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Die Erfindung betrifft eine Überwachungsvorrichtung für eine Sicherheitsarmatur, insbesondere für eine thermische Ablaufsicherung.
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Thermische Ablaufsicherungen werden zumeist als Sicherheitsarmaturen für Feststoffbrennkessel verwendet. Eine thermische Ablaufsicherung umfaßt neben einem Absperrventil, das an einen Wasseranschluß angeschlossen ist, einen am Meßort angeordneten Temperaturfühler, der mit einem Kapillarrohr an das Absperrventil angeschlossen ist. Bei Überschreiten einer definierten Temperatur am Meßort wird durch eine Ausdehnung der Kapillarflüssigkeit das Absperrventil gegen dessen Federkraft geöffnet und damit der Wasseranschluß freigegeben. Dieses Funktionsprinzip thermischer Ablaufsicherungen ist aus dem Stand der Technik bekannt. Nachteilig bei derartigen thermischen Ablaufsicherungen ist es, daß es nicht ohne weiteres möglich ist, die Funktionstüchtigkeit des Absperrventils zu überprüfen, da die Ablaufsicherungen als geschlossene Systeme ausgeführt sind, die nur bei einer Demontage überprüft werden können.
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Werden nach dem Prinzip einer thermischen Ablaufsicherung funktionierende Sicherheitsarmaturen dazu verwendet, Brände in dem Förderkanal einer Hackschnitzelheizung oder dergleichen zu löschen, wie sie nach einem Versagen einer Rückbrandsicherung auftreten können, besteht das Problem, daß ein undichtes Absperrventil zu einer Befeuchtung des Brennstoffs und damit zu einem deutlichen Brennwertverlust führen kann.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, mit konstruktiv einfachen Mitteln die Überprüfung der Dichtheit einer Sicherheitsarmatur zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch eine Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Überwachungsvorrichtung umfaßt einen Grundkörper, der einen Flüssigkeitszulauf, einen Flüssigkeitsablauf sowie einen den Flüssigkeitszulauf mit dem Flüssigkeitsablauf verbindenden Durchtrittskanal aufweist, wobei der Flüssigkeitszulauf mit der Sicherheitsarmatur, insbesondere mit einem Absperrventil der Sicherheitsarmatur, verbindbar ist. Die Überwachungsvorrichtung umfaßt weiterhin einen Flüssigkeitsaufnahmeraum, der über wenigstens eine Einlaufverbindung mit dem Durchtrittskanal verbunden ist. Der Flüssigkeitsaufnahmeraum wird über die wenigstens eine Einlaufverbindung mit Flüssigkeit befüllt, sobald über den Flüssigkeitszulauf ein definiertes Mindestvolumen an Flüssigkeit in den Durchtrittskanal eintritt. In oder an dem Flüssigkeitsaufnahmeraum ist eine Füllstandüberwachungseinrichtung zur Überwachung des Flüssigkeitsfüllstandes in dem Flüssigkeitsaufnahmeraum angeordnet.
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Eine Kernidee der Erfindung ist es, die Sicherheitsarmatur ausgangsseitig mit einer Überwachungsvorrichtung in Gestalt eines Anbauteils zu versehen, das eine Kontrolle der Dichtheit des Ventils ermöglicht. Verwirklicht wird dies durch eine Art Tropfenfalle, mit der aus einem undichten Ventil austretende und in die Überwachungsvorrichtung eintretende Flüssigkeit aufgefangen wird. Die derart erhaltene Flüssigkeitsmenge wird quantitativ mit Hilfe einer Füllstandsüberwachung ermittelt und kann auf verschiedene Art und Weise visualisiert und/oder als Meßergebnis ausgegeben werden. Damit ist eine Überprüfung der Dichtheit der Sicherheitsarmatur auf konstruktiv einfache Art und Weise möglich.
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In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ermöglicht es eine besondere konstruktive Anordnung von Kanälen und Kammern, die Überwachungsvorrichtung unter Beibehaltung ihrer Funktion sowohl horizontal, als auch vertikal anzuordnen. Somit kann flexibel auf individuelle Einbausituationen eingegangen werden.
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Eine erste konstruktive Besonderheit besteht dabei in der Verwendung eines den Flüssigkeitszulauf mit dem Flüssigkeitsablauf vorzugsweise auf direktem Wege verbindenden Hauptkanalabschnitts einerseits und eines als Flüssigkeitssammelraum dienenden, mit dem Hauptkanal verbundenen Nebenkanalabschnitts andererseits. Haupt- und Nebenkanalabschnitte sind dabei teilweise gleich bzw. gemeinsam verlaufende, teilweise ungleich bzw. getrennt voneinander verlaufende Abschnitte ein- und desselben Durchtrittskanals. Vorzugsweise verläuft der Durchtrittskanal nicht geradlinig durch den Grundkörper. In einer Ausführungsform der Erfindung weicht der Hauptkanalabschnitt statt dessen von der Fließ- bzw. Tropfrichtung des Flüssigkeitszulauf ab und an seiner Stelle ist der Nebenkanalabschnitt angeordnet. Anders ausgedruckt verläuft der Hauptkanalabschnitt an dieser Stelle abweichend zur Fließ- bzw. Tropfrichtung. Unter der Fließ- bzw. Tropfrichtung des Flüssigkeitszulauf wird diejenige Richtung verstanden, in der die durch den Flüssigkeitszulauf in den Grundkörper eintretende Flüssigkeit in Abhängigkeit von der Einbaulage der Überwachungsvorrichtung unter Einwirkung des Zulaufdruckes bzw. der Schwerkraft vorzugsweise fließt bzw. tropft. Die Fließ- bzw. Tropfrichtung wird dabei in der Regel durch den Verlauf der Mittellängsachse des Flüssigkeitszulaufs vorgegeben.
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Eine weitere konstruktive Besonderheit besteht in der Verwendung eines zwei Aufnahmeraumkammern aufweisenden Flüssigkeitsaufnahmeraumes. Dabei ist die eine Aufnahmeraumkammer vorzugsweise parallel zu dem Flüssigkeitszulauf und die andere Aufnahmeraumkammer senkrecht dazu angeordnet.
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Die beschriebenen konstruktiven Anordnungen ermöglichen es, daß das Eintreten von Flüssigkeit in den Flüssigkeitsaufnahmeraum bzw. das Überwachen des Flüssigkeitsstandes in dem Flüssigkeitsaufnahmeraum unabhängig von der Einbaulage des Grundkörpers erfolgt, insbesondere unabhängig von einer vertikalen oder horizontalen Anordnung des Flüssigkeitszulaufes.
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Alternativ oder zusätzlich zu einer visuellen Kontrolle des Flüssigkeitsstandes, beispielsweise durch Verwendung von Schaugläsern, kann auch eine automatische Feststellung einer Undichtheit eines Ventils der Sicherheitsarmatur erfolgen, z. B. durch Verwendung einer Niveaustabsonde.
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Mit der vorliegenden Erfindung ist es nicht nur möglich, die Dichtheit des Ventils und damit die Funktionstüchtigkeit der Sicherheitsarmatur zu überprüfen. Zugleich ist es möglich, festzustellen und zu überwachen, ob das Ventil ausgelöst wurde. Somit bleiben gelöschte Brände im Förderkanal nicht mehr länger unentdeckt und die Heizung kann entsprechend gewartet bzw. feuchtes Brennmaterial kann entfernt werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:
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1 eine vereinfachte Schnittdarstellung einer thermischen Ablaufsicherung an einem Förderkanal einer Hackschnitzelheizung,
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2 eine perspektivische Darstellung der Überwachungsvorrichtung,
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3 einen Schnitt durch die Überwachungsvorrichtung,
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4 die beiden Einbaupositionen der Überwachungsvorrichtung.
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Sämtliche Figuren zeigen die Erfindung lediglich schematisch und mit ihren wesentlichen Bestandteilen. Gleiche Bezugszeichen entsprechen dabei Elementen gleicher oder vergleichbarer Funktion.
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Die Anordnung einer thermischen Ablaufsicherung 100 für die Bewässerung eines Förderkanals 101 einer Hackschnitzelheizung ist in 1 dargestellt. Die Ablaufsicherung 100 umfaßt neben einem Absperrventil 102, das an einen Wasseranschluß 103 angeschlossen ist, einen in dem Förderkanal 101 angeordneten Temperaturfühler 104, der mit einem Kapillarrohr 105 an das Absperrventil 102 angeschlossen ist. Bei Überschreiten einer Grenztemperatur wird das Absperrventil 102 geöffnet und damit der Wasseranschluß 103 freigegeben und das Wasser läuft durch eine Leitung 106 in den Förderkanal 101, in dem Hackschnitzel mit Hilfe einer Förderschnecke 107 in Richtung Brennkammer befördert wird.
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Zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit des Absperrventils 102 wird in der Leitung 106, der Ablaufsicherung 100 nachgeschaltet, die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung 108 eingebaut. Diese besteht im wesentlichen aus einem mit Kammern und Kanälen versehenen Grundkörper 4. Der Grundkörper 4 weist einen Durchtrittskanal 15 auf. Der Durchtrittskanal 15 umfaßt einen Hauptkanalabschnitt 1, der einen Flüssigkeitszulauf 3 der Überwachungsvorrichtung 108 mit einem Flüssigkeitsablauf 13 der Überwachungsvorrichtung 108 verbindet. Der Durchtrittskanal 15 umfaßt weiterhin einen als Flüssigkeitssammelraum dienenden, mit dem Hauptkanalabschnitt 1 verbundenen Nebenkanalabschnitt 2.
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Der von der Ablaufsicherung 100 kommende Teil der Leitung 106 wird als Zulaufleitung 109 an den Flüssigkeitszulauf 3 der Überwachungsvorrichtung 108 angeschlossen. Dadurch wird das zu überwachenden Ventil 102 mit der Überwachungsvorrichtung 108 verbunden. Der Flüssigkeitsablauf 13 der Überwachungsvorrichtung 108 ist mit einem Endgerät verbunden. Im vorliegenden Beispiel wird der Ablauf 13 an einen weiteren Teil der Leitung 106 angeschlossen, der als Ablaufleitung 110 das Wasser in den Förderkanal 101 leitet.
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Beim öffnen des zu überwachenden Ventils 102, beispielsweise im Brandfall, durchströmt das Wasser im Hauptkanalabschnitt 1 die Überwachungsvorrichtung 108. Der Durchtrittskanal 15 und insbesondere Verlauf und Durchmesser des Hauptkanalabschnittes 1 sind an die Größe des zu überwachenden Ventils 102 angepaßt und dabei so ausgelegt, daß sich die durch das zu überwachende Ventil 102 definierte Durchflußmenge nicht verringert und die Strömungsverluste in der Überwachungsvorrichtung 108 so gering wie möglich sind.
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Der Nebenkanalabschnitt 2 ist in Fließ- bzw. Tropfrichtung 16 der durch den Flüssigkeitszulauf 3 in die Überwachungsvorrichtung 108 eintretenden Flüssigkeit angeordnet. Zu diesem Zweck zweigt der Hauptkanalabschnitt 1, der zunächst in Fließ- bzw. Tropfrichtung 16 verläuft, unmittelbar unterhalb des Flüssigkeitszulaufes 3 ab und verläuft nach zwei 90°-Winkelstücken parallel versetzt zu dem Flüssigkeitszulauf 3 in dem Grundkörper 4 weiter, bis er in den Flüssigkeitsablauf 13 übergeht. Im Verlauf der Fließ- bzw. Tropfrichtung 16 ist an der Stelle des Hauptkanalabschnitts 1 der Nebenkanalabschnitt 2 angeordnet.
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Bei einem undichten Ventil 102 gelangt Wasser in Form von einzelnen Tropfen in die Überwachungsvorrichtung 108 und damit automatisch in den in Fließ- bzw. Tropfrichtung 16 angeordneten Nebenkanalabschnitt 2 und von dort über eine Einlaufverbindung 6 in den Flüssigkeitsaufnahmeraum 10, welcher der Überwachung der eingetretenen Flüssigkeitsmenge dient. Anders ausgedrückt wird der Flüssigkeitsaufnahmeraum 10 mit Wasser befüllt, sobald über den Flüssigkeitszulauf 3 ein definiertes Mindestvolumen an Wasser in den Durchtrittskanal 15 und insbesondere in den Nebenkanalabschnitt 2 eintritt. Der Flüssigkeitsaufnahmeraum 10 ist zu diesem Zweck unmittelbar benachbart zu dem Nebenkanalabschnitt 2 und in seinem Niveau an den Nebenkanalabschnitt 2 angepaßt angeordnet.
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Die in Form einer Bohrung ausgeführte Einlaufverbindung 6 verläuft zwischen dem Flüssigkeitsaufnahmeraum 10 und dem Nebenkanalabschnitt 2. Eine oberhalb der Einlaufverbindung 6 angeordnete Belüftungsbohrung 5 gewährleistet die Befüllbarkeit des Flüssigkeitsaufnahmeraumes 10. Ein am freien Ende des Nebenkanalabschnitts 2 unterhalb der Einlaufverbindung 6 vorgesehener Staubraum 12 dient zur Aufnahme von Schmutzpartikel. Dadurch wird ein ungewolltes Verschließen der Einlaufverbindung 6 vermieden.
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In oder an dem Flüssigkeitsaufnahmeraum 10 sind Füllstandüberwachungseinrichtungen zur Überwachung des Flüssigkeitsfüllstandes in dem Flüssigkeitsaufnahmeraum 10 vorgesehen. Der Flüssigkeitsaufnahmeraum 10 weist hierzu zwei über ein gemeinsames Raumvolumen miteinander verbundene, senkrecht zueinander angeordnete Aufnahmeraumkammern 17, 18 auf derart, daß wenigstens einer der Aufnahmeraumkammern 17, 18 bei Überschreiten der Mindestflüssigkeitsmenge mit Wasser befüllt wird, unabhängig von der Einbaulage des Grundkörpers 4. Jede Aufnahmeraumkammer 17, 18 weist ein den Flüssigkeitsaufnahmeraum 10 zumindest teilweise begrenzenden eigenes Schauglas 8, 9 auf. Die Schaugläser 8, 9 ermöglichen eine visuelle Kontrolle von außen, ob sich Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsaufnahmeraum 10 befindet. Die Größe der Einlaufverbindung 6 und der Belüftungsbohrung 5 ist so klein gewählt, daß bei einem Bruch der Schaugläser 8, 9 der Wasserverlust so minimal ist, daß die Funktionstüchtigkeit der Sicherheitsarmatur gewährleistet bleibt.
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Zur noch besseren visuellen Kontrolle ist ein Schwimmer 11 vorgesehen, welcher sich, je nach Einbaulage der Vorrichtung 108, entweder in dem Schauglas 8 oder in dem Schauglas 9 befindet. Füllt sich der Flüssigkeitsaufnahmeraum 10 mit Flüssigkeit, dann steigt der Schwimmer 11 nach oben.
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Im Inneren des Flüssigkeitsaufnahmeraum 10 befindet sich die Anschlußmöglichkeit für eine Niveaustabssonde 7, wodurch zusätzlich zu der visuellen Überwachung eine elektronische Überwachung des Flüssigkeitsaufnahmeraum 10 möglich ist. An die als passiver Sensor arbeitende Niveaustabsonde 7 ist zur Auswertung des Flüssigkeitsniveaus eine entsprechende Auswertelektronik (nicht abgebildet) angeschlossen.
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Ein an geeigneter Stelle am Hauptkanalabschnitt 1 angeordneter Wartungsdeckel 14 ermöglicht die Reinigung des Staubraumes 12, ohne daß die Überwachungsvorrichtung 108 demontiert werden muß.
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Durch die besondere Konstruktion der Überwachungsvorrichtung 108 ist es möglich, die Überwachungsvorrichtung 108 horizontal bzw. vertikal einzubauen, je nachdem welche Einbaulage sich für den Einbau an dem zu überwachenden Ventil 102 der Ablaufsicherung 100 besser eignet. Die für den Eintritt von Wasser in den Flüssigkeitsaufnahmeraum 10 erforderliche Mindestmenge ergibt sich bei einem vertikalen Einbaulage, wie in 4 linker Hand dargestellt, aus dem Volumen des Staubraumes 12 sowie demjenigen Teil des Nebenkanalabschnittvolumens unterhalb der Einlaufverbindung 6. Bei einer horizontalen Einbaulage der Überwachungsvorrichtung 108, wie in 4 rechter Hand dargestellt, ist die hierfür erforderliche Mindestmenge deutlich geringer, da in diesem Fall jede in den Nebenkanalabschnitt 2 eintretende Flüssigkeitsmenge in den Flüssigkeitsaufnahmeraum 10 gelangt. Dabei dient die Belüftungsbohrung 5 als Einlaufverbindung 6 und umgekehrt.
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Mit der Überwachungsvorrichtung 108 kann auch ein beabsichtigtes oder unbeabsichtigtes vollständiges öffnen des Ventils 102 überwacht werden, da sich in diesem Fall die Flüssigkeitsaufnahmeraum 10 ebenfalls füllt.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- thermische Ablaufsicherung
- 101
- Förderkanal
- 102
- Absperrventil
- 103
- Wasseranschluß
- 104
- Temperaturfühler
- 105
- Kapillarrohr
- 106
- Leitung
- 107
- Förderschnecke
- 108
- Überwachungsvorrichtung
- 109
- Zulaufleitung
- 110
- Ablaufleitung
- 1
- Hauptkanalabschnitt
- 2
- Nebenkanalabschnitt
- 3
- Flüssigkeitszulauf
- 4
- Grundkörper
- 5
- Belüftungsbohrung
- 6
- Einlaufverbindung
- 7
- Niveaustabsonde
- 8
- Schauglas
- 9
- Schauglas
- 10
- Flüssigkeitsaufnahmeraum
- 11
- Schwimmer
- 12
- Staubraum
- 13
- Flüssigkeitsablauf
- 14
- Wartungsdeckel
- 15
- Durchtrittskanal
- 16
- Fließ- bzw. Tropfrichtung
- 17
- Aufnahmeraumkammer
- 18
- Aufnahmeraumkammer
