DE19810170A1 - Explosions-Schnellschlußschieber - Google Patents

Abstract

Ein Explosions-Schnellschußschieber mit einem Schiebergehäuse, das fest mit einem Kolbengehäuse verbunden ist, wobei in dem Kolbengehäuse ein Kolben mit einer Kolbenstange angeordnet ist, derart, daß die Kolbenstange in einen Führungsraum des Schiebergehäuses eingreift und in dem Führungsraum an ein Ende eines Schieberelements angreift, und mit einer Antriebseinrichtung für den Kolben zur Verschiebung des Schieberelements aus einer ersten in eine zweite Betriebsstellung umfaßt als Antriebseinrichtung einen Gasgenerator. Dadurch werden sehr viel schnellere Verschlußzeiten erreicht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Explosions- Schnellschlußschieber mit einem Schiebergehäuse, das fest mit einem Kolbengehäuse verbunden ist, wobei in dem Kolbengehäuse ein Kolben mit einer Kolbenstange angeordnet ist, derart, daß die Kolbenstange in einen Führungsraum des Schiebergehäuses eingreift und in dem Führungsraum an ein Ende eines Schiebe­ relementes angreift, und mit einer Antriebseinrichtung für den Kolben zur Verschiebung des Schieberelements aus einer ersten in eine zweite Betriebsstellung.

Solche Explosions-Schnellschlußschieber sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. Sie werden in Bereichen einge­ setzt, in denen Rohre, die mit Materialgut beaufschlagt wer­ den, schnell verschlossen werden müssen.

Solche Schnellschlußschieber weisen ein Schiebergehäuse auf, mit einem Führungsraum für ein Schieberblatt. Das Schieber­ blatt ist flächig ausgebildet und verschließt beim Betätigen des Schiebers den Rohrquerschnitt. An einem Ende des Schie­ berblatts ist eine Kolbenstange angeordnet, die in einem Kol­ bengehäuse an einem Kolben befestigt ist. Durch Antrieb des Kolbens kann die Kolbenstange das Schieberblatt bewegen, der­ art, daß das Schieberblatt sich in den Rohrquerschnitt bewegt und diesen dadurch verschließt.

Der Antrieb des Kolbens erfolgt mittels Druckluft aus einem am Schieber befestigten Speicher oder mittels Druckgas aus einer Vorratsflasche. Sofort nach Explosionserkennung wird ein schnellwirkendes Magnetventilsystem oder ein pyrotech­ nisch angetriebenes Ventilsystem aktiviert und der Kolben mit der bevorrateten Gasmenge beaufschlagt.

Solche allgemein bekannten Explosions-Schnellschlußschieber haben den Nachteil, daß die Verschlußzeiten viel zu langsam sind. Die Verschlußzeiten betragen z. B. bei einer Nennweite eines Rohrquerschnitts von DN100 in etwa 25 ms. Zudem ist ei­ ne recht aufwendige Ventiltechnik erforderlich, die sich in den Herstellungskosten und den Betriebskosten niederschlägt. Durch das zu bevorratende Gasvolumen sind große Geräteabmes­ sungen erforderlich. Diese großen Abmessungen führen zu Ein­ bauproblemen, wenn nicht viel Raum vorhanden ist und be­ schränken letztlich die Einsatzfähigkeit der.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, einen Ex­ plosions-Schnellschlußschieber zu schaffen, der deutlich kür­ zere Verschlußzeiten aufweist, kostengünstig arbeitet und nur geringe Abmessungen im Kolbenbereich aufweist.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Antriebseinrichtung ein Gasgenerator ist.

Gasgeneratoren haben kleine Baugrößen und erzeugen durch Zün­ dung explosionsartig ein Gasvolumen (z. B. CO₂), das im vor­ liegenden Fall das Schieberelement antreibt und zu Verschluß­ zeiten führt, die bei etwa 4 ms bei Nennweiten von DN100 lie­ gen. Ein nach einem Einsatz verbrauchter Gasgenerator kann einfach entfernt und durch einen neuen Gasgenerator ersetzt werden. Auf eine aufwendige und störanfällige Ventiltechnik wie im Stand der Technik kann verzichtet.

Ein weiterer Vorteil gemäß Anspruch 2 beruht darin, daß kol­ benseitig vor dem Gasgenerator eine Brennkammer angeordnet ist. Die Brennkammer sorgt für einen vollständigen Abbrand des Treibsatzes.

Gemäß Anspruch 3 ist es von Vorteil, daß die Brennkammer zur Druck-/Temperatur-Regelung vorgesehen ist. Die Brennkammer ist so ausgebildet, daß sie den Druck und die Temperatur in der Umgebung des Gasgenerators regelt und dadurch noch besser für einen vollständigen Abbrand des Treibsatzes sorgen kann.

Gemäß Anspruch 4 ist es weiterhin von Vorteil, daß die Brenn­ kammer als Rückfangeinrichtung für Partikel ausgebildet ist. Dadurch wird gewährleistet, daß keine Partikel in das Kolben­ gehäuse eindringen und den Kolben verklemmen.

Gemäß Anspruch 5 ist es von Vorteil, daß der Gasgenerator lösbar im Kolbengehäuse angeordnet ist. Dadurch wird nach ei­ nem auslösenden Vorfall ein einfacher Austausch des Gasgene­ rators durch einen neuen möglich.

Ein Vorteil gemäß Anspruch 6 ist, daß die Brennkammer kegel­ förmig in das Kolbengehäuse vorsteht. Dadurch ergeben sich optimale Eigenschaften für die Brennkammer.

So besteht ein weiterer Vorteil gemäß Anspruch 7 darin, daß die Brennkammer seitliche Gasaustrittsöffnungen aufweist. Da­ durch wird das generierte Gas in optimaler Weise auf die Kol­ benfläche gelenkt und der Kolben druckseitig sehr gleichmäßig über seine gesamte Fläche mit Druck beaufschlagt.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im fol­ genden anhand der Zeichnung näher beschrieben.

Die einzige Figur zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch einen Schnellschlußschieber gemäß vorliegender Erfin­ dung.

Ein Schnellschlußschieber 1 umfaßt ein Schiebergehäuse 3 und ein Kolbengehäuse 5. Das Schiebergehäuse bildet einen Füh­ rungsraum 7 in welchem ein als Schieberblatt ausgebildetes Schieberelement 9 zwischen einer ersten und einer zweiten Be­ triebsstellung hin und her gleiten kann. Das Schiebergehäuse weist zwei Flansche 11 auf, die beidseitig des Schieberele­ mentes 9 an ein Rohr (nicht dargestellt) dicht angeschlossen werden können. In der ersten Betriebsstellung liegt das Schieberelement 9 derart in dem Führungsraum 7, daß der freie Rohrdurchgang zwischen den Flanschen 11 gewährleistet ist.

An ein Ende 15 des Schieberelementes 9 greift eine Kolben­ stange 17 an. Die Kolbenstange 17 ist in dem Führungsraum 7 geführt und erstreckt sich durch eine Durchgangsbohrung 19 in einen Kolbenraum 21 des Kolbengehäuses 5. Die Kolbenstange ist an ihrem anderen Ende mit einem Kolben 23 fest verbunden. Der Kolben 23 gleitet in dem Kolbengehäuse 5. Das Kolbenge­ häuse 5 weist an einem der Kolbenstange 17 entgegengesetzten Ende 25 eine Öffnung 27 auf, in die ein Gasgenerator 29 ein­ gesetzt und festgelegt ist. In der vorliegenden Ausführungs­ form ist der Gasgenerator in einem Gehäuse 31 mittels Gewinde und Gegengewinde (beide nicht dargestellt) eingeschraubt. Es sind aber auch andere Befestigungsmöglichkeiten, wie z. B. bekannte Steckverbindungen, denkbar. Zwischen dem Gasgenera­ tor und dem Kolben 23 ist eine Brennkammer 33 ausgebildet, die auch als Druckraum dient. Die Brennkammer 33 erstreckt sich keilförmig in einen Kolbenraum 35 zwischen Kolbengehäuse 5 und Kolben 23. An den Seiten der Brennkammer 33 sind Gas­ austrittsöffnungen 37 vorgesehen.

Andere Brennkammergeometrien, bzw. die direkte Nutzung des Kolbenraums als Brennkammer, sind zur Beeinflussung des Druck-/Zeitverlaufs denkbar.

Beim normalen Betrieb einer Anlage befindet sich das Schiebe­ relement 9 in der ersten Betriebsstellung, das heißt, die Durchgangsöffnungen 13 der Flansche 11 und des Schieberele­ ments 9 fluchten und die Rohre sind miteinander verbunden. Im Falle einer Explosion wird der Gasgenerator entweder automa­ tisch oder manuell gezündet und erzeugt explosionsartig einen Gasdruck, der sich durch die Gasaustrittsöffnungen 37 flächig auf den Kolben 23 auswirkt. Dadurch wird der Kolben 23 mit der Kolbenstange 17 beaufschlagt und das Schieberelement 9 in den Rohrdurchgang 13 der Flansche 11 in seine zweite Be­ triebsstellung bewegt. In der zweiten Betriebsstellung ver­ harrt das Schieberelement 9 in der Durchgangsöffnung 13 der Flansche 11 und unterbricht die Verbindung der Rohre. In der Brennkammer 33 erfolgt der vollständige Abbrand des Treibsat­ zes, so daß der Gasgenerator 29 nach Beendigung des Vorfalls mittels der Befestigungsvorrichtung 31 entfernt und gegen ei­ nen neuen Gasgenerator 29 ersetzt werden kann. Der Kolben 23 kann nach Beendigung eines Vorfalls wieder zurückbewegt wer­ den, so daß das Schieberelement 9 wieder in seine erste Be­ triebsstellung gelangt und die Rohrverbindung wieder frei­ gibt.

Claims (7)

1. Explosions-Schnellschlußschieber mit einem Schiebergehäu­ se, das fest mit einem Kolbengehäuse verbunden ist, wobei in dem Kolbengehäuse ein Kolben mit einer Kolbenstange angeord­ net ist, derart, daß die Kolbenstange in einen Führungsraum des Schiebergehäuses eingreift und in dem Führungsraum an ein Ende eines Schieberelementes angreift und mit einer An­ triebseinrichtung für den Kolben zur Verschiebung des Schie­ berelementes aus einer ersten in eine zweite Betriebsstel­ lung, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (29) ein Gasgenerator ist.

2. Explosions-Schnellschlußschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß kolbenseitig vor dem Gasgenerator (29) eine Brennkammer (33) angeordnet ist.

3. Explosions-Schnellschlußschieber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (33) zur Druck/Temperatur-Regelung vorge­ sehen ist.

4. Explosions-Schnellschlußschieber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (33) als Rückfangeinrichtung für Partikel ausgebildet ist.

5. Explosions-Schnellschlußschieber nach einem der vorstehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasgenerator (29) lösbar am Kolbengehäuse (1) ange­ ordnet ist.

6. Explosions-Schnellschußschieber nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (33) kegelförmig in das Kolbengehäuse (1) vorsteht.

7. Explosions-Schnellschlußschieber nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (33) an ihren schrägen Seiten Gasaus­ trittsöffnungen (37) aufweist.