DE3903986A1 - Explosionsschutzventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Explosionsschutzventil nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Explosionsventile dienen als Druckwellensicherung für Zu- und Abluftöffnungen in Schutzräumen und in militärischen Bereichen, jedoch auch in der chemischen Industrie. Der Abschlußkörper wird bei einem Explosionsschutzventil normalerweise mittels Federn in einer definierten Offenlage gehalten, in der ein Luftstrom zur Be- oder Entlüftung ungehindert passieren kann.

Eine bekannte Konstruktion von Explosionsschutzventilen (Bau­ art Luwa) benötigt ein Lenkersystem für den als flachen Ven­ tilstab ausgeführten Abschlußkörper, die Federn zur Fixie­ rung der Offenlage wirken zwischen den Lenkhebeln und dem Ventilstab eines Ventilelementes und können leicht beschä­ digt werden. Darüber hinaus muß es jedoch als besonders nach­ teilig empfunden werden, daß zur Überführung der Abschluß­ körper auf einen inneren Ventilsitz Lenkhebel in Funktion treten müssen, deren Beweglichkeit über längere Zeiträume nicht unverändert sein kann. Hierdurch kann die Schließge­ schwindigkeit beeinträchtigt werden.

Es sind auch gelenklose Luftstoßsicherungen bekannt, bei de­ nen die Abschlußkörper aus geradgeführten Blattfedern beste­ hen, die gegen innere Anschlagflächen eines Ventilblockes ge­ drückt werden, wenn sie von einer Druckwelle oder von der folgenden Sogwelle beaufschlagt werden (BZS-Schriftenreihe, Band 12: "Baulicher Zivilschutz I" 1979, Seite 106 und 107). Da die mit ihren Enden gehäuseseitig gelenkbeweglich gesi­ cherten Blattfedern in ihren Schließlagen aus der gestreck­ ten Lage in eine gekrümmte Lage überführt werden, entweder die Anschlagflächen als Ventilsitze der Ventilkörper eben­ falls gekrümmt ausgeführt werden, oder die Blattfedern haben nur über eine begrenzte Länge eine Dichtfunktion. Im übrigen erstrecken sich die aus Blattfedern bestehenden Abschlußkör­ per in der definierten Offenlage quer zu dem Luftstrom der Be- oder Entlüftung und sind somit alles andere als strö­ mungsgünstig.

Allen bekannten Systemen von Explosionsschutzventilen ist ge­ meinsam, daß das Verhältnis zwischen den Luftdurchgangsöff­ nungen und dem Einbau-Platzbedarf für das Gehäuse bzw. einen Metallrahmen relativ ungünstig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Explosionsschutzventile zu vermeiden, insbesondere innerhalb der Abmessungen des Gehäuses ein Optimum an Durch­ gangsquerschnitt zu ermöglichen und die Funktion über lange Zeit sicherzustellen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1. Indem der Abschlußkörper hohlzy­ lindrisch ausgebildet und von einem mittigen Tragteil des Federelementes in spannungslosem Zustand durch Formschluß ge­ tragen wird, liegt das Federelement geschützt außerhalb des Luftstromes. Die Zylinderform des Abschlußkörpers begünstigt eine turbulenzarme Luftströmung für Be- und Entlüftung. Da der hohlzylindrische Abschlußkörper mit seinen Enden in ge­ häuseseitigen länglichen Ausnehmungen verkantungsfrei radial beweglich geführt ist, wird ein Schließmechanismus ohne je­ des Gelenksystem erhalten. Der aus einem Leicht-Werkstoff, z. B. einer Aluminiumlegierung bestehende Abschlußkörper so­ wie der Umstand, daß der Abschlußkörper in seiner Offenstel­ lung von einem im spannungslosen Zustand befindlichen Feder­ element getragen wird, begründen eine sehr kurze Schließzeit des Ventils von wenigen Millisekunden. Zumindest die ge­ streckten, federnd biegsamen Enden des Federelementes werden erst durch eine Verlagerung des hohlzylindrischen Abschluß­ körpers "parallel zu sich selbst" bis zum Anschlag an gehäu­ seseitigen Anschlagflächen verformt und gespannt, so daß das Federelement den Abschlußkörper unter Spannungsabfall in die definierte Offenlage zurückführt. Da der hohlzylindrische Ab­ schlußkörper sehr formstabil ist, kann er sehr lang ausge­ führt werden, womit auch die Durchgangsöffnungen im Verhält­ nis zum Einbau-Platzbedarf des Gehäuses sehr günstig werden.

Schließlich ist sowohl ein waagerechter als auch ein senk­ rechter Einbau des Explosionsventils gemäß der Erfindung möglich.

Das Federelement kann eine Schraubenfeder aus Federstahl runden oder blattförmigen Querschnittes sein, deren Tragteil zum formschlüssigen Tragen des hohlzylindrischen Abschlußkör­ pers aus Windungen besteht, die einen dem Innendurchmesser des Abschlußkörpers entsprechenden Außendurchmesser haben, so daß die Offenlage des Abschlußkörpers stabil ist.

Vorteilhafter ist das Federelement eine Blattfeder, deren mittiges Tragteil zum formschlüssigen Tragen des hohlzylin­ drischen Abschlußkörpers wellenartig gekrümmt ist derart, daß die äußeren Mantellinien der Wellenberge Sekanten des Innendurchmessers des Abschlußkörpers bilden, wobei die ge­ streckten Enden der Blattfeder in gehäuseseitigen Schlitzen, die quer zur Durchströmrichtung verlaufen, gelenkbeweglich gesichert sind. Diese Ausführungsform des Tragteils des Ab­ schlußkörpers als wellenartig gekrümmte Blattfeder mit über einen Radius gekrümmten Wellenbergen führt zu mehr Linien­ kontakten zum formschlüsigen Tragen des Abschlußkörpers nicht nur in seiner Offenlage, sondern auch während seiner Bewe­ gung zur Anschlaglage hin. Da die gestreckten, federnden Enden der Blattfeder bei Verlagerungen des Abschlußkörpers zu den Schließlagen hin nur leicht gebogen werden, ist ihre Spannungszunahme gering, was für die Kürze der Schließzeit günstig ist. Gleichwohl genügt die Rückstellkraft der Blatt­ feder-Enden und der eventuell verformten Wellenberge, um den Abschlußkörper wieder in die Offenlage zurückzubewegen.

Weitere konstruktive Einzelheiten hinsichtlich der Ausbil­ dung des Gehäuses sind in den Patentansprüchen 4 und 5 an­ gegeben.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Explo­ sionsventils als Luftstoßsicherung für Druck- und Sogwellen dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 in der rechten Hälfte eine Vorderansicht des Ventils und in der linken Hälfte einen Längsschnitt,

Fig. 2 eine Seitenansicht A in Fig. 1 gegen einen Gehäusedeckel,

Fig. 3 das Gehäuse in Rückansicht, teilweise geschnitten,

Fig. 4 in der rechten Hälfte einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3, in der linken Hälfte eine Seitenan­ sicht gegen den Gehäusedeckel von Fig. 2,

Fig. 5 eine Innenansicht eines Gehäusedeckels, und

Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI in Fig. 5.

Das Ventil hat nach Fig. 1 und 2 eine rechteckige Gestalt mit nahezu quadratischem Grundriß. In das aus dem Mittel­ teil 1 und den beiden stirnseitigen, angeschraubten Dec­ keln 2, 3 ist ein hohlzylindrischer Abschlußkörper 4 aus einer leichten Aluminium-Silizium-Mangan-Legierung einge­ baut, der mit seinen Enden in länglichen Ausnehmungen 5 der Deckel 2 und 3 verkantungsfrei radial beweglich geführt ist. Die Konfiguration der Ausnehmungen 5 ist am besten aus Fig. 5 zu erkennen. Demzufolge ist das langgestreckte Mittelteil 1 kürzer als der Abschlußkörper 4.

Das langgestreckte Mittelteil 1 hat zwei Luft-Durchgangsöff­ nungen 6, 7, die etwas kürzer sind als der Abschlußkörper 4. Die Durchgangsöffnungen 6, 7 kommunizieren mit spiegelbild­ lichen, außen gekrümmten Umlenkkanälen 8, 9, die den in mitt­ lerer definierter Offenlage befindlichen Abschlußkörper 4 spiegelbildlich umgeben (Fig. 2 und 4).

Zur Fixierung des hohlzylindrischen Abschlußkörpers 4 in der aus Fig. 2 ersichtlichen Offenstellung, in der die Luft den Abschlußkörper 4 strömungsgünstig zur Be- und Entlüftung um­ strömen kann, dient eine in den Abschlußkörper eingeseetzte Blattfeder 10, die über eine mittlere Teillänge L des Ab­ schlußkörpers als dessen Tragteil wellenartig gekrümmt ist. In Fig. 1 ist die Blattfeder 10 zur Darstellung ihrer ge­ krümmten Gestalt zusätzlich gestrichelt und um 90° winkelver­ setzt eingezeichnet. Tatsächlich erstrecken sich die Wellen­ berge 10 a in Fig. 1 quer zur Zeichnungsebene. Wie Fig. 2 er­ kennen läßt, bilden die äußersten Mantellinien 10 b der Wel­ lenberge 10 a Sekanten des Innendurchmessers D des Abschluß­ körpers 4. Auf diese Weise wird der Abschlußkörper 4 von dem Tragteil des inneren Blattfederelementes 10 formschlüssig ge­ tragen, da die gestreckten Enden der Blattfeder 10 in V-för­ migen Schlitzen 11 der Deckel 2, 3 (Fig. 4 und 6) gesichert sind, die quer zur Durchströmrichtung (Pfeil S) verlaufen.

Die von den deckelseitigen länglichen Ausnehmungen 5 bestimm­ te radiale Beweglichkeit des Abschlußkörpers 4 in Durchström­ richtung S ist begrenzt durch eine dichtende Anschlaglage. Hierzu sind an dem Mittelteil 1 gekrümmte Anschlagflächen 1 a und 1 b spiegelbildlich angeformt, deren Krümmungsradius dem Radius (A) des zylindrischen Außenumfanges des Abschlußkör­ pers 4 entspricht. Die gekrümmten Anschlagflächen 1 a und 1 b erstrecken sich jeweils rundum der Durchgangsöffnungen 6, 7, weshalb die Länge der Durchgangsöffnung kleiner ist als die Länge des die Anschlagflächen tragenden Mittelteils 1.

Die Wirkungsweise des dargestellten Explosionsventils ist folgende:

In der aus Fig. 2 ersichtlichen Offenlage des Abschlußkör­ pers 4 ist dieser vom Luftstrom zur Be- und Entlüftung turbu­ lenzfrei umströmt. Die wellenartige Blattfeder, die den Ab­ schlußkörper 4 wie beschrieben durch Formschluß trägt, ist spannungslos. Bei einem explosionsartigen Luftstoß von links (Fig. 2 und 4) wird der leichte Abschlußkörper 4 gegen die gekrümmte Anschlagfläche 1 a des Mittelteils 1 bewegt und dichtet dadurch die Durchgangsöffnung 7 sicher ab. Bei auf­ treten einer Sogwelle wird der Abschlußkörper 4 gegen die ge­ krümmte Anschlagfläche 1 b getrieben. Stets ist ein Auswan­ dern des Abschlußkörpers 4 aus der definierten Offenlage be­ gleitet von einer Verbiegung der wellenartig gekrümmten Blatt­ feder 10 einschließlich ihrer Enden, die hierdurch gespannt wird und den Abschlußkörper nach Abklingen der Druck- und Sogwelle wieder in die Offenlage zurückführt.

Die Deckel 2, 3 sind mittels Schrauben 12 an dem Mittel­ teil 1 befestigt, das nach Fig. 1 rechte Hälfte Nuten 13, 14 trägt, die über Nuten 15 in den Deckeln 2, 3 verbunden sind. In diese Nuten wird eine Dichtung 15 eingelegt, über die das Ventil an eine Tragplatte angeschlossen werden kann.

Claims (5)

1. Explosionsschutzventil mit einem Gehäuse und mit minde­ stens einem beweglichen, innerhalb des Gehäuses geführten Abschlußkörper, der in einer durch Federkraft definierten Offenlage vom Luftstrom für Be- und Entlüftung umströmt ist und bei einer Druck- und Sogwelle in eine dichtende Anschlaglage bewegt wird, die von gehäuseseitigen Anschlag­ flächen bestimmt ist, die jeweils die Durchgangsöffnungen umgeben, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschlußkörper (4) ein Hohlzylinder aus einem Leicht- Werkstoff, z. B. Aluminiumlegierung, ist, der mit seinen Enden in gehäuseseitigen länglichen Ausnehmungen (5) ver­ kantungsfrei radial beweglich geführt ist, daß in das Ab­ schlußteil ein Federelement (10) eingesetzt ist, daß über gestreckte, federnd biegsame Enden gehäuseseitig in Richtung der länglichen Ausnehmungen beweglich gesichert ist, daß das Federelement zwischen den federnd biegsamen Enden ein sich nur über eine mittlere Teillänge (L) des Abschlußkörpers erstreckendes Tragteil hat, das dem In­ nendurchmesser des Abschlußkörpers entspricht und diesen unter Formschluß trägt, und daß die gehäuseseitigen An­ schlagflächen 1 a, 1 b entsprechend dem Radius (R) der äußeren Zylinderwandung des Abschlußkörpers gekrümmt sind.

2. Explosionsschutzventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Federelement eine Schraubenfeder ist, deren Tragteil zum formschlüssigen Tragen des hohlzylin­ drischen Abschlußkörpers aus Windungen besteht, die einen dem Innendurchmesser des Abschlußkörpers entsprechenden Außendurchmesser haben, wobei das Federelement einschließ­ lich seiner federnd biegsamen Enden in der definierten Offenlage des Abschlußkörpers spannungslos und in den Schließlagen elastisch verformt ist.

3. Explosionsschutzventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Federelement eine Blattfeder (10) ist, deren Tragteil zum formschlüssigen Tragen des hohlzylindri­ schen Abschlußkörpers (4) mindestens über dessen mittlere Teillänge (L) wellenartig gekrümmt ist derart, daß die äußersten Mantellinien der Wellenberge (10 a) Sekanten des Innendurchmessers (D) des Abschlußkörpers bilden, und daß die gestreckten Enden der Blattfeder in gehäuseseitigen V-förmigen Schlitzen (11) gesichert sind, die quer zur Durchströmrichtung (S) verlaufen.

4. Explosionsschutzventil nach mindestens einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des Ventils ein langgestrecktes Mittelteil (1) umfaßt, an dem die gekrümmten Anschlagflächen (1 a, 1 b) für den zylin­ drischen Abschlußkörper (4) und die Luftdurchgangsöffnun­ gen (7) angeformt sind und daß das kürzer als die Länge des Abschlußkörpers ausgeführte Mittelteil mit zwei ange­ schraubten Deckeln (2, 3) versehen ist, an denen die läng­ lichen Ausnehmungen (5) zur radial beweglichen Führung des Abschlußkörpers angeformt sind.

5. Explosionsschutzventil nach mindestens einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel­ teil (1) des Gehäuses gegenüber dem in definierter Offen­ lage befindlichen Abschlußkörper (4) zu spiegelbildlichen, außen gekrümmten Umlenkkanälen (8, 9) ausgebildet ist.