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Die
Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung, insbesondere für den Einsatz
bei der Brandbekämpfung,
mit einem Ventil und einem Sicherheitsmechanismus, mit dem das Ventil
geschlossen werden kann.
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Für Löscharbeiten
müssen
allgemein große Wasser-
oder Löschmittelmengen
bereitgestellt werden, die unter hohem Druck stehen. Aufgrund des hohen
Drucks besteht ein gewisses Gefahrenpotential für Menschen, die sich in der
Nähe von
Brandbekämpfungsgeräten, zuführenden
Schlauchleitungen oder Verteilern befinden. Beispielsweise kann
ein versehentlich umgestoßener
oder aufgrund von Druckschwankungen umgefallener tragbarer Wasserwerfer
möglicherweise
nicht rechtzeitig abgeschaltet werden, bevor er Schaden anrichtet.
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Aus
der WO 01/64292 A1 ist eine gattungsgemäße Ventilvorrichtung für einen
tragbaren Wasserwerfer bekannt. Es werden verschiedene beschleunigungssensitive
Sicherheitsmechanismen einschließlich aufwendiger Auslöseeinrichtungen vorgeschlagen,
mit denen die Ventilvorrichtung im Falle eines Umfallens des Wasserwerfers
automatisch gesperrt werden kann. Die Sperrung des Ventils erfolgt
entweder durch Verschieben eines Rohrstücks auf einen Stopfen oder
durch eine Absperrklappe.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine kostengünstige Ventilvorrichtung mit
einem Sicherheitsmechanismus zu schaffen, die für Löscheinrichtungen geeignet ist
und mit einfachen Mitteln eine zuverlässige Sperrung ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Ventilvorrichtung mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß sich ein pilotgesteuertes
Ventil, das mit geringer Schaltkraft bedient werden kann, optimal
für eine
Kopplung an einen beschleunigungssensitiven Sicherheitsmechanismus
eignet. Eine aufwendige Auslöseeinrichtung ist
nicht erforderlich. Der Sicherheitsmechanismus muß lediglich
die Pilotsteuerung des Kolbenventils aktivieren, d.h. es sind keine
zusätzlichen
Maßnahmen
zur Bereitstellung von großen
Vorspannkräften oder
dergleichen notwendig. Die erfindungsgemäße Ventilvorrichtung eröffnet universelle
Einsatzmöglichkeiten
und kann z.B. auch bei Feuerwehrverteilern Anwendung finden.
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Vorteilhafte
und zweckmäßige Ausgestaltungen
der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
geschnittene Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Ventilvorrichtung in einem
ersten Zustand;
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2 eine
teilweise geschnittene Ansicht der Einstellschraube;
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3 eine
Schnittansicht entlang der Linie III-III in 1;
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4 eine
teilweise geschnittene Ansicht der Schaltstange;
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5 eine
Schnittansicht des Zwischenstücks;
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6 eine
Schnittansicht entlang der Linie VI-VI in 1 ohne Schalthebel;
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7 die
Ventilvorrichtung aus 1 in einem zweiten Zustand;
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8 eine
Schnittansicht entlang der Linie VIII-VIII in 7;
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9 die
Ventilvorrichtung aus 1 in einem dritten Zustand; und
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10 eine
Schnittansicht entlang der Linie X-X in 9 ohne Schalthebel.
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Die
in 1 dargestellte Ventilvorrichtung 10 umfaßt ein Kolbenventil
mit einem langgestreckten Ventilgehäuse 12, an dem an
einer ersten Stellungsseite ein Ventileinlaß 14 gebildet ist.
An der entgegengesetzten zweiten Stirnseite ist ein Muffennippel 16 eingesetzt,
der einen Ventilauslaß 18 bildet.
Im Ventilgehäuse 12 ist
eine Kolbenführung 20 mit
drei Befestigungsschrauben 22, 24, 26 montiert.
Die Kolbenführung 20 ist
an der dem Auslaß 18 zugewandten
Seite durch einen Deckel 28 verschlossen. In der Kolbenführung 20 ist
ein Kolben 30 verschiebbar gelagert.
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Der
Kolben 30 hat einen U-förmigen
Querschnitt, wobei die beiden Schenkel einen Druckraum 32 seitlich
begrenzen. An der dem Einlaß 14 zugewandten
Stirnseite des Kolbens 30 ist eine Einstellschraube 34 mit
einer axialen Bohrung 36 und radialen Bohrungen 38 eingesetzt,
die in 2 genauer zu erkennen sind. Über eine Kontermutter 40 kann der
effektive Querschnitt, durch den das Wasser in den Druckraum 32 eindringen
kann, sehr fein eingestellt werden. Zwischen einem Kragen 42 des
Kolbens 30 und einer Stufe 44 in der Kolbenführung 20 ist
ein Ringraum 46 gebildet, der über nach außen führende Bohrungen 48 in
den beiden Befestigungsschrauben 22 und 24 auf
Umgebungsdruck gehalten wird.
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Der
Kolben 30 kann zwischen der in 1 gezeigten
ersten Position und der in 7 gezeigten zweiten
Position verschoben werden. In der ersten Position kann das Wasser
am Kolben 30 und an der Kolbenführung 20 vorbei zum
Auslaß 18 strömen, d.h.
das Ventil ist geöffnet.
In der zweiten Position, in der der Kolben 30 an einen
am Einlaß 14 gebildeten Ventilsitz 50 gepreßt wird,
ist das Ventil geschlossen.
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Die
Ventilvorrichtung 10 umfaßt ferner eine Bedieneinrichtung 52,
mit der das Kolbenventil geöffnet
und geschlossen werden kann. In die Bedieneinrichtung 52 ist
ein Sicherheitsmechanismus integriert, der im Falle einer Erschütterung
dafür sorgt, daß das Kolbenventil
automatisch sperrt. Die Bedieneinrichtung 52, deren Bauteile
aus 3 ersichtlich sind, weist ein Gehäuseteil 54,
einen Schalthebel 56, eine mit dem Schalthebel 56 verbundene
Schaltstange 58 (in 4 einzeln
gezeigt) mit einer durchgehenden radialen Bohrung 60 und
einer mit dieser verbundenen axialen Bohrung 62, einen
axial verschiebbaren Drücker 64,
einen mit dem Drücker 64 verbundenen
Zentrierkörper 66,
eine Stahlkugel 68, ein fest mit dem Gehäuseteil 54 verbundenes
Zwischenstück 70 (in 5 einzeln
gezeigt) mit einer Bohrung 72, die in einem Ventilsitz 74 für die Kugel 68 mündet, und
einen Steuerkolben 76 auf.
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Die
Anbindung der Bedieneinrichtung 52 an das Ventilgehäuse 12 geht
aus 6 hervor. Die Befestigungsschraube 26 fixiert
die Kolbenführung 20 an
ein in das Ventilgehäuse 12 eingeklebtes
Segment 78. Die Befestigungsschraube 26 hat eine
zentrale Bohrung 80, die den Druckraum 32 mit
einer Aussparung 82 des Segments 78 verbindet.
An der dem Segment 78 zugewandten Seite hat das Zwischenstück 70 ebenfalls
eine Aussparung 84. Somit steht der Druckraum 32 sowohl
mit dem die Kugel 68 umgebenden Raum als auch mit den sich
unter dem Steuerkolben kreuzenden Kanälen 86 und 88 in
Strömungsverbindung.
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Im
folgenden werden die Bedienung und die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung
beschrieben. In der in den 1 und 3 gezeigten
ersten Stellung des Schalthebels 56 ist das Kolbenventil
geöffnet
und der Sicherheitsmechanismus außer Kraft gesetzt. Der Schalthebel 56 hält den Drücker 64 in
einer unteren Stellung, so daß der
Zentrierkörper 66 die
Kugel 68 auf dem Ventilsitz 74 zentriert. Da in
diesem Zustand die Bohrung 72 des Zwischenstücks 70 durch
die Kugel 68 verschlossen ist, wirkt kein Druck von oben
auf den Steuerkolben 76. Vielmehr drückt das durch den ersten Kanal 86 fließende Wasser
den Steuerkolben 70 nach oben und kann so in den zweiten
Kanal 88 fließen.
Die Schaltstange 58 nimmt in der ersten Stellung des Schalthebels 56 eine
Position ein, in der das Wasser aus dem zweiten Kanal 88 über die
radiale Bohrung 60 in die axiale Bohrung 62 strömen kann,
aus der es schließlich
ins Freie austritt. Somit ist dafür gesorgt, daß sich im
Druckraum 32 trotz des durch die Einstellschraube 34 einströmenden Wassers
kein Druck aufbaut. Der Kolben 30 verbleibt daher in der
in 1 gezeigten Position. Die Menge des aus der axialen
Bohrung 62 austretenden Wassers ist dabei so gering, daß dies keine
nennenswerte Störung
bedeutet.
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Zum
Schließen
des Kolbenventils wird der Schalthebel 56 um 90° in die in
den 7 und 8 gezeigte zweite Stellung gedreht.
Die Schaltstange 58 nimmt dadurch eine Position ein, in
der der Eintritt aus dem zweiten Kanal 88 in die axiale
Bohrung 62 versperrt ist. Da das Wasser somit nicht ins
Freie austreten kann, baut sich im Druckraum 32 ein Druck auf,
der schließlich
dazu führt,
daß der
Kolben 30 gegen den Ventilsitz 50 gepreßt wird
und den Einlaß 14 sperrt.
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In
der in 9 gezeigten dritten Stellung des Schalthebels 56 ist
das Kolbenventil geöffnet
und der Sicherheitsmechanismus aktiviert. Die Schaltstange 58 läßt wie in
der ersten Stellung einen Wasseraustritt aus dem zweiten Kanal 88 zu,
so daß der
Kolben 30 den Ventilsitz 50 freigibt. Der Drücker 64 wird
aber im Gegensatz zur ersten Stellung des Schalthebels 56 (wie
auch in der zweiten Stellung) nicht niedergehalten; vielmehr schiebt
das durch die Aussparung 84 eintretende Wasser den Zentrierkörper 66 mitsamt
dem Drücker 64 nach
oben. Die Kugel 68 wird in diesem Zustand also nicht vom
Zentrierkörper 66 gehalten.
Erfährt
die Kugel 68 nun infolge einer Erschütterung der Ventilvorrichtung 10 eine
bestimmte Beschleunigung, bewegt sie sich vom Ventilsitz 74 weg.
Diese Situation ist in 10 dargestellt. Vorteilhaft
ist hierbei, daß die
Freigabe der Bohrung 72 im wesentlichen unabhängig von
der Richtung der Beschleunigung erfolgt. Das in die Bohrung 72 eintretende
Wasser gibt einen Druck auf den Steuerkolben 76, so daß sich dieser
nach unten bewegt und die Strömungsverbindung
zur Schaltstange 58 blockiert. Daraufhin baut sich, wie
bereits beschrieben, ein Druck im Druckraum 32 auf und
der Kolben 30 sperrt den Einlaß 14.
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Die
Bedieneinrichtung 52 mit dem integrierten Sicherheitsmechanismus
stellt somit eine Pilotsteuerung für das Kolbenventil dar, dessen
Schließgeschwindigkeit
sehr empfindlich über
die Einstellschraube 34 eingestellt werden kann.
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Der
Schalthebel 56 und der Drücker 64 sind so ausgelegt,
daß auch
eine Fußbetätigung grundsätzlich möglich ist.
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Die
als Sensorelement dienende Kugel 68 kann auch aus einem
anderen Material als Stahl bestehen, z.B. aus einem PA-, POM- oder
PUR-Kunststoff.