DE2524385A1

DE2524385A1 - Eine erschuetterung fuehlende und darauf ansprechende vorrichtung

Info

Publication number: DE2524385A1
Application number: DE19752524385
Authority: DE
Inventors: Yukio Matshushita
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-12-09
Filing date: 1975-06-02
Publication date: 1976-06-10
Also published as: FR2294434A1; IT1044522B; US4007643A; NL7506032A; FR2294434B1; GB1461993A; DE7517471U

Description

PA ΤΕΝΤΑ Ν WA LTE
DR. ING. ERNST SOMMERFELD

DR. DIETER V. BEZOLD

DIPL. ING. PETER SCHÜTZ

DIPL. ING. AVOLFGANG HEUSLER

D-S MUENCIIEN 86 telefon Ο8θ/47β9θβ

9523—75/B.T. MARIA-THEHESIA-STHASSE 22 476818

POSTFACH 85 OO 68 TELEX 522038 TELEGRAMM SOMBEZ

Yukio Matsushita, 202-5, Tsuchiyama, Hiraoka-cho, Kakogawa-shi, Hyogo-ken, Japan

Eine Erschütterung fühlende und darauf ansprechende

Vorrichtung

Die Erfindung betrifft eine eine Erschütterung fühlende und darauf ansprechende Vorrichtung, insbesondere eine Vorrichtung, die eine durch ein Erdbeben oder dergl. bewirkte Erschütterung fühlt und schnell darauf anspricht, um weitere Verwertungsvorrichtungen auf rein mechanische Weise zu betätigen.

Um im Fall z.B. eines Erdbebens die Gefahr des Ausbrechens von Feuer zu verkleinern, werden vorzugsweise die Versorgungsleitungen von Brenngasen schnell abgeschlossen. Zu diesem Zweck wird eine Vorrichtung zum Fühlen einer derartigen Erschütterung und zum schnellen Schließen des Hauptventils der Zuführungsleitungen benötigt. Obwohl einige Vorrichtungen dieser Art bereits vorgeschlagen wurden, arbeiten derartige frühere Vorrichtungen mehr oder weniger elektrisch, d.h. enthalten einige elektrische Bestandteile und befinden sich demnach in der unvermeidbaren Gefahr,durch Funken an elektrischen Kontakten Feuer zu fangen.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist demnach die Schaffung einer derartigen Vorrichtung, die keine elektrischen Bestandteile enthält und eine eine vorgegebene Größe übersteigende Erschütterung fühlen und schnell darauf ansprechen kann, um weitere Verwertungsvorrichtungen, etwa Gasabschaltventile, auf rein mechanische

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Weise zu betätigen, wodurch die oben genannte Gefahr vollständig beseitigt wird.

Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Vorrichtung gekennzeichnet durch eine Kugel, durch eine Kugelpfanne mit einer Innenfläche zum Unterstützen der Kugel, wobei der Krümmungsradius der Innenfläche wesentlich größer als der Radius der Kugel ist, durch eine im Boden der Innenfläche ausgebildete Vertiefung, durch ein Sprungglied, das ganz in der Vertiefung versenkt und genau unter der im normalen stationären Zustand befindlichen Kugel angeordnet ist, durch eine Einrichtung, die das Sprungglied so aufwärts drückt, daß sich dieses nicht gegen die im normalen stationären Zustand befindliche Kugel bewegen, sondern nach oben springen kann und von der Innenfläche der Kugelpfanne absteht, wenn die Kugel das Sprungglied verläßt, und durch eine Einrichtung, die das Sprungglied mit der Verwertungsvorrichtung kuppelt und die Verwertungsvorrichtung in Abhängigkeit von der Sprungbewegung des Sprungglieds betätigt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Vorrichtung gekennzeichnet durch ein Hängegewicht, das durch eine Feder senkrecht aufgehängt ist, und durch einen mit dem Hängegewicht gekuppelten Stoßmechanismus, der der Kugel in Abhängigkeit von der senkrechten Schwingung des Hängegewichts einen Stoß erteilt.

Weitere Merkmale und Ziele der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt eines Schemas einer Ausführungsform der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung im normalen stationären Zustand;

Fig. 2 einen Schnitt eines Beispiels eines Gasabschaltventils, das sich zur Verwendung mit der Vorrichtung von Fig. 1 eignet;

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Fig. 3 einen Schnitt der wesentlichen Bestandteile der Vorrichtung von Fig. 1 für die Erklärung der Arbeitsweise der Vorrichtung im Notfall;

Fig. 4(a) und 4(b) Schnitte von Ersatzlösungen für die in der Vorrichtung von Fig. 1 enthaltene Drückeinrichtung;

Fig. 5 einen Schnitt einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 1 enthält die Vorrichtung ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 1 mit einem gewölbten Deckel 2 aus durchscheinendem Plastikmaterial und mit einer am Oberteil des Gehäuses 1 und genau unter dem Deckel 2 angeordneten Kugelpfanne 3. Die Kugelpfanne 3 hat eine kugelförmige Innenfläche 4 und unterstützt eine Kugel 5 aus einem Material mit einem verhältnismäßig hohen spezifischen Gewicht, etwa Stahl. Der Krümmungsradius der kugelförmigen Innenfläche 4 der Kugelpfanne 3 ist wesentlich größer als der Radius der Kugel 5, so daß die Kugel über die Innenfläche 4 verhältnismäßig leicht rollen kann, während sie im mittleren Boden der Innenfläche im stationären Zustand zur Ruhe kommt. Der Durchmesser der Kugelpfanne 3 wird im Vergleich zum Durchmesser der Kugel 5 auch groß genug gewählt, so daß die Kugel 5 genügend weit vom mittleren Teil der Innenfläche 4 wegrollen kann.

Im mittleren Boden der Innenfläche 4 der Kugelpfanne 3 ist eine kreisförmige Vertiefung 6 ausgebildet, in der ein Scheibenglied 7 so versenkt ist, daß dessen obere Seite sich im wesentlichen an die Innenfläche 4 anpaßt. Die Kugel 5 ruht im stationären Zustand auf dem Scheibenglied 7. Vom Boden des Scheibenglieds 7 erstreckt sich eine senkrechte Stange 8 abwärts durch eine Führungsbohrung der Kugelpfanne 3, die eine senkrechte Bewegung der Stange 8 gestattet. Das Scheibenglied 7 und die senkrechte Stange 8, die einstückig ausgebildet sein können, bilden das Sprungglied der vorliegenden Erfindung. Während die obere Seite des Scheibenglieds 7 flach sein kann, wird sie vorzugsweise gezahnt, um eine geeignete Stabilität der darauf befindlichen Kugel 5 aufrechtzuerhalten.

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Das untere Ende der senkrechten Stange 8 ist an einen Arm 11 eines Hebels 10 angeschlossen, der von einem Gelenk 12 an einer Stütze 13 getragen wird, die sich von der Kugelpfanne 3 aus erstreckt. Am anderen Arm 14 des Hebels 10 hängt ein zylindrisches Gewicht 15, das verschiebbar in eine am Gehäuse 1 befestigte zylindrische Führung 16 eingesetzt ist. Der Endteil 14 des Hebelarms 11 ist mit Gewinde versehen und es ist ein Einstellgewicht 18 aufgeschraubt. Der Hebel 10 und die Gewichte 15 und 18, die die Drückeinrichtung der vorliegenden Erfindung bilden, sind so angeordnet und eingestellt, daß das aus dem Scheibenglied und der Stange 8 bestehende Sprungglied sich im stationären Zustand nicht gegen das Gewicht der Kugel 5 aufwärtsbewegen, sondern nach oben springen kann, wenn sich die Kugel 5 vom Scheibenglied 7 wegbewegt, vgl. Fig. 2.

Bei dieser Ausführungsform besteht die Kupplungseinrichtung zwischen dem Sprunggglied und der Verwertungsvorrichtung aus einem Lösemechanismus mit einem Mitnehmerhebel 19 und einem Mitnehmerrad 20. Der Mitnehmerhebel 19 ist an einem Gelenk 21 gelagert und weist an einem Ende einen Mitnehmer 22 auf. Das andere Ende des Mitnehmerhebels 19 ist genau unter dem Gewicht 15 angeordnet und wird von einer Feder 23 nach oben gedruckt. Das Mitnehmerrad 20 ist an einer Welle 24 befestigt, die von außerhalb des Gehäuses 1 gedreht werden kann, und weist einen am Umfang angeordneten Mitnehmer 25 auf, der so angeordnet ist, daß er mit dem Mitnehmer 22 des Mitnehmerhebels 19 in Eingriff kommt, vgl. die Zeichnung. Der Lösemechanismus ist mit einem Verbindungsseil 26 versehen, dessen eines Ende halb um das Mitnehmerrad 20 gewickelt und an einem Umfangspunkt 27 befestigt ist, während das andere Ende durch ein Führungsrohr 28 zu einer zu betätigenden Verwertungsvorrichtung herausgezogen ist.

Das Gehäuse 1 selbst ist durch einen Flansch 30 an einem geeigneten Fundament 29 so befestigt, daß die Kugel 5 in der Mitte des Scheibenglieds 7 abgesetzt wird.

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Die bevorzugte Ausführungsform eines in Fig. 2 dargestellten Gasabschaltventils besteht aus einem Gehäuse 31 mit einer Einlaßöffnung 32 und einer Auslaßöffnung 33, die mit einer Gasrohrleitung zu verbinden sind. Im Gehäuse 31 sind ein Ventilsitz 34 und ein dem Ventilsitz gegenüberliegender Ventilkörper 35 vorgesehen. Der Ventilkörper 35 ist über einen Stößel 36 mit dem Verbindungsseil 26 verbunden, das vom Lösemechanismus der Vorrichtung von Fig. 1 durch das Führungsrohr 28 geführt wird, und wird von einer Druckfeder 37 stets zum Ventilsitz 34 gedrückt. Die gegenseitige Lage der Vorrichtung von Fig. 1 sowie des Abschaltventils von Fig. 2 und die Länge des Seils 26 werden vorher so gewählt, daß in dem in Fig. 1 dargestellten normalen stationären Zustand das Seil 26 kräftig gestreckt wird und den Ventilkörper 35 gegen die Feder 37 vom Ventilsitz 34 wegzieht, vgl. Fig. 2.

Es wird nun der Betrieb des Systems im Hinblick auf Fig. 1 und 2 und insbesondere auf Fig. 3 beschrieben. Wenn die Vorrichtung von Fig. 1 durch ein Erdbeben oder dergl. waagerecht erschüttert wird, verschiebt sich die Kugel 5, die bestrebt ist, ihren ursprünglichen stationären Zustand durch ihre Trägheitskraft beizubehalten, gegenüber dem ursprünglichen Zustand auf dem Scheibenglied 7 und beginnt,auf der Innenfläche 4 der Kugelpfanne 3 zu rollen. Wenn die Amplitude der Erschütterung einen speziellen Wert überschreitet, rollt die Kugel 3 vom Scheibenglied 7 weg. Gleichzeitig springt das Sprungglied, das das Scheibenglied 7 und die senkrechte Stange enthält und vom Gewicht 15 nach oben gedrückt wird, wie in Fig. 3 gezeigt nach oben, während das Gewicht 15 im Führungszylinder 16 auf das Ende des Mitnehmerhebels 19 herabfällt. Hierdurch wird der Mitnehmerhebel 19 um das Gelenk 21 gedreht, während der Mitnehmer 22 von dem am Umfang angeordneten Mitnehmer 25 des Mitnehmerrads 20 gelöst wird. Auf diese Weise wird das Mitnehmerrad 20 durch die durch die Druckfeder 27 des Abschaltventils (Fig. 2) erzeugte Spannung des Verbindungsseils 26 gedreht. Folglich wird der Ventilkörper 35 des Abschaltventils durch die Feder 37 gegen den Ventilsitz 34 gedrückt und schließt das Ventil. Wenn die Kugel 5 vom Sprungglied blockiert ist, behält das System den Zustand bei, bis es von Hand zurückgestellt wird. Die Zurückstellung des Systems kann durch Niederdrücken des

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Hebelendes 11 z.B. mit einem Schraubenzieher ausgeführt werden, der durch einen Schlitz 38 in der Wand des Gehäuses 1 eingesetzt wird und die Kugel 5 auf das Scheibenglied 7 zurückführt, und durch anschließendes Rückwärtsdrehen des Mitnehmerrads 20 von außen her bis der Mitnehmer 22 mit dem am Umfang angerodneten Mitnehmer 25 in Eingriff kommt.

Während bei der Ausführungsform von Fig. 1 die Drückeinrichtung aus dem Hebel 10 und dem Gewicht 15 besteht, können zum Drücken des Sprungglieds natürlich weitere Mechanismen verwendet werden. Bei den Ersatzlösungen von Fig. 4 (a) und 4(b) werden z.B. eine Druckfeder 39 bzw. eine Zugfeder 40 zum Aufwärtsdrücken der senkrechten Stange 8 verwendet. In jedem Fall treibt ein Treibglied 41 der Drückeinrichtung ein getriebenes Glied 4 2 des Lösemechanismus an, der z.B. dem Mitnehmerhebel 19 von Fig. 1 entspricht. Die Mechanismen von Fig. 4(a) und 4(b) sind aus sich selbst heraus verständlich und benötigen keine weitere Beschreibung. Selbstverständlich können für die Drückeinrichtung und den Lösemechanismus statt der obigen Ausführungsformen verschiedene Abänderungen in Betracht gezogen werden, ohne daß der Bereich der vorliegenden Erfindung verlassen wird.

Die Ausführungsform von Fig. 5 ist bis auf den gewölbten Deckel genau gleich wie diejenige von Fig. 1 aufgebaut. Bei dieser Ausführungsform ist der gewölbte Plastikdeckel 2 einstückig mit einem senkrechten zylindrischen Gehäuse 43 versehen, in dem ein zylindrisches Gewicht 44 aus einem Material mit einem verhältnismäßig hohen spezifischen Gewicht, etwa Stahl, von einer Druckfeder 45 aufgehängt ist. Vom Boden des Gewichts 44 erstreckt sich eine Stoßstange 46 senkrecht abwärts, während das untere Ende der Stange 46 sich genau über der Kugel 5 befindet und ein wenig von der senkrechten Achse der im normalen stationären Zustand befindlichen Kugel versetzt ist. Das Gehäuse 43 ist mit einer Kappe 47 mit einem mit einem Sehraufstopfen 49 versehenen Prüfloch 48 versehen.

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Wenn die Vorrichtung eine senkrechte Erschütterung erfährt, schwingt das Hängegewicht 44 aufgrund seiner Trägheit senkrecht gegenüber der Vorrichtung. Dies ergibt eine senkrechte Bewegung der Stoßstange 46 und es stößt das untere Ende der Stange 46 auf die Kugel 5, wenn die Amplitude der Erschütterung einen bestimmten speziellen Wert übersteigt. Da das untere Ende der Stange 46 ein wenig von der senkrechten Achse der Kugel 5 versetzt ist, wird die Kugel waagerecht gestoßen und rollt über die Innenfläche 4 der Kugelpfanne 3. Wenn die senkrechte Erschütterung ein bestimmtes Ausmaß übersteigt, verläßt die Kugel das Seitenglied 7 und bewirkt ein Springen des Sprungglieds. Es folgen die gleichen Wirkungen wie die in Verbindung mit der Ausführungsform von Fig. 1 beschriebenen*und das Abschaltventil ist bestrebt, auch von der senkrechten Erschütterung geschlossen zu werden.

Wie oben beschrieben, kann die Ausführungsform von Fig. 5 nicht nur eine waagerechte Erschütterung, sondern auch eine senkrechte Erschütterung fühlen, während die Ausführungsform von Fig. 1 nur eine waagerechte Erschütterung fühlen kann. Im Falle des Einbaus der Vorrichtung für Erdbeben, genügt jedoch die Ausführungsform von Fig. 1 zum Erreichen des Ziels, da die meisten Erdbeben waagerechte Erschütterungen enthalten.

Es wird erwartet, daß die geometrischen und mechanischen Merkmale und die Lagebeziehung einiger wesentlicher Bestandteile der Vorrichtung kritisch ausgewählt werden müssen, um ein wirksames und empfindliches Arbeiten der Vorrichtung zu erzielen. Zum Beispiel wurde bei der Ausführungsform von Fig. 5 gefunden, daß der wirksame Durchmesser und Krümmungsradius der Kugelpfanne 3, der Durchmesser und das Gewicht der Kugel 5, die Geometrie des Scheibenglieds 7, das Gewicht des Hängegewichts 44, die Elastizität der Hängefeder 45 und die Lage des unteren Endes der Stoßstange 46 gegenüber der Kugel 5 von Bedeutung sind. Als Ergebnis von Energieexperimenten wurden die Werte dieser Parameter wie folgt -bestimmt, die für ein wirksames Fühlen und Ansprechen auf ein Erdbeben mit einer waagerechten seismischen Intensität von

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60	mm	mm
36	,5	mm
18		g
45

2
etwa 35OO can/sec und einer senkrechten Amplitude von 34 bis 36 mm

zu empfehlen sind:

Kugelpfanne 3:

Wirksamer Durchmesser . Krümmungsradius

Kugel 5:

Durchmesser Gewicht

Scheibenglied 7:

Durchmesser 5 mm

Krümmungsradius der oberen Seite

(konkav) IO mm

Hängegewicht 44: 85 g

Elastizitätsmodul der Feder 45: 47 g/cm (Zusammen

drückung)

Senkrechter Spalt zwischen der Stange 46

und der Kugel 5: 15 mm

Versetzung der Stange 46 gegenüber der Kugelachse: 9 mm

Für andere Erdbebengrößen müssen diese Parameter passend experimentell abgeändert werden.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die obigen Ausführungsformen nur zum Zweck der Erklärung gegeben sind, und daß verschiedene Abänderungen gemacht werden können, ohne daß der Bereich der vorliegenden Erfindung gemäß den folgenden Patentansprüchen verlassen wird. So kann z.B. das Scheibenglied 7 weggelassen werden, d.h, der Durchmesser des Scheibenglieds 7 kann durch geeignetes Auswählen der übrigen Parameter gleich dem Durchmesser der senkrechten Stange 8 gemacht werden. Das Hängegewicht 44 kann statt von einer Druckfeder von einer Zugfeder oder auch von einer Blattfeder, etwa von freitragender Bauart, statt von einer Schraubenfeder aufgehängt werden. Der Stoßmechanismus kann einen Mechanismus -zum Umwandeln der senkrechten Bewegung des Gewichts 44

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— Q —

in eine waagerechte Bewegung enthalten, um die Kugel 5 in waagerechter Richtung zu stoßen.

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Claims

Patentansprüche

Erschütterung fühlende und darauf ansprechende Vorrichtung zum Betätigen einer Verwertungsvorrichtung, gekennzeichnet durch eine Kugel, durch eine Kugelpfanne mit einer Innenfläche zum Unterstützen der Kugel, wobei der Krümmungsradius der Innenfläche wesentlich größer als der Radius der Kugel ist, durch eine im Boden der Innenfläche ausgebildete Vertiefung, durch ein Sprungglied, das ganz in der Vertiefung versenkt und genau unter der im normalen stationären Zustand befindlichen Kugel angeordnet ist, durch eine Einrichtung, die das Sprungglied so aufwärtsdrückt, daß sich dieses nicht gegen die im normalen stationären Zustand befindliche Kugel bewegen, sondern nach oben springen kann und von der Innenfläche der Kugelpfanne absteht, wenn die Kugel das Sprungglied verläßt, und durch eine Einrichtung, die das Sprungglied mit der Verwertungsvorrichtung kuppelt und die Verwertungsvorrichtung in Abhängigkeit von der Sprungbewegung des Sprungglieds betätigt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drückeinrichtung einen Hebel und ein Gewicht enthält, wobei der Hebel an einer mittleren Stelle angelenkt und an beiden Enden vom Sprungglied bzw. vom Gewicht belastet wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kuppeleinrichtung einen Lösemechanismus enthält, der von der Sprungbewegung des Sprungglieds betätigt wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Hängegewicht, das durch eine Feder senkrecht aufgehängt ist, die eine senkrechte Schwingung zuläßt, und durch einen mit dem Hängegewicht gekuppelten Stoßmechanismus, der der Kugel in Abhängigkeit von der senkrechten Schwingung des Hängegewichts einen Stoß erteilt.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Hängegewicht über der Kugel angeordnet ist, und daß der Stoßmechanismus eine senkrechte Stange aufweist, die sich vom Hängegewicht aus abwärts erstreckt, wobei das untere Ende der Stange genau über der Kugel und gegenüber der senkrechten Achse der im normalen stationären Zustand befindlichen Kugel ein wenig versetzt angeordnet ist, wodurch die senkrechte Bewegung des Hängegewichts mit dem unteren Ende der Stange einen Stoß auf die Kugel bewirkt.

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