-
Schutzventilanordnung
-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzventilanordnung in einer
Strömungsmittelanordnung, die mindestens einen strömungsmittelverbraucher, eine
primärdruckmittelquelle und eine Sekundärdruckmittelquelle und eine Steueranordnung
zur Steuerung der Druckbeaufschlagung des Verbrauchers aus den Druckmittelquellen
aufweist zur wahlweisen Trennung der Sekundärdruckmittelquelle von der Primärdruckmittelquelle
im Störfall.
-
Es ist bekannt, Türen mit Druckmittelzylindern zu betätigen.
-
Beispielsweise werden Feuerschutztüren auf Schiffen in dieser Weise
betätigt. Die einzelnen Verstellzylinder oder Gruppen von Verstellzylindern werden
nicht nur von einer
zentralen Druckmittelversorgung gespeist, etwa über Kompressoren,
sondern stehen auch in Verbindung mit einer Druckmittelhilfsquelle, die bei Ausfall
des Primärdruckmittels eine vorgegebene Anzahl von Betätigungen ermöglicht, bis
die Druckmittelhilfsquelle erschöpft ist.
-
Die Sekundärdruckmittelquelle ist in der Regel ein Druckreservoir,
das im Normalbetrieb über das Primärdruckmittel aufgefüllt wird.
-
Feuerschutztüren auf Schiffen, die Laderäume oder Auto- bzw. Eisenbahndecks
oder dergleichen mit anderen Räumen verbinden, sind normalerweise ständig geschlossen
und schließen sich selbsttätig, wenn sie vorübergehend von einem Passanten geöffnet
werden. Feuerschutztüren im sogenannten Salonbereich sind hingegen normalerweise
geöffnet.
-
Für beide Feuerschutztüren ist jedoch Bedingung, daß sie im Brandfalle
im geschlossenen Zustand sind. Der Befehl zum Schließen der Feuerschutztüren bzw.
zum Geschlossenhalten der Türen kann willkürlich, zum Beispiel von der Kommandobrücke
gegeben werden. Wahlweise kann jedoch ein derartiger Befehl auch durch entsprechende
Brandmelder erzeugt werden.
-
Durch übermäßige Hitzeeinwirkung kann jedoch geschehen, daß die Steueranordnung
für die Verstellzylinder unkontrollierte Stellsignale erzeugt und etwa aufgrund
des
noch anstehenden Primärdrucks ein Uffnen der Feuerschutztür herbeiführt. Ebenso
kann über den Sekundärmitteldruck ein unkontrolliertes öffnen einer Feuerschutztür
bewirkt werden.
-
Es gibt jedoch auch eine Reihe anderer Anwendungsfälle, in denen ein
Störfall erfordert, daß der Verbraucher von der Primärquelle abgetrennt und auch
die Verbindung zwischen Primär- und Sekundärdruckmittelquelle aufgehoben wird.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Schutzventil zu
schaffen, das im Störungsfall die Primärquelle von der Sekundärquelle und/oder dem
Verbraucher bzw. der Steueranordnung für den Verbraucher trennt und für eine Entlüftung
des Verbrauchers bzw.
-
der Sekundärquelle sorgt.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein von einer
Feder in Schließrichtung vorgespanntes Ventilglied in einem Ventilgehäuse angeordnet
ist, das von einem Stellglied normalerweise in Offenstellung gehalten ist und die
Primärquelle über einen Anschluß mit der Steueranordnung und der Sekundärquelle
verbindet, das Stellglied in der Offenstellung des Ventilglieds eine Verbindung
des Anschlusses mit
einem weiteren an Atmosphäre liegenden Anschluß normalerweise
sperrt, in der Schließstellung das Ventilglied jedoch freigibt und am Stellglied
eine Gegenkraft zur Ventilfeder angreift und daß schließlich ein Störfühler mit
dem Ventilgehäuse verbunden ist, der im Störfall die Gegenkraft reduziert oder eliminiert
derart, daß das Ventilglied in Schließstellung geht.
-
Bei der erfindungsgemäßen Ventilanordnung wird im Normalfall die Steueranordnung
ständig mit dem Primärdruckmittel beaufschlagt. Auch die Sekundärquelle wird ständig
mit Primärdruckmittel versorgt, so daß auch bei Ausfall des Primärdruckmittels der
Verbraucher über eine gewisse Zeit mit Druckmittel versorgt werden kann, beispielsweise
eine vorgegebene Anzahl von Betätigungsvorgängen über die Steueranordnung für einen
Verstellzylinder herbeigeführt werden kann. Steigt im Bereich des Verbrauchers und/oder
der Steueranordnung die Umgebungstemperatur über einen kritischen Wert, der die
Zerstörung der Steueranordnung zur Folge haben kann, beispielsweise über 2000C,
spricht der Störfühler an und wirkt auf die Gegenkraft am Stellglied derart ein,
daß die Ventilfeder das Ventilglied in Schließstellung bringen kann. Auf diese Weise
sperrt das Ventilglied die Verbindung zwischen Primär- und Sekundärquelle.
-
Gleichzeitig wird jedoch der Verbraucher und ggf. auch
die
Sekundärquelle entlüftet. Dadurch wird ein Restdruck in der Steueranordnung und/oder
der Sekundärquelle vermieden, der andernfalls eine unerwünschte Betätigung eines
Verstellzylinders oder eines sonstigen Verbrauchers zur Folge haben könnte. Damit
ist im Störfalle eine vollständige Sicherheit gegen eine unerwünschte Betätigung
des Verbrauchers gegeben. So kann etwa eine im Brandfalle geschlossene Feuerschutztür
nicht mehr ungewollt geöffnet werden.
-
Es gibt verschiedene konstruktive Möglichkeiten, das Stellglied in
der Schutzventilanordnung gegenüber der Ventilfeder festzulegen und die Festlegung
im Störfalle aufzuheben. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Stellglied
über eine Schmelzlotverbindung im Ventilgehäuse festgelegt. Steigt die Temperatur
im Bereich des Schutzventils über einen vorgegebenen Wert, schmilzt das Schmelzlot
und die Ventilfeder drückt das Ventilglied gegen den Ventilsitz in der oben beschriebenen
Weise.
-
Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung weist das Stellglied
eine Stange auf, die unter Belassung eines Ringkanals durch eine zum Ventilsitz
führende Bohrung geführt ist und an die Bohrung der Anschluß für die Steueranordnung
und die Sekundärquelle angeschlossen
sind. Für den Fall, daß das
Stellglied mit Schmelzlot festgelegt ist, sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung
vor, daß das Stellglied mit einem erweiterten Abschnitt über die Schmelzlotverbindung
eine mit der Sekundärquelle verbundene Kammer vom Ringkanal trennt und ein dem Ventilglied
abgewandter Abschnitt der Stange die Kammer zum Anschluß öffnet, wenn das Ventilglied
durch Schmelzen der Schmelzlotverbindung in die Schließstellung geht. Im Normalfall
hält der erweiterte Abschnitt der Stange die Bohrung im Ventilsitz gegenüber der
mit der Atmosphäre verbundenen Kammer verschlossen. Erweicht das Schmelzlot infolge
über schreitens seiner vorgegebenen Temperatur, wird der erste Anschluß des Schutzventils
mit der ständig entlüfteten Kammer verbunden, der dann ebenfalls entlüftet wird.
-
Es kann sich als zweckmäßig erweisen, die Primärluft über das Ventil
unmittelbar an die Steueranordnung zu legen, während in der Verbindung zur Sekundärquelle
ein Rückschlagventil angeordnet ist, das ein Rückströmen von Sekundärluft zur Primärquelle
verhindert.
-
In diesem Falle ist erforderlich, einen dritten mit Atmosphäre verbundenen
Anschluß vorzusehen, über den die Entlüftung der Sekundärquelle erfolgt. In diesem
Zusammenhang sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor,
daß die
Kammer auf der der Erweiterung gegenüberliegenden Seite durch eine Wand begrenzt
ist, die eine öffnung aufweist, die durch eine mittels Schmelzlot erhaltene Einsatzscheibe
Luftdicht verschlossen ist und durch die beim Schmelzen des Schmelzlotes der zugehörige
Stangenabschnitt hindurchtritt und die öffnung unmittelbar mit der Sekundärquelle
verbindet.
-
Es kann die Notwendigkeit bestehen, daß'nach dem Absperren des Primärmitteldrucks
durch die Schutzventilanordnung vorübergehend noch eine Betätigung des Verbrauchers
erfolgen soll, beispielsweise eine Betätigung einer Feuerschutztür. In diesem Zusammenhang
sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß in die Verbindung zwischen dem weiteren
Anschluß und der Sekundärquelle hinter dem Rückschlagventil in Strömungsrichtung
der Primärströmung gesehen eine Drossel geschaltet ist. Die vorzugsweise verstellbare
Drossel bewirkt, daß die Sekundärquelle im Entlüftungsfalle nur langsam leert. Der
für eine Zeitlang in der Sekundärquelle noch aufgebaute Druck kann daher zur ein-
oder mehrmaligen Betätigung eines Verstellzylinders oder dergleichen eingesetzt
werden, bis er über einen unteren vorgegebenen Wert absinkt.
-
Das Ventilglied ist vorzugsweise eine Kugel, die mit einem konischen
Ventilsitz zusammenwirkt. Die Vorspannfeder
wirkt über ein zentrierendes
Druckelement auf die Kugel.
-
Normalerweise reicht die Federvorspannung aus, im Ansprechfalle die
Ventilkugel gegen den Ventilsitz zu drücken.
-
Die Verwendung eines zentrierenden Druckelements hat jedoch den Vorteil,
daß die Kugel in ihrer Offenstellung zentriert vor dem Ventilsitz gehalten wird.
Im Auslösefall wird die Kugel vom Ventilsitz zentriert und vom anstehenden Mediumdruck
gegen den Ventilsitz gehalten, auch wenn die Vorspannfeder durch Materialerweichung
nahezu spannungslos wird. Besonders vorteilhaft ist, wenn das zentrierende Element
eine konische Ausnehmung aufweist, die die Kugel teilweise aufnimmt.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Vorspannfeder
und/oder das zentrierende Element aus einem Material, das einen niedrigeren Schmelzpunkt
als die Ventilkugel und der Ventilsitz bzw. das Ventilgehäuse aufweist. Bei einer
zu starken Temperaturerhöhung schmilzt das Material und fließt gegen den Ventilsitz,
so daß das Ventilglied am Ventilsitz festbackt und eine wirksame Dichtung herbeiführt.
-
Bei Verwendung eines Schmelzlotes zur Festlegung des Stellgliedes
sitzt der Störfühler im Gehäuse der Schutzventilanordnung. In vielen Fällen ist
es nicht möglich oder nicht zweckmäßig, das Schutzventil an einem Ort
anzubringen,
das unmittelbar im Brandfalle einer Hitzeeinwirkung ausgesetzt ist. Es kann daher
zweckmäßig sein, den Störfühler an einen beliebigen Ort unabhängig vom Schutzventil
anzuordnen. Außerdem ist es bei anderen Störfällen, beispielsweise beim Auftreten
einer radioaktiven Strahlung, gar nicht möglich, den Störfühler im Schutzventilgehäuse
unterzubringen. Hierfür sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß das Stellglied
mit einem Kolben verbunden ist, der in einer Zylinderbohrung des Ventilgehäuses
dichtend verschiebbar ist, deren dem Ventilglied gegenüberliegender Druckraum über
den Störfühler im Störfall mit Atmosphäre verbindbar ist und daß der Kolben in öffnungsstellung
des Ventilglieds die Sekundärquelle mit dem Druckraum verbindet und in der Schließstellung
vom Druckraum t trennt. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird die Gegenkraft
zur Ventilfeder von einem Druck ausgeübt, der einen Kolben beaufschlagt, der mit
dem Stellglied zusammenwirkt. Der Druck wird von der Sekundärquelle abgenommen.
Mit Hilfe eines Störfühlers wird auf irgendeine Art und Weise eine Entlüftung des
Druckraums herbeigeführt. Dies kann zum Beispiel dadurch geschehen, daß die Entlüftungsleitung
mit Schmelz lot verschlossen ist. Es ist jedoch auch möglich, ein Lüftungsventil
zu betätigen, das seinen Impuls von einem beliebigen Temperaturfühler oder dergleichen
erhält. Im
Entlüftungsfalle wird der Druckraum entlastet, und der
Kolben wird mit Hilfe der Ventilfeder verstellt, so daß das Ventilglied in Schließstellung
gehen kann. Dadurch wird die Verbindung zwischen Primär- und Sekundärquelle getrennt.
Da die Sekundärquelle ebenfalls entlüftet wird, kann sie nicht erneut einen Druck
im Druckraum aufbauen.
-
Damit nun die beschriebene Anordnung im gewünschten Fall auch ohne
weiteres wieder in Betrieb genommen werden kann, sieht eine andere Ausgestaltung
der Erfindung vor, daß die Primärquelle über eine Drossel mit dem Druckraum verbunden
ist und in der Verbindung zwischen Sekundärquelle und dem Druckraum ebenfalls eine
Drossel angeordnet ist, wobei der Entlüftungsquerschnitt für den Druckraum größer
ist als der wirksame Querschnitt der Drosseln. Wird die Entlüftung des Druckraums
beendet, kann die beschriebene Drosselbohrung mehr oder weniger langsam mit Druckmittel
gefüllt werden, so daß dadurch der Kolben wieder entgegengesetzt ve:rstellt wird
und über das Steliglied das Ventilglied-in die Offenstellung bringt. Bei dieser
Ausführungsform wird jedoch durch die beschriebene Drosselbohrung im Störungsfall
ein ständiger minimaler leckverlust erhalten. Ist dieser aus bestimmten Gründen
nicht statthaft oder erwünscht, kann innerhalb der Drosselbohrung ein dieses verhinderndes
Zusatzventil, zum Beispiel mit. Schmelzlotauslösung, vorgesehen werden.
-
In einer weiteren konstruktiven Ausgestaltung der zuletzt erwähnten
Ausführungsform ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Kolben zwischen axial beabstandeten
Dichtabschnitten einen Ringspalt freiläßt, in den eine mit dem Druckraum in Verbindung
stehende Bohrung und eine mit der Sekundärquelle verbundene Bohrung münden, wenn
das Ventilglied in Offenstellung ist, die mit der Sekundärquelle verbundene Bohrung
mit dem gegenüberliegenden Druckraum der Zylinderbohrung in Verbindung steht, wenn
das Ventilglied in der Schließstellung ist und der gegenüberliegende Druckraum über
eine Bohrung ständig mit Atmosphäre in Verbindung steht. Das Stellglied wirkt vorzugsweise
mit einem Ansatz des Kolbens zusammen, der dichtend in der Bohrung zum Ventilsitz
verschiebbar ist und in der Schließstellung des Ventilgliedes die Bohrung gegenüber
einer Entlüftungsbohrung absperrt und in der Offenstelluna des Ventilglieds freigibt.
-
Das Ventilglied benötigt normalerweise zwischen Offen-und Schließstellung
nur einen relativ kleinen Hub, zum Beispiel 3 mm. Dieser Hub kann zur Durchführung
der oben beschriebenen Schaltvorgänge mit dem Kolben unter Umständen nicht ausreichen.
Daher sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß der Kolben einen Hohlraum
aufweist, das Stellglied mit einer Stange über eine Bohrung im Kolben in den Hohlraum
eingreift und zwischen
den Enden der Stange im Hohlraum und der
gegenüberliegenden Wand des Hohlraums eine Feder angeordnet ist, die schwächer als
die Ventilfeder ist. Kolben und Stellglied greifen auf diese Weise teleskopisch
ineinander, und der Kolben kann auch nach dem Erreichen der Schließstellung des
Ventilglieds noch um ein gewisses Ausmaß mit Hilfe der im Hohlraum angeordneten
Feder verstellt werden.
-
Bei dem Einsatz des beschriebenen Schutzventils auf Schiffen oder
auch in anderen Anwendungsfällen muß weitgehende Korrosionsfreiheit gewährleistet
werden. ferner muß das Ventil auch bei höheren Temperaturen noch seine Schaltfunktionen
durchführen können. Daher wird das Ventilgehäuse und auch das Ventilglied vorzugsweise
äus rostfreiem Stahl gefertigt. Eine derartige Fertigung ist jedoch verhältnismäßig
aufwendig. Daher sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß das Gehäuse in
zwei Abschnitte unterteilt ist, von denen der eine das Ventilglied und der Ventilsitz
enthaltende Abschnitt aus hitzebeständigem Metall und der andere alle übrigen Teile
und Bohrungen enthaltende Abschnitt aus einem leichteren, einen niedrigeren Schmelzpunkt
aufweisenden Material besteht, das vorzugsweise korrosionsbeständig ist. Der zweite
Abschnitt kann zum Beispiel aus Aluminium gefertigt werden, was den Fertigungs-
und Materialaufwand erheblich verringert. Aluminium hat zwar einen niedrigen
Schmelzpunkt,
es ist jedoch unwichtig, wenn im Ansprechfalle alle Schutzventilteile außer dem
Ventilglied und dem Ventilsitz durch Feuereinwirkung zerstört werden.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
-
Fig. 1 zeigt äußerst schematisch eine pneumatische Steuerung mit einem
Schutzventil nach der Erfindung.
-
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf ein schematisch.<dargestelltes
Schutzventilgehäuse.
-
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Schutzventil
entlang der Linie 3-3.
-
Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform eines
Schutzventils nach der Erfindung.
-
Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch die Darstellung nach Fig. 4 entlang
der Linie 5-5.
-
Bevor auf die in den Zeichnungen dargestellten Einzelheiten näher
eingegangen wird, sei vorangestellt, daß jedes der beschriebenen Merkmale für sich
oder in Ver-
bindung mit Merkmalen der Ansprüche von erfindungswesentlicher
Bedeutung ist.
-
In Fig. 1 ist ein Verstellzylinder allgemein mit 10 bezeichnet. Sein
Gehäuse 11 ist schiffsfest angebracht.
-
Seine Kolbenstange 12 ist mit einer verschiebbaren Feuerschutztür
13 verbunden. Der Verstellzylinder 10 ist doppelt wirkend. Der Einfachheit halber
wird eine Verstellrichtung durch eine Feder 14 angedeutet, die von einer Seite gegen
den Kolben 15 anliegt. Der Druckraum 16 des Verstellzylinders ist mit einer Steueranordnung
17 verbunden, die wahlweise den Druckraum 16 mit einem Druckmittel beaufschlagt
oder den Druckraum 16 entlüftet. Von einer nicht gezeigten Primärdruckquelle, beispielsweise
Kompressoren an Bord eines Schiffes, wird Luft mit dem Primärdruck Po auf ein Schutzventil
18 gegeben, das normalerweise ständig geöffnet ist. Sein erster Anschluß 19 ist
mit der Steueranordnung 17 verbunden. über die Steueranordnung 17 kann daher die
Tür 13 in bekannter Weise sowohl am Ort der Tür als auch zentral, wie durch den
Pfeil 20 angedeutet, bestätigt werden. Ein Luftbehälter 21 ist über eine Leitung
22 ebenfalls ständig mit der Steueranordnung 17 verbunden.
-
Er ist außerdem über einen zweiten Anschluß 23 des Schutzventils 18
mit diesem verbunden. Im geöffneten
Zustand des Schutzventils 18
ist der Luftbehälter 21 ebenfalls ständig mit dem Primärdruck Po beaufschlagt.
-
Fällt der Primärdruck aus irgendeinem Anlaß unter einen vorgegebenen
Wert, läßt sich eine Anzahl von Betätigungen des Verstellzylinders 10 auch über
den Luftbehälter 21 vornehmen. Nachstehend wird das Schutzventil 18 näher erläutert.
-
Ein Ventilgehäuse 30 weist eine durchgehende gestufte Bohrung auf
mit einem ersten Bohrungsabschnitt 31, der sich bei 32 konisch zu einem zweiten
Bohrungsabschnitt 33 mit stark geringerem Durchmesser erstreckt. An den Bohrungsabschnitt
33 schließt sich ein dritter Bohrungsabschnitt 34 an, dessen Durchmesser wieder
dem des Bohrungsabschnitts 31 entspricht. Der Bohrungsabschnitt 33 ist mit einem
Kanal 35 verbunden, der mit der Leitung 19 nach Fig. 1 in Verbindung steht. Der
Bohrungsabschnitt 34 ist mit einer Querbohrung 36 versehen, die ständig mit Atmosphäre
verbunden ist. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist der Bohrungsabschnitt 33 außerdem
mit einem gegenüber dem Kanal 34 um 900 versetzten Kanal 37 verbunden, der mit einer
Querbohrung 38 verbunden ist, die am einen Ende in einen Ventilsitz 39 mündet, der
einer Ventilkammer 40 zugekehrt ist. Wie ferner aus Fig. 3 ersichtlich, ist die
Ventilkammer 40 mit einem Kanal 41
verbunden, der mit der Leitung
23 zum Druckluftreservoir 21 (Fig. 1) führt.
-
Der Bohrungsabschnitt 31 des Ventilgehäuses ist am freien Ende durch
einen Schraubstopfen 42 verschlossen.
-
Er dient gleichzeitig als Widerlager für eine Druckfeder 43, die am
anderen Ende gegen ein zentrierendes Element 44 anliegt, das auf der gegenüberliegenden
Seite einen kegeligen Sitz 45 aufweist, in dem teilweise eine Ventilkugel 46 sitzt.
Durch den Bohrungsabschnitt 33 hindurch erstreckt sich eine Stange 47, deren Durchmesser
kleiner ist als der Durchmesser des Bohrungsabschnitts 33. An dem der Kugel 46 abgewandten
Ende weist die Stange 47 eine Erweiterung 48 auf. Diese sitzt innerhalb eines topfförmigen
Käfigs. Durch den Boden des Käfigs 49 ist eine öffnung geformt, durch die sich die
Stange 47 hindurcherstreckt. Die Erweiterung 48 liegt gegen die Innenseite des Bodens
an. Eine Schmelzlotverbindung (im einzelnen nicht gezeigt) sorgt für eine Befestigung
der Stange 47 am Käfig 49 sowie für einen dichten Verschluß der öffnung am Boden.
Eine Ringdichtung 50 sorgt für eine weitere Abdichtung des Bohrungsabschnitts 33
gegenüber dem Bohrungsabschnitt 34.
-
Eine erste Scheibe 51 liegt gegen die bffnung des Käfigs
49
an. Sie besitzt eine ringförmig umlaufende Ausnehmung zur Aufnahme einer weiteren
Ringdichtung 52 Eine zweite Scheibe 53 liegt gegen die erste Scheibe 51 und wird
mit Hilfe eines Schraubstopfens 54a im Bohrungsabschnitt 34 gehalten. Ein über die
Erweiterung 48 hinausstehender Teil der Stange 47 erstreckt sich durch eine mittige
Bohrung der ersten Scheibe 51 und stützt sich dabei auf eine Einsatzscheibe 54,
die mittels Schmelz lot in der Scheibe 51 gehalten ist und die Bohrung verschließt.
-
Die Einsatzscheibe 54 befindet sich teilweise in einer mittigen Bohrung
55 der zweiten Scheibe, die in Verbindung steht mit einer Sackbohrung 56 im Stopfen
54. über eine Querbohrung 57 ist die Sackbohrung 56 mit einem Kanal 58 im Ventilgehäuse
30 verbunden, der in die Ventilkammer 40 mündet. In der Bohrung 58 ist eine verstellbare
Drosselschraube 59 angeordnet. Die Ventilkammer 40 ist durch einen Schraubstopfen
60 verschlossen, der zugleich Widerlager ist für eine Druckfeder 61, die mit einem
zentrierenden Element 62 am gegenüberliegenden Ende zusammenwirkt, das einen kegelförmigen
Sitz 63 aufweist, in dem eine Ventilkugel 64 teilweise aufgenommen ist, die gegen
den Ventilsitz 39 gedrückt wird.
-
Die Wirkungsweise des zuletzt beschriebenen Schutzventils wird nachfolgend
erläutert.
-
In der in Fig. 3 gezeigten Anordnung der Teile ist die Ventilkugel
46 durch die in der Bewegung nach Fig. 3 nach rechts begrenzte Stange 47 in Offenstellung
gehalten. Mit der Bohrung 65 im Stopfen 42 ist eine Prim3rdruckquelle verbunden
(entsprechend Po nach Fig. 1).
-
Dieser Druck kann ungehindert in den Bohrungsabschnitt 33 und von
dort in den Kanal 37 gelangen. über die Rückschlagventilkugel 64 gelangt die Luft
in die Ventilkammer 40 und damit in die Bohrung 41, so daß die Primärdruckquelle
mit dem Reservoir 42 (Fig. 1) ständig verbunden ist. Eine ständige Verbindung des
Primärdrucks Po besteht außerdem mit dem Kanal 35, so daß auch die Steueranordnung
17 ständig mit Primärdruck versorgt wird. Der Verstellzylinder 10 kann mithin in
gewünschter Weise betätigt werden.
-
Fällt der Primärdruck Po auf einen ungenügenden Wert ab, z.B. weil
die Bordversorgung auf einem Schiff ausfällt oder zusammenbricht, schließt die Ventilkugel
64 und verhindert mithin den Rückfluß der Druckluft aus dem Reservoir 21.
-
über die Leitung 22 wird die Druckluftversorgung für die Steueranordnung
17 vorübergehend aufrechterhalten.
-
Die im Reservoir 21 befindliche Druckluft reicht für
eine
Reihe von Betätigungen des Verstellzylinders 10 aus.
-
Steigt die Temperatur im Bereich des Schutzventils nach den Fign.
2 und 3 über einen vorgegebenen Wert, z.B.
-
2000C, erweicht das Schmetzlot im Bereich der Erweiterung 48 und das
Schmelzlot an der Einsatzscheibe 54.
-
Dadurch ist die Stange 47 frei, sich nach rechts zu bewegen. Die Kugel
46 kann sich dadurch, von der Feder 43 unterstützt, gegen den Ventilsitz 32 anlegen
und dadurch die Primärluft von einer Weiterversorgung des Reservoirs 21 oder der
Steueranordnung 17 absperren. Selbst wenn die Feder aufgrund des Wärmeeinflusses
teilweise oder vollständig ihre Funktion verliert, reicht der anstehende Primärdruck
aus, die Kugel 46 mit ausreichendem Druck gegen den Ventilsitz 32 zu halten. Gleichzeitig
ist eine Verbindung des Bohrungsabschnitts 33 mit dem Bohrungsabschnitt 34 hergestellt,
der wie bereits oben ausgeführt, über die Bohrung 36 (Fig. 2) ständig mit Atmosphäre
in Verbindung ist. Die Steueranordnung 17 ist auf diese Weise entlüftet. Dadurch
wird verhindert, daß unwillkürlich unerwünschte Steuervorgänge ausgelöst werden.
-
Der Kanal 58 ist ebenfalls mit dem Bohrungsabschnitt 34 verbunden
und dadurch ebenfalls an Atmosphäre gelegt.
-
Die einstellbare Drossel 59 sorgt jedoch dafür, daß der Behälter 21
über einen gewissen Zeitraum entlüftet wird.
-
Dadurch kann der Behälter noch für einige Betätigungsvorgänge des
Verstellzylinders 10 herangezogen werden.
-
Dies ist beispielsweise erforderlich, wenn eine geschlossene Feuerschutztür
zwecks Verlassen des brandgefährdeten Raums vorübergehend geöffnet werden muß.
-
Das Gehäuse des in den Figuren 4 und 5 dargestellten Schutzventils
besteht aus zwei Abschnitten 70, 71. Der Abschnitt 70 einschließlich der wesentlichen
darin enthaltenen Teile besteht aus einem hochtemperaturbeständigen Material, beispielsweise
aus VA-Stahl. Der Abschnitt 70 ist ein sogenanntes Sicherheitsbauteil. Der Abschnitt
71 besteht aus einfacher zu verarbeitendem Material, beispielsweise aus Aluminium
oder einer Aluminium-Magnesium-Vanadium-Legierung oder dergleichen.
-
Die Abschnitte 70, 71, die eine quaderförmige Außenkontur haben, sind
mittels Schraubenbolzen 72 aneinander befestigt.
-
Der Abschnitt 70 enthält eine Ventilbohrung 73, in die ein Stopfen
74 eingeschraubt ist mit einer Bohrung 75, die an eine nicht gezeigte Primärdruckquelle
anschließbar ist. Am anderen Ende der Ventilbohrung 73 ist ein
kegeliger
Ventilsitz 76 geformt. Eine Ventilkugel 77 wirkt mit dem Ventilsitz 76 zusammen
und ist in einer Ausnehmung eines Käfigs 78 zentriert, der in der Ventilbohrung
73 angeordnet ist. Im Käfig 78 ist eine Ventilfeder 79 angeordnet, die sich am Boden
des Käfigs 78 abstützt und mit dem anderen Ende an der Ventilkugel 77 anliegt. In
den Ventilsitz 76 mündet eine Bohrung 80, die sich vom Abschnitt 70 in den Abschnitt
71 hineinerstreckt. Im Stoßbereich der Abschnitte 70, 71 ist eine Dichtung 81 angeordnet.
Durch die Bohrung 80 erstreckt sich mit verringertem Durchmesser eine Stange, die
aus einem ersten Stangenabschnitt 82 und einem zweiten Stangenabschnitt 83 besteht.
Der Stangenabschnitt 83 ist in den Stangenabschnitt 82 eingeschraubt, wobei das
freie Ende des Stangenabschnitts 82 an der Ventilkugel 77 anliegt.
-
Der Ventilabschnitt 71 weist eine Zylinderbohrung 84 auf, in der ein
Kolben 85 angeordnet ist. Der Kolben hat einen etwas geringeren Durchmesser als
die Zylinderbohrung 84. An seinem Umfang weist er zwei axial beabstandete Ringdichtungen
86, 87 auf, die somit zwischen sich eine Ringnut 88 bilden. Der Kolben 85 besitzt
einen im Durchmesser verringerten Ansatz 89, der dichtend in der Bohrung 80 geführt
ist. Der Kolben 85 besitzt eine gestufte Bohrung, in die sich hinein über den Ansatz
89
der Stangenabschnitt 83 hineinerstreckt.Am freien Ende des Stangenabschnitts
83 ist eine Scheibe 90 angebracht.
-
Die gestufte Bohrung 91 ist am linken Ende des Kolbens 85 mittels
einer Abstandsscheibe 92 dicht verschlossen.
-
Zwischen Abstandsscheibe 92 und der Scheibe 90 ist eine Feder 93 angeordnet.
Die Feder 93 ist schwächer als die Ventilfeder 79. Das linke Ende der Zylinderbohrung
84 ist mit Hilfe einer Dichtscheibe 94 abgedichtet, die mit Hilfe eines Federrings
95 festgelegt ist.
-
Im Ventilabschnitt 71 ist eine Bohrung 96 geformt, die die Bohrung
80 mit einer Sekundärdruckquelle, beispielsweise der Sekundärdruckquelle 21 nach
Fig. 1 und einer Steueranordnung verbindet, beispielsweise der Steueranordnung 17
nach Fig. 1. Eine weitere Bohrung 97 verbindet die Bohrung 80 mit Atmosphäre, wenn
sich der Kolbenansatz 89 in der in Fig. 5 gezeigten Stellung befindet.
-
In der in Fig. 4 gezeigten Stellung ist die Bohrung 97 von der Bohrung
80 getrennt. Eine dritte Bohrung 98 verbindet einen Druckraum 99 auf der dem Ventilsitz
77 zugekehrten Seite des Kolbens 85 ständig mit Atmosphäre.
-
Eine vierte Bohrung 100 ist an die Sekundärdruckquelle angeschlossen,
beispielsweise der Sekundärdruckquelle 21 nach Fig. 1. In der in Fig. 5 gezeigten
Stellung des Kolbens 85 ist der Druckraum 99 mithin mit dem Druck
der
Sekundärdruckquelle beaufschlagt. In der in Fig. 4 gezeigten Stellung des Kolbens
85 ist die Bohrung 100 mit dem Ringraum 88 ausgerichtet.
-
Im Ventilabschnitt 71 ist ferner ein Oderglied 102 angeordnet, dessen
Ausgang, Bohrung 103, als Drosselbohrung ausgeführt ist, die in den Druckraum 104
mündet, der auf der dem Entiüftungsr2um 99 gegenüberliegenden Seite durch die Zylinderbohrung
84 gebildet ist. Der eine Eingang des Odergliedes 102 wird von einer Bohrung 105
in dem Ventilabschnitt 71 gebildet, der ebenfalls in der in Fig. 4 gezeigten Stellung
des Kolbens 85 mit dem Ringraum 88 in Verbindung ist. Der zweite Eingang des Odergliedes
102 wird von einer Bohrung im Ventilabschnitt gebildet, von dem in Fig. 4 ein Teil
bei 106 dargestellt ist. Dieser Bohrungsabschnitt 106 steht in Verbindung mit einer
Drosselbohrung 107, die im Ventilsitz 76 mündet.
-
Sie wird jedoch in der geschlossenen Stellung des Ventilglieds 77
gemäß Fig. 5 nicht verschlossen.
-
In den Druckraum 104 ist nahe der Abschlußscheibe 94 eine Entlüftungsbohrung
107 vorgesehen, die z.B. mit einem Störfühler in Verbindung steht. Der nicht gezeigte
Störfühler kann z.B. durch eine mit Schmelz lot verschlossene Entlüftungsleitung
gebildet werden. Es können
jedoch andere Fühler, z.B. Temperaturfühler
vorgesehen werden, die ein Entlüftungsventil im Ansprechfalle betätigen.
-
Die Beschreibung der Arbeitsweise dieses Hochtemperatursicherheitsventils
erfolgt in Verbindung mit der pneumatischen Steuerung von Feuerschutztüren auf Seeschiffen.
-
Der Primärdruck PO (Bordkompressoren) steht an der Bohrung 75 an.
In Betriebsstellung des Ventils (Fig. 4) durchströmt die Druckluft bei Luftverbrauch
in die Bohrung 80 an der Ventilkugel 77 vorbei, welche durch die Stangenabschnitte
82, 83 in Offenstellung gehalten wird.
-
Von der Bohrung 80 gelangt die Strömung in die Bohrung 96 zur nicht
dargestellten Steueranordnung für die Türsteuerung. An die Bohrung 96 ist, wie bereits
erwähnt, eine Sekundärquelle angeschlossen, die mithin ständig mit Primärluft aufgefüllt
wird. Ein Teilstrom gelangt in die Bohrung 100 und von dieser über die Ringnut 88
und die Bohrung 105 zum Oderglied 102 und von dort über die Drosselbohrung 103 in
den Druckraum 104. Da die Entlüftungsbohrung 107 im Normalfall verschlossen ist,
bildet sich im Druckraum 104 ein Druck, der den Kolben 85 nach rechts bis zum Anschlag
in der Zylinderbohrung 84 verschiebt (Fig. 4), wodurch über die Stangenabschnitte
82, 83 die Kugel 77 von ihrem Sitz 76 angehoben und die oben beschriebene Verbindung
freigegeben
wird. Ferner ist eine Verbindung zwischen der Primärluft
und dem Druckraum 104 über die Drosselbohrung 107 und die Bohrung 106 und das Oderglied
102 hergestellt.
-
Mithin wird der Raum 104 durch Primär- oder Sekundärdruck beaufschlagt.
Bei Ausfall der Primärenergie wird der Raum 104 durch Sekundärdruck beaufschlagt.
-
Fällt die Primärdruckanlage aus, kann eine Türbetätigung ohne Nachspeisung
durch den Primärdruck vorübergehend von der Sekundärseite erfolgen. Vorzugsweise
ist zwischen der Sekundär- und der Primärdruckquelle ein Rückschlagventil angeordnet,
so daß Sekundärluft nicht über die Bohrung 80 zur Primärseite entweichen kann. Allmählich
baut sich der Sekundärdruck ab, und entsprechend sinkt auch der Druck im Raum 104.
Dadurch kann die Ventilfeder 79 bei Unterschreiten dieses Druckes unter einen vorbestimmten
Wert diesen überwinden und drückt die Kugel 77 gegen den Ventilsitz 76, wodurch
die Bohrung 80 von der Primärenergie abgetrennt ist. Dadurch werden die Stangenabschnitte
82, 83 sowie der Kolben 85 ebenfalls verschonen Sobald die Kugel 77 an ihrem Sitz
76 anschlägt, verschiebt die Feder 93 den Kolben bis zum Anschlag der Distanzscheibe
92 an der Abschlußscheibe 84 (Fig. 5).
-
Die Entlüftungsbohrungen 97, 98 legen somit die Sekundärquelle über
die Bohrung 96 und die Bohrung 100 an
Atmosphäre. Das Sicherheitsventil
befindet sich in Schließstellung und eine Betätigung eines Verbrauchers kann weder
von der Sekundär- noch von der Primärdruckquelle erfolgen. Steht z.B. durch Reparatur
der Primäranlage der Primärdruck wieder zur Verfügung, gelangt über die Drosselbohrung
107 und die Bohrung 106 Primärluft zum Oderglied 102, wodurch sich der Druck raum
104 allmählich wieder auffüllt und den Kolben 84 aus der in Fig. 5 gezeigten in
die in Fig. 4 gezeigte Stellung zurückverstellt. Hierbei gelangt die Ringnut 88
wieder in übereinstimmung mit den Bohrungen 100 und 105, so daß das Oderglied 102
auch mit Sekundärdruck beaufschlagt wird. Der Kolbenansatz 89 verschließt die Entlüftungsbohrung
97, und die Stangenabschnitte 82, 83 öffnen die Ventilkugel 77, so daß Sekundärquelle
und Steueranordnung wieder mit Primärenergie versorgt werden können.
-
Bewirkt infolge einer Temperaturerhöhung ein Temperaturfühler oder
dergleichen eine Entlüftung der Bohrung 107, kommt es wieder zu einer Entlüftung
des Druckraums 104 in der oben beschriebenen Weise und damit zu einem Verschließen
des Ventilglieds 77 und einer Verschiebung des Kolbens 85. Die Türsteuerung auf
der Sekundärseite des Ventils erhält somit keine Druckluft vom Primärnetz mehr.
-
Die Türsteuerung und der Sekundärdruckbehälter werden
über
die Bohrungen 97, 80, 96 und 98, 100 entlüftet.
-
Ungewollte Türbewegungen können somit nicht mehr erfolgen. Die entlüftete
Türsteuerung ermöglicht einen Handbetrieb. Die Nachbelüftung des Druckraums 104
über die Bohrungen 107 und 106 kann im Raum 104 keinen Druckaufbau und somit keine
Bewegung des Steuerkolbens 85 bewirken, da die Bohrung 107 einen viel größeren Querschnitt
als die oben erwähnten Bohrungen aufweist.
-
Bei einem Brand, bei dem die Ventilanordnung erhitzt wird, kann der
Ventilabschnitt 71, der z.B. aus Aluminium besteht, zerstört werden. Der Sicherheitsabschnitt
70 hingegen kann Temperaturen bis zu 9000C und darüber aushalten und für eine sichere
Trennung des Primärsystems vom Sekundärsystem sorgen. Die temperaturbedingte Verringerung
der Druckkraft der Ventilfeder 79 hat im ausgelösten Zustand des Ventils keinen
Einfluß auf die Dichtheit desselben. Die Kugel 77 wird durch den weiterhin anstehenden
Primärdruck an ihrem Sitz 76 gehalten. Wenn der Leckverlust durch die Drosselbohrung
107 nicht statthaft oder erwünscht ist, kann z.B. innerhalb dieser Bohrung ein Zusatzventil
mit Schmelzlotauslösung vorgesehen werden, das erforderlichenfalls die Bohrung 107
abschließt.