DE1245670B

DE1245670B - Vorrichtung zum selbsttaetigen Ausloesen von Schalt- oder Schliessorganen, z. B. fuer stroemende Medien oder elektrische Energie

Info

Publication number: DE1245670B
Application number: DEL45580A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Alois Loedige
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1963-08-10
Filing date: 1963-08-10
Publication date: 1967-07-27
Also published as: NL6408953A; AT253314B; SE319944B; CH430461A; DK113816B; BE651619A; GB1043106A; US3395568A

Description

Vorrichtung zum selbsttätigen Auslösen von Schalt oder Schließorganen, z. B. für strömende Medien oder elektrische Energie Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum selbsttätigen Auslösen von Schalt- oder Schließorganen, z. B. für strömende Medien oder elektrische Energie beim Auftreten von Luftdruck- oder -sogwellen oder anderen Stößen.
Bekanntlich werden bei Orkanen oder Erdbeben vielfach Energie führende Leitungen zerstört und die Abdeckung der Absperrventile für diese Leitungen durch Trümmermassen verschüttet, so daß beispielsweise Gas oder Wasser ungehindert ausströmen können und elektrische Leitungen noch die volle Stromstärke aufweisen. Hierdurch besteht die Gefahr, daß das ausströmende Gas eine Kettenreaktion von Explosionen auslösen kann, wobei die Gefahr um so .größer ist, wenn durch die bei der Explosion entstandene Panik das Schließen der Absperreinrichtungen und das Abschalten der elektrischen Energie vergessen wird.
In ähnlicher Weise können beim Untertagebergbau durch eine Explosion eines Gemisches aus Luft und entzündlichen Erdgasen Preßluftleitungen und elektrische Leitungen beschädigt oder vernichtet werden, Besonders gefährlich bei Untertageexplosionen sind die aus den Bränden herrührenden sogenannten Nachschwaden, die wegen ihres Gehaltes an Kohlendioxid erstickend wirken und in die nicht von der Explosion betroffenen Streckenabschnitte einströmen können. Auch in einem Krieg treten in der Nähe von Schutzraumbauten Luftdruck- oder -sogwellen bzw. Erdstöße auf, die durch Detonationen von Spreng- oder Atombomben ausgelöst werden, welche die empfindlichen Schutzraumüberwachungs- und Versorgungsgeräte funktionslos machen können. Hierdurch entsteht für die Schutzrauminsassen eine Gefahr, da ihnen beispielsweise durch den Ausfall des Stromnetzes keine gefilterte Luft mehr zugeführt werden kann und der Atombombenausfall mit der Luft in die Schutzraumbauten eindringen kann. ° Nun ist es zwar schon bekannt; Sicherheitsventile beispielsweise vorzusehen, die auf Erschütterungen oder Druckwellen ansprechen und zum Einbau in Gasleitungen oder andere Rohrleitungen vorgesehen sind, aber entweder sind diese Vorrichtungen nur im Zusammenhang mit einer speziellen Installation verwendbar oder ihre Ansprechzeit ist verhältnismäßig groß, oder es ist nicht möglich, sie ohne weiteres wieder in die Ausgangsstellung zurückzubringen.
So ist es beispielsweise bekannt, ein Sicherheitsventil für Gasleitungen vorzusehen, das in der Art eines Kückenventils ausgebildet ist und eine axial bewegliche Platte enthält, die durch den Leitungsdruck gegen einen Sitz gedrückt wird, hinter dem ein Raum niederen Druckes liegt. Bei Erschütterungen hebt sich die Platte vom Sitz ab und Druckausgleich kann stattfinden, so daß die Platte unter ihrem Gewicht auf einen anderen gegenüberliegenden Sitz fällt und in der Art eines Rückschlagventils die Leitung abdeckt.
Es ist auch bekannt, die Ventilplatte mit einer Achse zu versehen, die sich auf einem Körper großer Masse abstützt, der bei Erschütterungen in Schwingungen gerät, so daß die Abstützung verlorengeht und die Ventilplatte unter der Einwirkung des Leitungsdruckes auf den Ventilsitz gepreßt wird. Derartige Absperreinrichtungen, die in verschiedenen Ausführungsformen bekannt sind, haben den Nachteil, daß sie in ihre Ausgangsstellung nur dann zurückgebracht werden können, wenn das Ventil geöffnet, die Trägheitsmasse wieder aufgerichtet und der Ventilschaft oder der Ventilstößel- wieder in die zugehörigen Pfannen eingesetzt werden.
Es ist auch bekannt, den Schließvorgang durch einen Impuls auszulösen, der seinerseits nicht unmittelbar auf das Verschlußorgan wirkt, sondern auf einen Impulsgeber, der sich nur wenig aus seiner Ausgangslage entfernt. Bei dieser bekannten Einrichtung sind aber erhebliche Reibungswiderstände beim Lösen von Riegeln erforderlich, so daß die Einrichtung nur auf solche Impulse anspricht, die über einem bestimmten Impulspegel liegen.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zum selbsttätigen Auslösen von Schalt- oder Schließorganen, die die obengenannten Nachteile der bekannten Vorrichtungen nicht besitzt, d. h. insbesondere sehr schnell und einfach wieder in die Ausgangsstellung zurückgebracht werden kann, eine außerordentlich geringe Reibung besitzt und auch auf Energieimpulse kleiner Größe sehr schnell anspricht.
Erreicht wird das durch die Vereinigung der folgenden Merkmale: a) der Impulsgeber ist eine pendelnd aufgehängte, als Gitter ausgebildete Platte; b) die Platte wirkt bei ihrer Bewegung aus der Ruhelage auf einen Hebel, der sich auf einem Stützglied abstützt und sich in seiner Ruhelage nahezu im labilen Gleichgewicht befindet, aus dem er durch die Bewegung der Platte herausgestoßen wird; c) der Hebel ist an der Auslösestange aasgelenkt, die das Schließ- oder Schaltorgan betätigt. Vorteilhaft wirkt- es sich dabei aus, daß das den Hebel tragende Stützglied Schneidenlagerungen aufweist, und daß die Platte mit dem erdfest verbundenen Körper über Schneidenlager verbunden ist.
Im erdfest verbundenen Körper ist eine Stellschraube zur Feineinstellung der oberen Totpunktlage des Hebels angeordnet und die Platte ist über einen Pendelhaken mit Schneidenlagem an dem erdfesten Körper aufgehängt. Die Pendellage der Platte bzw. das Ausmaß der Pendelschwingung der Platte ist mittels Stellschrauben einstellbar.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in der Beschreibung und in den Ansprüchen beschrieben. Es zeigt F i g.1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung gemäß der Erfindung, teilweise im Schnitt, in der Ausgangsstellung, Fig.2 eine schematische Darstellung ähnlich der der F i g.1 mit einer abgewandelten Ausgestaltung des Hebels und der Abstützung und F i g. 3 eine Einzelheit zur Ausgestaltung nach F i g.1 und 2.
Im erdfest verbundenen Gehäusekörper 1 befindet sich eine unter Zug stehende Auslösestange 2, an der ein Auslöseelement 3 aasgelenkt ist, das über ein Stützelement 4 mit dem Gehäusekörper verbunden ist. Das Element 4 stützt sich hierbei auf ein Schneidenlager 5 im als Auslöseelement 3 dienenden Haken einerseits und auf ein Schneidenlager 5' am Hebelarm 6 des Gehäusekörpers 1 andererseits ab. Mit einer im Hebelarm 6 angeordneten Stellschraube 7 wird der Hakeneffekt in der Obertotpunktlage reguliert, d. h. die Empfindlichkeit der Auslösung bestimmt. Im Schneidenlager 8 des Gehäusekörpers hängt ein Pendelhaken 9, der im Schneidemager 10 eine Platte 11 oberhalb" seines Schwerpunktes S trägt; wodurch dieser stabil pendelnd aufgehängt ist. Stellschrauben 12, die ringsherum um die Platte 11 angeordnet sein können, drücken den Pendelhaken 9 aus seiner stabilen Pendellage, so daß eine kraftschlüssige Pendelkomponente als Drückkraftgröße in den Stellschrauben 12 entsteht.
Der Pendelhaken 9 ist um den Winkel rx ausgelenkt. Mit größer werdendem Winkel e erhöht sich die Stabilität und damit die Erschütterungsempfindlichkeit, die aber noch nicht zur Auslösung führen soll. Die Kraft in den Stellschrauben 12 muß beispielsweise als Winddruck überschritten werden, um eine Auslösung zustande zu bringen. Diese Winddruckkraft ist z. B: bei Schutzraumbauten erforderlich, damit die normale Entlüftung nicht zur Auslösung der Vorrichtung führen kann. -Ein mit der Platte verbundenes, einstellbares Druckstück, z. B. Stellschraube 13, sorgt für eine starre Verbindung zwischen der Platte 11 und dem Auslösehaken 3, so daß das ganze System keinerlei Spiel. besitzt. Die Platte 11 ist vorzugsweise luftdurchlässig ausgebildet und wird, um Strömungsrichtungsänderungen zu erzwingen, wie bei 14 dargestellt, beispielsweise aus Winkeleisen gebildet. Dieser grobluftdurchlässigen, als Gitter dienenden Platte kann, um eventuell Flammdurchtritte zu verhindern, eine luftundurchlässige oder -durchlässige Membrane 15 vorgeschaltet sein. An Stelle einer Membrane 15 kann auch. ein fest mit der Platte verbundenes feinmaschiges Sieb 16 verwendet werden. Um die. im Einstellungsbereich unvermeidlichen Durchtrittsöffnungen in der Membrane bzw. dem Sieb abzudecken, wird über diesen - ein mehr oder weniger durchlässiges Sieb 17 mit Membranwirkung angeordnet. Damit der fein einstellbare Mechanismus nicht beschädigt wird, ist zum Schutz gegen Sabotage oder sonstige Störeinflüsse vor dem Auslösemechanismus ein Luftumlenkgitter 18 vorgeschaltet.
Damit die Verstelleinrichtungen des Auslösemechanismus aber von außen leicht zugänglich sind, können die Luftumlenkgitter 18 auch schwenkbar angeordnet sein, wie bei 19 gezeigt. Ferner ist es auch möglich, insbesondere bei horizontaler Anord= nung des Auslösemechanismus; das Umlenkgitter in Kreisanordnung, wie in F i g. 3 dargestellt, oder sonstiger geeigneter Bauweise auszuführen, so daß ein Luftstoß aus beliebiger Richtung infolge der Umlenkung die Auslösung bewirkt. Je nach Bedarfsfall kann die seitlich auf das Luftumlenkgitter auftreffende Luft durch einen nicht dargestellten Kegel im rechten Winkel umgelenkt werden, um dann auf einen prinzipiengleichen Auslösemechanismus zu treffen. Außerdem können zwecks Unabhängigkeit von der Luftstoßrichtung mehrere in verschiedenen Richtungen angeordnete Auslöseeinrichtungen untereinander gekuppelt sein, jedoch'mit so viel Vorlaufspiel, daß die Kupplung erst dann Kraftverbindung herstellt, wenn die Obertotpunktlage des Hakens-3 der in Luftstoßrichtung liegenden Vorrichtung weit überschritten ist.
Die Umlenkgitter haben die Aufgabe, die sehwachen Luftstöße, die nicht zur Auslösung führen sollen, zu egalisieren.
Es ist z. B. bei Anwendung dieser Vorrichtung auf Schutzraumbauten denkbar, daß der kurzhubige Luftstoß einer kleinen Granate keine Auslösung bewirken soll. Ein atomarer Luftstoß, der langhubig ist, soll dagegen sofort zur Auslösung der entsprechenden Schutzvorrichtungen führen. Möglicherweise könnte durch Ausschütten schwerer brennbarer Gase über den natürlichen Lüftungsweg ein unterirdischer Raum gesprengt werden, indem die Gase, wie in F i g. 1 dargestellt, langsam durch das Luftumlenkgitter, die anschließenden Siebe und das Lüftungssystem in den Raum einfließen. Nachdem der unterirdische Raum hinreichend mit Gas gefüllt ist, könnte vor dem Luftumlenkgitter das Gas zur Entzündung gebracht werden. Jetzt würde im Raum zwischen Luftumlenkgibter 18 und Platte 11 eine Explosion entstehen, deren Druck ebenfalls zur Auslösung der Schutzeinrichtungen führt, wobei der Auslösemechanismus mit oder ohne Kraftverstärker beispielsweise die Ventile schließt, bevor diese von der Druckwelle erreicht werden. -Die Auslösung der Vorrichtung geht folgendermaßen vor sich: Bei .einem Luftstoß in Pfeilrichtung B (F i g. 1) passiert die Luft das Luftumlenkgitter 18, stößt dann auf die Siebmembranen 16, 17 und trifft auf die Umlenkflächen der Platte 11: Hierbei -überschreitet die addierte Stoßkraft von 16, 17 und 14 die stabilisierende Pendelkomponente, so daß sich die Platte 11 von den Stellschrauben 12 abhebt und mit ihrer Stellschraube 13 den Haken 3 über seinen labilen Totpunkt hinwegstößt, wodurch die Auslösung mittels Zugstange 2 entsteht. In solchen Fällen, wo die Platte 11 waagerecht angeordnet ist, wird die Erdanziehungskraft mit den gleichen Auswirkungen beispielsweise durch Federn 20 ersetzt.
Erfolgt ein Erdstoß in Pfeilrichtung A, so wird der erdfest verbundene Gehäusekörper 1 in der positiven Phase um den Wellenhub in Pfeilrichtung A bewegt. Da die Platte 11 infolge ihrer freien Beweglichkeit der Trägheit unterliegt, verharrt sie fast vollständig in ihrer Normallage. Da das Schneidenlager 5' über dem Hebelarm 6 mit dem Gehäusekörper 1 verbunden ist, bewegt sich dieses Schneidenlager mit dem Gehäusekörper, so daß die in der Platte 11 angeordnete, sich relativ in Ruhe befindliche Stellschraube 13 den Haken 3 über seine Totpunktlage hinweg bewegt und so den Mechanismus auslöst.
Erfolgt der Erdstoß in umgekehrter Richtung, d. h. in Pfeilrichtung B, so bewegen sich nicht nur die Platte 11 mit ihrer Stellschraube 13 und der Gehäusekörper 1, sondern auch der Hebelarm 6 mit dem an ihm angeordneten Schneidemager 5' in Pfeilrichtung B. Hierbei nimmt die Platte 11 Wuchtenergie auf. Im Augenblick der negativen Erdstoßwellenphase, d. h. bei Bewegung in Pfeilrichtung A, verharrt die Platte 11 in ihrer ursprünglichen Bewegung und drückt mit ihrer Stellschraube 13 den sich in Pfeilrichtung A bewegenden Haken 3 über seine Totpunktlage, wodurch die Auslösung eingeleitet wird. Der Auslösungszeitpunkt ist also um die Zeit einer halben Wellenlänge verschoben.
Bei der Ausführung nach F i g: 2 stützt sich der Haken 3 an Stelle des in F i g. 1- dargestellten Elementes 4 und der Schneidenlager 5, 5' auf einer am Hebelarm 6 befindlichen Rolle 21 ab. Der Haken 3 ist mit einem Gegengewicht 22 versehen, welches dafür sorgt, daß der Schenkel 23 des Hakens 3 für seine Ausgangsstellung sich von selbst über die obere Totpunktlage hinweg bewegt. Der Hakeneffekt ist hierbei durch den Winkel ß dargestellt. An der Auslösestange 2 ist eine Kerbe 24 angeordnet, in die ein Arretierungshebel 25 mit - einem Gegengewicht 26 einrastet. Eine angetriebene Rolle 27 oder ähnlichen Hub erzeugender Mechanismus. spannt die Auslösevorrichtung wieder neu, indem ein Seil 28 den Arretierungshebel25 ausklinkt und mittels Mitnehmer 29 die Zugstange 2 . aus der ausgelösten in die gespannte Stellung überführt, wobei der Haken 3 wieder seine obere Totpunktlage einnimmt.
Das Luftumlenkgitter 18 nach F i g. 3 ist kreisförmig kegelig ausgebildet und geeignet; Luftstöße aus beliebigen Richtungen mit gleicher Empfindlichkeit abzulenken und die Auslösung einzuleiten.
In solchen Fällen, wo die Auslösevorrichtung möglichst klein ausgeführt werden soll, ist es zweckmäßig, die empfindlichen, mit kleinen Kräften wirkenden Einrichtungen durch robustere Einrichtungen in Tätigkeit zu setzen, wobei sich die überlagernden Kräfte summieren und sö das Auslösen von Mechanismen nach bekannten Methoden vollziehen.
Das Verfahren gemäß der Erfindung bringt eine weitgehende Vereinfachung der bisher bekannten Auslösevorgänge und läßt sich sowohl bei Druck-und Sogwirkung als auch bei Erdstoß verwenden. Darüber hinaus ist die Vorrichtung sehr einfach in ihrem Aufbau, fast störunanfällig und braucht demzufolge kaum eine Wartung.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum selbsttätigen Auslösen von Schalt- oder Schließorganen, z. B. für strömende Medien oder elektrische Energie, beim Auftreten von Luftdruck- oder -sogwellen oder anderen Stößen, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Merkmale: a) der Impulsgeber ist eine pendelnd aufgehängte, als Gitter ausgebildete Platte (11); b) die Platte wirkt bei-.ihrer-Bewegung aus der Ruhelage auf einen Hebel, der sich auf einem Stützglied (4, 21) abstützt und sich in seiner Ruhelage nahezu im labilen Gleichgewicht befindet, aus dem er durch die Bewegung der Platte (11) herausgestoßen wird; c) der Hebel (23, 3) ist an der Auslösestange (2) aasgelenkt, die das Schließ- oder Schaltorgan betätigt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das den Hebel (23, 3) tragende Stützglied Schneidenlagerungen (5, 5') aufweist, und daß die Platte (11) mit dem erdfest verbundenen Körper (1) - über Schneidenlager (8, 10) verbunden ist. -
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im erdfest' verbundeneu Körper (1) eine Stellschraube (7) zur Feineinstellung - der oberen Totpunktlage des Hebels (3, 23) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (11) über einen Pendelhaken (9) mit Schneidemagern (8, 10) an dem erdfesten Körper aufgehängt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (11) mittels Stellschrauben (12) in ihrer Pendellage einstellbar' ist.
6.- Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösestange für die Schalt- oder Schließorgane mit einer Kerbe (24) versehen ist, in die in fixierter Endstellung ein Arretierungshebel (25) in an sich bekannter Weise einrastet.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Platte (11) 'ein Luftumlenkgitter (18) angeordnet ist, das aus Winkelprofilen in an sich bekannter Weise gebildet ist. B.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der Stoßwelle von der Platte (11) auf den Hebel (23, 3) über eine Stellschraube (13) erfolgt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Hebel (23, 3) auf- eine Rolle (21) abstützt, die am Körper(!) befestigt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1101890; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1878 249; österreichische Patentschrift Nr. 162477; . britische Patentschriften Nr. 281649, 549 409; USA. -Patentschriften - Nr. 2 228 701, 2 255 965, 2 615 46.0, 2 853 089, 2 910 080.