DE3722060A1

DE3722060A1 - Sicherung mit schutzventil

Info

Publication number: DE3722060A1
Application number: DE19873722060
Authority: DE
Inventors: Werner Dr Med Schubert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-07-03
Filing date: 1987-07-03
Publication date: 1989-04-06

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherung mit Schutzventil in Rohrleitungen zur Vermeidung von Unfällen, Erhöhung der Be triebssicherheit und der Lebensdauer von Anlagen und zur Ver meidung von unvorhergesehenen Auswirkungen auf die Umwelt.

Ein Sicherheitsventil als Überströmventil ist bereits im Jahre 1959 von der Firma Schott in Jena mit endständiger Membran beschrieben worden, DE 11 12 359. Eine Sicherung mit Schutzventil wurde mit DE 10 83 096 behandelt ebenfalls in starker Umbiegung des Mediumstroms durch Verwendung eines Metallkolbens im Rohr, durch dessen Außenring sich medium bedingt die Verschiebung des Kolbens zur Öffnung des Ab laufrohres ergab. Mit DE P 36 650.6 (Schubert) wurde da rauf hingewiesen, daß auch Medium gesteuerte Gas ent haltende Ventile, nicht zuletzt auch in Summation beacht liche Schutzwirkung gegen Berstung einer Rohrleitung im Druck stoß haben können. Eine vorgefertigte, leicht anwendbare Schutzvorrichtung als Sicherung für Rohrleitungen wie bei der bekannten Sicherung zur selbsttätigen Unterbrechung des elektrischen Stromkreises bei Überlastung oder im Kurzschluß ist uns nicht gekannt geworden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, handliche und systematisch einsetzbare Sicherungen als Schutzvorrich tungen auch für Rohrleitungen zu schaffen, die ähnliche und wirksame Schutzfunktion haben wie die bekannte Sicherung in Leitungen für den elektrischen Strom.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprü chen sowie der Zeichnung und deren Beschreibung zu entnehmen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbe sondere darin, daß durch eine Sicherung mit Schutzventil in Rohrleitungen nach Patentanspruch 1 eine Schutzvor richtung vorhanden ist, mit der weitgehend analoge Schutz wirkungen für ein Medium in einer Rohrleitung erreicht werden, wie sie sich analog bei der bekannten Sicherung eines Stromkreises ergeben. "Diese Schutzvorrichtung schaltet selbsttätig einen Stromkreis bei Kurzschluß oder Überlastung ab" (Brockhaus).

Diese Sicherung mit Schutzventil nach Patentanspruch 1 wirkt anscheinend noch differenzierter als die genannte Elektrosicherung. Geringere Druckstöße in einer Rohr leitung werden bereits durch den darin längsgestellten gas haltigen, zum Verschluß beweglichen Ventilkörper absorbiert, wodurch bereits Berstungsgefahr in einer Rohrleitung ge mindert wird, insbesondere wenn mehrere solcher Schutzven tile in einigem Abstand zueinander in Rohrleitungen einge setzt sind.

Die zum Schutz in Rohrleitungen erforderlichen Schutz ventile haben zur druckreagiblen Steuerung einen Ventil körper zu besitzen, der zum Teil pneumatisiert ist. Rohrrupturen sind in der Regel Folge von überhöhten Druck des Mediums oder eines Druckstoßes, mehrerer Druck stöße. Alle solche physikalischen Kräfte in einer Rohr leitung greifen sofort zum Schutz vorgegebene Gas ent haltende Hohlräume wie in Sicherungen mit von mir darge legten Schutzventilen an. Das Volumen des vorgegebenen pneumatisierten Raumes des zur Steuerung eingesetzten zum Teil Gas enthaltenden Ventilkörpers verkleinert sich beim Druckstoß und/oder desgleichen beim Druckstoß/bei Druckstößen ziemlich trägheitslos und beispielsweise der pneumatisierte, axial in der Sicherung für Rohrleitungen vorhandene Gas enthaltende Zylinder des Ventilkörpers wird von einem vorher umfassenden, festhaltenden Halte ring automatisch gelöst, so daß also dieser Gaszylinder des Schutzventilkörpers in Verbindung mit dem festen (nicht pneumatisierten) Ventilkörperteil unverzüglich im Druckstoß oder bei überhöhtem Druck den zugehörigen Ventil ring in der Sicherung einer Rohrleitung verschließt. Es bieten sich mehrere technische Lösungen an, wobei immer dieser Kompressionseffekt am zum Teil pneumatisierten Ventilkörper zu nutzen ist.

Der nur zum Teil Gas enthaltende Ventilkörper im Schutzventil einer Sicherung in Rohrleitungen ist auf Grund der Eigenschaft der prompten Druckreagibilität jederzeit und praktisch trägheitslos geeignet, im Druckstoß oder bei wesentlich erhöhtem Überdruck die Rohrleitung durch momentanes Vorschnellen in den Ventil ring die Rohrleitung zu schließen. Analoge Verhältnisse zur Funktion der Elektrosicherung scheinen mir gegeben. Verschiedene Ausführungen solcher Schutzventile mit zweiteiligen, zum Teil Gas enthaltenden Ventilkörpern sind der Zeichnung zu entnehmen; es können die Verschlußteile des Ventilkörpers auf einen Ventilring oder auf zwei Ventilringe wirken. Schwerkraft und/oder Schwimmfähigkeit des zum Teil Gas enthaltenden Ventil körpers im Schutzventil als Teil einer Sicherung in Rohrleitungen kann zusätzlich zur Steuerung und zum druckreagiblen automatischen Verschluß einer Rohrleitung/von Rohrleitungen in Anspruch genommen werden.

Vergleichsweise zu anderen Schutzvorrichtungen wie auch Berstscheiben mit dabei erforderlichem Auffangbecken, Sicherheitssegmenten, Doppelrohrleitungen mit zwischenge setzten Berstkugeln und anderes sind die von mir be schriebenen Sicherungen mit Schutzventilen für druckstoß exponierte Rohrleitungen nicht aufwendig. Bei ohnehin weit gehend normierten Rohren können zugehörige Sicherungen mit auch ineinanderfassenden Gewinden vorgefertigt sein. Die Ansprechbarkeit der Schutzventile auf verschieden hohe Drucke oder Druckstöße ist eine Angelegenheit der prakti zierenden Regeltechnik.

Es zeigt

Fig. 1 den Längsschnitt durch eine senkrecht gestellte, die Schwerkraft nutzende Sicherung mit Schutzventil 2 in einer Rohrleitung 1, die Strömungsrichtung des Mediums M, das Schraubgewinde 8 des rohrartigen Sicherungskörpers 2, den etwas größeren Durchmesser des Sicherungskörpers ver gleichsweise zum Durchmesser der Rohrleitung, um denStrömungs widerstand in der Sicherung zu mindern, den zweiteiligen axial beweglichen Ventilkörper 4 und 5, wobei der Verschluß teil 4 aus festem Material wie Stahl/Bleieinlage, gegebenen falls sogar Gold oder Platin bestehen kann, den damit in Verbindung stehenden Gas enthaltenden Ventilkörper teil 5, der axial durch einen Draht oder Bolzen 9 zur Ver festigung verstärkt wurde, den häutigen Abschluß des gashaltigen Ventilkörperteils 5 mit auch Wulstungen an dem den Verschluß gegenüberliegenden Teil zur besseren Haftung der Halteringe 6, die an der Innenfläche des Sicherungskörpers 2 befestigt sind, die axiale Zentrierung der Längsachse des Ventilkörpers, die mit der Längsachse des Sicherungskörpers 2 zusammenzufallen hat, wie auch der Ventilring 14 im Sicherungskörper 2 quergesetzt axial auf den Ventilverschlußteil 4 zentriert zu sein hat, Rückzugfäden am oberen Pol dieses zugleich die Schwerkraft zum Ventilverschluß einsetzenden Schutzventiles 3, um von außen an der Sicherung der Rohrleitung denVentil verschluß wieder durch Anheben des Ventilkörpers 4 sowie 5 aufheben zu können, wozu dann noch zur Abdichtung des Siche rungskörpers kleine verschraubbare Kammern 12 vorhanden sein müssen.

Fig. 2 den Längsschnitt durch eine Sicherung mit einem Schutzventil 2, das entgegengesetzt zwei Ver schlußteile 4 besitzt, die durch einen axialen Bolzen 9 verbunden sind, den darum vorhandenen Gas enthaltenden, somit leicht komprimierbaren zur Steuerung des Schutzventils einge setzten, durch eine Membran M abgeschlossenen, axial längsgestellten Ventilkörperteil 5, der durch die Halte ringe 6 gehalten oder im Druckstoß sofort im Medium M zum Ventilverschluß mit dem Verschlußteil 4 freigegeben wird, was automatisch somit selbsttätig zustandekommt, Federn für die Normallage bei ungestörtem Betrieb für Fluid oder auch stagnierendes Medium M, die Ventilringe 14, die mit dem Sicherungskörper 2 fest verbunden sind und auch auf den Verschlußteil des zweiteiligen Ventilkörpers 5 eingepaßt zu sein haben, die Schraubgewinde 8 des Sicherungskörpers 2 zum Einsatz in die englumigere Rohrleitung, um den Strömungswider stand im Sicherungsbereich zu mindern, die verschiedenen Richtungen der Strömung mit Unterbrechung eines Fluids, das Druckstoßzentrum 13 mit Beanspruchung des Schutzventils zentrifugal, was augenblicklich zum Ventilverschluß, Unterbrechung des Fluids automatisch führen mußte.

Fig. 3 den Längsschnitt durch die Strecke einer längeren Rohrleitung mit zwei ziemlich weit auseinandergesetzten Sicherungen je mit einem gleichartigen Schutzventils 2 darin, jede Sicherung mit zwei Ventilverschlußteilen 4, die zugehörigen vier Ventilringe 14, die Schraubverbindung der Sicherungen 8 in der Rohrleitung 1, das Medium M, das Druckstoßzentrum 13, wobei das zum Teil gashaltige Schutzventil beansprucht und je zur Seite innerhalb der Halteringe zum äußeren Ventilverschluß abgedrängt wurde, als zusätzliche Schutzmaßnahme den Einbau des Sicherheits segmentes 11 berstscheibenartig mit Ruptur der Innenmembran des außen primär Gas enthaltenden Sicherheitssegmentes 11 zur weiteren Schutzgebung für die Umwelt wie für Menschen.

Fig. 4 den Längsschnitt durch eine senkrecht in einer Rohr leitung eingebrachten Sicherung mit Schutzventil 2, das zu gleich nach Verschluß im Störfall Sperrfunktion in ent gegengesetzter Richtung der ursprünglichen Ventilkörperbe wegung hat, so daß nur wenig Medium M auch nach Rohrleitungs ruptur entweichen kann, die Sperrvorrichtung 16, die aus dem vorderen Haken eines axial im zweiteiligen Ventilkörper 4 und 5 befindlichen Bolzen 9 besteht und aus einem Querbalken, der an der Innenwand des Sicherungskörpers 2 befestigt ist, den zum Teil mit dem Querbalken verbundene Ventilring 14, die Schraubgewinde 8 des Sicherungskörpers 2 zur Rohrleitung 1, der für die Steuerung des Schutzventils wichtige Haltering 6, der den pneumatisierten Teil des Ventils 5 umgreift, während des Betriebs festhält, so daß Fluid in der Rohrleitung nicht behindert wird, während im Druckstoß, bei wesentlicher Druckerhöhung sofort automatisch das Ventil sich innerhalb der Sicherung 2 schließt, nun auch mit Sperre gegen Rückfluß oder Austritt des Fluids aus einer beschädigten Rohrleitung.

Fig. 5 den Längsschnitt durch den Sicherungskörper 2 einer Sicherung mit Schutzventil, welcher nur einen Ventilring 14 hat, beiderseits davon axial im Sicherungskörper 2 einge setzte Ventilverschlußstücke 4, die durch einen längsgestellten desgleichen axial angeord neten Bolzen 9 verbunden werden, den je außen von jedem Ventilteil 4 desgleichen axial aufgesetzten Gas enthaltenden Ventilkörperteil 5, der je mit dem darin enthaltenen axialen Bolzen 9 durch die Halteringe 6 in seiner axialen Position in dem Sicherungskörper 2 im Medium M gehalten wird, die Federn 7 zur Herstellung eines Gleichgewichtszustandes der beiden gegeneinandergerichteten alternativ einsetz baren Ventilverschlußstücke 4, wobei bei Beanspruchung im Störfall durch Überdruck oder Druckstoß nur der direkt seitlich vom Druckstoß oder vom Fluid getroffene Ventilkörper dem selbsttätigen Ventilverschluß 4 schlagartig zugeführt wird, das Druckstoßzentrum 13 und die Schraubverbindung 8 zwischen dem Sicherungskörper 2 und der Rohrleitung 1.

Fig. 6 den Längsschnitt durch einen senkrecht in eine Rohr leitung 1 eingesetzten/eingeschraubten Sicherungskörper 2, und das Medium M, ein auf sein spezifisches Gewicht einge stelltes Schwimmerventil/Doppelventil in Bezug auf die zwei Ventilverschlußstücke 4, den axial zugeordneten Ventilring 14, den desgleichen axial in dem Sicherungskörper 2 vorhandenen Haltebolzen 19, der beide darüber gleitende Ventilverschluß teil 4 sowie den Gas enthaltenden im Druckstoß, bei über höhten Druck des Mediums M komprimierbaren Ventilkörperteil 5 aufnimmt, die Haltefedern 7, die am oberen Pol des Gas enthaltenden Ventilkörperteils 5 als Schwimmventil angreifen, die oben und unten vom Ventilring 14 vorhandenen quer zur Längsachse des Sicherungskörpers 2 vorhandenen Verstrebungen 16, das Druckstoßzentrum 13 und die Strömungsrichtung des Medium M; in Strömungsrichtung würde dieses Schwimmerventil reagieren sowohl bei allmählicher wesentlicher Druckerhöhung mit Verschluß des Ventils wie auch im Druckstoß bei der Beanspruchung aus der gleichen Richtung, Ventilverschluß 4 von unten käme hingegen nur bei Druckstoß aus der anderen Richtung in der Rohrleitung zustande.

Claims

1. Sicherung mit Schutzventil in Rohrleitungen zur Ver meidung von Unfällen, Erhöhung der Betriebssicherheit und der Lebensdauer von Anlagen und zur Vermeidung von unvor hergesehenen Auswirkungen auf die Umwelt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Sicherung aus einem rohrartigen Sicherungskörper (2) besteht,
daß der Sicherungskörper (2) Befestigungsvorrichtungen (8) wie ein Schraubgewinde zum Einsatz in Rohrleitungen besitzt,
daß konzentrisch und quer zur Längsachse des Sicherungs körpers (2) der Ventilring (14) oder mehrere Ventilringe (14) des Schutzventils (3) eingesetzt werden,
daß der Ventilkörper (4 und 5) axial in den Sicherungs körper (2) eingesetzt werden kann,
daß der Ventilkörper (4 und 5) des Schutzventils (3) in Rohrleitungen mehrteilig ist,
daß der Ventilkörper (4 und 5) einen oder mehrere Verschluß teile (4) besitzt,
daß das Schutzventil (3) mindest einen Gas enthaltenden und somit im Medium (M) durch Druckstoß unverzüglich komprimierbaren Ventilkörperteil (5) besitzt,
daß zumindest ein Teil der Oberfläche des Gas enthaltenden Ventilkörperteils (5) elastisch ist,
daß entsprechend bei überhöhten Druck im Medium (M) oder Druckstoß sich somit eine Volumenabnahme des Gas enthaltenden Ventilkörperteils (5) ergibt zur Steuerung des sich selbst tätig im Druckstoß bei erhöhtem Druck im Medium (M) schließenden Schutzventils (3),
daß verschiedenartige weitere Vorrichtungen in der Sicherung mit Schutzventil (3) vorhanden sind zum Zwecke des druck reagiblen selbsttätigen Verschlusses des Schutzventils (3) wie Halteringe (6) für den zum Teil Gas enthaltenden Ventil körper (4 und 5), und
daß auch die Schwerkraft und somit die Schwimmfähigkeit eines Ventilkörpers (4 und 5) zum selbsttätigen Ventil verschluß in der Sicherung einer Rohrleitung gegen Druckstoß oder wesentliche Druckerhöhung eingesetzt werden kann.

2. Sicherung mit Schutzventil nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußteile (4) des zum Teil Gas enthaltenden Ventilkörpers (4 und 5) aus Schwermetall wie Stahl, Blei, Gold, Platin bestehen.

3. Sicherung mit Schutzventil nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteringe (6), welche mit der Innenwand des Sicherungskörpers (2) verbunden sind, um die Längsachse des Sicherungskörpers (2) zentriert sind zur axialen Führung des Ventilkörpers (4 und 5).

4. Sicherung mit Schutzventil nach Patentanspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der häutige, gasabdichtende Teil des Gas enthaltenden Ventilkörperteils (5) aus elastischem Material besteht wie Gummi, Kunststoff, daß der Gas enthaltende Teil des Ventils auch innen aus Schaumgummi oder aus einer ähnlichen Substanz besteht.

5. Sicherung mit Schutzventil nach Patentanspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Wulstungen oder Erhebungen, Rauhigkeiten der das Gas abschließenden Membran des Ventilkörperteils (5) dahin wirken, daß erst bei einem Druckstoß stärkerer Druck erhöhung der Ventilkörper (4 und 5) zum Verschluß des Ventilringes (14) in der Sicherung (2) und somit in der Rohrleitung frei wird.

6. Sicherung mit Schutzventil nach Patentanspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine verschiedenartige Anordnung der Verschlußteile (4) eine zum Teil Gas enthaltenden Ventilkörpers (4 und 5) zu den Ventilringen vorliegt, daß für Schutzventile in Sicherungen für Rohrleitungen ein Ventilring oder mehrere Ventilringe (14) vorhanden sind, je axial im Sicherungskörper (2) eingebracht und an der Innenwand befestigt.

7. Sicherung mit Schutzventil nach Patentanspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwerkraft zur Steuerung von Ventilkörpern bei Druckstoß und/oder überhöhten Druck im Medium (M) zugleich auch bei einem im Medium (M) axial im Sicherungskörper (2) schwimmenden Ventilkörper (3 bzw. 4 und 5) genutzt wird, wozu gehört, daß die Sicherung mit dem Schutzventil senkrecht in einer Rohrleitung eingebracht ist.

8. Sicherung mit Schutzventil nach Patentanspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß axial im Verschlußkörper des Schutzventils ein Verfestigungsdraht (9) oder entsprechend ein Bolzen (9), ein Bolzen zum Gleiten (19) bei einem Schwimmerventil vorhanden ist.

9. Sicherung mit Schutzventil nach Patentanspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sperrvorrichtung für Schutzventile (3) zur Ver hinderung einer gegenläufigen Öffnung des Ventils nach Verschluß des Schutzventils (3) vorhanden ist, wobei ein axialer Bolzen beispielsweise mit Einkerbungen zur spontanen Einrastung/Sperre in der Sicherung (2) führt.

10. Sicherung mit Schutzventil nach Patentanspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußteile (4) des Ventilkörpers (4 und 5) endständig bei mindest zwei zugeordneten Ventilringen (14) vorhanden sind, oder daß bei nur einem Ventilring (14) die Verschlußteile (4) über einen Bolzen (9) gegeneinander gesetzt sind, entsprechend sich dann die Gas enthaltenden Verschluß körperteile (5) seitlich axial der Verschlußteile (4) befinden.

11. Sicherung mit Schutzventil nach Patentanspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß durch Fäden oder elastische Bänder ähnliche Vorrichtun gen die zusätzliche oder alleinige Aufhängung des zum Teil Gas enthaltenden Ventilkörpers (4 und 5) des Sicherheits ventils (3) im Sicherungskörper (2) erfolgt.

12. Sicherung mit Schutzventil nach Patentanspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß von außen am Sicherungskörper (2) Sperren des Sicher heitsventils (3) gelöst oder Ausgangs-Gleichgewichtslagen des Ventilkörpers (4 und 5) des Schutzventils (3) verändert werden können, beispielsweise durch Einbringen von Gas in den gashaltigen Teil des Ventilkörpers (5).

13. Sicherung mit Schutzventil nach Patentanspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Schutzwirkung gegen Druckstoß/Explosionen Verschluß teile (4) von Schutzventilen eingesetzt werden, die keinen eigenen/zugehörigen Gas enthaltenden Ventilkörperteil (5) besitzen wie für ein Schwimmerventil (Fig. 6) dargetan.

14. Sicherung mit Schutzventil nach Patentanspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Schutzvorrichtungen in Rohrleitungen in Anspruch genommen werden, wie die bekannten Berstscheiben, Berstkugeln oder Sicherheitssegment nach Berstscheiben prinzip (Bezug zu zugehörigen Patentanmeldungen ist oben genannt).

15. Sicherung mit Schutzventil nach Patentanspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß sich in einigem Abstand von einander mehrere "zweiköpfige" Schutzventile in Sicherungen (2) für Rohrleitungen zur Schutz wirkung befinden und außerdem Schutzvorrichtungen wie Berstscheiben, Sicherheitsegmenten oder anders eingesetzt werden.

16. Sicherung mit Schutzventil nach Patentanspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit zur Dichte des Mediums über ein Rohr, einen Schlauch in der Sicherung (2) der Gasgehalt im Gas enthaltenden Teil des Ventilkörpers (5) vermehrt oder verringert werden kann, so daß eine geeignete Position des Ventil körpers (4 und 5) zum Ventilring (14) zum Verschluß bei Beanspruchung im Störfall, Überdruck oder Druckstoß vorhanden ist.

17. Sicherung mit Schutzventil nach Patentanspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß Normierungen der Sicherung (2), des Sicherungskörpers (2 einschließlich des Gewindes 8) zu Rohrleitungen ver schiedenen Durchmessers vorhanden sind.

18. Sicherung mit Schutzventil nach Patentanspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß im Sinne der Regeltechnik festgelegt ist, ab welcher gefährdender Druckerhöhung/ab welcher Druckhöhe eines Druckstoßes, eine Sicherung mit Schutzventil (2) mit kompletten Verschluß des in der Sicherung vorhandenen Ventils anzusprechen hat.

19. Sicherung mit Schutzventil nach Patentanspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Mediums (M) durch eine Vor richtung außerhalb der Sicherung (2) oder in Verbindung mit der Sicherung (2) für das Schutzventil (3), insbesondere für den zum Teil gashaltigen Ventilkörper (4 und 5) Be rücksichtigung findet.