DE644835C - Sicherheitseinrichtung fuer mit explosiblen Gasgemischen arbeitende Anlagen - Google Patents

Description

Bei Schweiß- und Schneidanlagen ist es bekannt, zwischen Brenner und Gasquelle' ein Rückschlagventil vorzusehen, um ein Zurückströmen von Gas und Sauerstoff und damit die Bildung von Knallgas zu vermeiden. Es ist ferner bekannt, außer einem Rückschlagventil noch ein besonderes Ausblaseventil anzuordnen, durch das bei auftretenden Explosionen Öffnungen freigelegt werden, durch die die

to Explosion in die Atmosphäre frei auspuffen kann. Die Einrichtungen sind im einzelnen so ausgebildet worden, daß das Rückschlagventil aus einem kegeligen Ventilteller besteht, der sich mit einem nadeiförmigen Ansatz in einer senkrechten Führung und im Ruhezustand durch sein Eigengewicht auf dem Ventilsitz auflegt. Das Ausblaseventil dagegen wird am Ende einer Abzweigleitung angebracht und besteht ebenfalls aus einem Ventilkegel, der jedoch außer durch sein Eigengewicht noch durch eine Feder gegen seinen Sitz gedruckt wird. Die Federspannung muß dabei so groß sein, daß bei normalem Durchfluß des Gases dieses Ventil sich nicht öffnet, sondern ledig-Hch der Ventilteller des Rückschlagventils von seinem Sitz abgehoben wird.

Diese Einrichtung hat den Nachteil, daß der Ventilteller des Rückschlagventils sich mit seinem nadeiförmigen Ansatz in der Führung mit einem gewissen Spiel führen muß, um von dem durchströmenden Medium abgehoben und getragen werden zu können, wobei es häufig eintritt, daß der Ventilteller sich infolge Schiefsetzens in der Führung klemmt. Dies ist ganz besonders dann beobachtet worden, wenn nach einer voraufgegangenen Explosion eine zweite Explosion auftritt, da dann von der ersten Explosion herrührende Rückstände, wie Ruß und mitgerissene Unreinigkeiten, sich in der Führung und auf dem Ventilsitz festgesetzt haben. Andererseits aber kann es auch eintreten, daß bei einer Explosion das Rückschlagventil mit solcher Wucht gegen seinen Sitz geschleudert wird, daß es unter den auftretenden Stauungen des Gases tanzt, womit die Explosion trotzdem in die Vorlage oder den Entwickler durchschlägt.

Ein weiterer Übelstand besteht darin, daß man die Federspannung für das Ausblaseventil nicht so bestimmen kann, daß dieses im Falle einer Explosion und auch bei Zurückströmen des Gases unter dem Druck des Sauerstoffs, wie dies bei Verstopfungen an der Brenneröffnung eintritt, mit Sicherheit die Auspufföffnung freigibt; somit werden trotzdem schädliehe Beanspruchungen in den Schläuchen, vor allem die Bildung von Knallgas in den Schlau- _: chen nicht verhütet. Diese Gefahr ist besonders dann gegeben, wenn bei längerem Gebrauch der Anlage mehrere Explosionen stattgefunden haben und sich an dem Sitz des Sicherheitsventils ebenfalls Rückstände angesetzt haben, da durch diese Rückstände ein Festkleben des Ventilkegels eintritt. Jedenfalls ist festzustellen, daß diese Einrichtungen nicht mit der nötigen Verläßlichkeit arbeiten, da sich nur sehr schwer die Wirkungsweise des Rückschlagventils mit der des Sicherheitsventils in Einklang bringen läßt, was besonders für den Fall gilt, wenn die Anlage mit Unterdruck be-

trieben wird, wobei eine Sicherheitseinrichtung ganz besonders feinfühlig arbeiten muß.

Es sind auch schon zum Einbau in die Bfi triebsmittelzufuhrleitung von Kraftmaschinen. Ventile bekanntgeworden, bei denen sich in dem Ventilgehäuse ein Stufenkolben bewegt, dessen Flächen so angeordnet sind, daß bei normaler Drehzahl der Maschine das Betriebsmittel durch eine Gruppe von öffnungen des Steuerkolbens hindurchtritt, während beim Abfallen der Belastung und anwachsenden Drehzahlen durch den entstehenden Druckunterschied vor und hinter dem Kolben dieser ■5 so gesteuert wird, daß lediglich noch eine ■ Durchtrittsöffnung für die Betriebsmittelzufuhr offen bleibt, die genügt, die Maschine im Leerlauf zu halten. Durch den Stufenkolben werden außerdem Austrittsöffnungen gesteuert, durch die jedoch lediglich mit Rücksicht auf den Steuervorgang an sich eine Entlastung einer Fläche des Stufenkolbens bewirkt werden soll. Als Sicherheitsvorrichtung für mit explosiblen Gasgemischen arbeitende Anlagen, um Rückschläge von Explosionen in die Zufuhrleitung zu verhüten bzw. der Explosion die Möglichkeit zu geben, vorzeitig in die Atmosphäre auszublasen, kommt dieses Ventil jedoch nicht in Frage.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitseinrichtung besonders für Schweiß- und Schneidanlagen, die aber auch in jedem anderen Falle, wo mit explosiblen Gasgemischen gearbeitet wird, benutzt werden kann, und zwar wird dabei ebenfalls ein Rückschlag- und ein Auspuffventil verwendet, die aber im Gegensatz zu der bekannten Einrichtung räumlich und darüber hinaus auch derart in Beziehung zueinander gesetzt werden, daß sie sich in ihrer Wirkungsweise gegenseitig beeinflussen und unterstützen. Dies wird dadurch erreicht, daß beide Ventile in einem gemeinsamen Ventilkörper untergebracht werden, wobei zwischen beiden Ventilen eine Feder an- «5 geordnet wird, so daß beim Arbeiten des einen Ventils die Spannung der Feder erhöht und somit das andere Ventil mit Sicherheit in die jeweils erforderliche Endstellung gedrückt wird. Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Ventile als Kolbenschieber ausgebildet werden, womit sich neben ihrer genauen Führung gute Abdichtungsflächen ergeben. Damit wird wiederum eine weitgehende Unempfindlichkeit gegen Verrußen erreicht und ein leichtes, d. h. feinfühliges Spielen der Ventile unter den Druckschwankungen gewährleistet.

Der Aufbau und die Wirkungsweise der

Sicherheitseinrichtung nach der Erfindung sollen an Hand der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben werden, die in Abb. 1 einen Längsschnitt bei Stillstand der Anlage und in Abb. 2 einen solchen bei Betrieb der Anlage ■ityrkennen läßt; Abb. 3 ist ein Querschnitt nach .i§fcr Linie A-A in Abb. 1.

' -VJh dem zylindrischen Ventilgrundkörper 10 •'sfhd die beiden Kolben 11 und 12 angeordnet, von denen der Kolben 11 als Rückschlagventil arbeitet, während der Kolben 12 die Auspufflöcher 13, 13 steuert. Der Ventilkörper 10 ist durch die beiden Deckel 14 und 15 verschlossen, die gleichzeitig die Gewindeanschlüsse tragen, und zwar wird die Sicherheitseinrichtung mit dem Deckel 14 an die zur Vorlage führende Leitung und mit dem Deckel 15 an die zum Brenner führende Leitung angeschlossen. Die beiden Kolben 11 und 12 sind hohl gebohrt und derart einander zugeordnet, daß sich eine zwischen ihnen angeordnete Druckfeder 16 auf dem Boden jedes Kolbens abstützt und diese ίο im Ruhezustand in ihre äußeren Endlagen drückt. Dabei liegt der Kolben 11 mit seiner Stirnfläche 17 gegen einen als Ringfläche ausgebildeten Ansatz 18 des Deckels 14 an, so daß hier eine Abdichtung stattfindet. Außerdem dichtet der Kolben mit seinem Umfang gegen die Zylinderfläche 19 ab, so daß kein Gas durchströmen kann. Unter dem Druck der Feder 16 wird ferner der Kolben 12 mit seinem Bund 20 gegen die Ringfläche 21 im 9* Ventilkörper 10 zur Anlage gebracht, während die Vorderkante des Kolbens 12 die Zylinderfläche überdeckt.

Bei Inbetriebnahme der Anlage, d. h. beim Durchströmen des Gases durch die Einrichtung in Pfeilrichtung, wird der Kolben 11 von seinem Sitz 19 abgehoben, und zwar so weit, daß die rückwärtige Kante des Kolbens und damit die in der Nähe des Kolbenbodens auf dem zylindrischen Teil des Kolbens auf dem Umfang verteilt angeordneten Bohrungen 23 in den Ringraum 24 des Ventilkörpers 10 eintreten, so daß das Gas durch die Bohrungen 23 in das Innere des Kolbens 11 eintreten kann. Dabei drückt gleichzeitig das Gas den die Bohrung 25 im Boden des Kolbens 12 abdeckenden kleinen Ventilteller 26 nach vorn, so daß die öffnung 25 freigegeben wird und das Gas zu dem Brenner strömen kann. Der Ventilteller 26 wird mit einer nadeiförmigen Stange uo in einer in dem Deckel 15 angeordneten Führung 28 geführt. Die Führung 28 ist außerdem mit öffnungen 29 versehen, um den freien Durchtritt des Gases zu gestatten. Unter dem Druck des Gases und dem durch die Bewegung des Kolbens 11 verstärkten Druck der Feder 16 wird der Kolben 12 gegen seine Anlageflächen gedrückt, wobei er mit seiner Vorderkante auf der zylindrischen Fläche 22 abdichtet, so daß kein Gas zu dem Ringraum »ao strömen und durch die radialen Löcher 13 entweichen kann.

Bei einer eintretenden Stauung des Gases und Druckausgleich in den Leitungen vor und hinter der Sicherheitseinrichtung wird das Rückschlagventil ii durch den Druck der Feder 16 augenblicklich gegen seine Dichtungsflächen gedruckt. Entsteht nun am Brenner eine Explosion, so wird der Ventilteller 26 gegen den Boden des Kolbens 12 geschoben, wobei er die Bohrung 25 abdichtet. Gleichzeitig drückt aber das Gas gegen die Ringfläche des Kolbenbodens und drückt diesen so weit zurück, daß die Vorderkante des Kolbens in den Ringraum 30 eintritt und das Knallgasgemisch durch die Löcher 13 entweichen kann.

Das gleiche tritt auch ein, wenn infolge einer Verstopfung des Brenners das Gas durch den Sauerstoff zurückgedrückt wird, so daß in jedem Falle durch Abfall des Druckes infolge Freigabe der radialen Bohrungen 13 eine Schonung der Schläuche erzielt wird. Mit der rückläufigen Bewegung des Kolbens 12 ist aber wiederum ein erhöhtes Anspannen der Feder 16 bedingt, so daß auch der Kolben 11 unmittelbar nach Eintreten eines Überdruckes in der zum Brenner führenden Leitung zur Anlage an seine Abdichtungsflächen gebracht wird, so daß damit der weitere Zufluß von Gas sofort unterbunden wird.

Abgesehen davon, daß sich die Kolben in genau bearbeiteten Bohrungen bewegen, womit an sich schon gegenüber den bisher bekannten Ventilen eine gute Führung der Kolben gewährleistet wird, wird ein Schiefsetzen der Kolben beim Überschneiden der Ringräume 24 und 30 dadurch vermieden, daß in den Ringräumen axial verlaufende Führungsrippen 31, 31 vorgesehen werden, so daß die Kolben praktisch immer auf ihre ganze Länge geführt sind. Da eine etwa auftretende Explosion nur gegen den Kolben 12 wirken kann und dieser in der Stellung, in der er die Auspufflöcher 13 freigibt, immer noch gegen den Zylinder abdichtet, können sich keinerlei Rückstände, wie Ruß u. dgl., an die Dichtungsflächen des Kolbens 11 ansetzen, so daß dieser mit großer Sicherheit die Gaszufuhr absperrt. Andererseits wird der Kolben 11 durch Verbrennungsrückstände in seiner Wirkungsweise nicht beeinträchtigt, da, wie oben bereits erwähnt, der Kolben 12 bei normalem Betriebszustand nicht nur durch das Gas, sondern auch noch zusätzlich durch die Federkraft nach vorn gedrückt wird, so daß sich etwa ansetzende Rückstände vor dem Kolben herschieben. Da infolge der guten Führung die Kolben schon bei geringen Druckunterschieden hin und her geschoben werden (spielen), so findet damit dauernd eine selbsttätige Reinigung der Dichtungsflächen statt; jedenfalls können die Kolben nicht anbacken.

Es sei noch erwähnt, daß man durch Bemessung der Spannung der Feder 16 auf einfachste Weise in der Lage ist, die Einrichtung sowohl für Hoch-, Mittel- als auch Niederdruck zu gebrauchen. Gegenüber den bekannten Einrichtungen besitzt die Einrichtung nach der Erfindung noch den weiteren Vorteil, daß sie wie ein gewöhnliches Zwischenstück in die Rohr- oder Schlauchleitungen der Gesamtanlage eingebaut werden kann, wobei nur zwei Schraubverbindungen herzustellen sind. Durch die Vermeidung von durch ihr Eigengewicht zur Anlage zu bringenden Dichtungskörpern, die immer einen senkrechten Einbau voraus- ■ setzen, um ein Klemmen der Führungsstange in den Führungen zu verhüten, kann die Sicherheitseinrichtung nach der Erfindung in jeder Schräglage benutzt werden, was für den praktischen Betrieb einen nicht zu unterschätzenden Vorteil bedeutet.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Sicherheitseinrichtung für mit explosiblen Gasgemischen arbeitende Anlagen, besonders Schweiß- und Schneidanlagen, in Form eines das Durchschlagen der Explosion in die Vorlage verhütenden Rückschlagventils und eines den Austritt der Explosion in die Atmosphäre gestattenden Sicherheitsauspuffventils, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil und das Sicherheitsauspuffventil in einem gemeinsamen Ventilkörper untergebracht sind und durch Einschalten einer sich gegen beide Ventile abstützenden Druckfeder derart in Beziehung zueinander gesetzt sind, daß sich beim Bewegen des einen Ventils durch die erhöhte Federspannung das andere Ventil mit Sicherheit in die erforderliche Endlage (Abdichtung) bewegt.

2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlag- und das Sicherheitsauspuffventil aus Kolbenschiebern gebildet werden, die sich in einem zylindrischen Ventilkörper bewegen.

3. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ringräumen (24 und 30) in dem Ventilkörper (10) in der Längsrichtung verlaufende, auf dem Umfang verteilte Führungsrippen vorgesehen sind, so daß die Kolbenschieber beim Überschneiden der Ringräume dauernd eine Führung auf ihrer ng ganzen Länge behalten.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen