DE10203306B4

DE10203306B4 - Strömungswächter

Info

Publication number: DE10203306B4
Application number: DE2002103306
Authority: DE
Inventors: Hermann Heinz Burger
Original assignee: HERMANN HEINZ BURGER GAS und W; HERMANN HEINZ BURGER GAS- und WASSERARMATUREN GmbH
Current assignee: HERMANN HEINZ BURGER GAS und W; HERMANN HEINZ BURGER GAS- und WASSERARMATUREN GmbH
Priority date: 2002-01-29
Filing date: 2002-01-29
Publication date: 2004-05-06
Anticipated expiration: 2022-01-30
Also published as: DE10203306A1

Abstract

Strömungswächter (1) in Hauseinführungen von Gasversorgungsleitungen zur Sicherung der Gasleitung, welcher im Bereich des öffentlichen Versorgungsnetzes außerhalb eines Gebäudes unterirdisch angeordnet ist, enthaltend ein im Leitungsweg anzuordnendes Ventil (300, 800), welches bei Überschreiten einer vorgegebenen Flussmenge schließt, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil durch ein mit Federkraft entgegen der Flussrichtung des Gases beaufschlagtes Absperrorgan (800), welches vor einer Dichtfläche (300) angeordnet ist, gebildet ist und ein Elektromagnet (900) innerhalb des Strömungswächters angeordnet ist, welcher bei Stromzufuhr eine in Schließrichtung wirkende Kraft derart auf das Absperrorgan (800) ausübt, dass die Federkraft überwindbar und das Ventil schliessbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Strömungswächter nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

In Leitungen für Gase werden häufig sogenannte Strömungswächter eingesetzt, welche die Flussmenge (Volumen- oder Massenstrom) 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. Ein solcher Strömungswächter ist beispielsweise aus DE 298 09 839 U1 bekannt. Der bekannte Strömungswächter weist zudem außerhalb des Gehäuses eine Handhabe auf, mit der die Federvorspannung und/oder der Hub des Schließkörpers auch nach der Fertigung, vor dem Einbau des Strömungswächters, veränderbar ist.

Es gibt aber eine Reihe von Situationen, in denen es wünschenswert wäre, den Hausanschluss außerhalb des Gebäudes beim Strömungswächter verschließen zu können. Dies ist zum Beispiel dann der Fall, wenn Installations- oder Erdarbeiten geplant sind, die mit einiger Wahrscheinlichkeit oder sogar mit Sicherheit die Integrität des Leitungssystems stromabwärts des Strömungswächters betreffen.

Aus der DE 199 44 830 A1 ist eine Sicherheitseinrichtung zum Absperren von Versorgungsleitungen für flüssige und gasförmige Medien bekannt, die einen Durchflussmengenmesser, ein elektromagnetisches Ventil, eine zentrale Rechnereinheit sowie mehrere Programmiereinheiten umfasst. Die zentrale Rechnereinheit vergleicht kontinuierlich die von dem Durchflussmengenmesser gemeldete Durchflussmenge des Mediums mit einer voreingestellten Maximalmenge. Bei Überschreiten dieses Schwellwertes steuert die Rechnereinheit das elektromagnetische Ventil derart, dass der betreffende Rohrabschnitt verschlossen wird. Die bekannte Sicherheitseinrichtung besteht allein aus einem elektromagnetischen Ventil; eine mechanische Absperrung ist nicht vorgesehen.

Zudem werden die Versorgungsleitungen mit Hilfe der Sicherheitseinrichtung nach Durchfluss einer voreingestellten Maximalmenge abgesperrt. Dies ist aber im Bereich von Hauseinführungen von Gasversorgungsleitungen unbrauchbar, da eine unbegrenzte Durchflussmenge zur Verfügung gestellt werden muss, um eine kontinuierliche Versorgung des Gebäudes zu ermöglichen. Aus der DE 25 22 443 A1 ist darüber hinaus ein Wasserschadensschutzventil bekannt, welches in Verbindung mit einem Flüssigkeitsfühler, der in einer Auffangwanne angeordnet ist ein an einem Wasserleitungsanschluss vorgesehenes Magnetventil betätigen kann.

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Strömungswächter derart weiterzuentwickeln, dass er einen größeren Einsatzbereich abdecken kann. Ferner soll ein erleichterter Einbau des Strömungswächters ermöglicht werden. Diese Aufgabe wird durch einen Strömungswächter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.

Gemäß der Erfindung enthält der Strömungswächter zur Sicherung einer (Gas-)Leitung ein im Leitungsweg anzuordnendes Ventil. Das Ventil ist dabei so eingerichtet, dass es bei Überschreiten einer vorgegebenen Flussmenge, das heißt bei einem Volumen- und/oder Massenfluss oberhalb eines gegebenen Grenzwertes beispielsweise aufgrund einer Leckage, schließt und damit die weitere Strömung durch die Leitung unterbricht. Der Strömungswächter ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil durch ein mit Federkraft entgegen der Flussrichtung des Gases beaufschlagtes Absperrorgan, welches vor einer Dichtfläche angeordnet ist, gebildet ist und ein Elektromagnet innerhalb des Strömungswächters angeordnet ist, welcher bei Stromzufuhr eine in Schließrichtung wirkende Kraft derart auf das Absperrorgan ausübt, dass die Federkraft überwindbar und das Ventil schließbar ist.

Der erfindungsgemäße Strömungswächter kann demnach auf zweierlei Arten ausgelöst (geschlossen) werden, und zwar einerseits in bekannter Weise abhängig von der Flussrate durch die Leitung bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes, und andererseits elektrisch. Mit der elektrischen Auslösung ist es möglich, den Strömungswächter aus der Ferne automatisch oder manuell gesteuert zu schließen.

Insbesondere kann er daher zum Beispiel vor geplanten Bauarbeiten geschlossen werden, welche die Integrität eines Hausanschlusses gefährden könnten. Die elektrische Auslösung kann quasi von jedem beliebigen Ort aus erfolgen, wobei lediglich eine Verbindung über elektrische Leitungen bzw. Kabel vorzusehen ist. Darüber hinaus eignet sich eine elektrische Auslösung in besonderem Maße für eine automatische Ansteuerung des Strömungswächters.

Durch das Vorsehen eines Elektromagneten, welcher bei Stromzufuhr eine in Schließrichtung wirkende Kraft auf ein bewegliches Absperrorgan ausüben kann, wird das bewegliche Absperrorgan ohne eine solche Einwirkung des Elektromagneten von einer Federkraft in Offenstellung gehalten bzw. gedrückt. Außer durch den Elektromagneten kann diese Federkraft auch durch einen entsprechend großer Fluss durch den Strömungswächter überwunden werden, wodurch das flussabhängige Verschließen des Strömungswächters realisiert wird.

In Ausgestaltung der Erfindung weist der Strömungswächter eine Steckmuffe auf. Vorzugsweise ist er dabei beidseitig mit je einer Steckmuffe verbunden, so dass von beiden Seiten Leitungsrohre eingesteckt werden können. Durch die Integration des Strömungswächters mit mindestens einer Steckmuffe lässt sich dieser besonders einfach in ein Leitungssystem einbauen, denn zum Anschluss des Strömungswächters müssen nurmehr die zu- und abführenden Leitungsenden in die Steckmuffe eingesteckt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Steckmuffe weist diese an mindestens einer Seite, das heißt der Eingangsseite und/oder der Ausgangsseite in Bezug auf die normale Durchströmungsrichtung, an ihrer Innenfläche umlaufende Innenrillen auf. Die der Einstecköffnung abgewandten Flanken der Innenrillen sind dabei relativ zur Achse der Steckmuffe geneigt und dieser zugewandt. Als Einstecköffnung wird diesbezüglich das Ende der Steckmuffe bezeichnet, in welches eine anzuschließende Leitung in die Steckmuffe einzustecken ist. Die beschriebene Neigung der Flanken der Innenrillen bewirkt, dass ein in die Steckmuffe eingesteckter Gegenstand wie z.B. ein Rohr über die Neigung der Flanken gleiten kann. Die der Einstecköffnung zugewandten Flanken der Innenrillen sind vorzugsweise etwa senkrecht zur Achse der Steckmuffe, so dass sie die Bewegung eines Gegenstandes in die entsprechende Richtung blockieren. Die Innenrillen können sowohl als eine Serie von geschlossenen, zueinander parallelen Ril len als auch als eine schraubenförmig umlaufende Einzelrille ausgebildet sein.

Gemäß einer speziellen Ausgestaltung der vorstehend erläuternden Steckmuffe weist diese eine umlaufende Innennut auf. Weiterhin enthält sie einen elastischen Druckring, der unterbrochen ist, d. h. an einer Stelle seines Umfanges einen Spalt aufweist. Durch die Unterbrechung wird der Druckring radial dehnbar bzw. komprimierbar. Der Druckring weist an seiner Innenfläche umlaufende Innenrillen auf, deren der Einstecköffnung abgewandte Flanken der Achse des Druckringes zugewandt sind. Der Außendurchmesser des Druckringes ist in etwa so groß wie der Durchmesser der Innennut der Steckmuffe. Bei einer derartigen Steckmuffe kann der Druckring somit – gegebenenfalls unter vorübergehender Kompression, die aufgrund der Elastizität und der Unterbrechung möglich ist – in die Innennut der Steckmuffe eingesetzt werden, woraufhin seine Innenrillen dann die vorstehend erläuterten Innenrillen der Steckmuffe bilden.

Weiterhin wird vorzugsweise ein unterbrochener Klemmring vorgesehen, welcher auf ein anzuschließendes Rohr aufsetzbar ist und an seiner Außenseite umlaufende Außenrillen aufweist, die zu den oben beschriebenen (an der Innenfläche der Steckmuffe oder an einem Druckring ausgebildeten) Innenrillen komplementär sind. Die Unterbrechung des Klemmringes ermöglicht es, diesen in Maßen radial zu dehnen oder zu stauchen. Insbesondere kann der Klemmring nach leichter Dehnung auf ein anzuschließendes Rohr, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser des Klemmringes entspricht, aufgesetzt und hieran festgeklemmt werden. Das Rohr kann dann mit den außen liegenden Außenrillen des Klemmringes in die Steckmuffe eingesetzt werden, wobei die Außenrillen mit den Innenrillen der Steckmuffe zusammenwirken.

Der vorstehend beschriebene Klemmring ist vorzugsweise dadurch weitergebildet, dass er an seiner Innenseite umlaufende Rillen aufweist, deren der Einstecköffnung zugewandte Flanken etwa senkrecht zur Achse des Klemmringes stehen. Diese senkrechten Flanken fixieren den Klemmring auf einem Rohr in der entsprechenden Zugrichtung.

Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen 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:

1 einen Druckring in einem Querschnitt und in einer Seitenansicht;

2 einen Klemmring in einem Querschnitt und in einer Seitenansicht;

3 ein Einsatzbauteil des erfindungsgemäßen Strömungswächters;

4 eine erste Form eines Steckmuffengehäuses;

5 eine zweite Form eines Steckmuffengehäuses;

6 zwei Distanzringe;

7 ein Strömungswächtergehäuse;

8 einen Stößel des erfindungsgemäßen Strömungswächters im Querschnitt;

9 einen erfindungsgemäßen zusammengebauten Strömungswächter in einem Querschnitt.

Der Aufbau und die Funktion eines erfindungsgemäßen Strömungswächters 1 soll nachfolgend mit Hilfe der Querschnittszeichnung von 9 erläutert werden, wobei die 1 bis 8 die Bauteile dieses Strömungswächters in separaten Ansichten genauer darstellen.

Der Strömungswächter 1 kann in die Gasleitung einer Hauseinführung eingebaut werden, wobei die Pfeile in 9 die übliche Flussrichtung des Gases im Einsatzzustand andeuten. Er dient dazu, den Volumenstrom in der Gasleitung zu überwachen und bei Überschreiten eines maximal zulässigen Volumenstromes die Leitung zu verschließen. Im dargestellten Strömungswächter 1 wird die Verschlussfunktion durch ein Absperrorgan in Form eines axial beweglichen Stößels 800 realisiert, welcher gegen den Druck einer Feder (nicht dargestellt) vom strömenden Gas gegen einen Ventilsitz 300 gedrückt wird. Wenn der Volumenstrom eine Obergrenze überschreitet, sitzt der Stößel 800 auf dem Ventilsitz auf und verschließt hierdurch die Leitung. Strömungswächter nach dem Stand der Technik können zum Beispiel von der Firma Mertik-Maxitrol GmbH. & Co. KG. (06502 Thale) bezogen werden.

Erfindungsgemäß wird nun ein derartiger vom Volumenstrom betätigter Strömungswächter dahingehend erweitert, dass das Schließen des Ventils auch elektrisch ausgelöst werden kann. Zu diesem Zweck ist in den Strömungswächter 1 ein Elektromagnet 900 integriert, welcher über elektrische Zuleitungen von einer entfernten Stelle aus betätigt (d.h. unter Strom gesetzt) werden kann. Durch den Stromfluss im Elektromagneten 900 wird eine magnetische Anziehungskraft ausgeübt, welche auf den Stößel 800 übertragen wird und diesen unabhängig vom herrschenden Volumenstrom in der Leitung gegen den Ventilsitz 300 drückt. Auf diese Weise kann die Gasleitung bei Bedarf verschlossen werden, zum Beispiel wenn in ihrer Nähe Erdarbeiten durchzuführen sind.

Wie weiterhin aus 9 erkennbar ist, sind der Stößel 800 mit dem Ventilsitz 300 sowie der Elektromagnet 900 in einem zylindrischen Gehäuse 700 angeordnet, welches ein Loch für die Durchführung elektrischer Zuleitungen zum Elektromagneten 900 aufweist. Vermöge der Distanzringe 601 und 602 wird der Ventilsitz 300 in axialer Richtung in gewünschter Weise im Gehäuse 700 platziert.

In den beiden Enden des Gehäuses 700 sitzt jeweils eine Steckmuffe 400 bzw. 500, welche den Übergang zur Rohrleitung bereitstellt. Die Steckmuffen 400, 500 sind dabei erfindungsgemäß für einen besonders einfachen Anschluss der Rohrleitungen eingerichtet. Zu diesem Zweck weist die Steckmuffe 400 an ihrem nach außen gerichteten Ende eine Innennut 401 und entsprechend die Steckmuffe 500 eine Innennut 501 auf. In diese Innennuten kann jeweils ein Druckring 100 eingesetzt werden. Dieser ist, wie aus 1 erkennbar ist, an seiner Außenseite zylindrisch ausgebildet und an seiner Innenseite mit Innenrillen versehen. Die Innenrillen haben im Querschnitt ein sägezahnförmiges Profil, wobei die der Einsteckrichtung 101 abgewandten Flanken 103 der Innenrillen geneigt zur Achse des Druckringes 100 sind, während die der Einsteckrichtung 101 zugewandten Flanken 104 etwa senkrecht zur Achse des Klemmrings stehen. Der Druckring 100 kann in die Innennut 401 bzw. 501 der Steckmuffe 400 bzw. 500 eingesetzt werden, wobei er aufgrund eines Unterbrechungsspaltes 102 für diesen Zweck nach Bedarf radial komprimiert werden kann.

Des Weiteren gibt es einen Druckring 200, dessen Außenseite mit Außenrillen versehen ist, welche komplementär zu den Innenrillen des Druckringes 100 ausgebildet sind. Der Klemmring 200 kann daher in der in 9 dargestellten Weise jeweils mit einem Druckring 100 zusammengesteckt werden, wobei ein Spalt 202 im Klemmring seine radiale Kompression erlaubt.

Der Klemmring 200 weist ferner an seiner Innenseite Innenrillen auf, deren zur Steckrichtung 101 weisenden Flanken 205 relativ zur Achse des Klemmrings geneigt sind und deren von der Steckrichtung wegweisenden Flanken 201 etwa senkrecht zur Achse des Klemmringes 200 stehen.

Wie aus 9 erkennbar ist, kann beim Anschluss des Strömungswächters 1 an ein Rohrsystem jeweils ein Rohr in die Enden des Strömungswächters eingesteckt werden, was durch die Neigung der Flanken 204 des Klemmringes 200 leicht möglich ist. Der Abzug des Klemmringes 200 vom Rohr wird dann jedoch durch die senkrechten Flanken der Innenrillen des Klemmringes 200 blockiert.

Claims

Strömungswächter (1) in Hauseinführungen von Gasversorgungsleitungen zur Sicherung der Gasleitung, welcher im Bereich des öffentlichen Versorgungsnetzes außerhalb eines Gebäudes unterirdisch angeordnet ist, enthaltend ein im Leitungsweg anzuordnendes Ventil (300, 800), welches bei Überschreiten einer vorgegebenen Flussmenge schließt, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil durch ein mit Federkraft entgegen der Flussrichtung des Gases beaufschlagtes Absperrorgan (800), welches vor einer Dichtfläche (300) angeordnet ist, gebildet ist und ein Elektromagnet (900) innerhalb des Strömungswächters angeordnet ist, welcher bei Stromzufuhr eine in Schließrichtung wirkende Kraft derart auf das Absperrorgan (800) ausübt, dass die Federkraft überwindbar und das Ventil schliessbar ist.
Strömungswächter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er vorzugsweise beidseitig eine Steckmuffe (400, 500, 700) aufweist.
Strömungswächter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckmuffe (400, 500) an mindestens einer Seite an ihrer Innenfläche umlaufende Innenrillen aufweist, deren der Einstecköffnung abgewandte Flanken (103) relativ zur Achse der Steckmuffe geneigt und dieser Achse zugewandt sind.
Strömungswächter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckmuffe (400, 500) eine umlaufende Innennut (401, 501) aufweist, und dass ein unterbrochener Druckring (100) vorhanden ist, dessen Außendurchmesser dem Durchmesser der Innennut entspricht und der an seiner Innenfläche umlaufende Innenrillen aufweist, deren der Einstecköffnung abgewandte Flanken (103) relativ zur Achse der Steckmuffe geneigt und dieser Achse zugewandt sind.
Strömungswächter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein unterbrochener Klemmring (200) vorhanden ist, der auf ein Rohr aufsetzbar ist und der an seiner Außenseite umlaufend Außenrillen aufweist, die zu den Innenrillen der Steckmuffe komplementär ausgebildet sind.
Strömungswächter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmring (200) an seiner Innenseite umlaufende Rillen aufweist, deren der Einstecköffnung abgewandte Flanken (203) in etwa senkrecht zur Achse des Klemmringes sind.