DE10291898B3

DE10291898B3 - Thermisches Absperrventil

Info

Publication number: DE10291898B3
Application number: DE10291898A
Authority: DE
Inventors: Heinz-Herman Knebel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-11-21
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2008-08-14
Anticipated expiration: 2022-03-01
Also published as: WO2002101273A1; RU2189515C1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Gasinstallationen in Haushalt und Gewerbe und dient dem Schutz von Gasleitungssystemen in Notsituationen, zum Beispiel durch Absperren von Gas im Brandfall. Das thermische Absperrventil umfasst einen Ventilkörper, in dem quer liegend ein sternförmiges Rad angeordnet ist, dessen äußerer Rand durch einen Sicherungsring im Ventilkörper verankert ist und das durch Speichen mit seiner Nabe verbunden ist, die die Führung für den Stab des federgespannten Absperrelements umschließt. Eine der Speichen ist entlang ihrer Längsachse mit einem an den Enden offenen Durchgang gefertigt, der eine Druckschraube an seinem äußeren Rand aufnimmt sowie einen Führungsstift, der auf die in der Stabnut angeordnete Arretierkugel wirkt, die das Ventil in der geöffneten Position hält. Zwischen der Druckschraube und dem Führungsstift ist ein Schmelzglied angeordnet, und dieses Schmelzglied ist in der Form eines hitzeempfindlichen Kolbens hergestellt; und Öffnungen, die quer zur Achse des hitzeempfindlichen Kolbens verlaufen, siergestellt. Die Wirksamkeit der Erfindung besteht in der Erhöhung der Zuverlässigkeit des thermischen Absperrventils aufgrund der verbesserten Zuverlässigkeit der Temperaturreaktion des Ventils und in der Herabsetzung des hydraulischen Widerstands in der Ventilöffnung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Gasinstallationen in Haushalt und Gewerbe und dient dem Schutz von Gasleitungssystemen in Notsituationen, zum Beispiel durch Absperren von Gas im Brandfall.
Dem Stand der Technik entspricht ein automatisches thermisches Absperrventil, das aus einem Ventilkörper besteht, in dem sich gegenüber der Bohrung ein Absperrelement befindet, das durch eine Feder gespannt und mit einem Sicherungskeil sowie einem Schmelzglied ausgestattet ist, wobei der Sicherungskeil mit trennenden Schenkeln auf der einen Seite und begrenzenden Schenkeln auf der anderen Seite hergestellt ist, während das Schmelzglied die Form einer Kappe mit zwei diametral angeordneten Schlitzen hat, die die Wände des Federrings aufnehmen, und der Innenraum dieser Kappe mit einem Schmelzlot gefüllt ist, und wobei der Stab, der das Absperrelement hält, durch das offene Ende dieser Kappe geführt ist und das Absperrelement in der Form einer Kugel hergestellt ist ( RU 2149303 C1 , IPC 7 F16K 17/40, 20.05.2000).
Allerdings bietet dieses thermische Absperrventil nicht die erforderliche Zuverlässigkeit der temperaturabhängigen Auslösung, was ihr Anwendungsgebiet einschränkt.
Hinsichtlich dem technischen Wesen und der erzielten Wirkung kommt dieser Erfindung das thermische Absperrventil an nahesten, das einen Ventilkörper umfasst, in dem quer liegend ein sternförmiges Rad angeordnet ist, dessen äußerer Rand durch einen Sicherungsring im Ventilkörper verankert ist und das durch Speichen mit seiner Nabe verbunden ist, die die Führung für den Stab des federgespannten Absperrelements umschließt, wobei eine der Speichen entlang ihrer Längsachse einen an den Enden offenen Durchgang einschließt, der eine Druckschraube an seinem äußeren Rand aufnimmt sowie einen Führungsstift, der auf die in der Stabnut angeordnete Arretierkugel wirkt, die das Ventil in der geöffneten Position hält, wobei zwischen der Druckschraube und dem Führungsstift ein Schmelzlot angeordnet ist (siehe das von der AZ INDUSTRIETECHNIK GmbH, Deutschland, veröffentlichte Produktdatenblatt, 20.06.2001, S. 3, Thermische Absperrsicherung TGSA).
Das oben beschriebene Ventil ist für automatische Betätigung ausgelegt, weist jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. Zum Beispiel wird bei unterschiedlichen Drucklasten nicht für die temperaturstabile Funktion des Schmelzglieds gesorgt, wird die stabile Belastung der Arretierkugel bei verschiedenen Radien der Nut auf dem Stab des Absperrelements nicht gewährleistet, und weist das Ventil aufgrund der scharfen Richtungsänderungen im freien Durchflussbereich einen recht hohen hydraulischen Widerstand auf (große Druckeinbußen).
Des weiteren offenbaren die Gebrauchsmuster DE 296 06 948 U1 und DE 200 11 521 U1 eine temperaturabhängige Absperrarmatur, mit einem Schließkörper, der gegen ein Lagerelement federbelastet ist und mittels eines temperaturempfindlichen Bauelementes lösbar befestigt ist.
DE 200 14 947 U1 beschreibt ein Abschlusselement einer Auslöseeinrichtung einer temperaturempfindlichen Absperrarmatur und eine temperaturempfindlichen Absperrarmatur an deren Außenseite das Abschlusselement angeordnet ist.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, dank einer verbesserten Zuverlässigkeit der temperaturabhängigen Ventilfunktion die Betriebszuverlässigkeit des thermischen Absperrventils zu erhöhen, den hydraulischen Widerstand der Ventilbohrung zu verringern und die Konstanz der Belastung der Arretierkugel zu verbessern.
Das erklärte Ziel wird wie im Folgenden beschrieben erreicht. Das thermische Absperrventil umfasst einen Ventilkörper, in dem quer liegend ein sternförmiges Rad angeordnet ist, dessen äußerer Rand durch einen Si cherungsring im Ventilkörper verankert ist und das durch Speichen mit seiner Nabe verbunden ist, die die Führung für den Stab des federgespannten Absperrelements umschließt, wobei eine der Speichen entlang ihrer Längsachse mit einem an den Enden offenen Durchgang gefertigt ist, der eine Druckschraube an seinen äußeren Rand aufnimmt sowie einen Führungsstift, der auf die in der Stabnut angeordnete Arretiertkugel wirkt, die das Ventil in der geöffneten Position hält, wobei zwischen der Druckschraube und dem Führungsstift ein Schmelzglied angeordnet ist und wobei dieses Schmelzglied in der Form eines hitzeempfindlichen Kolbens hergestellt ist, sowie Öffnungen quer zur Achse des hitzeempfindlichen Kolbens, die im Bereich dieses Kolbens in der Speichenwand hergestellt sind.
Darüber hinaus kann die Seitenwand der Nut im rückseitigen Abschnitt des Stabs vom Absperrelement abgeschrägt werden und weist das äußere Ende des Absperrelements die Form einer Kuppel mit sich verjüngendem Querschnitt auf.
Eine genaue Untersuchung der Wirkungsweise von thermischen Absperrsicherungen zeigt, dass die Gestaltung desjenigen Elements der Vorrichtung, in dem das Schmelzglied angeordnet ist, sowie die Gestaltung des Schmelzglieds an sich einem signifikanten Einfluss auf die Funktionszuverlässigkeit des Ventils haben. In der Wand einer Speiche im Bereich des Schmelzglieds vorgesehene Löcher, die quer zur Achse des Schmelzglieds verlaufen, gewährleisten die ungehinderte Entladung des Inhalts des hitzeempfindlichen Kolbens nach dessen Wirkungsauslösung und führt in Notfallsituation zu einer drastischen Steigerung der Ansprechgeschwindigkeit des Ventils aufgrund einer kürzeren Ventilauslösezeit, was mit dem Prozess des Druckanstiegs in dem Durchgang, in dem der hitzeempfindliche Kolben angeordnet ist, in Verbindung steht. Die Gestaltung des thermischen Absperrventils gestattet es, hitzeempfind liche Kolben zu verwenden, die industriell gefertigt werden und technisch gut erprobt sind, wie zum Beispiel das Schmelzglied, was ebenso zur höheren Zuverlässigkeit der thermischen Absperrfunktion beiträgt. Zusätzliche Möglichkeiten zur Verbesserung der Ventilfunktion ergeben sich aus der Herstellung der Seitenwand der Nut an der rückwärtigen Seite der Spindel, um auf diese Weise die Wechselwirkung zwischen der Seitenfläche der Nutwand, die angeschrägt, das heißt, konisch ist, und der Arretierkugel zu gewährleisten. Im Ergebnis des Kontakts zwischen der Kugel und der seitlichen, schrägen, Nutwand wird die Unterstützungswirkung stets quer zur konischen Oberfläche ausgeübt und ist daher unabhängig von der Position der Kugel in Bezug auf die Nut, was ebenso die Zuverlässigkeit der Ventilfunktion verbessert und die Präzisionsanforderungen bei der Herstellung von Nut bzw. Arretierkugel herabsetzt. Das in Form einer Kuppel mit sich verjüngendem querschnitt gefertigte Absperrelement ermöglicht die Reduzierung der Hydraulikverluste im Ventildurchfluss und gestattet es ebenso, die Oberfläche des Absperrelementsitzes so nahe wie möglich der Form der Ventilkörperoberfläche anzupassen, was die Hydraulikverluste in der Ventilöffnung noch weiter zu reduzieren hilft.
Auf diese Weise wurde das Ziel dieser Erfindung, die Betriebszuverlässigkeit eines thermischen Absperrventils zu verbessern, erreicht.
1 zeigt einen Querschnitt des thermischen Absperrventils, und 2 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Konstruktionsteils des Ventils in der Umgebung des hitzeempfindlichen Kolbens.
Das thermische Absperrventil umfasst den Ventilkörper 1, quer zu dem das sternförmige Rad 2 angeordnet ist, dessen äußerer Rand 3 im Ventilkörper 1 durch einen Sicherungsring 4 verankert und durch die Speichen 5 mit der Nabe 6 verbunden ist, die eine Führung 7 für den Stab 8 des Absperrelements 10 umschließt, welches durch die Feder 9 gespannt ist. Eine der Speichen 5 umschließt entlang ihrer Längsachse den an den Enden offenen Durchgang 11, der die Druckschraube 12 auf der Seite des Rands 3 aufnimmt sowie den Führungsstift 13, der auf die Arretierkugel 14 wirkt, die in der Nut 15 des Stabs 8 angeordnet ist und das Ventil in der geöffneten Position hält. Das Schmelzglied 16 ist zwischen der Druckschraube 12 und dem Führungsstift 13 angeordnet. Das Schmelzglied 16 ist in der Form eines hitzeempfindlichen Kolbens gefertigt, und in der Wand der Speiche 5 sind im Anordnungsbereich des Kolbens die Öffnungen 17 eingelassen, die quer zur Achse des Kolbens verlaufen. Die Seitenwand 18 der Nut im rückseitigen Abschnitt des Stabs 8 vom Absperrelement 10 ist abgeschrägt. Das äußere Ende des Absperrelements 10 trägt die Kuppel 19 mit sich verjüngendem Querschnitt.
In der Ausgangslage ist das thermische Absperrventil geöffnet. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Feder 9, die zwischen dem Absperrelement 10 und dem Sternrad 2 angeordnet ist, im komprimierten Zustand und wird durch die Arretierkugel 14 in diesem Zustand gehalten. In einer Notfallsituation, zum Beispiel wenn sich die Temperatur im Ventil bzw. in dessen Umgebung erhöht, schmilzt das Schmelzglied. Im Ergebnis wird die Kraft der Druckschraube 12 vom Führungsstift 13 genommen und kann letzterer die Arretierkugel 14 nicht mehr in der Nut 15 halten. Der Stab wird frei, und das Absperrelement 11 [sic], das von der Feder 9 betätigt wird, bewegt sich in die äußerste rechte Position und versperrt die Öffnung im Ventilkörper 1, womit sie das Ventil zum Schließen zwingt.
Die vorliegende Erfindung kann in jeglicher Einrichtung angewendet werden, bei der es notwendig ist, den Durchflussquerschnitt einer Medienleitung, insbesondere einer Gasleitung, in Notsituation wie zum Beispiel im Brandfall automatisch abzusperren.

Claims

Ein thermisches Absperrventil, das einen Ventilkörper umfasst, in dem quer liegend ein sternförmiges Rad angeordnet ist, dessen äußerer Rand durch einen Sicherungsring im Ventilkörper verankert ist und das durch Speichen mit der Nabe verbunden ist, die die Führung für den Stab des federgespannten Absperrelements umschließt, wobei eine der Speichen entlang ihrer Längsachse mit einem an den Enden offenen Durchgang gefertigt ist und dieser Durchgang eine Druckschraube an seinem äußeren Rand aufnimmt sowie einen Führungsstift, der auf eine in einer Stabnut angeordnete Arretierkugel wirkt, die das Ventil in der geöffneten Position hält, und wobei zwischen der Druckschraube und dem Führungsstift ein Schmelzglied angeordnet ist, das dadurch gekennzeichnet ist, dass dieses Schmelzglied in der Form eines hitzeempfindlichen Kolbens hergestellt ist, und dass in der Wand dieser Speiche in dem Bereich, wo sich der Kolben befindet, Öffnungen hergestellt sind, die quer zur Achse des Kolbens verlaufen.
Ein thermisches Absperrventil nach Anspruch 1, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die seitliche Wand der Nut im rückseitigen Abschnitt des Stabs vom Absperrelement abgeschrägt ist.
Ein thermisches Absperrventil nach Anspruch 1, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das äußere Ende des Absperrelements eine Kuppel mit sich verjüngendem Querschnitt trägt.