DE3639045C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitsabsperrarmatur für durchströmte Rohrleitungen, insbesondere für Gas- oder Wasserleitungen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Sicherheitsabsperrarmaturen für Gas- und Wasserleitungen sind bereits seit langem bekannt. Die größtenteils im Erdreich verlegten Gas- und Wasserleitungen werden oft durch Grabarbeiten mit Baggern oder anderen Erdbewegungsmaschinen beschädigt bzw. abgerissen, so daß große Schäden durch Gasexplosionen oder Wasserunterspülungen beim Austritt der durch die Leitungen strömenden Medien entstehen können. Aus der DE-OS 31 22 000 ist eine Verbindungsstelle von Gas- oder Wasserrohren bekannt. Diese wird durch zwei zueinander abgedichtete koaxial ineinander angeordnete Rohre gebildet, wobei ein Verschlußkörper beim Herausziehen des Innenrohres aus dem Außenrohr eine Abdichtung des Außenrohres bewirkt. Der Verschlußkörper weist eine Sollbruchstelle auf.

Aus der FR 24 06 149 A1 ist ein Schnellschlußventil für von Flüssigkeiten durchströmte Rohre beschrieben. Dieses Schnellschlußventil weist einen kugelförmigen Verschlußkörper auf. Dieser wird in die Öffnung der Rohrleitung gepreßt, so daß ein Weiterfließen der Flüssigkeit verhindert wird.

In der DE-OS 31 02 865 ist eine Sicherheitsabsperrarmatur für Gas- und Wasserleitungen beschrieben. Bei dieser Anordnung wird das Absperrorgan durch Federkraft oder Gewichte so in der Öffnungsstellung belassen, daß es bei Betätigung einer Auslösevorrichtung die Leitung absperrt, und ein Ausströmen der gasförmigen Medien aus der Leitung verhindert wird.

Aus der DE-OS 33 10 385 ist eine schwenkbare, schnellschließbare Rohrkupplung für Rohrleitungen bekannt. Sie besteht aus einem Gehäuse mit einer Axialbohrung zur Aufnahme des Leitungsendes. Ferner weist die Rohrkupplung eine Haltevorrichtung auf, die am Gehäuse lösbar befestigt und mit einem ringförmigen Vorsprung der Rohrleitung zusammenwirkt, um diese in der gewünschten Position zu halten. Die als Halteglied ausgebildete Vorrichtung ist mit elastisch verformbaren Abschnitten versehen, die beim Einführen der Leitung in die Gehäusebohrung in Verriegelungsabschnitte einschnappen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitsabsperrarmatur zu schaffen, die unabhängig von ortsfesten Bezugspunkten einsetzbar ist, da besonders die Leitungen gefährdet sind, die weiter von Gebäuden entfernt liegen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Die Vorteile der Erfindung sind insbesondere darin zu sehen, daß die durch unkontrolliertes Austreten von Gas oder flüssigen Medien verursachten Explosionen bzw. Unterspülungen verhindert werden. Die erfindungsgemäße Armatur läßt sich grundsätzlich in jedes Rohrnetz einbauen. Besonders empfehlenswert ist der Einbau in der Nähe der Haus- oder Mauereinführung. Die erfindungsgemäße Armatur kann auch nachträglich in ein bestehendes Rohrnetz eingebaut werden. Sie kann beispielsweise aus Metall (Stahl) oder einem anderen geeigneten Werkstoff (z. B. Kunststoff) hergestellt werden. Die Verwendung der erfindungsgemäßen Armatur beschränkt sich nicht auf die Durchströmmedien Gas oder Wasser.

Wirkt auf die Rohrleitung eine unzulässige Zugbelastung ein, so reißt das äußere Rohr im Bereich seines freien Endes ab. Der austrittsseitige Rohrabschnitt zieht das Absperrorgan in Richtung auf die Dichtfläche und verschließt den Durchströmquerschnitt des eintrittsseitigen Rohrabschnittes. Ein weiteres Ausströmen des Mediums (z. B. Gas oder Wasser) aus dem eintrittsseitigen Rohrabschnitt ist damit unterbunden, so daß das Medium nicht durch die Bruchstelle ins Freie treten kann.

Erfindungsgemäß ist in der Verbindung zwischen dem Absperrorgan und dem austrittsseitigen Rohrabschnitt eine weitere Sollbruchstelle vorgesehen. Diese ermöglicht das Abtreten des Absperrorgans vom austrittsseitigen Rohrabschnitt nach dem Verschließen der Leitung.

Die Auslegung der beiden Sollbruchstellen kann für die störungsfreie Funktionsweise der erfindungsgemäßen Arma­ tur entscheidend sein. Bei überhöhter Zugbelastung muß zuerst die Rohrleitung im äußeren Rohrabschnitt abrei­ ßen. Infolge der Zugbelastung bewegen sich der eintritts­ seitige und der austrittsseitige Rohrabschnitt der Rohr­ leitung auseinander. Dies führt zum Verschluß des ein­ trittsseitigen Rohrabschnittes durch das Absperrorgan, welches vom austrittsseitigen Rohrabschnitt gegen die Dichtfläche des eintrittsseitigen Rohrabschnittes gezo­ gen wird. Steigt nach dem Verschluß des eintrittsseiti­ gen Rohrabschnittes die Zugspannung weiter an, so reißt die Verbindung zwischen Absperrorgan und austrittsseiti­ gem Rohrabschnitt, so daß beide Rohrabschnitte voneinan­ der völlig getrennt werden.

Um das Ausströmen des Mediums (Gas, Wasser) auch für den Zeitraum zwischen Abreißen des äußeren Rohrabschnittes und Verschließen der Dichtfläche zu vermeiden, ist bei einer Ausführungsform der Erfindung zwischen dem inneren und dem äußeren Rohrabschnitt im Überlappungsbereich, d. h. im Bereich zwischen der Dichtfläche und dem freien Ende des äußeren Rohrabschnittes bzw. dem Bereich verminderter Festigkeit des äußeren Rohrabschnittes, eine Dichtmasse zum Abdichten des Raumes zwischen beiden Rohren vorgesehen. Das gleiche Ziel kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung auch dadurch erreicht werden, daß der äußere Rohrabschnitt im Überlappungsbereich, d. h. im Bereich zwischen der Dichtfläche und dem Bereich verminderter Festigkeit, eine hohe Dehnbarkeit aufweist.

Vorzugsweise wird das Absperrorgan derart ausgebildet, daß es eine dem Gasstrom entgegengerichtete kegelförmige Spitze mit günstigem Strömungsverhalten aufweist. Auf der der Kegelspitze abgewandten Seite ist ein kegelför­ miger Stopfen angeordnet, der durch einen Dorn getragen wird. Der Dorn ist mit dem austrittsseitigen Rohrab­ schnitt verbunden. Der Stopfen besteht aus einem plasti­ schen Dichtungsmaterial, z. B. Hartgummi oder Polyäthy­ len.

Der Dorn ist vorzugsweise als Gewindestift ausgebildet, der in ein kappenförmiges Stirnteil des austrittsseitigen Rohrabschnittes einschraubbar ist. Das kappenförmige Stirnteil weist Bohrungen oder eingefräste Nuten auf, die das Durchströmen des Mediums erlauben. Vorzugsweise weist der Dorn eine Sollbruchstelle auf, die als ring­ förmige Einkerbung ausgebildet sein kann.

Für eine sichere Funktionsweise der erfindungsgemäßen Armatur ist es zweckmäßig, den eintrittsseitigen Rohrab­ schnitt in seinem Inneren mit einer konusförmigen Dicht­ fläche zu versehen. Die konusförmige Ausbildung der Dichtfläche dient gleichzeitig als Führung für das Absperrorgan.

Einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung zufolge, sind im Inneren des eintrittsseitigen Rohrabschnittes Arretierungsmittel vorgesehen, die das Absperrorgan in seiner Verschlußstellung fixieren. Hierdurch wird ver­ mieden, daß bei einer beschädigten Rohrleitung nach dem Verschließen des eintrittsseitigen Rohrabschnittes sich das Absperrorgan wieder von der Dichtfläche löst, und hierdurch die Absperrung wieder geöffnet wird.

Zweckmäßigerweise dient als Arretierungsmittel eine ringförmige Einkerbung im Inneren des eintrittsseitigen Rohrabschnittes. Hinter der Einkerbung ist eine entspre­ chende Nase des Absperrorganes verrastbar. Die Querschnitte der einzelnen Rohrabschnitte sind derart auszulegen, daß der Durchtritt des Mediums (Gas, Wasser) möglichst wenig behindert wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Sicherheitsabsperrarmatur mit eintrittsseitigem und austrittsseitigem Rohrabschnitt,

Fig. 2 eine Variante der in Fig. 1 gezeigten Sicherheitsabsperrarmatur.

Die Fig. 1 zeigt eine Armatur mit einem eintrittsseiti­ gen Rohrabschnitt 10 und einem austrittsseitigen Rohrab­ schnitt 11, die mit einer nicht dargestellten Rohrlei­ tung verbindbar, z. B. verschweißbar sind. Das durchströ­ mende Medium, das durch Pfeile 12 angedeutet ist, tritt durch den eintrittsseitigen Rohrabschnitt 10 in die er­ findungsgemäße Armatur ein und verläßt diese durch den austrittsseitigen Rohrabschnitt 11. Der eintrittsseitige Rohrabschnitt 10 besteht aus einem Rohrstutzen 13, der sich von einem Querschnitt, der dem Rohrleitungssystem angepaßt ist, zu einem Zylinder 14 aufweitet. Im Zylinder 14 befindet sich das Absperrorgan. An dem Zy­ linder 14 ist ein Mantelrohr 15 angeschweißt. In diesem Mantelrohr 15 (äußerer Rohrabschnitt) verläuft konzen­ trisch der austrittsseitige Rohrabschnitt 11 (innerer Rohrabschnitt). Das vordere Ende des Mantelrohres 15 ist mit dem austrittsseitigen Rohrabschnitt 11 verschweißt, so daß ein Austritt des durchströmenden Mediums verhin­ dert wird.

In der Nähe der Schweißstelle 16 weist das Mantelrohr 15 eine als Sollbruchstelle ausgebildete ringförmige Ein­ kerbung 17 auf. Zwischen Mantelrohr 15 und austrittssei­ tigem Rohrabschnitt 11 ist bereichsweise eine Dichtmasse 18 angebracht, die ein Ausströmen des Mediums verhin­ dert, wenn das Mantelrohr 15 an der Sollbruchstelle 17 beschädigt oder abgerissen ist.

Der austrittsseitige Rohrabschnitt 11 ragt teilweise in den Zylinder 14 hinein. In diesem Bereich ist er konisch verjüngt und endet in einem kappenförmigen Stirnteil 19. Damit das Medium in den austrittsseitigen Rohrabschnitt 11 eintreten kann, sind im Bereich der konischen Verjün­ gung Bohrungen 20 vorgesehen.

In das Stirnteil 19 des austrittsseitigen Rohrabschnit­ tes 11 ist ein mit einem Gewinde versehener Dorn 21 ein­ geschraubt. An seinem freien Ende trägt der Dorn 21 eine kegelförmige Spitze 22, die der Strömungsrichtung 12 zugewandt ist. Auf der Rückseite der Spitze 22 ist kon­ zentrisch über dem Dorn ein kegelförmiger Stopfen 23 angeordnet, der durch eine Scheibe 24 und eine Mutter 25 befestigt ist. Der kegelförmige Stopfen 23 verjüngt sich in Strömungsrichtung 12. Der Dorn 21 weist in seinem Bereich zwischen der Mutter 25 und dem Stirnteil 19 eine Sollbruchstelle auf, die als Einkerbung 26 ausgebildet ist.

Das Mantelrohr 15 ragt teilweise in den Zylinder 14 hin­ ein. In diesem Bereich ist es konusförmig aufgeweitet. Dieser Trichterkonus 27 ist gezahnt ausgebildet. Er weist in seiner Innenfläche eine Ringnut 28 auf, welche eine zum Trichterkonusende hin gerichtete steile Flanke enthält. Die andere Flanke 30 dient als Dichtfläche. Der Trichterkonus 27 kann axiale Längsschlitze aufweisen, um ein Auffedern beim Verrasten des Absperrorganes zu er­ möglichen.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Absperrorganes ist folgende:

Wirkt auf die beiden Rohrabschnitte 10 und 11 eine hohe Zugspannung, so kann dies zu einem Brechen des Mantel­ rohres 15 an dessen Einkerbung 17 führen. Die Einkerbung 17 ist als Sollbruchstelle der schwächste Bereich in dem Rohrleitungssystem. Nach dem Bruch des Mantelrohres 15 gleitet der austrittsseitige Rohrabschnitt 11 infolge der Zugspannung aus dem Mantelrohr 15 heraus. Ein Aus­ treten des durchströmenden Mediums ist nicht möglich, da die Dichtmasse 18 den Zwischenraum zwischen Mantelrohr 15 und Rohrabschnitt 11 verschließt. Mit der Bewegung des Rohrabschnittes 11 wird der Stopfen 23 in Richtung auf den Trichterkonus 27 des Mantelrohres 15 gezogen. Bei anhaltender Zugspannung verschließt der Stopfen 23 das Mantelrohr 15. Die Kanten 29 der Spitze 22 verrasten mit der Einkerbung 28. Hierdurch ist der Stopfen arre­ tiert und dichtet das Mantelrohr 15 dauerhaft ab, so daß ein Ausströmen des Mediums nicht möglich ist.

Bei weiterhin anhaltender Zugspannung reißt der Dorn 21 im Bereich seiner Einkerbung 26 ab und der austrittssei­ tige Rohrabschnitt 11 kann völlig aus dem Mantelrohr 15 herausgezogen werden, ohne daß Medium aus dem eintritts­ seitigen Rohrabschnitt 10 ins Freie treten kann.

Die Fig. 2 zeigt eine alternative Lösung zur in Fig. 1 dargestellten Armatur. Sich entsprechende Bauteile wur­ den mit gleichen Bezugszeichen belegt.

Der wesentliche Unterschied der Armaturen gemäß Fig. 1 und Fig. 2 besteht in der Ausbildung des Überlappungs­ bereiches zwischen dem inneren und dem äußeren Rohrab­ schnitt. Gemäß Fig. 2 ist der eintrittsseitige Rohrab­ schnitt 10 mit einem inneren Rohrabschnitt 32 (vergl. Zylinder 14 in Fig. 1) verbunden. Konzentrisch um diesen inneren Rohrabschnitt 32 ist ein äußerer Rohrabschnitt 33 angeordnet, der mit dem austrittsseitigen Rohrab­ schnitt 34 verschweißt ist. Das freie, linke Ende des äußeren Rohrabschnittes 33 ist mit dem inneren Rohrab­ schnitt 32 durch eine Schweißnaht 35 verbunden. In der Nähe der Schweißnaht 35 weist der äußere Rohrabschnitt 33 eine als Sollbruchstelle ausgebildete ringförmige Einkerbung 36 auf, die die gleiche Funktion hat, wie die in Fig. 1 dargestellte Einkerbung 17. Zwischen dem äu­ ßeren Rohrabschnitt 33 und dem inneren Rohrabschnitt 32 befindet sich eine Dichtmasse 37, die den Spalt zwischen den beiden Rohrabschnitten 32, 33 verschließt.

Im Inneren des austrittsseitigen Rohrabschnittes 34 ist ein Flansch 38 eingeschweißt, in den der Dorn 21 einge­ schraubt ist, der den Stopfen 23 trägt. Der Flansch 38 enthält Bohrungen 39, die das Durchströmen des Mediums erlauben.

Die Wirkungsweise der Armatur gemäß Fig. 2 entspricht der anhand der Fig. 1 beschriebenen Wirkungsweise. Bei einer überhöhten Zugbelastung bricht zunächst die Soll­ bruchstelle 36 des äußeren Rohrabschnittes 33. Der ein­ trittsseitige Rohrabschnitt 11 entfernt sich von dem austrittsseitigen Rohrabschnitt 34. Hierdurch wird der Stopfen 23 auf die konusförmige Dichtungsfläche 27 gezo­ gen, wodurch der eintrittsseitige Rohrabschnitt ver­ schlossen wird. Bei weiterhin anhaltender Zugspannung reißt der Dorn 21 im Bereich seiner Einkerbung 26 ab.

Claims (9)

1. Sicherheitsabsperrarmatur für durchströmte Rohrleitungen, insbesondere Gas- oder Wasserleitungen, mit je einem in die Rohrleitung einfügbaren eintrittsseitigen (10) und einem austrittsseitigen (11, 34) Rohrabschnitt, wobei sich die Rohrabschnitte bereichsweise überlappen und einen inneren (9, 32) und äußeren (15, 33) Rohrstutzen bilden und der eintrittsseitige Rohrabschnitt (10, 13) in seinem Innern zu einem Absperrorgan ausgeformt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrasbschnitte (10, 11, 34) fest miteinander verbunden sind und der jeweils äußere überlappende Rohrstutzen (15, 33) eine Sollbruchstelle (17, 36) aufweist, die bei erhöhter Zugbelastung zu einer Trennung zwischen den Rohrabschnitten (10, 11, 34) führt, und daß der äußere Rohrstutzen (15, 33) gegen den inneren Rohrstutzen (9, 32) abgedichtet ist.

2. Sicherheitsabsperrarmatur nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß sich zwischen innerem Rohrstutzen (9, 32) und äußerem Rohrstutzen (15, 33) im Überlappungsbereich eine Dichtmasse (18, 37) zum Abdichten des Raumes zwischen beiden Rohrabschnitten befindet.

3. Sicherheitsabsperrarmatur nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß der äußere Rohrstutzen (15, 33) im Überlappungsbereich eine hohe Dehnbarkeit aufweist.

4. Sicherheitsabsperrarmatur nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß das Absperrorgan eine der Strömungsrichtung (12) entgegengerichtete kegelförmige Spitze (22) aufweist und daß auf der der Kegelspitze (22) abgewandten Seite des Absperrorgans über einem mit dem austrittsseitigen Rohrabschnitt (11, 34) verbundenen Dorn (21) ein kegelförmiger Stopfen (23) aus einem pla­ stischen Dichtungsmaterial angeordnet ist.

5. Sicherheitsabsperrarmatur nach Anspruch 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Dorn (21) als Gewindestift ausgebildet ist, der in ein kappenförmiges Stirnteil (19) des austrittsseitigen Rohrabschnittes (11) ein­ schraubbar ist.

6. Sicherheitsabsperrarmatur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (21) eine als Sollbruchstelle dienende Einkerbung (26) aufweist.

7. Sicherheitsabsperrarmatur nach Anspruch 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der eintrittsseitige Rohrab­ schnitt (10) in seinem Inneren eine konusförmige Dichtfläche (30) trägt.

8. Sicherheitsabsperrarmatur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des eintrittsseiti­ gen Rohrabschnittes (12) Arretiermittel vorgesehen sind, die das Absperrorgan in seiner Verschlußstellung fixieren.

9. Sicherheitsabsperrarmatur nach Anspruch 8, da­ durch gekennzeichnet, daß als Arretiermittel eine Ring­ nut (28) im Inneren des eintrittsseitigen Rohrabschnittes dient, die hinter eine entsprechende Kante (29) des Absperrorganes verrastbar ist.