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Die Erfindung betrifft einen Gasströmungswächter zum selbsttätigen Verschließen einer Gasleitung, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
DE 100 43 811 A1 ist ein Gasströmungswächter bekannt, der insbesondere bei Gasarmaturen und Gas-Hauseinführungen Verwendung findet, um eine Gasleitung selbsttätig abzusperren, wenn in der Gasleitung ein übermäßig hoher Gasdurchfluss beispielsweise infolge einer verbraucherseitigen hohen Gasentnahme auftritt, die durch einen Defekt begründet sein kann.
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Der Gasströmungswächter besitzt ein rohrförmiges Gehäuse, das von dem Gas durchströmt wird. Im Inneren des Gehäuses ist ein ringförmiger Ventilsitz ausgebildet, der mit einem Ventilteller zusammenwirkt. Der Ventilteller sitzt auf einem Führungsstift, der sich in Axialrichtung des Gehäuses, d. h. in Strömungsrichtung des Gases erstreckt. An oder nahe sowohl dem Eingangs- als auch dem Ausgangsquerschnitt des Gehäuses sind sogenannte Lagersterne für den Führungsstift vorgesehen. Jeder Lagerstern umfasst sternartig angeordnete Stege, die am Gehäuse befestigt und insbesondere festgeklemmt sind und in einem Mittelteil zusammenlaufen, in dem eine mittlere Axialbohrung ausgebildet ist, durch die der Führungsstift verläuft. Auf diese Weise ist der den Ventilteller tragende Führungsstift an zwei axial beabstandeten Punkten verschieblich gelagert.
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Der Ventilteller ist mittels einer auf den Führungsstift aufgesetzten gewendelten Feder entgegen der Strömungsrichtung des Gases in seine Offenstellung vorgespannt, in der er sich in deutlichem Abstand von dem Ventilsitz befindet. Im Normalbetrieb des Gasströmungswächters kann das Gas den Ventilteller umströmen und durch den Gasströmungswächter hindurchströmen. Der Durchflussquerschnitt, die Fläche des Ventiltellers und die Vorspannung der Feder sind so aufeinander abgestimmt, dass der Ventilteller bei überschreiten eines vorbestimmten Wertes des Gas-Staudrucks entgegen der Kraft der Feder in seine Schließstellung verschoben wird, in der er an dem Ventilsitz dichtend anliegt und dadurch die Gasleitung verschließt.
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Nachteilig bei diesem Gasströmungswächter ist insbesondere, dass die Stege der beiden Lagersterne einen relativ hohen Strömungswiderstand bieten und die Gasströmung nachteilig beeinflussen. Darüber hinaus ist die Montage der beiden Lagersterne aufwändig und somit kostenintensiv.
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Des Weiteren besteht die Gefahr, dass die auf dem Führungsstift angeordnete Feder im Laufe der Zeit verschmutzt, wodurch sich die Federeigenschaften verändern können. Bei dem Gasströmungswächter ist eine Justierung der Federkraft möglich, indem ein Anschlag der Feder entlang einem Gewinde verstellt wird. Die Ausbildung der Gewinde ist ebenfalls aufwendig und diese Art der Justierung erlaubt nur eine Verstellung der Federkraft innerhalb relativ enger Grenzen.
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Im Oberbegriff des Anspruchs 1 wird von einem Gasströmungswächter ausgegangen, wie er in der
DE 855 186 B gezeigt ist. Ein derartiger Gasströmungswächter besitzt ein Führungsteil für einen Führungsstift eines Ventilkörpers, das als Ringkörper ausgebildet ist und in ein Gehäuse des Gasströmungswächters eingesetzt ist. In der Mitte des Ringkörpers ist eine Lagerbuchse ausgebildet, in die der Führungsstift so eingesetzt ist, dass er in Axialrichtung des Gasströmungswächters verschoben werden kann. Der Ventilkörper ist an dem Führungsstift angebracht und somit frei auskragend in der Lagerbuchse gehalten. Um den Führungsstift herum ist eine gewendelte Feder angeordnet, die sich an ihrem einen Ende an dem Ventilkörper und an ihrem entgegengesetzten Ende an der Außenseite der Lagerbuchse abstützt, die zu diesem Zweck konisch ausgebildet ist. Die Feder liegt somit frei in Gasstrom, womit die Gefahr verbunden ist, dass sich im Laufe der Zeit Schmutzpartikel, die im Gas mitgeführt werden, an der Feder ansetzen und deren Funktionsweise beeinträchtigen.
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Ein gleichartiger Gasströmungswächter ist auch aus der
US 4,697,613 A bekannt, bei dem ebenfalls die Feder frei im Gasstrom liegt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gasströmungswächter der genannten Art zu schaffen, bei dem die den Ventilkörper beaufschlagende Feder besser geschützt ist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Gasströmungswächter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist ebenfalls vorgesehen, dass das Führungsteil einen in das Gehäuse eingesetzten Ringkörper und einen sich in Strömungsrichtung erstreckende mittige Lagerbuchse umfasst, die über Stege mit dem Ringkörper verbunden ist und eine Führungsbohrung aufweist, in die der Führungsstift des Ventilkörpers unter enger Passung verschieblich eingesetzt ist, und dass der Ventilkörper mittels des Führungsstiftes frei auskragend in der Lagerbuchse gehalten ist.
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Erfindungsgemäß wird somit von dem Grundgedanken ausgegangen, den Führungsstift des Ventilkörpers nicht an zwei separaten Führungsteilen axial verschieblich zu lagern, sondern an einem einzigen Führungsteil eine mittige, sich axial erstreckende Lagerbuchse vorzusehen. Die Lagerbuchse besitzt eine axiale Führungsbohrung, die alleine der Lagerung und axialen Führung des Führungsstiftes und somit des Ventilkörpers dient. Auf diese Weise ist es möglich, den Führungsstift und den Ventilkörper entgegen der Strömungsrichtung frei auskragend in der Lagerbuchse aufzunehmen, so dass der Ventilkörper der Gasströmung zugewandt ist, ohne dass sich im Strömungsquerschnitt unmittelbar stromauf des Ventilkörpers Lagerteile befinden, die die Gasströmung stören könnten.
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Die Ausbildung des Führungsteils mit einem äußeren Ringkörper, der in das Gehäuse eingesetzt wird, und der mittigen Lagerbuchse, die über Stege an dem Ringkörper gehalten ist, verleiht dem Führungsteil eine hohe Stabilität, wodurch trotz der frei auskragenden Halterung des Führungsstiftes eine hohe Positioniergenauigkeit für den Ventilkörper gewährleistet ist.
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Zusätzlich ist gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass in der Lagerbuchse an dem dem Ventilkörper zugewandten und somit stromauf liegenden Ende eine innere zum Ventilkörper öffnende Kammer ausgebildet ist, in die die Feder mit ihrem dem Ventilkörper abgewandten Ende eingesetzt ist. Auf diese Weise ist erreicht, dass die Feder in jeder Stellung des Ventilkörpers zumindest teilweise im Inneren der Kammer angeordnet ist, wodurch die Gefahr der Verschmutzung der Feder vermindert ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Feder in der Schließstellung des Ventilkörpers, wenn dieser entgegen der Federkraft an dem Ventilsitz anliegt und die Feder zusammengedrückt ist, zumindest annähernd vollständig innerhalb der Kammer angeordnet ist. Die Innenabmessungen der Kammer können so an die Außenabmessungen der Feder angepasst sein, dass die Kammerwandung für die Feder zusätzlich eine Führung und äußere Stabilisierung bildet.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass sich die Feder mit ihrem dem Ventilkörper abgewandten Ende am Boden der Kammer unmittelbar oder mittelbar abstützt, wobei die Feder vorzugsweise lose aufgelegt ist. Auf diese Weise ist es möglich, zwischen der Feder und dem Boden der Kammer eine oder mehrere Distanzscheiben anzuordnen, wodurch die Federkraft bzw. Federvorspannung des Gasströmungswächters in konstruktiv sehr einfacher Weise auf einen gewünschten Wert eingestellt werden kann.
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Während das Gehäuse üblicherweise aus Stahl oder Messing besteht, kann das Führungsteil als einstückiges Kunststoff-Teil ausgebildet sein, das insbesondere durch ein Spritzgussverfahren hergestellt wird. Das Führungsteil wird axial in die Bohrung des Gehäuses eingesetzt und an dessen Innenwandung festgelegt. Dies kann insbesondere mittels einer Rastverbindung geschehen, wobei in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen ist, dass die Rastverbindung von einer am Ringkörper des Führungsteils ausgebildeten, vorzugsweise umlaufenden Rastnase und einer im Inneren des Gehäuses ausgebildeten, komplementären Rastnut gebildet ist. Auf diese Weise braucht das Führungsteil zur Montage lediglich in das Gehäuse hineingedrückt zu werden, bis die Rastnase mit der Rastnut in Eingriff tritt, wodurch eine einfache und schnelle Montage des Führungsteils möglich ist.
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Um den Gasströmungswächter in definierter Weise in einer Gasleitung zu positionieren und zu halten, ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass das Gehäuse einen umlaufenden Kragen aufweist, auf dessen Außenseite eine Ringnut ausgebildet ist, in die eine Dichtung insbesondere in Form eines O-Rings eingesetzt ist.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich, die einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Gasströmungswächter zeigt, wobei sich der Ventilkörper im unteren Teil der Zeichnung in seiner Offenstellung und im oberen Teil der Zeichnung in seiner Schließstellung befindet.
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Gemäß der Zeichnung weist ein Gasströmungswächter 10 ein im Wesentlichen rohrförmiges Gehäuse 11 auf, das einen umlaufenden, radial nach außen hervorstehenden Kragen 12 aufweist. Auf dessen radialer Außenseite ist eine Ringnut 12a ausgebildet, in die eine Dichtung 13 in Form eines O-Rings eingesetzt ist.
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Das Gehäuse 11 besitzt einen inneren axialen Durchlass 11b, der gemäß der Figur von links nach rechts von Gas durchströmt wird, wie es durch den Pfeil S angedeutet ist. Im Inneren des Gehäuses 11 ist an einer Querschnittsverengung des Durchlasses 11b ein ringförmiger Ventilsitz 11a ausgebildet.
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Auf der dem Gaseintritt abgewandten Seite ist im Inneren des Gehäuses 11 ein Abschnitt 11c vergrößerten Durchmessers vorgesehen, an dessen Innenwandung eine umlaufende Rastnut 24 ausgebildet ist. Ein Führungsteil 14, das als einstückiges Kunststoff-Teil ausgebildet ist, umfasst einen Ringkörper 15, der auf seiner radialen Außenseite eine umlaufende Rastnase 15a aufweist. Das Führungsteil 14 kann mit dem Ringkörper 15 axial in den Abschnitt 11c vergrößerten Durchmessers eingesetzt werden, wobei die Rastnase 15a mit der Rastnut 24 in Eingriff tritt, wodurch das Führungsteil 14 sicher am Gehäuse 11 gehalten ist.
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Das Führungsteil 14 umfasst des Weiteren eine sich in Axialrichtung des Gehäuses 11, die in der Figur durch die Längsmittelachse M ersichtlich ist, und somit parallel zur Strömungsrichtung S erstreckende, mittige Lagerbuchse 17, die über mehrere, über den Umfang verteilte Stege 16 mit dem Ringkörper 15 einstückig verbunden ist. Vorteilhafterweise sind drei Stege in einen gegenseitigen Versatz in Umfangsrichtung von 120° vorgesehen.
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Ein sich entlang der axialen Mittelachse M des Gehäuses 11 erstreckender Führungsstift 18 durchdringt die Lagerbuchse 17 an einer mittigen axialen Führungsbohrung 17a unter enger Passung. An dem der Gasströmung abgewandten Ende des Führungsstiftes 18, d. h. am stromab gelegenen Ende des Führungsstiftes 18, ist ein Anschlagskörper 22 angeordnet, der die Bewegung des Führungsstiftes 18 entgegen der Strömungsrichtung S, d. h. gemäß der Figur nach links, beschränkt. An dem der Gasströmung zugewandten Ende des Führungsstiftes 18, d. h. am stromauf gelegenen Ende des Führungsstiftes 18 ist an diesem ein tellerförmiger Ventilkörper 19 angebracht, der eine umlaufende Dichtung 23 trägt, die in einer umlaufenden Radialnut 19a des Ventilkörpers 19 sitzt. In der unteren Hälfte der Figur befindet sich der Ventilkörper 19 in seiner Offenstellung, die durch die Anlage des Anschlagkörpers 22 an der Führungsbuchse 17 definiert ist. In der oberen Hälfte der Darstellung der Figur befindet sich der Ventilkörper 19 in seiner Schließstellung, in der die Ringdichtung 23, an dem Ventilsitz 11a anliegt.
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An dem dem Ventilkörper 19 zugewandten Ende der Lagerbuchse 17 ist in dieser eine Kammer 17b ausgebildet, die in Richtung des Ventilkörpers 19 öffnet. In die Kammer 17b ist eine gewendelte Feder 20 eingesetzt, die sich mit ihrem einen Ende am Boden der Kammer 17b abstützt und mit ihrem anderen Ende auf einem axialen Vorsprung 19b des Ventilkörpers 19 sitzt. Dabei stützt sich die Feder 20 mit ihrem dem Ventilkörper 19 abgewandten Ende am Boden der Kammer 17b unter Zwischenschaltung einer Distanzscheibe 21 ab. Je nach Anzahl und Stärke entsprechender Distanzscheiben 21 lässt sich eine Federvorspannung einstellen, die die Feder 20 in der Offenstellung auf den Ventilkörper 19 ausübt, wodurch der Ventilkörper 19 entgegen der Strömungsrichtung S des Gases in seine Offenstellung vorgespannt ist.
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Wie die Figur zeigt, befindet sich die Feder 20 in der Offenstellung des Ventilkörpers 19 etwa über ihre halbe axiale Länge innerhalb der Kammer 17b, während die andere, freiliegende Hälfte von der Gasströmung weitestgehend durch den Ventilkörper 19 abgeschirmt ist. In der Schließstellung des Ventilkörpers 19 findet sich die Feder 20 annähernd vollständig innerhalb der Kammer 17b und ist somit vor Beeinflussung und Verschmutzung weitestgehend geschützt.
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Da der Führungsstift 18 lediglich in der Führungsbohrung 17a verschieblich geführt ist, die in dem stromab gelegenen Abschnitt der Lagerbuchse 17 ausgebildet ist, ist gewährleistet, dass der Ventilkörper 19 über den Führungsstift 18 frei auskragend in Richtung der Gasströmung gehalten ist. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass die Gasströmung im Wesentlichen störungsfrei auf den Ventilkörper 19 einwirkt. Der Durchflussquerschnitt des Gehäuses 11, die Größe des Ventiltellers 19 und die Vorspannung der Feder 20 sind so aufeinander abgestimmt, dass der Ventilteller aus seiner Offenstellung entgegen der Kraft der Feder 20 in seine Schließstellung verschoben wird und den Gasströmungswächter 10 verschließt, wenn der durch das strömende Gas auf den Ventilkörper 19 ausgeübte Staudruck einen vorbestimmten Wert übersteigt. Sobald der Gas-Staudruck den vorbestimmten Wert wieder unterschreitet, kehrt der Ventilteller 19 infolge der Wirkung der Feder 20 selbsttätig in seine Offenstellung zurück.
