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Die Erfindung betrifft ein Brandschutzventil für den Gaseinlass eines Gaszählers mit einem rohrartigen Gasleitelement und einem zum Verschließen einer Öffnung des Gasleitelements ausgebildeten Schließelement, sowie einen Gaszähler.
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Gerade im Bereich der Gaszähler ist der Brandschutz, was entflammbare Gase angeht, eine wichtige Thematik, da es denkbar ist, dass im Falle eines Brandes der Gaszähler Leck schlägt und mithin brennbares, insbesondere explosionsgefährdetes Gas austritt, was zu einer steigenden Gefahr in der Brandsituation führt.
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Es wurden daher in der Vergangenheit eine Vielzahl von Lösungen vorgeschlagen, um die Brandsicherheit von Gaszählern zu erhöhen. Beispielsweise wurde ein Ventil vorgeschlagen, in dem eine unter Druck stehende Feder das Ventil offenhält. Im Falle eines Brandes wird eine Ventilhalterung zerstört, die Feder entspannt sich und das Ventil wird geschlossen.
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Eine weitere Lösung ist aus
WO/2004/090478 A1 bekannt. Darin wird vorgeschlagen, innerhalb eines Gaszählergehäuses ein unter Wärmeeinwirkung blähfähiges Material anzuordnen und ein Einkapselungsvolumen für das blähfähige Material zur Verfügung zu stellen, wobei bei irreversibler Ausdehnung des blähfähigen Materials im Brandfall das Einkapselungsvolumen aufgefüllt wird, so dass Gasleckageöffnungen im Gaszählergehäuse abgedichtet werden. Das Gaszählergehäuse ist weiterhin hitzebeständig, so dass dem blähfähigem Material auch im Brandfall ein angemessener, nicht zu großer Expansionsraum zur Verfügung steht. So soll eine Leckage von Gas im Brandfall und eine damit verbundene Explosionsgefahr vermieden werden. Dies ist jedoch nachteilhaft, da keine vollständige Sicherheit gegeben wird, insbesondere, da das Expansionsverhalten des blähfähigen Materials ungeführt und daher nicht immer absolut vorhersagbar ist. Zudem muss der Gaszähler zwangsläufig ein feuerfestes Gehäuse aufweisen, damit nicht doch durch Zerstörung des Gaszählers wieder Lecks entstehen können, so dass der Gaszähler konstruktiv aufwendig und teuer ist.
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Eine Gasrohrverbindung, die eine thermisch expandierende Substanz auf der Innenseite an der Verbindungsstelle aufweist, wird durch
JP 2004/093546 (A) offenbart. Erhitzt sich die Verbindung, dehnt sich die Substanz aus und verschließt den Durchlass. Allerdings ist auch hier die Expansion der Substanz nicht vorhersagbar, so dass keine hinreichende Sicherheit vor einem Gasleck gegeben ist.
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In der
DE 26 04 080 A1 ist ein Notabsperrventil für eine Kraftstoffleitung eines Haushaltsboilers beschrieben, welches ein thermisch aufschäumbares Kunststoffelement oder einen Ventilbetätigungsmechanismus mit einem eingebauten thermisch aufschäumbaren Kunststoffelement umfasst, der durch thermisches Aufschäumen und Expandieren des eingebauten thermisch aufschäumbaren Kunststoffes betätigt wird. Wenn ein Feuer in der Nähe des Ventiles ausgebrochen ist, soll das Ventil automatisch und nicht umkehrbar mit Hilfe des durch den thermisch aufgeschäumten Kunststoff in Betrieb gesetzten Ventilbetätigungsmechanismus geschlossen oder geöffnet werden.
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Aus der
DE 20 2004 003 275 U1 ist ein Brandschutzventil mit einem aufschäumbaren Ventilkegel bekannt, bei dem sich im Brandfall der aufschäumbare Ventilkegel bei einer hohen Temperatur selbsttätig aufschäumt, der vergrößerte Baustoff sich abdichtend an den Innenseiten des Einbaurahmens anlegt und das Brandschutzventil schließt.
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Sicherheitseinrichtungen mit Betätigungselementen, die durch eine oberhalb einer Grenztemperatur aufblähenden Blähmasse in ihrem Inneren in eine ausgefahrene Stellung gebracht werden, sind auch in der
DE 42 39 580 A1 und der
DE 200 14 062 U1 offenbart.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Brandschutzventil für den Gaseinlass eines Gaszählers zu schaffen, bei dem eine erhöhte Verlässlichkeit der Brandsicherung gegeben ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Brandschutzventil der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Schließelement derart mit einem thermisch reaktiven, aufschäumenden Material gekoppelt ist, dass durch eine erwärmungsbedingte Ausdehnung des thermisch reaktiven Materials das Schließelement in eine die Öffnung verschließende Stellung bewegt wird.
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Auch die vorliegende Erfindung schlägt also die Verwendung eines thermisch reaktiven Materials vor, welches bei Überschreitung einer Schwelltemperatur beziehungsweise eines Schwelltemperaturbereichs einen irreversiblen Ausdehnungsvorgang vornimmt, nämlich durch ein Aufschäumen. Es ist jedoch hier wie bei einem üblichen Ventil ein Schließelement, welches tatsächlich den Gasfluss, insbesondere am Eingang eines Gaszählers, verlässlich und geführt unterbricht. Das thermisch reaktive Material liegt also geführt und unbeeinflusst vom aktuellen Gasfluss durch das Brandschutzventil derart vor, dass es an das Schließelement gekoppelt ist und dieses zum Verschließen der Öffnung des Gasleitelements gegen eben diese Öffnung presst. Es wird also vorgeschlagen, den irreversiblen Ausdehnungsvorgang durch die Kopplung an das Schließelement kontrolliert und unbeeinflusst von dem Gasfluss vorzunehmen, so dass eine höhere Verlässlichkeit besteht. Insbesondere ist es denkbar, das thermisch reaktive Material so anzuordnen, dass es früher zu einem Schließen des Ventils kommt, da eine schnellere Erhitzung im Brandfall eintritt. Der Aktor, der das Schließen des Ventils verursacht, ist also das thermisch reaktive Material.
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Neben der erhöhten Abdichtungssicherheit, die durch die kontrollierte Ausdehnung des Materials, welche beispielsweise in einer Expansionskammer stattfinden kann, gegebenen ist, bietet das erfindungsgemäße Brandschutzventil auch weitere Vorteile. So kann das Brandschutzventil insbesondere am Gaseinlass eines Zählers vorgesehen werden, so dass bereits der Einlauf des Gaszählers abgedichtet wird. Dies ermöglicht es beispielsweise, das Gehäuse des Gaszählers aus einem nicht feuerfesten Material, beispielsweise aus Kunststoff, aufzubauen, so dass eine erhöhte Kostenersparnis gegeben ist. Wird, wie bereits erwähnt, das Material beispielsweise nahe einer Gehäusewand oder dergleichen angeordnet, so folgt eine schnellere Erhitzung sowie ein schnelleres Reagieren des thermisch reaktiven Materials, wobei zu bedenken ist, dass auch grundsätzlich bei einer entsprechenden Auslegung des Brandschutzventils eine geringere Menge des Materials benötigt wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist zudem vorgesehen, dass das Brandschutzventil wenigstens eine Schließeinrichtung zum reversiblen Schließen und Öffnen des Ventils durch das Schließelement unabhängig von dem Material umfasst. Auf diese Weise kann das erfindungsgemäße Brandschutzventil mit einem Shut-Off-Ventil realisiert werden. Es ist also ein weiterer Aktor vorgesehen, der jedoch zum reversiblen Schließen/Öffnen des Ventils ausgebildet ist, so dass beispielsweise auch benutzergesteuert oder mittels einer das Ventil ansteuernden Automatik eine Unterbrechung der Gaszufuhr realisiert werden kann. Die Schließeinrichtung ist eine magnetische Schließeinrichtung, was bedeutet, das Ventil ist für diesen Fall ein Magnetventil. Beispielsweise kann ein magnetisch ausgestaltetes Schließelement (insbesondere auch das gesamte Ventilelement) durch einen externen Elektromagneten bewegt werden oder dergleichen. Besonders vorteilhaft bei dieser Ausgestaltung als kombiniertes Shut-Off-Ventil und Brandschutzventil ist, dass die Absperrung im Fehlerfall, also im Brandfall, sowohl bei geschlossenem als auch bei geöffnetem Ventil wirksam ist.
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Ersichtlich sind viele Möglichkeiten denkbar, das erfindungsgemäße Brandschutzventil konkret auszugestalten. In einer besonders vorteilhaften konkreten Ausgestaltung kann jedoch vorgesehen sein, dass ein gegen das Gasleitelement bewegbares Ventilelement mit einem an dem Gasleitelement geführten Führungsabschnitt und dem mit dem Führungsabschnitt durch einen gasdurchlässigen Abschnitt gekoppelten Schließelement, insbesondere einer Ventilkappe, sowie ein das Gasleitelement und das Ventilelement umschließendes Gehäuse vorgesehen sind, wobei zwischen dem Gasleitelement und dem Gehäuse eine Expansionskammer gebildet ist, die durch einen Trennabschnitt des Ventilelements in einen Materialbereich und einen Expansionsbereich derart aufgeteilt ist, dass bei einer erwärmungsbedingten Ausdehnung des in dem Materialbereich angeordneten thermisch reaktiven Materials der Trennabschnitt in den Expansionsbereich gepresst wird, bis das Schließelement den Gasleitabschnitt verschließt. Bei dieser äußerst platzsparenden realisierbaren Ausgestaltung ist mithin vorgesehen, eine Expansionskammer für das Material zwischen einer Gehäusewand und dem Gasleitelement zu bilden. Dabei kann die Ausgestaltung so gewählt werden, dass bei geöffnetem Ventil der Trennabschnitt des Ventilelements, der letztlich eine Art Mitnehmer bildet, eine unmittelbare Begrenzung des Materialbereichs bildet. Da es sich dabei um die einzige bewegliche Begrenzung des Materialbereichs handelt, ist der Expansionsvorgang letztlich geführt, da eine erwärmungsbedingte Ausdehnung des Materials nur den Trennabschnitt in den Expansionsbereich pressen kann, wobei die gesamte Bewegung durch die Führung mittels des Führungsabschnitts an dem Gasleitelement gerichtet wird. Das Schließelement, welches ja wiederum durch den gasdurchlässigen Abschnitt mit dem als Mitnehmer wirkenden Trennabschnitt gekoppelt ist, wird dann einfach auf die Öffnung des Gasleitelements gepresst. Im Prinzip kann man also auch das Gasleitelement als eine Art feststehende Hülse betrachten, das Ventilelement mit dem Schließelement als eine bewegliche Hülse, welche durch das Material das Gasleitelement verschließend auf die Öffnung des Gasleitelements gepresst wird. In dieser Ausgestaltung lässt sich nicht nur ein äußerst platzsparendes und kompaktes Brandschutzventil realisieren, sondern es wird auch relativ wenig thermisch reaktives Material benötigt, welches zudem unmittelbar benachbart zur Gehäusewand angeordnet ist und daher schnell auf die Temperatur bzw. den Temperaturbereich der irreversiblen Ausdehnung erhitzt wird, wenn ein Brandfall eintritt.
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Dabei kann, um die mechanische Stabilität dieser konkreten Ausführung weiter zu unterstützen, vorgesehen sein, dass der hülsenartig ausgebildete Führungsabschnitt das Gasleitelement koaxial umschließt und zwischen der Gehäusewand und dem Gasleitelement geführt ist. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass sich das Gehäuse zur Bildung der Expansionskammer dann aufweitet.
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Zweckmäßigerweise kann ferner vorgesehen sein, dass der Trennabschnitt durch einen am Rand des Führungsabschnitts umgebogenen Kragen gebildet ist. In einer derartigen Ausgestaltung kann, insbesondere bei der beschriebenen koaxialen Ausbildung von Führungsabschnitt und Gasleitelement letztlich die Expansionskammer eine Hohlzylinderform aufweisen, die folglich durch Bilden eines Kragens einfach in den Materialbereich und den Expansionsbereich unterteilt werden kann, während das gesamte Brandschutzventil im Wesentlichen symmetrisch ausgebildet ist.
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Mit besonderem Vorteil kann das Gehäuse durch einen Gewindeanschluss des Gaszählers gebildet werden. Auf diese Weise ist es letztlich möglich, das Brandschutzventil unmittelbar in die Konstruktion des Gaseinlasses eines Gaszählers zu integrieren. Durch die Doppeltnutzung des Gewindeanschlusses auch als Gehäuse des Brandschutzventils sind keine weiteren, gegebenenfalls umständlichen Kopplungen mehr erforderlich.
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Das Schließelement kann ferner eine thermisch beständige Dichtung umfassen. Wird eine thermisch beständige Dichtung benutzt, wird zum einen durch die Dichtfunktion der thermisch beständigen Dichtung die durch das Schließelement erzwungene Abdichtung verbessert, zum anderen aber ist die Dichtung auch thermisch beständig gewählt, so dass selbst bei höheren Temperaturen die Sperrwirkung des Brandschutzventils nicht aufgehoben wird.
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Neben dem Brandschutzventil betrifft die Erfindung auch einen Gaszähler, umfassend einen mit einem erfindungsgemäßen Brandschutzventil versehenen Gaseinlass. Bei geöffnetem Brandschutzventil kann das Gas also problemlos, beispielsweise durch die Öffnungen im gasdurchlässigen Abschnitt, in den Zähler gelangen. Tritt ein Brand und die damit einhergehende Hitze auf, so wird sich das thermisch reaktive Material irreversibel ausdehnen und den Gaseinlass sicher und verlässlich verschließen. Dies ermöglicht es, den erfindungsgemäßen Gaszähler beispielsweise großenteils aus Kunststoff herzustellen, insbesondere ein Gaszählergehäuse aus Kunststoff vorzusehen.
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Sämtliche Ausführungen bezüglich des Brandschutzventils lassen sich analog auf den erfindungsgemäßen Gaszähler übertragen. Auf diese Weise werden auch die oben bereits beschriebenen Vorteile erreicht.
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Insbesondere kann jedoch vorgesehen sein, dass ein Gewindeanschluss des Gaseinlasses des Gaszählers ein Gehäuse des Brandschutzventils bildet. Auf diese Weise ist eine hervorragende Integration des Brandschutzventils in den Gaszähler gegeben.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
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1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Brandschutzventil,
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2 eine Ansicht des Brandschutzventils in geöffnetem Zustand und
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3 eine Ansicht des Brandschutzventils in geschlossenem Zustand.
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1 zeigt einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Brandschutzventil 1. Es ist am Gaseinlass 2 eines nur angedeuteten erfindungsgemäßen Gaszählers 3 vorgesehen. Ersichtlich weist der Gaszähler 3 einlassseitig einen Gewindeanschluss 4 auf, der gleichzeitig als Gehäuse 5 für das Brandschutzventil 1 dient.
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Das Brandschutzventil 1 umfasst ein feststehendes, an dem Gehäuse 5 befestigtes Gasleitelement 6, welches rohrartig ausgebildet ist und zur Befestigung am gaszählerseitigen Ende des Gehäuses 5 einen Kragen 7 aufweist. Gegen das Gasleitelement beweglich geführt ist ein Ventilelement 8, welches einen hülsenartigen, zu dem Gasleitabschnitt 6 koaxialen Führungsabschnitt 9 umfasst, an dem über einen gasdurchlässigen Abschnitt 10, hier gebildet durch Stege 11, ein Schließelement 12 befestigt ist, welches vorliegend als eine Ventilkappe 13 ausgebildet ist. Die Ventilkappe 13 passt ersichtlich genau über die ihr zugewandte Öffnung 14 des Gasleitabschnitts 6. In der Ventilkappe 13 ist eine thermisch beständige Dichtung 15 angeordnet, die, wenn die Ventilkappe 13 auf die Öffnung 14 gepresst wird, eine verbesserte, auch im Brandfall beständige Abdichtung des Gaseinlasses 2 ermöglicht.
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Ersichtlich weist der das Gehäuse 5 bildende Gewindeabschnitt 4 dem übrigen Gaszähler 3 abgewandt noch eine Schulter 16 auf, so dass im Bereich der Schulter der Radius des Gehäuses 5 verengt ist und dass letztlich der Führungsabschnitt 9 zwischen dem Gehäuse 5, konkret der Schulter 16, und dem Gasleitabschnitt 6 stabil geführt ist.
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Begrenzt durch den Gasleitabschnitt 6 mit seinem Kragen 7 und das Gehäuse 5 mit seiner Schulter 16 ergibt sich ersichtlich in dem Bereich größeren Radius eine Expansionskammer 17. Ersichtlich weist ferner der Führungsabschnitt 9 ebenso einen nach außen gebogenen Kragen 18 auf, der als Trennabschnitt 19 die Expansionskammer 17 in zwei Bereiche 20, 21 unterteilt. In dem Materialbereich 21 ist ein thermisch reaktives, aufschäumendes Material 22 derart angeordnet, dass in der geöffneten Stellung des Ventilelements 8 der Kragen 18 an ihm anliegt.
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Steigt nun die Temperatur über eine Schwelltemperatur bzw. einen Schwelltemperaturbereich, insbesondere durch einen Brand, tritt eine irreversible Ausdehnung des Materials 21 auf. Dieses presst den Trennabschnitt 19 in den Expansionsbereich 20, so dass, geführt durch die Schulter 16 und den Gasleitabschnitt 6 das Schließelement 12 auf die Öffnung 14 zubewegt wird, bis sie gegen das Gasleitelement 6 gepresst wird und eine die Öffnung 14 verschließende Stellung einnimmt.
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Dies wird durch die perspektivischen Ansichten in 2 und 3 nochmals näher erläutert, wobei zur besseren Darstellung der Gewindeabschnitt 4, der das Gehäuse 5 bildet, transparent dargestellt ist. 2 zeigt die geöffnete Stellung des Brandschutzventils 1, in der Gas durch den gasdurchlässigen Abschnitt 10 in den Gaszähler 3 hineinströmen kann. Die Ventilkappe 13 ist von der Öffnung 14 ersichtlich beabstandet; das Material 22 füllt nur den Materialbereich 21 auf.
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3 zeigt nun die Situation, wenn das Material 22 aufgeschäumt ist. Offensichtlich füllt es nun im Wesentlichen die gesamte Expansionskammer 17 aus. Der Kragen 18 wurde nach oben gepresst, so dass die Ventilkappe 13, getragen von den Stegen 11 und dem Führungsabschnitt 9, über die Öffnung 14 gegen das Gasleitelement 6 gepresst wird, so dass, insbesondere im Zusammenhang mit der Dichtung 15, ein brandsicherer Verschluss gegeben ist, der verhindert, dass noch Gas in den Gaszähler 3 einströmt.
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Es sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass das erfindungsgemäße Brandschutzventil auch eine weitere, hier nicht näher dargestellte Schließeinrichtung umfassen kann, die ein reversibles Schließen und Öffnen des Ventils auch unabhängig von dem Material ermöglicht. Dann kann das Ventil 1 auch als Shut-Off-Ventil verwendet werden. Besonders geeignet dabei sind magnetische Schließeinrichtungen, die über einen Elektromagneten als Aktor das Schließelement bewegen können.
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Thermisch reaktive Materialien, also insbesondere aufschäumende bzw. blähfähige Materialien, die im erfindungsgemäßen Brandschutzventil 1 eingesetzt werden können, sind im Stand der Technik weiterhin bekannt. Rein beispielhaft sei auf Blähgimmer und/oder Kombinationen aus Polyesterharz und Härter, gegebenenfalls mit einem Füllstoff, verwiesen. Auch Vermiculit kann verwendet werden. Zweckmäßigerweise kann durch Kombination der genannten oder weiterer Materialien ein Material 22 geschaffen werden, welches für die spezielle Verwendungsumgebung ideal geeignet ist.
