DE3032784C2 - Ventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Bei Druckmittelbehältern werden als Überdrucksicherung sowie als schnell sich öffnendes und ein schnelles Entleeren gestattendes Verschlußelement vielfach Berstmembranen verwendet. Diese erfordern jedoch einen verhältnismäßig hohen fertigungstechnischen Aufwand, wenn sie den an sie gestellten Forderungen gerecht werden sollen.

Andere Verschlußvorrichtungen, wie z. B. selbstdichtende Kegelventile.haben den Nachteil.daß sie gegen den Druck des Mediums, dessen Ein- bzw. Ausströmen sie beeinflussen sollen, geöffnet werden müssen und auch nur ein verhältnismäßiglangsames öffnengestatten.

Aus der DE-OS 21 22 423 ist auch ein Ventil bekannt, bei dem das Verschlußelement als den Querschnitt der Einlaßöffnung völlig überspannende, mit Sollbruchzone ausgebildete Scheibe ausgebildet ist, die mit e^aem mittels einer Treibladung betätigbaren Kolben in Verbindung steht, so daß beim Zünden der Treibladung der Kolben in Richtung des von der Druckquelle her wirkenden Druckes beaufschlagt und dadurch der Sollbruchwert überschritten und das Verschlußelement betätigt wird. Dieses Ventil ist in seiner Wirkung zwar zufriedenstellend, jedoch hat es den Nachteil, daß die Treibladung in der Wand des Gehäuses und somit an leicht zugänglicher und manipulierbarer Stelle angeordnet ist. und daß zusätzlich zum Raum für die Treibladung selbst noch ein verhältnismäßig großer weiterer Raum vorhanden ist, in den die Pulvergase einströmen und dann den Kolben betätigen müssen.

Aus der US-PS 41 11 221 ist weiterhin ein in der Ausgangsstellung offenes Ventil bekannt, dessen kolbenförmiges Verschlußelement unter Druckgaseinwirkung in die »Schließstellung« des Ventils überführbar ist. Das Druckgas wird mu;els einer pyrotechnischen Treibladung erzeugt, die auch hier von außen in die Wandung des Ventilgehäuses eingeschraubt ist. Damit weist dieses Ventil die prinzipiell gleichen Nachteile wie das Ventil gemäß der DE-OS 21 22 423 auf, ganz abgesehen davon, daß es sich um einen anderen Ventiltyp handelt, bei dem keine Öffnung freigegeben, sondern wenigstens eine Öffnung verschlossen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art so auszubilden, daß es bei möglichst kompakter und funktionssicherer Bauweise zu einer Verkürzung der Ansprechzeiten führt.

Erfindungsgemäß wird dies mit einer Ausbildung des Ventils gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1 erreicht. Dadurch, daß die Treibladung bzw. die pyrotechnische Ladung als Druckpatrone direkt im Kolben untergebracht ist und sich Kolben und Gehäuse im Bereich der Verbindungsöffnungen zwischen Treibladung und benachbarten Kolben- und Gehäuseflächen verhältnismäßig nahe gegenüberstehen, ist die Zeit bis zum Ansprechen des Ventils im Bedarfsfall auf ein Minimum, nämlich auf wenig* Millisekunden reduziert, was beim Einsatz für Feueriöschzwecke beispielsweise in Schiffsmaschinenräumen oder in Großrechenanlagen aber von ganz entscheidender Bedeutung ist.

Die Ausbildung der pyrotechnischen Ladung, bei der es sich beispielsweise um eine solche gemäß der DE-PS 16 46 313 handeln kann, als in den Kolben einsetzbare komplette Druckpatrone, hat fertigungstechnische Vorteile und gewährleistet für alle Anwendungsfälle gleiche Verhältnisse.

Die einander gegenüberliegenden Kolben- und/oder Gehäuseflächen sind vorzugsweise rotationssymmetrisch, insbesondere kegelig ausgebildet. Das hat zum einen fertigungstechnische Vorteile, zum anderen dient diese Ausbildung der Erzielung einer möglichst kurzen Baulänge. Selbstverständlich müssen die Stirnflächen des Kolbens und die korrespondierende Fläche des Gehäuses nicht übereinstimmend ausgebildet sein und wäre es denkbar, zwischen beiden auch einen größeren Abstand vorzusehen. Im Sinne der erwähnten kurzen Baulänge wird jedoch in der Regel einer solchen gleich-

artigen Gestaltung der Vorzug zu geben sein.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Ventils sind in den Ansprüchen 2 bis 6 angegeben. Nach Anspruch 2 ist vorgesehen, das Verschlußelement tellerförmig auszubilden. Nach einem weiteren Vorschlag wird das Verschlußelement mit einem Abscherbund ausgebildet. Dadurch wird gewährleistet, daß bis zum Erreichen eines vorgegebenen Druckes bzw. einer bestimmten Kraft die Einlaßöffnung des Ventils sicher verschlossen bleibt, nach Abscheren des Bundes der Druck des durchströmenden Mediums jedoch im Sinne eines schnellen und vollständigen Öffnens des Einlaßquerschnittes unterstützend und beschleunigend mitwirkt. In jedem Falle werden die Verhältnisse selbstverständlich so gewählt, daß der Durchflußweg so hinreichend groß ist, wie die Gegebenheiten es gerade erforderlich machen.

Da es sich bei Einrichtungen dieser Art gewöhnlich um solche handelt, die über eine längere Zeit hinweg ohne Inanspruchnahme in Bereitschaft sein müssen, könnte es vorkommen, daß aus irgendwelchen Gründen die elektrische Auslösung versagt. Um auch in diesem Falle eine schnelleöffnungdesVentilsimBedarfsfallezuyiwährleisten, ist vorgesehen, die elektrische Auslösung mit einer mechanischen Betätigungzukombinieren.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in Ausführungsbeispielen gezeigt und wird anhand dieser nachstehend beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 das erfindungsgemäße Ventil im Schnitt mit pyrotechnischer und mechanischer Betätigung.

F i g. 2 ein nur für elektrisch auslösbare pyrotechnische Betätigung vorgesehenes Ventil.

Nach F i g. 1 weist das Gehäuse 1 den im wesentlichen hohlzylindrischen Außenkörper la und den Innenzylinder 13 auf. Dies ist jedoch eine rein fertigungstechnische Maßnahme und selbstverständlich könnte das Gehäuse auch nur aus einem einzigen entsprechend gestalteten Teil gefertigt sein. An dem mit dem Schraubansatz 19 ausgebildeten Ende des Gehäuses befindet sich die Einlaßöffnung 2, die mittels der Dichtscheibe 3 und dem hier als scheibenförmiger Ventilteller ausgebildeten Verschlußelement 5 mit Abscherbund 5a verschlossen ist. Durch den Schraubring 6 ist das Verschlußelement in seiner Lage gehalten und über den Ventilstößel 4 mit Gewindezapfen 7 ist es mit dem Kolben 8 verbunden. Im Kolben 8 befindet sich die gestrichelt dargestellte Druckpatrene 9 mit pyrotechnische Ladung. Durch den verjüngt ausgebildeten hinteren Kolbenteil sind die elektrischen Zuleitungen 10 für die Auslösung der pyrotechnischen Ladung hindurchgeführt. In den Innenzylinder 13 ist der Schraubrin_t' 12 als Kolbenhubbegrenzung eingeschraubt. Das Ende des verjüngten hinteren Kolbenteils ist in die Schloßmutter 14 eingeschraubt, die ihrerseits mittels der Paßfeder 15 an einer Verdrehung gegenüber der mittels des Flansches 17 vom aufgeschraubten Gehäusedeckel 18 verdrehbar gehaltenen Hülsen 16 gesichert ist. Der Raum 26 zwischen der vorderen kegelig ausgebildeten Stirnfläche 20 des Kolbens 8 und der ebenfalls kegelig ausgebildeten Fläche 22 des Gehäusezylinders 13 steht über die öffnungen 11 mit der pyrotechnischen Ladung in Verbindung. Mit 24 sind die Ventilauslaßöffnungen bezeichnet.

Wird über die Zuleitungen 10 die Treibladung 9 gezündet, so bewirken die sich entwickelnden Treibgase, die unter Aufreißen des vorderen Endes der Treibladungshülse über die Öffnungen 11 in den Raum 26 einströmen, daß der Kolben 8 und über den Ventilstößel 4 mit diesem auch das Ve-'-chlußelement 5 unter gleichzeitiger Abscherung des Bundes 5a an dem Schraubring 6 in Richtung des Kolbenhubbegrenzungsrings 12 bis zu diesem hin verschoben wird, wodurch die Einlaßöffnung 2 freigegeben ist und über diese unter Abscheren der Dichtscheibe 3 durch das Behältermedium letzteres aus dem nicht gezeigten Behälter, in den das Gehäuse 1 mittels des Schraubansatzes 19 eingeschraubt ist. ein- und über die Auslaßöffnungen 24 ausströmen kann. Zweckmäßig ist der Ventilstößel 4 dabei so bemessen.

ίο daß beim Anschlag des Kolbens 8 am Schraubring 12 das Verschlußelement zumindest angenähert am Innenzylinder 13 zur Anlage kommt und so sichergestellt ist. daß der Durchflußquerschnitt für das Medium völlig frei ist.

Bei der Verschiebung des Kolbens 8 nimmt dieser über sein verjüngtes Ende die auf diese aufgeschraubte Schloßmutter 14 mit, wodurch diese mittels der F'aßfeder 15 in der Nut 27 gegen Verdrehung gesichert in der Hülse 16 entlanggleitet.

Im Falle einer beabsichtigten mechanischen Auslösung des Ventils wird mittels eines geeigneten Werkzeuges die Hülse 16 verdreht. Ober oie Paßfeder 15 wird dadurch auch die Schloßmutter 14 verdreht und damit auf den Kolben 8 ein Zug in Richtung des Schraubrings 12 ausgeübt, bis der Scherbund 5a abreißt. Durch den Druck des Mediums im nicht gezeigten Behälter wird dann der Kolben 8 mit Ventilstößel 4 und Verschlußelement 5 verschoben, bis der Kolben 8 am Schraubring 12 anliegt. Gleichzeitig wird dabei dann auch die Schloßmutter 14 ohne weiteres Verdrehen in der Hülse 16 um ein entsprechendes Maß verschoben. Eine besondere Sicherung des Kolbens 8 gegen Verdrehen im Gehäuse kann vorgesehen werden, in der Regel ist sie jedoch nicht notwendig, da durch den über den Schraubring 6 eingespannten Scherbund 5a eine solche Sicherung gegen Verdrehen an sich gegeben ist, nach dem Abscheren des Scherbundes 5a eine Verdrehung in der Regel aber nicht mehr erfolgt, jedoch auch keine nachteilige Wirkung hätte.

Bei dem nur für elektrische Auslösung vorgesehenen Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist der Außenkörper la mit Deckel 18 weggelassen. In diesem Falle sind auch die Teile für die mechanische Auslösung selbstverständlich entbehrlich und dementsprechend nicht vorhanden.

Ansonsten entspricht diese Ausführungsforni in ihrer Gestaltung und auch Wirkungsweise Jerjenigcn der F i g. 1. Die Druckpatrone 9 ist hier mittels des Schraubrings 21 im Kolben 8 befestigt. 28 bezeichnet einen Dichtungsring und 25 bezeichnet. Schrauben, mittels welcher der Kolben 8 vor Montage des Ventils auf dem nicht gezeigten Druckmittelbehälter fixiert wird. Nach der Montage werdeii die Schrauben 25 durch ein geeignetes Dicht- und Klebemittel fixiert.

Nach elektrischer Auslösung der Druckpatrone 9 erfolgt auch hier unter Aufreißen des vorderen Endes 23 der Druckgaspatrone das Ausströmen der Treibgase über die Öffnungen 11. was wiederum, wie in Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben, die Verschiebung des Kolbens 8 und Auslösung der weiteren Vorgänge zur Folge hat.

Es versteht sich, daß die konstruktive Ausführung und die Abmessungen des Ventils dem jeweiligen Anwendungszweck angepaßt werden und daß für die einzelnen Teile des Ventils geeignete Materialien zur Anwendung kommen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Ventil mit einem eine Ein- und eine Auslaßöffnung aufweisenden Gehäuse und einem mit einem Ventilsitz dichtend zusammenwirkenden Verschlußeiement. das über einen Ventilstößel mit einem in einer Gehäusebohrung axial verschiebbar angeordneten und mittels einer elektrisch zündbaren pyrotechnischen Ladung betätigbaren Kolben verbunden ist. dadurch gekennzeichnet, daß die pyrotechnische Ladung als eine in den Kolben (8) einsetzbare Druckpatrone (9) ausgebildet ist. und daß ein Raum (26) zwischen der dem Verschlußelement (5) zugewandten vorderen Stirnfläche (20) des in Schließstellung des Ventils sich in seiner vorderen Endstellung befindenden Kolbens und einer dieser gegenüberliegenden Fläche (22) einer sacklochartigen Vertiefung der Gehäusebohrung über wenigstens eine im Kolben ausgebildete Öffnung (11) mit dem Verbrennungsraum der pyrotechnischen Ladung in Verbindung steht, und daß die hintere, von der elektrischen Zuleitung (10) durchsetzte Stirnfläche des Kolbens gegenüber der Gehäusebohrung abgedichtet verschlossen ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement (5) tellerförmig ausgebildet ist.

3. Ventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement (5) einen über seinen Umfang vorstehenden flachen ringförmigen Abscherbund ^a) aufweist, der in der Schließstellung durch Linen in das Gehäuse (1) eingeschraubten Schraubring (6) £ .-halten ist.

4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Verschlußetement (5) und Ventilsitz eine Dichtungsscheibe (3) angeordnet ist.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere, differentialkolbenartig verjüngt ausgebildete Ende des Kolbens (8) durch einen in das der Einlaßöffnung (2) abgewandte Ende des Gehäuses (1) eingeschraubten Kolbenhubbegrenzungsring (12) hindurchgeführt ist.

6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß das hintere, differentialkolbenartig verjüngt ausgebildete Ende des Kolbens (8) in eine außerhalb des Kolbenhubbegrenzungsrings (12) angeordnete Schloßmutter (14) eingeschraubt ist, die mittels einer Paßfeder (15) gegen Verdrehen gesichert, aber axial verschieblich in einer mittels eines Flansches (17) im Gehäuse (1) drehbar angeordneten und sich aus dem Gehäuse heraus erstreckenden, an ihrer Außenseite mit Angriffsflächen für einen Schraubenschlüssel oder dergleichen 'versehenen Hülse (16) angeordnet ist.