DE3700822C1 - Safety shut-off valve - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Sicherheitsabsperrventil für Gasleitungen, mit einem eine unter der Einwirkung des Gasdrucks stehende Membran aufweisenden und in einem gasdichten Gehäuse sitzenden Vergleicher, der einen schwenkbar gelagerten Haltehebel betätigt, welcher mit einem auf einem Lagerstift schwenkbaren, zweiarmigen Klinkenhebel zusammenarbeitet, der einerseits einen Amboß aufweist, der einer Spitze des Haltehebels gegenübersteht und andererseits eine Sperrnase trägt, die einen Ringwulst hintergreift, welcher am Schaft eines unter der Einwirkung einer Schließfeder stehenden Ventiltellers vorgesehen ist.

Die Erfindung findet Anwendung bei Gasdruck-Regelgeräten, die mit einem Sicherheitsabsperrventil ausgestattet sind, wie solche bei Gasinstallationen von Industrie, von Wohnhäusern und von Wohnungen in großem Umfang eingesetzt werden.

An die Sicherheit der Gasinstallationen werden immer höhere Anforderungen gestellt. So wird nicht nur gefordert, daß die Gaszähler Temperaturen von 650 Grad Celsius über einen Zeitraum von 30 Minuten standhalten müssen, bevor im Brandfalle aus diesen Geräten eine nennenswerte Gasmenge austritt, sondern auch verlangt, daß die ihnen vorgeschalteten Druckregelgeräte einer entsprechenden thermischen Belastung gewachsen sind. Einzelheiten schreibt die DIN 30 822 vor, wonach die eingesetzten Sicherheitseinrichtungen nach einer bestimmten Zeit der Temperatureinwirkung den Gasstrom irreversibel abschließen müssen.

Es ist bekannt, handbetätigte Gasabsperrventile mit einer selbsttätig wirkenden, thermisch gesteuerten Schnellschluß-Absperreinrichtung auszustatten. In diesen Armaturen sind zwei voneinander unabhängig arbeitende Ventilkegel ineinander vorgesehen, deren einer von Hand und deren anderer durch ein wärmebetätigtes Arbeitselement geschlossen wird. Bei Verwendung als Hauptgashahn ist jedoch von Nachteil, daß zum Einbau die Gaszufuhr versorgungsseitig unterbrochen werden muß.

Um nun die Forderungen nach Brandsicherheit von mit einem Sicherheitsabsperrventil kombinierten Gasdruck- Regelgerät zu erfüllen, stellte sich die Aufgabe, entweder den Regler oder das Absperrventil zusätzlich mit einer thermisch betätigten Abschlußeinrichtung auszustatten, welche sicher arbeitet und die nur geringen kostenmäßigen Aufwand erfordert.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe bot sich an, die ohnehin vorhandenen Schließmechanismen des Sicherheitsabsperrventils zur thermischen Schnellabschaltung heranzuziehen. Es wird somit ausgegangen von einem Sicherheitsabsperrventil mit einem eine unter der Einwirkung des Gasdrucks stehende Membran aufweisenden und in einem gasdichten Gehäuse sitzenden Vergleicher, der einen schwenkbar gelagerten Haltehebel betätigt, welcher mit einem auf einem Lagerstift schwenkbaren, zweiarmigen Klinkenhebel zusammenarbeitet, der einerseits einen Amboß aufweist, der einer Spitze des Haltehebels gegenübersteht und andererseits eine Sperrnase trägt, die einen Ringwulst hintergreift, welcher am Schaft eines unter der Einwirkung einer Schließfeder stehenden Ventiltellers vorgesehen ist, und gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß der Lagerstift längsverschiebbar ist und eine Ringnut aufweist, deren Breite größer als die Dicke des Klinkenhebels ist und am Lagerstift ein durch Wärme betätigtes Arbeitselement angreift, welches bei der Auslösetemperatur den Lagerstift verschiebt, bis der Klinkenhebel in die Ringnut fällt. Diese aus wenigen Teilen bestehende Zusatzeinrichtung erfüllt alle gestellten Anforderungen: sie funktioniert sehr einfach und daher zuverlässig, sie benötigt nur wenige Teile und ist daher kostengünstig herstellbar, und sie läßt nicht zu, daß auch nach Unterschreiten der Auslösetemperatur der Gasstrom wieder geöffnet wird. Ein Austausch des ohnehin vorhandenen Sicherheitsabsperrventils durch ein solches gemäß der Erfindung ist problemlos möglich und kann mit wenigen Handgriffen geschehen.

Als Arbeitselement dient vorteilhaft ein handelsübliches Dehnstoffelement, dessen einwandfreie, genaue Funktion bekannt ist und welches preiswert zu beschaffen ist.

Als Arbeitselement kann auch ein Memory-Metall verwendet werden. Ein solches Memory-Metall besteht aus einer besonderen Metallegierung, welche dem Bauteil die Eigenschaft verleiht, bei Raumtemperatur im martensitischen Gefügezustand eine bestimmte Form beizubehalten, diese aber in vorbestimmbarer Weise zu ändern, wenn durch Temperaturerhöhung der austenitische Zustand erreicht wird. Diese Formänderung wird benutzt, um Arbeit zu leisten und den Lagerstift des Klinkenhebels zu verschieben, da die hierbei erzielten Kräfte trotz geringer Abmessungen erheblich sind. Hierbei kann der reversible Zweiweg- wie auch der Einweg-Effekt genutzt werden.

Vorteilhaft weist das Memory-Element die Gestalt eines brückenförmigen Streifens auf, dessen konkave Mittel als bewegliches Organ dem Lagerstift gegenüberliegt. Dieser Streifen ist einfach herstellbar und in der Lage, eine hohe Kraft auf den Lagerstift auszuüben.

Zweckmäßig trägt das dem Arbeitselement gegenüberstehende Ende des Lagerstiftes einen pilzförmigen Kopf, und zwischen diesem und dem Gehäuse sitzt eine Druckfeder. Durch diese Maßnahmen wird eine unerwünschte Verschiebung des Lagerstiftes aufgrund äußerer, nicht temperaturbedingter Einflüsse wirksam verhindert.

Als Arbeitselement kann auch ein Bimetall dienen, welches zweckmäßig in bekannter Weise eine Schnappscheibe aufweist, die dem Lagerstift gegenüberliegt.

Am Lagerstift kann auch ein vorgespanntes Federelement angreifen, welches ihn verschiebt, sobald unter der Einwirkung von Wärme bei der vorgesehenen Auslösetemperatur eine kleine, mit einer Flüssigkeit gefüllte Glasampulle zerbirst, auf die sich der Lagerstift unter der Einwirkung des Federelements aufstützt.

Das vorgeschlagene Sicherheitsabsperrventil wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In diesen Zeichnungen zeigt

Fig. 1 das Sicherheitsabsperrventil in einem Vertikalschnitt, in etwas vereinfachter Darstellung, in natürlicher Größe,

Fig. 2 einen horizontalen Teilschnitt durch das Sicherheitsabsperrventil nach Fig. 1, geschnitten entlang der Linie a-a in Fig. 1, mit einem Dehnstoffelement, in einem etwa auf das Doppelte vergrößerten Maßstab,

Fig. 3 einen horizontalen Teilschnitt durch das Sicherheitsabsperrventil gemäß Fig. 1, geschnitten entlang der Linie a-a in Fig. 1, mit einem Memory- Metall, in etwa auf das Doppelte vergrößertem Maßstab,

Fig. 4 einen horizontalen Teilschnitt durch das Sicherheitsabsperrventil nach Fig. 1, geschnitten entlang der Linie a-a in Fig. 1, mit einer Glasampulle und einer Druckfeder, in auf das Doppelte vergrößertem Maßstab.

Das in Fig. 1 wiedergegebene Sicherheitsabsperrventil für Gasleitungen weist ein zweiteiliges, gasdichtes Gehäuse 1 mit einem Oberteil 2 und einem Unterteil 3, einen mehrteiligen Vergleicher 4 sowie ein Schließorgan 5 auf.

Das beispielsweise aus Druckguß bestehende Oberteil 2 des Gehäuses 1 ist zylindrisch ausgebildet und setzt sich aus einer Hülse 6 und einem sich anschließenden, haubenförmigen Fuß 7 zusammen. Die Hülse 6 ist durch ein eingeschraubtes Widerlager 8 verschlossen, in welchem ein nicht dargestelltes Ausblasventil vorgesehen ist. Im Innern des Oberteils 2 ist ein Führungsring 9 angeformt. Das Oberteil 2 ist mittels Zylinderkopfschrauben 10 mit dem Unterteil 3 des Gehäuses verschraubt.

Das ebenfalls aus Druckguß hergestellte, im wesentlichen wannenförmige Unterteil 3 des Gehäuses 1 trägt an seiner Innenseite einen Lagerbock 11, zwei Lagerschultern 12 und 13 (vgl. auch Fig. 2 und 3), und an seinem Boden schließt sich ein zylindrisches Schließfedergehäuse 14 an. In der Gehäusewand sind eine Impulsbohrung 15 und eine Sackbohrung 16 vorgesehen; in letztere ist eine Schraubhülse 17 gasdicht eingeschraubt.

Der Vergleicher 4 ist im Gehäuse 1 untergebracht. Dieser Vergleicher 4 weist eine über die Impulsbohrung 15 unter der Einwirkung des Gasdrucks stehende Membran 18 auf, deren äußerer Rand 19 zwischen dem Oberteil 2 und dem Unterteil 3 des Gehäuses 1 gasdicht eingeklemmt ist. Diese Membran 18 stützt sich auf einen Membranteller 20, an dem mittig ein Schraubenbolzen 21 angeschraubt ist, dessen unterhalb der Membran hervorstehender Zylinderteil 22 von einem Stift 23 quer durchsetzt ist, welcher beiderseits herausragt.

Auf dem Membranteller 20 steht ein zylindrisches Zwischenlager 24, welches im Führungsring 9 des Oberteils 2 des Gehäuses 1 vertikal verschiebbar geführt ist. Auf einer Ringschulter 25 des Zwischenlagers 24 sitzt eine Belastungsfeder 26 gegen Überdruck, welche sich gegen das Widerlager 8 in der Hülse 6 des Oberteils 2 abstützt. Im Innern des Zwischenlagers 24 ist eine Stellschraube 27 vorgesehen, an der eine weitere Belastungsfeder 28 gegen Unterdruck anliegt, deren gegenüberliegendes Ende auf der Mutter 29 des Schraubenbolzens 21 aufsitzt.

Das Schließorgan 5 besteht aus einem Ventilteller 30, der am Ende eines stangenförmigen Schaftes 31 befestigt ist und unter der Einwirkung einer vorgespannten Schließfeder 32 steht. Die Schließfeder 32 sitzt im Schließfedergehäuse 14 am Unterteil 3 des Gehäuses 1 und stützt sich gegen eine Scheibe 33 ab, die am Schaft 31 beispielsweise mit einem Haltestift 34 befestigt ist. Der Ventilteller 30, der mittels eines Konusstiftes 35 am Schaft 31 gehalten ist, trägt eine Dichtungsscheibe 36, welche in abgesperrtem Zustand durch die Schließfeder 32 auf einen (nicht dargestellten) Ventilsitz eines Gasdruck- Regelgerätes gepreßt wird, wodurch die Gaszufuhr zu den Verbrauchern abgesperrt wird.

Der Vergleicher 4 betätigt ein Hebelsystem, welches im Unterteil 3 des Gehäuses 1 vorgesehen ist. Am Lagerbock 11 ist ein einarmiger Haltehebel 37 angelenkt, in dessen Langloch 38 der Stift 23 eingreift. In den beiden einander gegenüberliegenden Lagerschultern 12 und 13 ist ein Lagerstift 39 angeordnet, auf dem ein zweiarmiger Klinkenhebel 40 schwenkbar gelagert ist. Dieser mit dem Haltehebel 37 zusammenarbeitende Klinkenhebel 40 weist an seinem einen Ende einen Amboß 41 auf, auf welchem die mit einer (nicht dargestellten) Rolle bewehrte Spitze 42 des Haltehebels 37 bei geöffnetem Sicherheitsabsperrventil aufsteht. Am andern Ende des Klinkenhebels 40 ist eine Sperrnase 43 vorgesehen, die einen Ringwulst 44 hintergreift, welcher am Schaft 31 des Ventiltellers 30 vorgesehen ist.

Bewegt sich infolge von Überdruck bzw. Unterdruck der Membranteller 20 nach oben bzw. nach unten, nimmt der Stift 23 den Haltehebel 37 mit und verschwenkt dessen Spitze 42 in Richtung des Pfeils nach oben oder unten. Dadurch gibt diese Spitze 42 den Amboß 41 des Klinkenhebels 40 frei, so daß dessen Sperrnase 43 im Sinne des Uhrzeigers in Pfeilrichtung schwenkt und den Ringwulst 44 des Schaftes 31 des Schließorgans 5 freigibt. Unter dem Druck der Schließfeder 32 bewegt sich der Ventilteller 30 in Richtung des angegebenen Pfeils auf den Ventilsitz des Gasdruck-Regelgerätes zu und verschließt diesen.

Der Lagerstift 39 des Klinkenhebels 40 ist - vergleiche Fig. 2 und 3 - längsverschiebbar in den beiden Lagerschultern 12 und 13 des Unterteils 3 des Gehäuses 1 gelagert. Dieser Lagerstift 39 weist eine Ringnut 45 auf, deren Breite b größer ist als die Dicke d des Klinkenhebels 40. Der Lagerstift 39 ist einerseits in der Lagerschulter 13 in einem Sackloch 46 gelagert, er durchsetzt andererseits die Lagerschulter 12 und endet mit einem pilzförmigen Kopf 47, an dessen Unterseite eine vorgespannte Druckfeder 48 angreift, die sich am Gehäuse 1, nämlich an der Außenseite des Lagerbocks 12, abstützt. Diese Druckfeder 48 verhindert ein unbeabsichtigtes Verschieben des Lagerstiftes 39 in Richtung zum Sackloch 46, z. B. bei Erschütterungen der Rohrleitungen.

Am Lagerstift 39 greift ein durch Wärme betätigtes Arbeitselement 49 in Gestalt eines Dehnstoffelements (wie in Fig. 2 dargestellt) oder eines Memory- Metalls (wie in Fig. 3 wiedergegeben) an.

Das handelsübliche Dehnstoffelement (Fig. 2) ist mit seinem Fußteil 50 in eine Gewindebohrung 51 am Unterteil 3 des Gehäuses 1 von außen eingeschraubt und mit einem Dichtungsring 52 abgedichtet. Dieses Dehnstoffelement, welches eine unter der Einwirkung von Wärme sich ausdehnende Masse (z. B. Wachs) enthält, besitzt ein bewegliches Organ in Gestalt eines Arbeitsstiftes 53, welcher dem Kopf 47 des Lagerstiftes 39 gegenübersteht. Mit zunehmender Tempratur des Dehnstoffelements infolge einer Erhöhung der Umgebungstemperatur des Sicherheitsabsperrventils treibt die Masse den Arbeitsstift 53 mit beträchtlicher Kraft und entgegen der Federkraft der Druckfeder 28 nach außen, und dieser verschiebt den Lagerstift 39 des Klinkenhebels 40 in Richtung des Pfeils 54 in das Sackloch 46, bis der Klinkenhebel 40 mit seiner Lagerbohrung 55 in die Ringnut 45 fällt. Unter der vom Schaft 31 des Schließorgans 5 auf die Sperrnase 43 ausgeübten Krafteinwirkung weicht jetzt der Klinkenhebel 40 in Richtung zum Membranteller 20 nach oben aus und gibt den Ringwulst 44 des Schaftes 31 frei, worauf das Schließorgan den Ventilsitz des Gasdruck-Regelgerätes verschließt.

Während ein Öffnen des Sicherheitsabsperrventils nach einer Auslösung infolge Über- bzw. Unterdrucks an Ort und Stelle nach Abschrauben der Schraubhülse 17 und Verschieben des Schaftes 31 (der an seinem Rändelkopf ergriffen werden kann) möglich ist, kann ein Öffnen nach einer Auslösung durch eine unzulässige Temperaturerhöhung nur mit erheblichem Aufwand und nach Überprüfung des Gerätes geschehen.

Als Arbeitselement 49 kann - wie in Fig. 3 dargestellt - alternativ ein Memory-Metall verwendet werden, welches in martensitischem Zustand die Gestalt eines brückenförmigen, gebogenen Streifens 57 aufweist, dessen als bewegliches Organ dienende, konkave Mitte 58 dem Kopf 47 des Lagerstiftes 39 gegenüberliegt.

Der Streifen 57 sitzt in einer an das Unterteil 3 des Gehäuses 1 angeformten Tasche 59, die mit einem aufgeschraubten Deckel 60 unter Zwischenlage einer Dichtung 61 verschlossen ist. Bei Erreichen der vorgesehenen Auslösetemperatur geht der Streifen 57 (Fig. 3) in eine konvexe Form über und schiebt dabei den Lagerstift 39 in Richtung des Pfeils 54, bis der Klinkenhebel 40 in die Ringnut 45 gefallen ist und das Sicherheitsabsperrventil - wie oben bereits beschrieben - schließt.

In einer anderen Ausführungsform kann das Arbeitselement 49 ein Bimetall in Form eines Streifens sein, welcher in seinem mittleren Bereich in bekannter Weise eine Schnappscheibe aufweist, die dem Kopf 47 des Lagerstiftes 39 gegenüber angeordnet ist. Diese Anordnung des Bimetalls ist entsprechend derjenigen des Memory-Metalls nach Fig. 3 getroffen, so daß auf eine zeichnerische Darstellung verzichtet werden kann.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist im Sackloch 46 eine kleine, beispielsweise kugelförmige Glasampulle 62 angeordnet, die eine Flüssigkeit - etwa Wasser - enthält. In der Gewindebohrung 51 (vergleiche Fig. 2) ist ein vorgespanntes Federelement 63 in Gestalt einer Druckfeder vorgesehen, welches in einer in das Gewinde eingeschraubten Kappe 64 sitzt. Das Federelement 63 drückt auf den Kopf 47 des verschiebbaren Lagerstiftes 39, welcher sich mit seinem anderen Ende im Sackloch 46 auf der Glasampulle 62 abstützt. Zerbirst unter der Einwirkung von Wärme bei der vorgesehenen Auslösetemperatur die Glasampulle 62, verschiebt das Federelement 63 den Klinkenhebel 40, bis dessen Lagerbohrung 55 in die Ringnut 45 fällt.

• Zusammenstellung der verwendeten Bezugsziffern  1 Gehäuse
   2 Oberteil
   3 Unterteil
   4 Vergleicher
   5 Schließorgan
   6 Hülse
   7 Fuß
   8 Widerlager
   9 Führungsring
  10 Zylinderkopfschrauben
  11 Lagerbock
  12 Lagerschulter
  13 Lagerschulter
  14 Schließfedergehäuse
  15 Impulsbohrung
  16 Sackbohrung
  17 Schraubhülse
  18 Membran
  19 Rand
  20 Membranteller
  21 Schraubenbolzen
  22 Zylinderteil
  23 Stift
  24 Zwischenlager
  25 Ringschulter
  26 Belastungsfeder
  27 Stellschraube
  28 Belastungsfeder
  29 Mutter
  30 Ventilteller
  31 Schaft
  32 Schließfeder
  33 Scheibe
  34 Haltestift
  35 Konusstift
  36 Dichtungsscheibe
  37 Haltehebel
  38 Langloch
  39 Lagerstift
  40 Klinkenhebel
  41 Amboß
  42 Spitze
  43 Sperrnase
  44 Ringwulst
  45 Ringnut
  b Breite (von 45)
  d Dicke (von 40)
  46 Sackloch
  47 Kopf
  48 Druckfeder
  49 Arbeitselement
  50 Fußteil
  51 Gewindebohrung
  52 Dichtungsring
  53 Arbeitsstift
  54 Pfeil
  55 Lagerbohrung
  56 Rändelkopf
  57 Streifen
  58 Mitte
  59 Tasche
  60 Deckel
  61 Dichtring
  62 Glasampulle
  63 Federelement
  64 Kappe

Claims (8)

1. Sicherheitsabsperrventil für Gasleitungen, mit einem eine unter der Einwirkung des Gasdrucks stehende Membran aufweisenden und in einem gasdichten Gehäuse sitzenden Vergleicher, der einen schwenkbar gelagerten Haltehebel betätigt, welcher mit einem auf einem Lagerstift schwenkbaren, zweiarmigen Klinkenhebel zusammenarbeitet, der einerseits einen Amboß aufweist, der einer Spitze des Haltehebels gegenübersteht und andererseits eine Sperrnase trägt, die einen Ringwulst hintergreift, welcher am Schaft eines unter der Einwirkung einer Schließfeder stehenden Ventiltellers vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerstift (39) längsverschiebbar ist und eine Ringnut (45) aufweist, deren Breite (b) größer als die Dicke (d) des Klinkenhebels (40) ist, und am Lagerstift (39) ein durch Wärme betätigtes Arbeitselement angreift, welches bei der Auslösetempertur den Lagerstift (39) verschiebt, bis der Klinkenhebel (40) in die Ringnut (45) fällt.

2. Sicherheitsabsperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Arbeitselement (49) ein Dehnstoffelement dient, dessen bewegliches Organ in Gestalt eines Arbeitsstiftes (53) dem Lagerstift (39) gegenübersteht.

3. Sicherheitsabsperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Arbeitselement (49) ein Memory-Metall verwendet wird.

4. Sicherheitsabsperrventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Memory-Metall die Gestalt eines brückenförmigen Streifens (57) aufweist, dessen konkave Mitte (58) als bewegliches Organ dem Lagerstift (39) gegenüberliegt.

5. Sicherheitsabsperrventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Arbeitselement (49) gegenüberstehende Ende des Lagerstiftes (39) einen pilzförmigen Kopf (47) trägt und zwischen diesem und dem Gehäuse (1) eine Druckfeder (48) sitzt.

6. Sicherheitsabsperrventil nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Arbeitselement (49) ein Bimetall dient.

7. Sicherheitsabsperrventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bimetall eine Schnappscheibe aufweist, die dem Lagerstift (39) gegenüberliegt.

8. Sicherheitsabsperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Lagerstift (39) ein vorgespanntes Federelement (63) angreift, welches den Lagerstift (39) verschiebt, sobald unter Wärmeeinwirkung eine mit einer Flüssigkeit gefüllte Glasampulle (62) zerbirst, auf welche sich der Lagerstift (39) unter der Einwirkung des Federelements (63) aufstützt.