 1 in einem
Querschnitt sowie eine Ansicht von oben und unten;
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Fig. 3a-c schematisch einen Schnitt durch die Kugel des Kugelhahns in der
Öffnungsstellung, einer Zwischenstellung und der
Schließstellung.
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In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Kugelhahn 1 in einem Querschnitt dargestellt.
Der Kugelhahn 1 befindet sich dabei in der Verbindungsleitung 4 zwischen dem
öffentlichen Gasversorgungsnetz 2 und einem Verbraucher 8. In der Regel sind
derartige Kugelhähne als Absperrarmaturen unmittelbar an der Hauseinführung
einer Gasleitung 4 angeordnet.
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Der Kugelhahn 1 enthält eine drehbar gelagerte Kugel 11, welche eine zentrale
Querbohrung 10 aufweist. In der in Fig. 1 dargestellten Position steht dabei die
Querbohrung 10 quer zur Längsrichtung der Verbindungsleitung 4. Da die Kugel an
einem linken Dichtungsring 13 sowie einem rechten Dichtungsring 9 überall anliegt,
ist in dieser sogenannten Schließstellung der Durchgang durch die
Verbindungsleitung 4 gesperrt. Ist die Kugel 11 dagegen um 90° um die Hochachse A gedreht,
fluchtet die Bohrung 10 mit der Verbindungsleitung 4 und gibt somit den
Durchgang durch die Verbindungsleitung 4 frei. Diese sogenannte Öffnungsstellung
sowie die Schließstellung der Kugel 11 sind in Fig. 3a bzw. 3c noch einmal
schematisch dargestellt.
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Die Drehung der Kugel 11 ist von außen über einen Betätigungshebel 7 möglich,
welcher an einer in Richtung der Achse A verlaufenden Schaltwelle 6 angreift. Die
Schaltwelle 6 ist um ihre Längsachse drehbar gelagert und greift mit ihrem unteren
Ende in eine Schaltwellenführung an der Kugel 11 ein.
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Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Kugelhahns 1 weist die Schaltwelle
6 ferner entlang ihrer Mittelachse eine Bohrung bzw. Passage 5 auf (gestrichelt in
Fig. 1). In der separaten Darstellung der Schaltwelle gemäß Fig. 2 ist diese
Bohrung 5 besser erkennbar. An ihrem oberen, zur Atmosphäre weisenden Ende ist die
Bohrung mit einem Innengewinde 14 versehen, sodass hier ein Verschlussstopfen
oder alternativ eine externe Leitung festgeschraubt werden kann. Auch das untere
Ende der Passage 5 ist erweitert und gegebenenfalls mit einem Gewinde versehen,
sodass hier ein Sperrventil, vergleichbar einem Fahrradventil, eingesetzt werden
kann. Das Sperrventil ist so ausgelegt, dass es nur dann einen Fluss durch die
Passage 5 in die Verbindungsleitung 4 hinein zulässt, wenn der außerhalb der
Verbindungsleitung herrschende Druck größer als der Druck in der
Verbindungsleitung ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Kugelhahn 1 ist es somit möglich, in dem Gewinde 14
der Schaltwelle 6 von außen eine Zufuhrleitung für ein unter erhöhtem Druck
stehendes Gas anzuschließen und mit dem Gasdruck die Passage 5 zu beaufschlagen.
Über die untere Öffnung der Passage bzw. das dort befindliche Ventil kann dann
das Gas von außen in das Innere der Verbindungsleitung eingeführt werden. Dabei
besteht jedoch zunächst nur eine Verbindung der Passage 5 mit dem
Zwischenraum 12, welcher zwischen den beiden O-Ringen 9 und 13 liegt. Wie die
verschiedenen Darstellungen der Fig. 3 zeigen, hat der Zwischenraum 12 keine
Verbindung zum Rest der Verbindungsleitung 4, wenn sich die Kugel 11 in der
Öffnungsstellung (Fig. 3a) oder der Schließstellung (Fig. 3c) befindet.
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In der in Fig. 3b gezeigten Zwischenstellung der Kugel 11, in welcher die Bohrung
10 etwa in einem Winkel von 45° zur Achse der Verbindungsleitung steht, liegt
jedoch ein Spalt zwischen der Kugel 11 und den Dichtungsringen 9, 13 vor. Dieser
entsteht dadurch, dass die Kugel eine Querbohrung 10 besitzt, welche die äußere
Kugelform stellenweise zerstört. In der Zwischenstellung der Kugel 11 gemäß Fig.
3b besteht somit eine kommunizierende Verbindung zwischen dem Zwischenraum
12 und der Verbindungsleitung, über welche das im Zwischenraum befindliche,
unter Druck stehende Gas in die Verbindungsleitung strömen kann (s. Pfeil).
Insbesondere kann hierdurch in dem zum Versorgungsnetz 2 gelegenen Abschnitt 3 der
Verbindungsleitung 4 (Fig. 1) ein Überdruck erzeugt werden. Dieser Überdruck
kann dazu dienen, einen zwischen dem Versorgungsnetz 2 und dem Kugelhahn 1 in
der Verbindungsleitung 4 gelegenen - nicht dargestellten - Strömungswächter, der
in seinen Schließzustand übergegangen ist, wieder zu öffnen, ohne dass dieser
hierzu freigelegt werden müsste.
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Gegebenenfalls können die Kugel 11 bzw. ihre Querbohrung 10 und/oder die
Dichtungsringe 9, 13 so abgewandelt werden, dass es eine Zwischenstellung der
Kugel 11 gibt, in der der Zwischenraum 12 nur mit dem zum Strömungswächter
gelegenen Abschnitt 3 der Verbindungsleitung 4 kommuniziert und vom
Verbraucher 8 weiterhin getrennt ist.