DE19716980A1 - Automatisches Sperrventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Absperrventile werden zum Begrenzen des Durchflusses in Rohrleitungen eingesetzt. Man unterscheidet Absperrventile allgemein nach ihrer Bauart und nach ihrer Betätigungsart. Nach dem Stand der Technik sind verschiedene Ausführungen von Ventilen bekannt: Die einfachsten und seit langem in Rohrleitungen eingesetzten Absperrventile sind sog. Schieberventile. Hierbei wird über ein Handrad ein Schieber quer zur Strömungsrichtung bewegt. Heutzutage verwendet man häufig die zuverlässigeren Kugelventile, bei denen eine in Längsrichtung durchbohrte Kugel durch Drehen um 90 Grad den Querschnitt versperrt. Rückschlagventile werden mit Kugeln oder Ventiltellern ausgeführt, welche durch eine Feder auf ihren Dichtsitz angelegt werden. Alle Ventile können manuell, pneumatisch oder elektrisch über Motoren bzw. Elektromagnete angesteuert werden. Sie benötigen damit im allgemeinen eine externe Energieversorgung.

Aus Sicherheitsgründen kann es notwendig sein, den Wasser- oder Flüssigkeitsstand in einem Behälter auf einem bestimmten Niveau zu begrenzen. Dazu sind Füllstandssensoren notwendig, die über eine Regelung ein Signal zum Schließen des Ventils liefern. Der erhebliche Nachteil des bisherigen Standes der Technik ist, daß im Falle eines Stromausfalls der Durchfluß beim Erreichen eines vorgegebenen Grenz-Füllstandes nicht mehr begrenzt werden kann. Wenn gleichzeitig der Behälter klein und der anliegende Leitungsdruck hoch ist, kann das Problem nicht mehr durch den Einbau eines rein mechanischen Schwimmerventils mit Auftriebskörper und langem Hebelarm gelöst werden. Die Praxis hat außerdem gezeigt, daß die in Schwimmerventilen vorzugsweise verwendeten Flachdichtungen verschmutzungsempfindlich sind.

Der in den Schutzansprüchen 1-10 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kompakt bauendes Sperrventil zu entwickeln, das auf rein mechanischem Weg ohne zusätzliche Energie eine unter höherem Druck stehende Leitung in Abhängigkeit des Füllstandes in einem Behälter sicher absperrt, um damit auch bei Stromausfall ein Absperren der Leitung sicherzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Schutzansprüchen 1-10 angegebenen Merkmale gelöst.

Das Grundprinzip besteht darin, daß das Ventil zwei Rückflußverhinderer enthält, welche gegeneinander gerichtet sind, so daß im geschalteten Zustand beide Strömungsrichtungen gesperrt sind. Für die Durchströmung des Ventils in einer Richtung wird die Funktion des einen Rückschlagventils in Abhängigkeit eines Füllstandes in einem Behälter aufgehoben. Beim Erreichen eines Grenz-Füllstandes wird die Rückschlag-Funktion zugelassen und so das Ventil in Betrieb gesetzt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert:

Fig. 1 Sperrventil, Ausführung A;

Fig. 2 Sperrventil, Ausführung B.

In Fig. 1 ist eine Ausführung eines solchen Sperrventils gezeigt. Dieses besteht aus einem in der Wasserströmung schwebenden Verschlußstück 1 mit im Bereich der Dichtung des Abflusses 2 kugelförmiger Oberfläche, das einen Ringmagneten 3 enthält und durch Abstoßung zwischen zwei Magneten 4 gehalten wird, die in einem Schwimmer 5 mit kreisringförmigem Querschnitt befestigt sind. Das Sperrventil wird mit den Anschlüssen 6 in die zuführende Leitung eingebaut, die Anschlüsse 7 werden zur Messung des Füllstandes mit dem Behälter verbunden. Steigt im Behälter der Wasserspiegel an, dann treibt der Schwimmer 5 auf und hebt das Verschlußstück 1 durch die magnetische axiale Kupplung mit an. Beim Erreichen eines Grenz-Füllstandes verschließt dieses den Abfluß 2, und wird durch die Druckdifferenz der Leitung in den Sitz gepreßt. Ein Rückfließen der Strömung wird durch das Kugel-Rückschlagventil 8 verhindert.

Eine weitere Ausführungsart eines Sperrventils ist in Fig. 2 dargestellt. Dieses Ventil besteht von der Funktion her aus zwei Kugel-Rückschlagventilen 9, welche gegeneinander geschaltet sind, so daß im Grundzustand beide Strömungsrichtungen gesperrt bleiben. Die obere Kugel 10 besteht aus einem Material mit einer geringeren Dichte als Wasser, die untere Kugel 11 aus Stahl, so daß ohne Durchströmung beide Kugeln an ihrem Dichtsitz anliegen. Im Betrieb wird die Funktion des oberen Kugel-Rück­ schlagventils aufgehoben, indem durch einen Stift 12 ein Anliegen am Dichtsitz verhindert wird, so daß das Sperrventil in einer Richtung durchströmt werden kann. Beim maximal zulässigen Füllstand treibt der Schwimmer 13 auf und entlastet über ein Getriebe 14 eine Feder 15, wobei sich der Stift 12 anhebt, so daß die Funktion des Kugel-Rückschlagventils in Betrieb gesetzt wird. Da jetzt beide Rückschlagventile aktiviert sind, ist in keiner Richtung eine Durchströmung mehr möglich. Mit den Anschlüssen 16 wird für die Messung des Füllstandes die Verbindung zum Behälter hergestellt.

Die sich durch diese Ausführung eines Ventils ergebenden Vorteile sind im folgenden zusammengefaßt: Die rein mechanischen automatischen Sperrventile arbeiten ohne zusätzliche Energie und können damit anstelle von z. B. Magnetventilen bei hohen Sicherheitsanforderungen eingesetzt werden. Durch die druckfeste Ausführung ermöglichen sie das füllstandsabhängige Sperren einer Leitung auch bei unter höherem Druck stehenden, relativ kleinen Druckbehältern, in denen herkömmliche Schwimmerventile nicht eingebaut werden können.

Claims (10)

1. Automatisches Sperrventil zum Absperren einer Rohrleitung in Abhängigkeit des Füllstandes in einem Behälter, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil zwei Rückflußverhinderer enthält, welche von ihrer Durchflußrichtung her gegeneinander gerichtet sind, wobei im normalen Betrieb die Funktion des einen Rückflußverhinderers aufgehoben wird, so daß eine Durchströmung möglich ist, während beim Erreichen eines maximalen Füllstandes beide Rückflußverhinderer funktionsfähig sind, so daß in keiner Richtung ein Durchströmen möglich ist.

2. Ventil nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückflußverhinderer als Kugel-Rückschlagventile (9) ausgeführt und in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet sind, wobei die eine Kugel eine geringere Dichte als das strömende Medium (10) und die andere Kugel eine höhere Dichte (11) aufweist.

3. Ventil nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagfunktion einer Kugel (10) im Betriebszustand dadurch aufgehoben wird, daß durch einen beweglichen Stift (12) verhindert wird, daß die Kugel an ihrem Dichtsitz anliegen kann.

4. Ventil nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstandsabhängige Schallfunktion durch einen Schwimmer (13) ausgelöst wird, der über ein Getriebe (14) und eine Feder (15) einen Stift (12) bewegt und so das Kugel-Rückschlagventil (10) in Betrieb setzt.

5. Ventil nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (13) massiv ist und aus einem Material mit einer geringeren Dichte als das strömende Medium besteht.

6. Ventil nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verschlußstück (1) in einem Rohr durch eine magnetische Längskupplung (3, 4) schwebend aufgehängt ist, so daß in Abhängigkeit eines Füllstandes ein um das Rohr angebrachter Schwimmer (5) über die magnetische Längskupplung das Verschlußstück mitführt und bei einem maximalen Wasserstand das Verschlußstück gegen einen Dichtsitz (2) drückt.

7. Ventil nach Schutzanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück einen Ringmagneten (3) zur Führung und Zentrierung enthält, zum Durchfluß des strömenden Mediums in der Mitte durchbohrt ist und an seiner oberen Seite einen Verschlußkörper (1) mit mindestens im Bereich der Dichtfläche kugelförmiger Kontur trägt, der beim Aufschwimmen gegen einen Dichtsitz (2) gedrückt wird.

8. Ventil nach Schutzanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (5) einen kreisringförmigen Querschnitt aufweist und an seiner Innenseite in bestimmtem Abstand Ringmagnete (4) für die axiale Längskupplung trägt, die so gepolt sind, daß das Verschlußstück durch magnetische Abstoßung zwischen den Ringmagneten gehalten wird.

9. Ventil nach Schutzanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Lösen des Verschlußstückes im gesperrten Zustand die Abflußseite durch ein Ventil gesperrt und der Druck im Raum zwischen Ventil und Verschlußstück durch einen als Kolben ausgeführten hydraulischen Taster so erhöht wird, daß sich das Verschlußstück vom Sitz löst.

10. Ventil nach Schutzanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil auf seiner Einlaßseite mit einem Kugel-Rückschlagventil (8) ausgestattet ist, um den Rückfluß des Mediums zu verhindern.