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Leckgassicherung für eine Schlauchleitung
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ble brilndung betrifft eine Leckgasiehexung für eine ,chlauchleitung,
die aus einem von einem Arbeitsgas durchströmten Innenschlauch und einem konzentrisch
angeordneten, zwischen sich und dem Innenschlauch ein Steuergas aufnehmenden Außenschlauch
gebildet ist, mit einer ein Gehause in eine vom Steuergas beaufschlagte Steuerkammer
und eine vom Arbeitsgas durcnströmte hrbeitskaxmer teilenden Pilotmembran, über
die ein im Arbeitsgasstrom angeordnetes Arbeitsgasventil steuerbar ist, das bei
Druckausgleich in Steuer-und Arbeitskammer geschlossen ist.
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Ortsbewegliche Geräte, die mit einem gasförmigen oder einem -lüssigen
medium zu versorgen sind, erhalten in der Regel einen bewegliciien Schlauchanschluß.
Schlauchleitungen können am Einsatzorts insbesondere auf Baustellen, leicht beschidigt
werden. Auch naben Schlauchleitungen die Eigenschaft, daß sie bei längerem Gebrauch
porös werden. Welcne Gründe auch immer maßgebend sind, Schlauchleitungen können
also beschädigt werden; das in ihnen transportierte Medium kann dann unkontrolliert
austreten und gefährden auf seine Umgebung wirken.
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Sur Sicherung von Schlauch- und Rohrleitungen sind Rohrbruohsioberungen,
auch als Schlauehbruchsicherungen bezeichnet, bekannt, die den Gasstrom dann unterbrechen,
wenn eine einstellbare Durchflußmenge dberschritten wird.
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Diese Durchflußmenge wird in aller Regel nicht erreicht, wenn Verluste
auftreten, die durch einen undichten Schlauch verursacht werden. Rohrbruchsicherungen
werden daher im allgemeinen dort eingesetzt, wo eine Undichtigkeit keinen allzu
großen Schaden anrichten kann. hierzu zählen nicht eschlossene Räume und Gruben
unter Erdgleiche, wenn dort Geräte mit einem schwereren Gas, z.B. Propan, betrieben
werden, welches sich nach Austritt aus der Schlauchleitung ansammeln ind zu einem
explosiven Gemisch führen kann. Diese Räume und Gruben sind folglich auch bei einem
Leck in der Schlauchleitung gefährdet. Für derart empfindliche Sinsatzstellen werden
sogenannte Leckgassicherungen eingesetzt, die die Zufuhr des Mediums breites dann
unterbrechen, wenn an der S¢hlauohlettung selbst eine geringe Undichtigkeit auftritt.
Bei einer bekannten Leckgassicherung der eingangs genannten Art wird über einen
Druckknopf Steuergas in die (,teuerkammer und damit auch in den Ringraum zwischen
Innen-und Außenschlauch gegeben. Übersteigt der auf die Pilotmembran wirkende Gasdruck
die auf die Pilotmembran von der Feder aufgebrachte Kraft wird das Arbeitsventil
geöffnet und Arbeitsgas strömt durch die Schlauchleitung. Der Druckknopf wird dann
geschlossen, wodurch sich in dem Ringraum ein Steuergas bestimmten Drucks befindet.
Weist die Schlauchleitung eine Undichtigkeit auf, die zu einem Druckabfall in der
Steuergasleitung oder zu einem Druckausgleich zwischen Arbeitsgas und Steuergas
führt, wird das Arbeitsgasventil geschlossen.
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Bekannte )obrbruch- oder Schlauchbruchsicherungen haben also den Nachteil,
daß sie auf Leckgas nicht ansprechen; bekannte Bechgassicherungen den Nachteil,
daß sie auf einen Rohr- oder Schlauchbruch nicht ansprechen. Die Erz in dung bezweckt,
diesen Nachteil zu beseitigen. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leckgassicherung
der eingangs genannten Art mit einer Rohrbruchsicherung oder Schlauchbruchsicherung
zu kombinieren; also ein einheitliches Gerät zu schaffen, welches sowohl auf ein
Leck im Schlauch oder ttohr als auch auf einen Bruch im Schlauch oder Rohr bzw.
beim Abtrennen des mit dem Schlauch oder Rohr verbundenen Verbrauchers anspricht.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine mit der Pilotmembran
verbundene Ventilapindel des Arbeitsgasventils den als Rohrstück ausgebildeten Arbeitskanal
durchsetzt, dessen der Strömung zugewandte Stirnseite als Ventilsitz ür einen mit
der Ventilspindel verbundenen Ventilteller und dessen der Strömung abgewandte Stirnseite
als Ventildüse ausgebildet ist, die von einem mit der Pilotmembran verbundenen Ventilabschlußteil
verschließbar ist.
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Tritt bei einer an die Sicherung nach der Erfindung angeschlossenen
Schlauchleitung eine Undichtigkeit auf, geschieht folgendes: Befindet sich die Undichtigkeit
am Außenschlauch, entweicht das Steuergas und der Steuergasdruck fällt ab. Der Arbeitsdruck
überwiegt und schließt das Arbeitsgasventil. Der weitere Zufluß von Arbeitsgas wird
vollständig unterbrochen. Tritt eine Undichtigkeit am Innenschlauch aul, erfolgt
ein Druckausgleich zwischen dem Innenschlauch und dem Ringraum zwischen Innenschlauch
und Außenscblauch und damit auch ein Druckausgleich im Bereich von Steuergas- und
Arbeitsgasventil. Das ÄrbCitsüÄsventil
schließt. Wird am Ende der
Schlauchleitung der Gasstrom zusätzlich erhöht, ohne daß in ihr selbst irgendeine
Undichtigkeit vorhanden ist, so daß die Leckgassicherung nicht anspricht, fällt
in der Kammer, in der das Arbeitsgasventil angeordnet ist, der Druck ab. Unter der
Wirkung des Steuerdrucks wird die Pilotmembran auf die Ventildüse zugedrücct. Dadurch
wird der Arbeitsgasstrom weiter gedrosselt; es entsteht ein Sog, der schlagartig
das irbeitsventil schließt. Die Sicherung nach der Erfindung spricht also sowohl
bei einem Leck als auch bei einem Bruch in der Schlauchleitung oder in dem Rohr
an, dem die Sicherung vorgeschaltet ist.
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In Weiterbildung der Erfindung ist eine zusätzliche AbsperreLnriohtung,
die es mbglich macht mehrere Verbraucher an die kombinierte Leckgas- und Rohrbruchsicherung
ansuschließen, dem Steuergasventil und dem Arbeitsgasventil nachgeordnet.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den vorstehend nicht
besonders herausgestellten Unteransprüchen beschrieben.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen schematisch dargestellt i'ig.
1 einen Arbeitsdruckregler mit Leckgassicherung im Längsschnitt; Fig. 2 ein an den
Arbeitsdruckregler nach Fig. 1 anschließbares Doppelabsperrventil im Längsschnitt;
Fig. 3 den Arbeitsdruckregler nach Fig. 1 mit einem angeschlossenen Verteilerblock,
der mehrere Doppelabsperrventile enthält, in Draufsicht; Fig. 4 einen weiteren Arbeitsdruckregler
mit Leckgassicherung und mit Doppelabsperrventil im Längsschnitt; Fig. 5 den in
Fig. 4 dargestellten Arbeitsdruckregler mit meteren Schlauchanschlüssen in Draufsicht;
Fig. 6 eine Leckgassicherung mit Rohrbruchsicherung im Längsschnitt; Big. 7 die
in Sig. 6 dargestellte Leckgassicherung mit mehreren Schlauchanschlüssen in Draufsicht.
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Xie in Fig. 1 dargestellt ist, nimmt ein Druckreglergehäuse einen
Arbeitsdurckregler 2 und eine Leckgassioherung 5 au1.
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An das Druckreglergehäuse 1 angeschlossen ist eine Schlauchleitung
4, die auf das Auftreten von leckgas - und einen Rohrbruch - überwacht werden soll.
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Das Druckreglergehäuse 1 weist einen Anschlußstutzen 11 mit einer
Überwurfmutter auf, mit dem der Arbeitsdruckregler 2 an eine Gasquelle ungeregelten
Drucks, z.S. eine Propangasflasche, anschließbar ist. Von dem Anschlußstutzen 11
zweigt ein Zufuhrkanal 12 ab. Das Druckreglergehäuse 1 weist weiter
einen
Abgangsstutzen 13 auf, über den die Schlauchleitung 4 angeschlossen ist. Das Druckreglergehäuse
1 ist durch eine Gehäusewand 14 in eine Kammer 15 für den Arbeitsdruckregler 2 und
eine Kammer 16 für die Leckgassicherung 3 getrennt. Die Gehäusewand 14 weist eine
verschließbare Öffnung 17 auf, die die beiden Kammern 15 und 16 miteinander verbindet.
In der Kammer 16 mündet der Zufuhrkanal 12. Von ihr ab gehen sowohl ein Arbeitsgaskanal
18 als auch ein Steuergaskanal 19, die beide in noch zu beschreibender Weise in
den Abgangsstutzen 13 münden.
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Das Gas aus dem Anschlußstutzen 11 gelangt in die Kammer 15, in der
der Arbeitsdruckregler 2 angeordnet ist. Die Mündung des Anschlußstutzens 11 in
der Kammer 15 ist als Ventilsitz 21 ausgebildet, an dem ein Ventilteller 22 anliegt,
der Bestandteil des Arbeitsdruckreglers 2 ist. Der Arbeitsdruckregler 2 weist weiterhin
einen Schwenkarm 23 auf, an dem der Vtntilteller 22 befestigt ist. Der Schwenkarm
23 ist von einer Hebelöse 24 gehalten, die ihrerseits von einer Membran 25 beaufschlagt
ist. Die Membran 25 schließt die Kammer 15 ab. Sie ist von der Differenz des einerseits
in der Kammer 15 herrschenden Arbeitsdrucks, andererseits des über eine Feder 26
ausgeübten Drucks beaufschlagt. Die Feder 26 ist mittels einer in einem Gehäuseaufsat
27 geführten Spindel 28 verstellbar. Aus dem ungeregelt über den Anschlußstutzen
11 zugeführten Gas wird durch die Spindel 28 über die Feder 26 einstellbar ein geregelter
Arbeitsdruck in der Kammer 15. Dieses druckgeregelte Gas gelangt über die Öffnung
17, den Arbeitskanal 18 und den Abgangsstutzen 13 in die Schlauchleitung 4.
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Die Kammer 16 nimmt'die Leckgassicherung 3 auf, die aus einem Steuergasventil
31 und einem Arbeitsgasventil 32 besteht. Beide sind koaxial an gegenüberliegenden
Seiten einer Pilotmembran 33 angeordnet, die die Kammer 16
parallel
zur Gehäusewand 14 durchsetzt. Die Pilotmembran 33 teilt die Kammer 16 in eine Arbeitskammer
und eine Steuerkammer. Das Arbeitsgasventil 32 schließt die Öffnung 17 zwischen
den Kammern 15 und 16 in Abhängigkeit von den auf der Pilotmembran 33 wirkenden
Drücken. Auf der der Öffnung 17 zugewandten Seite drückt dabei zusätzlich eine Steuerfeder
34. Diese bewirkt, daß bei Druckausgleich auf beiden Seiten der Pilotmembran 33
stets das Arbeitsgasventil 32 geschlossen ist. Dae Steuergasventil 31 schließt eine
Olinung )5, die am Ende des Zufuhrkanals 12 angeordnet ist. Im Zufuhrkanal 12 ist
mindestens eine Drosselschraube 36 vorgesehen, mit deren Hilfe das dem Anschlußstutzen
11 entnommene Gas auf die für die Leckgassicherung 3 zugelassene Leckgasmenge reduziert
wird. Die Öffnungen 17 und 35 sind koaxial angeordnet. Die Ventile wirken auf den
der Kammer 16 abgewandten Seiten.
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Die Schlauchleitung 4 besteht aus einem Innenschlauch 41 einem dazu
koaxialen Außenschlauch 42 und einem Ringraum 45 zwischen Innenschlauch 41 und Außenschlauch
42. Der Innenschlauch 41 ist mit dem Arbeitsgaskanal 18 verbunden; der Ringraum
45 mit dem Steuergaskanal 19. Zwischen dem Innenschlauch 41 und dem Außenschlauch
42 ist zu diesem Zweck ein Mundstück 43 angebracht, das mittels einer n.berwurfmutter
an den Abgangsstutzen 13 geschraubt ist una eine.koaxiale Bohrung für den Anschluß
des Innenschlauchs 41 und eine davon getrennte seitliche Bohrung für den Anschluß
des Ringraums 45 aufweist.
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Die Leckgassicherung 3 ist einschließlich ihrer Zubehörteile in das
Druckreglergehäuse 1 integriert. Der Zufuhrkanal 12 für das Steuergas zweigt aus
dem Anschlußstutzen 11 für das Arbeitsgas ab. Durch das von der Pilotmembran 33
betätigte Steuergasventil 31 wird der Steuerdruck in Abhängigkeit des in der Kammer
15 herrschenden Arbeitsdrucks erhöht um den Druck entsprechend der Kraft der Steuerfeder
34 geregelt.
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Der Arbeitsdruck des Gases in der Kammer 15 liegt auch auf der der
Kammer 15 zugewandten Seite der Pilotmembran 33, also in der Arbeitskammer, und
wird verstärkt durch die von der Steuerfeder 34 aufgebrachte Kraft. Durch den Steuergaszufuhrkanal
12 gelangt Steuergas mit ungeregeltem Vordruck zunächst bis zur Drosselschraube
36, wo die Durchflußmenge auf eine ganz geringe Steuergasmenge gedrosselt wird.
Es können auch mehrere Drosselschrauben 36 hintereinander angeordnet sein, um eine
kaskadenförmige Drosselung zu erreichen. Das Gas mit gedrosseltem Vordruck gelangt
zum Steuergasventil 31 und von hier in die Steuerkammer der Kammer 16, wo sich ein
Druck so lange aufbaut, bis der Gegendruck aus der Kammer 15 erhöht durch den von
der Steuerfeder 34 ausgeübten Druck erreicht wird. Damit geht das Steuergasventil
31 in behließstellung.
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Das Steuergas gelangt durch den Steuergaskanal 19 in den Ringraum
4'i und bleibt dort eingeschlossen. Der Arbeitsgasstrom gelangt durch das nun offen
stehende Arbeitsgasventil 32 und den Arbeitsgaskanal 18 in den Innenschlauch 41.
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Eine Veratellung des Arbeitsdrucks an der Spindel 28 hat automatisch
auch eine Erhöhung des Steuerdrucks in der Kammer 16 zur Folge.
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Tritt nun z.B. an der Bruchstelle 44 eine Undichtigkeit am Außenschlauch
42 auf, dann entweicht das Steuergas auch aus der Kammer 16. Da unter dem durch
die Drosselschraube 36 stark reduzierten Vordruck Steuergas nur noch in einer ganz
geringen Menge zufließt, fällt der Steuergasdruck in der Kammer 16 ab, der Arbeitsdruck
in der Kammer 15 überwiegt und schließt damit das Arbeitsgasventil 32. Der weitere
Zufluß von Arbeitsgas wird vollständig unterbrochen. Tritt dagegen ein Defekt am
Innenschlauch 41 auf, dann erfolgt ein Druckausgleich zwischen dem Innenschlauch
41 und dem Ringraum 45 und damit auch ein Druckausgleich zwischen dem Arbeitsgasdruck
und dem Steuergasdruck in der Kammer 16. In diesem Fall schließt dann die von der
Steuerfeder 34 aufgebrachte Kraft das Arbeitsgasventil 32.
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Bei der in Fig. 4 dargeatellten Ausführung weist die Leckgassicherung
3 im Zufuhrkanal 12 der Drosseischraube 36 nachgeordnet ein Anlüft- oder Druckknopfventil
37 auf.
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Ist nur ein Verbraucher mit dem Druckreglergehäuse 1 zu verbinden,
kann die Schlauchleitung 4 direkt angeschlossen werden - kig. 1 -. Sind jedoch mehrere
Verbraucher anauschließen, ist es notwendig, eine zusätzliche Absperreinrichtung
5 vorzusehen. Diese Absperreinrichtung 5 kann als von dem Druckreglergehäuse 1 getrennte
Einheit ausgebildet sein - Fig. 2 und 3 -; sie kann auch in das Druckreglergehäuse
integriert sein - Fig. 4 und 5 -. Die Absperreierich tung 5 kann auch als zusätzliche
Einzelsicherung verwendet werden, wenn nur ein Verbraucher angeschlossen ist. Sie
muß folgende Voraussetzungen erfüllen: Um jede angeschlossene Schlauchleitung 4
gegen einen Xeckgasverlust zu schützen, muß die Einzelfunktion sowohl bei nur einem
Verbraucheransohluß als auch bei mehreren Verbraucheranschlüssen gewahrt bleiben.
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Jede Absperreinrichtung 5 muß also eine Doppelfunktion erfüllen, Nämlich
den Abschluß des Steuerkanais 19 und des Arbeitskanals 18. Der Arbeitskanal 18 darf
aber unter keinen Umständen geöffnet werden können, bevor nicht durch den bereits
geöffneten Steuergaskanal 19 die i?unktionsbereitschaft der Leckgassicherung 3 hergestellt
ist.
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Um den geschilderten Funktionsablauf sicher zu stellen, ist jede Absperreinrichtung
5 wie folgt ausgebildet: In einem Gehäuse 51 sind ein Steuerventil 52 im Zuge des
Steuergaskanals 19 und ein Arbeitsventil 53 im Zuge, des Arbeitsgaskanals 18 koaxial
angeordnet. Eine mit einem Ventilteller 54 versehene Ventilspindel 55 für das Steuerventil
52 ist über eine Feder 56 am Gehäuse 51 abgestützt; eine mit einem Ventilteller
57 versehene Ventilspindel 58 für das Arbeit sventil 53 über eine Feder 59 ebenfalls.
Das freie Ende der Ventilapindel 58 ist bei geschlossenen Ventilen im Abstand von
der
der Ventilspindel 55 abgewandten Seite des Ventiltellers 54 angeordnet. Bei Betätigung
der Ventile 52, 53 über eine von außen zu bedienende Spindel/einen Hebel 50 ist
so sichergestellt, daß immer zuerst das Steuerventil 52 voll öffnet, dann erst das
Arbeitaventil 53. Das Schließen erfolgt unter der Wirkung der Federn 56, 59 in umgekehrter
Reihenfolge.
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Bei der in Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführung ist die Absperreinrichtung
5 mit dem Druckreglergehäuse 1 über eine UberwurSmutter verbunden. In Fig. 2 ist
eine Absperreinrichtung 5 als einzelne kompakte Einheit für den Anschluß an das
Druckreglergehäuse 1 vorgesehen. In Fig. 3 handelt es sich um einen Verteilerblock,
in dem jeder Verteiler wie in Fig. 2 ausgebildet ist. In dem Block kann jedes Absperrventil
bei mehreren Verbrauchern, die über Je einen Schlauchanschluß wie in Fig. 1 angeschlossen
werden, wahlweise mit dem Verbraucher verbunden werden. Die Absperreinrichtung kann
bei einem Verbrauchen auch entfernt und an seiner Stelle die Schlauchleitung 4 direkt
angeschlossen werden. Bei der Ausführung in Fig. 5 sind drei Absperreinrichtungen
5 in das Druekreglergehause 1 integriert. Diese Darstellung zeigt auch, daß wahlweise
Hebel oder Spindel zum BetNtigen der Absperreinriohtung 5 verwendet werden.
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In das Gehäuse der Ieokgassicherung 3 integriert sind auch die Absperreinrichtungen
5 bei der Ausführung nach Fig. 6 und 7. Hier ist in die Leckgassiohetung 3 eine
Rohrbruchsicherung 6 integriert. Mit der Pilotmembran 33 ist eine sie auf beiden
Seiten überragende hohle Ventilspindel 61 verbunden. An ihrem einen Ende trägt sie
einen mit einer axialen Öffnung versehenen Ventilteller 62, der auf der der Pilotmembran
33 zugewandten Seite an einem am Gehäuse angeformten Ventilsitz 63 anliegt. Auf
der abgewandten Seite geht der Ventilteller 62 in den Ventilsitz für das Steuergasventil
31 über. Das Steuergasventil 31 ist von einer Spindel 38 betätigt, die die Ventilspindel,
61, koaxial durchsetzt und mittels
eines Tellers 39 und einer Feder
30 auf der dem Steuerga3-ventil 31 abgewandten Seite abgestützt ist. Das Steuergasventil
31 wird geöffnet durch einen gegen den Druck einer Feder 64 am Gehäuse abgestützten
Druckknopf 65. Die Rohrbruchsicherung 6 weist weiterhin koaxial zu dem Ventilsitz
63 eine Dosierung 69 auf.
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Am Beginn eines normalen Arbeitsvorgangs steht am Eingang der Leckgassicherung
3 Arbeitsdruck an. Wird nun auf den Druckknopf 65 gedrückt, öffnet sich das Steuergasventil
31, der volle Arbeitsdruck gelangt in die Kammer 16 und bei geöffnetem Steuerventil
52 auch in den Ringraum 45 der Schlauchleitung 4. Sobald der Druck in der Kammer
16 die Kraft der Feder 68 überwindet, öffnet das Arbeitagasventil 32, auch die Kammer
15 wird mit dem Gas unter Arbeitsdruck gefüllt.
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Bei geöffneter Abaperreinrichtung 5 wurde zunächst der Steuergaskanal
19 freigegeben; sodann der Arbeitsgaskanal 18, so daß das Arbeitsgas in-den Innenschlauch
41 strömen kann. Der Druck des Arbeitsgases im Innenschlauch 41 ist entsprechend
dem Druckanteil der Feder 68 etwas vermindert.
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Beim Auftreten eines Lecks in der Schlauchleitung 4 tritt das anhand
der Fig. 1 beschriebene Schließen des Arbeitsgasventils 32 ein.
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Wird am Ende der Schlauchleitung 4 der Gasstrom durch einen Defekt
am Verbraucher zusätzlich erhöht, ohne daß in der Schlauchleitung 4 selbst irgendeine
'Undichtigkeit vorhanden ist, spricht die Leck;gassioherung 3 nicht an. In der Arbeitskammer
15 fällt aber der Druck ab. Dadurch, daß jetzt in der Steuerkammer 16 der Druck
überwiegt, wird die Pilotmembrsn 33 mit dem Ventilabschlußteil 67 gegen die Kraft
der Steuerfeder 68 auf die Ventildüse 66 zu gedrückt. Dadurch wird der Arbeitsgagsstrom
weiter gedrosselt; ea entsteht in der Arbeitskammer 15 ein Sog, der schlagartig
das Arbeitsventil 92 durch das Ventilabschlußteil 67 schließt
Die
nunmehr verschlossene Ventildüse 66 öffnet erst dann wieder, wenn der Rohrbruch
beseitigt ist, d.h. der Arbeitsgaskanal 18 voll abgeschlossen wird, sodaß sich über
die Dosierung 69 der Druck in den Kammern 15 und 16 ausgleicht.
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Die Steuerfeder 68 hebt die Pilotmembran 33 und die mit ihr verbundenen
Einrichtungen an und die Leckgassicherung 3 geht wieder in ihre ursprüngliche Bereitatellung,
ebenso wie die Rohrbruchsicherung 6.
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Bei den dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispielen ist
vorausgesetzt, daß das Arbeitsgas durch den Innenschlauch 41 und das Steuergas durch
den Ringraum 45 fließt. Diese Anordnung kann auch umgekehrt werden, wodurch dem
Arbeitsgas ein größerer Querschnitt zur Verfügung steht. Die beschriebene Wirkungsweise
ändert sich auch nicht, wenn in den Ringraum 45 ein Abstandwendel eingelegt ist.
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