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Die Erfindung betrifft ein Verteilerelement für ein Gasabschaltventil für den Einbau in Industriegaszähler zur Verwendung in großen Gasgeräten oder Gasversorgungseinrichtungen mit Einlassöffnungen größer/gleich 2 Zoll.
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Bei Industriegaszählern zur Verwendung in großen Gasgeräten oder Gasversorgungseinrichtungen werden wie üblich intelligente Gaszähler eingesetzt, welche im Allgemeinen in ihrem mit einem Gaseinlass und einem Gasauslass versehenen Messwerkgehäuse zwei sich wechselweise füllende elastische Messkammern zur Volumenmessung des durchströmenden Gases mitsamt ihren Steuerungssystem, ein Zählwerk, Komponenten für eine Fernabfrage des Zählerstandes sowie Komponenten für eine Fern-Ein- / Fern-Abschaltung des Gasflusses enthalten. Eine Fern-Schaltung ist beispielsweise notwendig für Vorausbezahlsysteme oder das Außerbetriebsetzen des Gaszählers vom jeweiligen Gasversorger aus. Hierzu dient ein entsprechend groß zu dimensionierendes Absperrventil nach dem Gaseinlass, dessen Aktor elektrisch zu betätigen ist. Im Interesse einer möglichst kompakten Bauweise, Verringerung von Arbeitsgeräuschen und Erhöhung der Manipulierungssicherheit wird das Absperrventil mitsamt seinem integrierten Stromspeicher üblicherweise im Gehäuseinneren des Industriegaszählers untergebracht. Daraus ergeben sich Anforderungen an eine möglichst geringe Abmessungen des Absperrventils, an eine hohe Betriebssicherheit und eine langjährige Wartungsfreiheit, worunter insbesondere auch eine langlebige batteriegestützte Betriebsweise fällt. Letztere erfordert insbesondere einen möglichst geringen Energieverbrauch beim Stellen des Absperrventils und gegebenenfalls einen verbesserten Schutz gegen Funkenbildung am Aktor des Absperrventils. Bei Industriezählern in großen Gasgeräten oder Gasversorgungseinrichtungen werden die gesetzlich erlaubten Grenzwerte für die maximal einbringbare elektrische Energie kleiner/gleich 320 µJ für Erdgas überschritten, was zwangsweise zur Implementierung zusätzlicher elektronischer Schutzbeschaltungen führt, um das Risiko einer Zündung innerhalb der explosiven Atmosphäre im Geräteinneren zu minimieren. Durch die zusätzlich angeordneten Schutzbeschaltungen wird zwar dieses Risiko weitgehend minimiert, aber es kann jedoch nicht 100%-tig ausgeschlossen werden. Dadurch wird in der Regel die Durchflussmenge für sogenannte G10 Gaszähler vom Gesetzgeber normiert.
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Aus der
WO 98/11387 A1 ist ein aufwändiges Gas-Magnetventil zur Regelung einer Gaszufuhr bekannt, bei dem insgesamt vier Ventilkammern ausgebildet sind, welche mit Z-förmigen Stegen voneinander getrennt sind und welche gleichzeitig als Ventilsitze für vier Absperrventile dienen.
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Aufgabe der Erfindung ist es ein Verteilerelement für ein Gasabschaltventil für den Einbau in Industriezähler zu schaffen, welches konstruktiv einfach aufgebaut ist, universell für verschieden große Industriezähler geeignet ist, die Eigensicherheit des Gasabschaltventils ohne zusätzliche Schutzbeschaltungen zuverlässig gewährleistet, verschiedene und besonders auch hohe Durchflussmengen ermöglicht und Druckverluste weitgehend vermeidet.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des ersten Patentanspruchs gelöst. Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren rückbezüglichen Unteransprüche.
Beim erfindungsgemäßen Verteilerelement 1 für ein Gasabschaltventil für den Einbau in Industriegaszähler 11 zur Verwendung in großen Gasgeräten oder Gasversorgungseinrichtungen mit einer Gaseinlassöffnung (Gaseinlass gleich, größer 2 Zoll) sind an Stelle einer Gasauslassöffnung in einem Verteilerelement mit einem folgenden großen Stellventil zwei oder mehrere kleinere Gasauslassstutzen 3 (Gasauslassstutzen kleiner als 2 Zoll) mit je einem kleinen auf die Größe des Gasauslassstutzens 3 abgestimmten stellbaren Ventil 5 angeordnet. Dabei ist an jedem Gasauslassstutzen 3 je ein kleines Ventil 5 angeordnet. Jedes Ventil 5 ist so ausgebildet, dass es mittels eines motorgetriebenen Reduktionsgetriebes 8 über einen Absperrkörper 7 öffen- und verschließbar ist. Auch ist jedes Ventil 5 einzeln elektrisch angeschlossen, ansteuer- und betätigbar. Der wesentliche Vorteil ist, dass auf Grund der geringen in die explosive Erdgasatmosphäre eingebrachten elektrischen Energie (pro Ventil 5 immer kleiner/gleich 320 µJ für Erdgas) keinerlei elektronische Schutzbeschaltung mehr notwendig ist. Dadurch, dass zwei oder mehrere kleinere Ventile 5 angeschlossen und parallel betreibbar ausgebildet sind, kann eine höhere Gesamtmenge an elektrischer Energie in das Gas bzw. in die explosive Atmosphäre eingebracht werden, da diese gequantelt eingebracht wird und dabei jedes Quantel für sich den Grenzwert unterschreitet. Die Summe der einzelnen in den Industriegaszähler 11 eingebrachten elektrischen Energien aller angeordneten Ventile 5 kann also größer als 320 µJ sein ohne dass eine Explosionsgefahr besteht, weil jede einzelne Energiemenge pro Ventil definitiv nicht zur Zündung der explosiven Atmosphäre ausreicht. Die Eigensicherheit eines jeden Ventils 5 und die der damit verbundenen Stromkreise sind hierbei definitiv gewährleistet. Durch die zwei oder mehreren kleineren Ventile 5 mit kleineren Gasauslassöffnungen 4 entsteht in Summe eine jeweils geforderte gleich große oder bei Bedarf auch größere Innengasgesamtauslassöffnung gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Industriegaszählern, wodurch die Durchflussmenge nicht wie bei einer einzigen großen Gasauslassöffnung gemäß dem bisherigen Stand der Technik begrenzt werden muss.
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Im Prinzip kann beim neuartigen Verteilerelement 1 das Verteilerelement 1 mit einer großen Gaseinlassöffnung 2 gegebenenfalls rechteckig ausgebildet sein, wobei am Verteilerelement 1 zwei oder mehrerer Gassauslassstutzen 3 angeordnet sind. Es ist auch jeder andere Querschnitt für das Verteilerelement 1 für spezielle Bauweisen des Industriegaszählers ausführbar, so kann es auch flach plattenförmig ausgebildet sein.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verteilerelements für ein Gasabschaltventil für Industriegaszähler 11 ist das Verteilerelement 1 zylindrisch ausgebildet und es sind daran zwei oder mehrere ebenfalls zylindrische Gassauslassstutzen 3 angeordnet. Diese Gasauslassstutzen 3 können beliebig verteilt je nach zur Verfügung stehenden Einbauraum des betreffenden Industriegaszahlers 11 angeordnet sein.
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Für bestimmte Bauweisen von Industriegaszählern 11 ist es von Vorteil das erfindungsgemäße Verteilerelement 1 für ein Gasabschaltventil so auszubilden, dass zwei oder mehrerer zylindrische Gasauslassstutzen 3 linear in Reihe nach nur nach einer Seite zeigend angeordnet sind.
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Es ist auch möglich das Verteilerelement 1 für ein Gasabschaltventil so konstruktiv auszuführen, dass am Verteilerelement 1 zwei oder mehrerer zylindrische Gassauslassstutzen 3 radial auf einem Umfang verteilt angeordnet sind.
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Es kann auch sein, dass es sinnvoll ist zwei oder mehrerer zylindrische Gassauslassstutzen 3 in rechtem Winkel bezogen auf die Gaseintrittsfließrichtung am Verteilerelement 1 anzuordnen um eine spezielle raumsparende Gestaltung des Verteilerelements 1 zu ermöglichen.
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Es können auch zwei oder mehrere zylindrische Gassauslassstutzen 3 in stumpfen Winkel bezogen auf die Gaseintrittsfließrichtung angeordnet sein um einen minimalen Einbauraum für das Verteilerelement 1 mit den daran angeordneten Ventilen 4 zu beanspruchen und eine bestimmte definierte und gerichtete Innenströmung des zugeführten Gases zu erreichen.
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Beim neuartigen Verteilerelement für ein Gasabschaltventil für Industriegaszähler 11 kann das Verteilerelement 1 auch gegebenenfalls modular aus mehreren in Reihe angeordneten und gasdicht untereinander verbundenen einzelnen Verteilerelementen (1), bei welchem jeweils nur ein Gasauslassstutzen 3 mit je einem Ventil 5 angeordnet ist, ausgebildet sein. Das hat den Vorteil, dass während dem Einbau eine optimale Ausrichtung der Gasauslassstutzen 3 mit den daran befestigten Ventilen 5 möglich ist. Pro modular aufgebauten Verteilerelement 1 können aber wiederum mehrere Gasauslassstutzen 3 mit je einem kleinen Ventil angeordnet sein.
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Die Erfindung soll nachstehend in einem Ausführungsbeispiel an Hand der 1 bis 3 näher erläutert werden.
- 1 zeigt schematisch einen Industriegaszähler 11 mit einem zylindrischen Verteilerelement 1 mit drei Gasauslassstutzen 3 und drei zugehörigen Ventilen 5
- 2 zeigt ein quaderförmiges Verteilerelement 1 mit drei in Reihe angeordneten in eine Richtung zeigenden zylindrischen Gasauslassstutzen 3 mit je einem Ventil 5
- 3 zeigt ein zylindrisches Verteilerelement 1 mit drei in Reihe angeordneten in eine Richtung zeigenden zylindrischen Gasauslassstutzen 3 mit je einem Ventil 5
- 4 zeigt ein zylindrisches modular aufgebautes Verteilerelement 1 mit drei in eine in eine Richtung zeigenden zylindrischen Gasauslassstutzen 3 mit je einem Ventil 5
- 5 zeigt ein zylindrisches Verteilerelement 1 mit drei in Reihe auf dem Umfang versetzt angeordneten zylindrischen Gasauslassstutzen 3 mit je einem Ventil 5
- 6 zeigt ein zylindrisches Verteilerelement 1 mit zwei rechtwinklig zueinander auf dem Umfang versetzten Gasauslassstutzen 3 und einem dritten axial fortlaufenden Gasauslassstutzen3 mit je einem Ventil 5
- 7 zeigt ein zylindrisches Verteilerelement 1 mit drei sternförmig verteilt angeordneten Gasauslassstutzen 3 und einem vierten axial fortlaufenden Gasauslassstutzen 3 Gasauslassstutzen 3 mit je einem Ventil 5
- 8 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines auf den Gasauslassstutzen 3 anordenbaren stellbaren Ventils 5 ohne Ventilkappe 14
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In der 1 ist schematisch ein Industriegaszähler 11 mit einem in diesen angeordneten zylindrischen Verteilerelement 1 mit einer großen Gaseinlassöffnung 2 mit drei kleinen Gasauslassstutzen 3 und drei an den Gasauslassstutzen 3 angeordneten zugehörigen Ventilen 5 gezeigt. Die Gaseinlassöffnung 2 des Industriegaszählers besitzt beispielsweise einen Gasrohranschluss von 2 Zoll, woraus sich ein bestimmter Querschnitt für die Einlassgasströmung ergibt. Die Ventile 5 haben jedes für sich eine so dimensionierte Gasauslassöffnung 4, dass die Summe deren Öffnungsquerschnitte für den Durchfluss des geforderten Gasvolumenstroms (schwarze Pfeile) bei einem 2 Zollanschluss ausreicht. Vor dem Industriegaszählerauslass 12 ist an geeigneter Stelle innen ein Durchflusssensor 10 angeordnet, welcher den Volumenstrom misst und kontrolliert. Die Ventile 5 sind mit geeigneten elektrischen Anschlusskabeln (nicht gezeichnet) versehen, parallel geschaltet und mit einer Ventilkappe 14 versehen. Die Anschlusskabel sind gasdicht aus dem gasbeaufschlagten Raum nach außen zu einer externen Steuereinheit geführt. Jedes Ventil 5 ist für sich einzeln ansteuerbar und kann einzeln geöffnet bzw. geschlossen werden. Der wesentliche Vorteil dieses neuartigen Verteilerelements 1 ist, dass auf Grund der geringen in die explosive Erdgasatmosphäre eingebrachten elektrischen Energie (pro Ventil 5 immer kleiner/gleich 320 µJ für Erdgas) keinerlei elektronische Schutzbeschaltung mehr notwendig ist, wodurch sich erhebliche Fertigungseinsparungen und Kostenvorteile ergeben.
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In der 2 ist eine für bestimmte Anwendungsfälle geeignete Ausführungsform gezeigt, bei der ein quaderförmiges Verteilerelement 1 (gegenüber Gaseinlassöffnung 2 geschlossen) mit drei in Reihe linear angeordneten in eine Richtung zeigenden zylindrischen Gasauslassstutzen 3 mit je einem daran angeordneten kleinen Ventil 5 ausgebildet ist. Der Querschnitt des Verteilerelements 1 kann dabei wahlweise quadratisch, rechteckig oder auch elliptisch ausgebildet sein.
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3 zeigt ein rundes Verteilerelement 1 mit großer Gaseinlassöffnung 2 mit zylindrischem Querschnitt mit drei in Reihe linear angeordneten und genau in eine Richtung zeigenden zylindrischen Gasauslassstutzen 3 mit je einem daran angeordneten kleinen Ventil 5. Das Verteilerelement 1 ist gegenüber der Gaseinlassöffnung 2 geschlossen ausgebildet. Hier könnte bei Bedarf ein weiterer kleiner Gasauslassstutzen 3 mit einem kleinen Ventil 5 angeschlossen werden.
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In einer anderen möglichen Ausführungsform gemäß der 4 ist das erfindungsgemäße Verteilerelement 1 modular aufgebaut, dass bedeutet, es ist aus mehren baugleichen Modulen zusammengebaut ist. In diesem Ausführungsbeispiel sind es drei Einzelmodul Verteilerelemente, wobei das letzte auf einer Seite gasdicht mit einem Verschluss versehen ist. Es können aber bei Bedarf auch mehr als drei Module zu einem Verteilerelement 1 zusammen gebaut werden. Die Module sind zylindrisch ausgebildet und linear in eine Richtung zeigend angeordnet. Diese können aber auch gegeneinander verdreht zusammengebaut werden, so dass die kleinen Ventile 5 mit ihren Gasauslassöffnungen 4 in verschiedene Richtungen zeigen um ein optimales Strömungsverhalten des Gases im Inneren des Industriegaszählers 11 zu ermöglichen.
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In der 5 ist wieder ein einteiliges zylindrisches Verteilerelement 1 mit drei in Reihe auf dem Umfang verdreht angeordneten und in verschiedene Richtungen zeigend zylindrischen Gasauslassstutzen 3 mit je einem kleinen Ventil 5 gezeigt.
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Eine andere, Anordnung der Gasauslassstutzen 3 am Grundkörper des Verteilerelements 1 ist in 6 abgebildet Es zeigt ein zylindrisches Verteilerelement 1 mit zwei winklig zueinander am gleichen Umfang angeordneten Gasauslassstutzen 3 und einem dritten axial zur Einströmrichtung fortlaufend angeordneten Gasauslassstutzen3 mit je einem entsprechend aufgesetzten kleinen Ventil 5. Es können dabei aber auf dem Umfang auch drei oder mehrere kleine Gasauslassstutzen 3 verteilt angeordnet werden.
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In der 7 ist ein zylindrisches Verteilerelement 1 mit drei sternförmig auf dem gleichen Umfang verteilt angeordneten Gasauslassstutzen 3 und einem vierten axial fortlaufend angeordneten Gasauslassstutzen 3 mit je einem zugeordneten kleinen Ventil 5 abgebildet. Hier ist noch einmal die Ventilkappe 14 beziffert, welche in der 8 abgenommen ist.
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In der 8 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines auf den Gasauslassstutzen 3 anordenbaren stellbaren kleinen Ventils 5 dargestellt, wobei hier keine Ventilkappe 14 aufgesetzt ist. Die Größe der Gasauslassöffnung 4 und damit die mengenmäßige Begrenzung des seitlich austretenden Gasstromes ist durch den Querschnitt der Öffnung zwischen dem Ventilsitz des Ventilkörpers 6 und den Ventilsitz des Absperrkörpers 7 festgelegt. Dieser Querschnitt ist kleiner als bei bislang üblichen größeren Gasabsperrventilen. Auch der Abstand zwischen den beiden Ventilsitzen ist kleiner, so dass im Bedarfsfall bei Parallelbetrieb der Ventile 5 der Gasstrom schneller als bisher unterbrochen werden kann, da die Stellwege für die strömungsoptimierten, gewölbten, pilzartigen Absperrkörper 7 erheblich kleiner sind als bei den bisher verwendeten Absperrventilen. Der Absperrkörper 7 wird mittels eines bekannten Mutter-Gewindespindel-Triebes 9 verfahren. Der Mutter-Gewindespindel-Trieb 9 wird mittels eines Reduktionsgetriebes 8 angetrieben. Als Antrieb ist ein Gleichstromkleinmotor in einer separaten Gehäusekammer eingebaut, welcher seitlich neben dem Reduktionsgetriebe angeordnet ist. Diese separate Gehäusekammer ist peripherisch vertikal so angeformt, dass der Gleichstromkleinmotor verdrehfest, gekapselt und auch bei Bedarf zudem noch funkengeschützt ausführbar ist. Aus der Gehäusekammer sind die elektrischen Anschlüsse des Gleichstromkleinmotors herausgeführt. Die Motorwelle ragt aus der separaten Gehäusekammer heraus und trägt endseitig ein Motorritzel, welches das Reduktionsgetriebe 8 aus Stirnzahnrädern treibt. Diese Ausführung ist insgesamt sehr klein bauend.
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Bevorzugt sind die Maße der Gasauslassstutzen 3 jeweils immer gleich. Es ist aber auch eine spezielle Ausführung eines Verteilerelements denkbar, bei der die Maße der einzelnen angeordneten Gasauslassstutzen 3 verschieden sind. Das bedingt aber auch verschieden große passende kleine Ventile 5.
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Durch die vielen verschiedenen mit dieser erfindungsgemäßen Lösung möglichen Ausführungsvarianten der Anordnung der Gasauslassstutzen 3 am Grundkörper des Verteilerelements (einschließlich stumpfwinkliger Anordnung in Bezug auf die Symmetrieachse des Verteilerelements) ist es möglich die Industriegaszähler sehr kompakt zu bauen und auch günstige Strömungsverhalten im inneren des Industriezählers realisieren zu können.
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Diese vorstehend beschriebene technische Lösung ist in erster Linie einsetzbar als neuartiges Gasabschaltventil für klein bauende Industriegaszähler.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verteilerelement
- 2
- Gaseinlassöffnung
- 3
- Gasauslassstutzen
- 4
- Gasauslassöffnung
- 5
- Ventil
- 6
- Ventilkörper
- 7
- Absperrkörper
- 8
- Reduktionsgetriebe
- 9
- Mutter-Gewindespindel-Trieb
- 10
- Durchflusssensor
- 11
- Industriegaszähler
- 12
- Industriegaszählerauslass
- 13
- Antriebsmotor
- 14
- Ventilkappe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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