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Leckgassicherung für eine Schlauchleitung
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Die Erfindung betrifft eine Leckgassicherung für eine Schlauchleitung,
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 Gehäuse in eine vom Steuergas beaufschlagte Steuerkammer
und eine vom Arbeitsgas durchströmte Arbeitskammer teilenden Pilotmembran, über
die ein im Ärbeitsgasstrcm angeordnetes arbeitsgasventil steuerbar ist, das bei
Druckausgleich in Steuer-und Arbeitskammer geschlossen ist.
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Ortsbewegliche gerste, die mit einem gasförmigen oder einem flüssigen
Medium zu versorgen sind, erhalten in der Regel einen beweglichen Schlauchanschluß.
.Schlauchleitungen können am Einsatzort, insbesondere auf Baustellen, leicht bescnadigt
werden. Auch haben Schlauchleitungen die Bigenschaft, daß sie bei längerem Gebrauch
porös werden. elce Gründe auch immer maßgebend sind, Schlauchleitungen können also
beschädigt werden; das in ihnen transportierte Medium kann dann unkontrolliert austreten
und gefährdend auf seine Umgebung wirken.
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Zur Sicherung von Sohlauch- und Rohrleitungen sind Rohrbruchsicherungen,
auch als Schlauchbruchsicherungen bezeichnet, bekannt, die den Gasstrom dann unterbrechen,
wenn eine einstellbare Durchflußmenge überschritten 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 geschlossene Räume und Gruben
unter Erdgleiche, wenn dort Gerste mit einem schwereren Gas, z*B. Propan, betrieben
werden, welches sich nach Austritt aus der Schlauchleitung ansammeln und zu einem
expolsiven Gemisch führen kann.
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Diese Räume und Gruben sind folglich auch bei einem Leck in der Schlauchleitung
gefährdet. Für derart empfindliche Einsatzstellen werden sogenannte Leckgassicherungen
eingesetzt, die die Zufuhr des Mediums bereits dann unterbrechen, .wenn an der Schlauchleitung
selbst eine geringe Undichtigceit auftritt.
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Bei einer bekannten Leckgassicherung der eingangs genannten Art wird
ueber einen Druckknopf Steuergas in die Steuerkammer 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 Arbeitagas strömt durch die Schlauchleitung. Der Druckknopf wird ctann
geschlossen, wonach sich in dem Ringraum ein Steuergas bestimmten Drucks befindet.
eist die Schlauchleitung eine Undichtigkeit auf, die zu einem Druckabfall in der
Steuergasleitung oder zu einem Druckausgleich zwischen Arbeitsgas ind Steuergas
führt, wird das Arbeitsgasventil geschlossen.
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Die bekannte Leckgassicherung weist zwei wesentliche Nachteile au»:
Bei einer Erhöhung des Betriebsdrucks des Arbeitsgases muß immer auch der Druckknopf
betätigt werden, um den Druck des bteuergases dem des Arbeitsgases anzupassen. Die
Leckgassicherung ist außerdem ein vom Arbeitsdruckregler getrenntes, an ihm anzuschließendes
Gerät. Dadurch entsteht eine große verschraubte Armatur, die bei kleinen Gasflaschen
- noch dazu mit der Zugkraft der Schlauchleitung -ein Übergewicht und damit das
Umfallen der Gasflasche herbeiführen kann.
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Zweck der Erfindung ist es, die geschilderten Nachteile zu beseitigen.
Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leckgassicherung zu schaffen, bei der eine
vom unterschiedlichen Druck des Arbeitsgases abhängige Anpassung des Drucks des
Steuergases selbsttätig erfolgt, und die mit dem Arbeitsdruckregler zu einer Baueinheit
zusammengefaßt werden kann.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Leckgassicherung
in ein Druckreglergehnuse integriert ist und das Steuergas aus einem vom Anschlußstutzen
für das Arbeitsgas abzweigenden Zufuhrkanal über ein Steuergasventil zugeführt ist,
das auf der dem Arbeitsgasventil abgewandten cite zu dessen chließrichtung entgegengesetzt
mit der Pilotmembran verbunden ist.
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Bei der erfindung ist die Leckgassicherung in das Druckreglergehäuse
integriert. Es entsteht eine verhältnismäßig kurze, leicht bedienbare Baueinheit.
Der Zufuhrkanal für das Steuerga3 zweigt von dem Anschlußstutzen für das Arbeitsgas
ab.
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Durch das von der Pilotmembran betätigte Steuergasventil wird der
Steuerdruck in Abhängigkeit von dem in der Arbeitskammer herrschenden Druck, erhöht
um die von der Feder aufgebrachte kraft, geregelt. Die Regelung erfolgt selbsttätig.
Ein Nachstellen ist ist notwendig.
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In Weiterbildung der Erfindung ist die Arbeitskammer durch eine vom
hrbeitsgasventil durchsetzte Gehäusewand geteilt und der der Pilotmembran abgewandte
Teil der Arbeitskammer über einen Arbeitsdruckregler mit dem Anschlußstutzen für
das Arbeitsgas verbunden. Diese ausführung macht es in besonders vorteilhafter Weise
möglich, die Leckgassicherung mit dem Arbeitsdruckregler in einem einzigen Gehäuse
unterzubringen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine zusätzliche Absperreinrichtung,
die insbesondere notwendig wird, wenn mehrere Verbraucher an die Leckgassicherung
angeschlossen werden, ebenfalls in das iruckreglergehluse intearmiert. Dadurch gelangt
man zu einer noch kompakteren Bauweise für die bei Abnahme eines gasförmigen Mediums
notwendigen Geräte.
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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 Fig.
1 einen Arbeitsdruckregler mit Leckgassicherung im Längsschnitt; iig. 2 ein an den
Arbeitsdruckregler nach Fig. 1 anschließbares Doppelabsperrventil im Längs schnitt;
Fig. 3 den Arbeitsdruckregler nach Big. 1 mit einem angeschlossenen verteilerblock,
der mehrere Doppelabsperrventile enthält, in Draufsicht; ig. 4 einen weiteren Arbeitsdruckregler
mit Leckgassicherung und mit Doppelabsperrventil im Langsschnitt; i'ig. 5 den in
Fig. 4 dargestellten Arbeitsdruckregler mit meheren Schlauchanschlüssen in Draufsicht;
Fig. 6 eine Leckgassicherung mit Rohrbruchsicherung im Längsschnitt; fig. 7 die
in Fig. 6 dargestellte Leckgassicherung mit mehreren Schlauchanschlüssen in Draufsicht.
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die in flug. 1 dargestellt ist, nimmt ein Druckreglergehäuse 1 einet
Arbeitsdurckregler 2 und eine Leckgassicherung 5 auf.
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An das Druckreglergehäuse 1 angeschlossen ist eine Schlauch leitung
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
Drucke, z.B. 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 angeschloesen 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 oeffnung 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 Arbeitagaskanal
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. Ver Arbeitsdruckregler 2 weist weiterhin
einen Schwenkarm 23 auf, an dem der Ventilteller 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 weder 26 ist mittels einer in einem Gehäuseaufsatz
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
3ur Gehäusewand 14 durchsetzt. Die Pilotmembran 33 teilt die Kammer 16 in eine Arbeitskammer
und eine teuerkammer. 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 zu gewandten seite drückt dabei zusätzlich eine Steuerfeder
34. Diese bewirkt, daß bei Druckausgleich auf beiden Seitein der Pilotmembran 33
stets das Arbeitsgasventil 32 geschlossen ist. Das Steuergasventil 31 schließt eine
Öffnung 35, die am Ende des 71ufuhrkanals 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 Innensculaucn 41 ist mit dem Arbeitsgaskanal 18 verbunden; der Ringraum
45 mit dem Steuergaskanal 19. Zwischen dem Innenschlauch 41 und dem Außenschlauch
42 iet zu diesem Zweck ein Mundstück 43 angebracht, das mittels einer Überwurfmutter
an den Abgangsstutzen 13 geschraubt ist und eine koaxiale Bohrung für den Anschluß
des Innenschlauchs 41 und eine davon getrennte seitliche Bohrung für den Anschluß
des Ringraum 45 auiweist.
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Die Xeckgassicherung 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. Duroh das von der Pilotmembran 53
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 aui der der
Kammer 15 zugewandten Seite der Silotmembran 35, also in der Arbeitskammer, und
wird verstärkt durch die von der Steuerfeder 34 aufgebra¢hte Kraft. Durch den Steuergaszutuhrkanal
12 gelangt Steuergas mit ungeregeltem Vordruck zunächst bis zur Drosselschraube
5, wo die Durchflußmenge auf eine ganz geringe Steuergasmenge gedrosselt wird. Es
können auch mehrere Drosselsohrauben 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 dadurch den
von der Steuerfeder 34 ausgeübten Druck erreicht wird. Damit geht das Steuergasventil
31 in zchließstellung.
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Das Steuergas gelangt durch den Steuergaskanal 19 in den Ringraum
45 und bleibt dort eingeschlossen. Der Arbeitagasstrom gelangt durch das nun offen
stehende Arbeitsgasventil 32 und den Arbeitsgaskanal 18 in den Innenschlauch 41.
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Eine Verstellung 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
ZuSluß 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 dieses Fall schließt dann die von der
Steuerfeder 34 aufgebrachte Kraft das Arbeitsgasventil 32.
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Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführung weist die Xeckgassicherung
5 im Zufuhrkanal 12 der Drosselschraube 36 nachgeordnet ein AnlüSt- oder Druckknopfventil
37 auf.
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Ist nur ein tVrerbraucher mit dem Druckreglergehäuse 1 zu verbinden,
kann die Schlauchleitung 4 direkt angeschlossen erden - Fig. 1 -. Sind jedoch mehrere
Verbraucher anzuschließen, 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 Druckreglergehause
integriert sein - Fig. 4 und 5 -. Die Absperreinrichtung 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 Leckgasverlust zu schützen, muß die Einzelfunktion sowohl bei nur Verbraucheranschluß
als auc bei mehreren Verbraucheranschlüssen gewahrt bleiben.
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Jede Absperreinrichtung 5 muß also eine Doppelfunktion erfüllen, nämlich
den Abschluß des Steuerkanals 19 und des Arbeitekanais 13. Der Arbeitskanal 18 darf
aber unter keinen Umständen geöffnet werden können, bevor nicht durch den bereits
geöffneten Steuergaskanal 19 die Funktionsbereitschaft 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 kcaxial
angeordnet. Eine mit einem Ventilteller 54 versehene Ventilspindel 55 nur das Steuerventil
52 ist über eine Feder 56 am Gehäuse 51 abgestützt; eine mit einem Ventilteller
57 versehene Ventilspindel 58 für das Arbeitsventil 33 über eine jeder 59 ebenfalls.
Das freie Ende der Ventilspindel 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 5 voll öffnet, dann erst das
Arbeitsventil 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 DructreglergehEuse 1 über eine Überwurfmutter 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 Verraucher augen entfernt und an seiner Stelle die Schlauchleitung 4 direkt
angeschlossen werden. Bei der Ausführung in Fig. 5 sind drei Absperreinrichtungen
5 in das Druckreglergehäuse 1 integriert. Diese Darstellung zeigt auch, daß wahlweise
Hebel oder Spindel zum Betätigen der Absperreinrichtung 5 verwendet werden.
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In das Gehäuse der Leckgassicherung 3 integriert sind auch die Absperreinrichtungen
5 bei der Ausführung nach Fig. 6 und 7. Hier ist in die Leckgassicherung 3 eine
Rohrbruchsicherung 6 integriert. Mit der Pilotmembran 33 ist eine sie ctuf 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 Steuergasventil 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 au.
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Am Ceginn 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 reffnetem 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 Arbeitsgasventil 32, auch die Kammer
15 wird mit dem Gas unter Arbeitsdruck gefüllt.
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Fei geöffneter Absperreinrichtung 5 wurde zunächst der Steuergaskanal
19 freigegeben; sodann der Arbeitsgaskanal 1d, so daß das Arbeitsgas in den Innenschlauch
41 strömen kann. Der Druck des Arbeitsgases im Innenschlauch 41 ist entsprechend
dem DrucKanteil der Feder 66 etwas vermindert.
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Beim auftreten eines Lecks in der Schlauchleitung 4 tritt das anhand
der Fl. 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 Leckgassicherung 3 nicht an. In der Arheitskammer
15 fällt aber der Druck ab. Dadurch, daß jetzt in der Steuerkammer 16 der Druck
überwiegt, wird die Pilotmembran 33 mit dem Ventilabschlußteil 67 gegen die Kraft
der Steuerfeder 68 auf die Ventildüse 66 zu gedrückt. Dadurch wird der Arbeitsgaswstrom
weiter gedrosselt; es entsteht in der Arteitskammer 15 ein Sog, der schlagartig
das Arbeitsventil 32 durch das Ventilabschl@ßteil 67 schließt.
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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 Bereitstellung,
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 3teuergas 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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