DE69606545T2

DE69606545T2 - Sicherheitsventil für einen sicherheitsbehälter

Info

Publication number: DE69606545T2
Application number: DE69606545T
Authority: DE
Inventors: Remy Alnet; Michel Busin
Original assignee: MATIERES NUCLEAIRES VELIZY VIL
Current assignee: MATIERES NUCLEAIRES VELIZY VIL
Priority date: 1995-09-08
Filing date: 1996-09-06
Publication date: 2000-09-14
Anticipated expiration: 2016-09-07
Also published as: AU6934796A; EP0848792A1; FR2738612B1; EP0848792B1; DE69606545D1; WO1997009554A1; US6102070A; JPH11514424A; JP3930907B2; FR2738612A1

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sicherheitsventil für einen Sicherheitsbehälter.

Stand der Technik

Ein Handschuhkasten ist ein geschlossener Sicherheitsbehälter, der ermöglicht, gefährliche Produkte wie z. B. chemische Produkte oder radioaktive Produkte zu handhaben. Um die Bedienungsperson zu schützen, wird in einem Handschuhkasten permanent ein Unterdruck aufrechterhalten, um ein Entweichen gefährlicher Stoffe aus dem Handschuhkasten zu vermeiden. Der Unterdruck im Innern des Handschuhkastens wird so reguliert, dass er sich zwischen einer oberen und einer unteren Schwelle befindet.
Generell umfasst ein Sicherheitsbehälter zwei Ventilationskreise:
- einen Normalkreis zur permanenten Spülung;
- einen Sicherheitskreis ohne Förderung im Normalbetrieb, der aber im Falle eines Durchbruchs der Einschließung für einen zusätzlichen Abzug sorgt. Der Zweck dieses zusätzlichen Abzugs besteht darin, an der Stelle des Durchbruchs eine dynamische Einschließung zu schaffen, indem die Luft gezwungen wird, mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 0,5 m/s in den Behälter hineinzuströmen.
Das erfindungsgemäße Ventil ist für einen solchen Sicherheitskreis bestimmt.
Ein Sicherheitskreis muss die Absolutdruck-Schwankungen begrenzen, die in einem Behälter in folgenden Fällen auftreten:
- Verstopfung der Abzugsfilter;
- Bewegungen der Handschuhe;
- Druckschwankungen in dem allgemeinen Abzugsnetz, etc..
Im Falle großer und schneller Schwankungen bezüglich des Bezugsdrucks und gemäß der Konzeption und der Einstellung der Parameter des Ventilationsnetzes kann er die Sicherheitsfördermenge auch ganz oder teilweise sicherstellen.
Dieser Alles-oder-nichts-Kreis trägt zu Herstellung des Sicherheitsabzugs im Falle eines ungewollten Durchbruchs der Einschließung bei (z. B. Herausreißen eines Handschuhs). Jedoch darf sich ein solcher Kreis im Normalfall bei der Bewegung der Handschuhe nie öffnen (auch nicht flüchtig), um die Filter zu schonen. Er muss die Sicherheitsfördermenge im Falle eines Durchbruchs der Einschließung mit einem Momentan- Betrieb gewährleisten.
Die gegenwärtigen Sicherheitskreise können mit einem Standardventil ausgerüstet sein, wie dargestellt in der Fig. 1, das mit einem leicht gemachten Kolben ausgestattet ist, um die ungewollten Öffnungen während der Bewegung der Handschuhe zu begrenzen.
Ein solches Ventil 10 umfasst:
- ein röhrenförmiges Gehäuse mit einem Hauptzweig 11 und einem Nebenzweig 12, der in den Hauptzweig 11 mündet;
- einen beweglichen Kolben 13, der in dem Hauptzweig des Ventilgehäuses gleitet; je nach erwünschter Betriebsart kann der Kolben schwerer gemacht werden oder nicht;
- zwei Dichtringe 14 und 15 erfüllen die Funktionen des mechanischen Anschlags und der Abdichtung.
Ein Unterdruckbehälter 16, z. B. ein Handschuhkasten, ist durch eine mit einem Filter 19 versehene Leitung 18 mit einer Abzug-Sammelleitung 17 verbunden. Das oben beschriebene Ventil 10 ist in die genannte Leitung eingebaut. Der obere Teil 20 des Hauptzweigs ist durch die Leitung 18 mit dem Behälter 16 verbunden, und sein unterer Teil 21 ist durch einen Filter 22 hindurch mit einem Bezugsdruck verbunden, z. B. dem atmosphärischen Druck. Der Nebenzweig 12 ist mit der Abzug-Sammelleitung 17 verbunden.
Das Ventil 10 sichert die Unterdruck-Regulierung über dem Kolben 13. Wenn der Unterdruck in dem Behälter abnimmt, sinkt der Kolben und öffnet die Verbindung zwischen dem Behälter und der Abzug-Sammelleitung 17, bis der Normaldruck wiederhergestellt ist. Wenn der Unterdruck in dem Behälter zunimmt, ist die Wirkung bzw. der Ablauf umgekehrt. Bei einem bestimmten Unterdruck wird die gewünschte in den Behälter gelangende Abzugsmenge durch die Anpassung des Kolbenballastes erreicht.
Bei einem Durchbruch der Einschließung sinkt der Kolben 13, jedoch - da zu leicht nicht über seinen gesamten Hub, was die Abzugsmenge begrenzt. Daher, wenn eine große Abzugsmenge erwünscht ist, müssen mehrere Ventile parallel angeordnet werden.
Das Gleichgewicht des Kolbens 13 resultiert aus dem Gleichgewicht der beiden direkt entgegengesetzten vertikalen Kräfte:
- sein nach unten gerichtetes Gewicht;
- einer an seiner Oberseite wirkenden, nach oben gerichteten Kraft, die aus der Druckdifferenz an den Kolbenflächen resultiert.
An der mit der Umgebung kommunizierenden Unterseite wirkt keine Kraft. Der Unterdruck des angeschlossenen bzw. nachgeschalteten Netzes (rèseau aval) wirkt sowohl oben als auch unten mit einer Null-Resultierenden.
Bei Normalbetrieb wirkt der Unterdruck des Behälters 16 auf die Oberseite. Seine Resultierende ist größer als das Gewicht des Kolbens 13, der infolgedessen in der oberen Stellung bleibt, mit einer Sicherheits-Abzugsmenge 0. Jedoch verändert sich der Unterdruck in dem Behälter 16 bei der Bewegung der Handschuhe, und wenn seine Resultierende gleich oder kleiner als das Gewicht des Kolbens 13 wird, sinkt dieser partiell, was einen flüchtigen Sicherheitsabzug zur Folge hat. Man könnte diesen Vorgang begrenzen, indem man den Kolben leichter macht.
Im Falle einer Störung tendiert der Unterdruck in dem Behälter 16 gegen 0. Seine Resultierende an der Oberseite des Kolbens 13 wird kleiner als sein Gewicht, was die Öffnung des Ventils 10 und einen maximalen Sicherheitsabzug zur Folge hat. Jedoch bewirkt dieser Abzug Druckverluste in der Leitung zwischen der Oberseite des Kolbens 13 und dem Behälter 16 in der Größenordnung von -30 daPa in Abhängigkeit von dem Röhrensystem und den Filtern. Diese Druckverluste verursachen einen restlichen Unterdruck, der das Sinken des Kolbens und infolgedessen die Abzugmenge begrenzt. Man könnte diese Vorgang begrenzen, indem man den Kolben beschwert, was ganz und gar dem entgegensteht, was wünschenswert ist.
Ein Beispiel einer solchen Überwachungsvorrichtung zum Regulieren des Drucks in einem Unterdruckbehälter, z. B. einem Handschuhkasten, wird in dem französischen Patent Nr. 2 617 264, angemeldet am 25. Juni 1987, beschrieben.
Dieses betrifft ein Sicherheitsventil für einen Unterdruckbehälter mit einem röhrenförmigen Gehäuse, gebildet durch einen Hauptzweig und einen in diesem durch eine Seitenöffnung mündenden Nebenzweig, einen im Innern des Hauptzweigs gleitend montierten Kolben, um die genannte Seitenöffnung des Hauptzweigs freizugeben, einen im Innern des Hauptzweigs angebrachten Anschlag, der die Verschiebung des genannten Kolbens nach oben in seine Verschlussstellung der Seitenöffnung begrenzt, wobei der Unterteil des genannten Hauptzweigs durch einen Boden verschlossen wird, der eine zentrale Öffnung für die Verbindung mit einem Bezugsdruck aufweist und eine Kapillarleitung, um eine Zone des Hauptzweigs, die sich in der Nähe der Seitenöffnung und auf der Seite des Bodens befindet, mit einer Zone zu verbinden, die sich in der Nähe des Bodens desselben Zweigs befindet, wobei der Kolben eine Einrichtung zum Verschließen der zentralen Öffnung des Bodens umfasst.
Jedoch weist dieses Ventil zahlreiche Betriebsmängel auf, z. B. die oben definierten.
Um diese verschiedenen Mängel der Vorrichtungen aus dem Stand der Technik zu beheben, hat die Erfindung ein Sicherheitsventil zum Gegenstand, das im Störungsfall ermöglicht, die maximale Abzugsmenge freizugeben, die das Ventil zulässt.

Darstellung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sicherheitsventil für einen Einschließungsbehälter mit einem röhrenförmigen Gehäuse, gebildet durch einen Hauptzweig und einen durch eine in diesem mündende Seitenöffnung verbundenen Nebenzweig, einen im Innern des Hauptzweig gleitend montierten Kolben, um die genannte Seitenöffnung des Hauptzweigs freizugeben, einen im Innern des Hauptzweigs angebrachten unteren und oberen Anschlag, um die Verschiebung des genannten Kolbens nach oben und nach unten zu begrenzen, wobei der Unterteil des genannten Hauptzweigs mit einem Bezugsdruck verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sicherheits-Zusatzvorrichtung unter dem röhrenförmigen Gehäuse positioniert ist, zwischen dem Unterteil des genannten Hauptzweigs und dem genannten Bezugsdruck.
Vorteilhafterweise ist die Sicherheits-Zusatzvorrichtung von unten auf das Ventil geschraubt. Eine Variante wurde entwickelt, ausprobiert und installiert, bei der die Zusatzvorrichtung und das klassische Ventil ein Einblocksystem bilden. Es präsentiert sich in Form eines Hohlzylinders mit einem zylindrischen Hohlraum, in dem ein Kolben zwischen zwei Dichtringen gleiten kann, die die Funktionen des mechanischen Anschlags und der Abdichtung erfüllen. Der Kolben ist ein leicht gemachter Kolben mit breiten Auflageflächen. Mit seinem Unterteil ist der Zylinder in einen Deckel geschraubt. Dichtringe sind jeweils zwischen dem Ventil und dem Zylinder und zwischen dem Zylinder und dem Deckel angeordnet.
Der Oberteil des Hauptzweigs kann durch einen Filter mit einem Unterdruckbehälter verbunden sein und der Nebenzweig kann mit einer Abzug-Sammelleitung verbunden sein.
Eine erste Leitung verbindet den Behälter und den Oberteil des Hohlraums. Eine zweite Leitung verbindet den über dem oberen Dichtring befindlichen Oberteil des Hauptzweigs und den Mittelteil des Hohlraums, der sich zwischen den beiden Dichtringen befindet. Eine dritte Leitung befindet sich zwischen der Unterseite des Unterteils des Hauptzweigs und dem Mittelteil des zwischen den beiden Dichtringen befindlichen Hohlraums. Eine vierte Leitung befindet sich zwischen dem Mittelteil des zwischen den beiden Dichtringen befindlichen Hohlraums und dem Unterteil dieses Hohlraums.
Vorteilhafterweise sind die dritte und die vierte Leitung in den Zylinderkörper der Zusatzvorrichtung eingearbeitet, oder sie befinden sich außerhalb von diesem. Bei einer vorteilhaften Anwendung ist die Unterdruckkammer ein Handschuh- oder ein Greifzangenkasten etc..
Um die Empfindlichkeit des erfindungsgemäßen Ventils gegenüber Druckschwankungen, verursacht durch die Handschuhe, zu begrenzen, sind die Kolben so leicht wie möglich.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

- Die Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Regulierungsventils der vorhergehenden Technik;
- die Fig. 2 und 3 zeigen eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Ventils jeweils im Normalbetrieb und im Störfall-Betrieb.

Detaillierte Darstellung von Ausführungsarten

Das erfindungsgemäße Ventil, wie dargestellt in den Fig. 2 und 3, umfasst eine z. B. von unten auf das Sicherheitsventil 10 geschraubte Sicherheits-Zusatzvorrichtung 25, wie dargestellt in der Fig. 1.
Bei einer Ausführungsvariante bilden das Sicherheitsventil 10 und die Zusatzvorrichtung 25 ein Einblock-System.
Diese Zusatzvorrichtung 25 zwingt den Kolben 13, sich im Fall des Durchbruchs der Einschließung vollständig zu öffnen, was sich durch eine beträchtliche Zunahme der das Ventil 10 durchquerenden Abzugsmenge ausdrückt.
Diese Zusatzvorrichtung 25 präsentiert sich in Form eines Hohlzylinders 26 mit einem zylindrischen Hohlraum 27, der einen Kolben 28 enthält und am Unterteil des Sicherheitsventils 10 befestigt ist.
Der Kolben 28 dichtet wie der Kolben des Ventils 10 ohne Dichtring ab, umfasst aber gestreckte Zylinderflächen, die eine ringförmige Öffnung 29 bilden, die dank interner Leitungen die Rolle des Verteilers spielt.
Der untere Teil des Zylinders kommuniziert mit dem Umgebungsdruck des Raums durch den Filter 22, z. B. vom Typ Skaphander.
Der Kolben 28 kann zwischen zwei Ringdichtungen 30, 31 gleiten, die die Funktionen des mechanischen Anschlags und der Abdichtung gewährleisten.
Vorteilhafterweise ist dieser Kolben ein leichter Kolben mit breiten Auflageflächen. Mit seinem Unterteil ist dieser Kolben 26 in einen Deckel 32 geschraubt.
Dichtringe 35 und 36 sind jeweils zwischen dem Ventil 10 und dem Zylinder 26 und zwischen dem Zylinder 26 und dem Deckel 32 angeordnet.
Eine erste Leitung 40 verbindet den Behälter 16 (über einen Filter 45) mit der Spitze 41 des Hohlraums 27.
Eine zweite Leitung 42 verbindet den über dem oberen Dichtring 14 befindlichen Oberteil 20 des Hauptzweigs mit dem Mittelteil des Hohlraums 27, der sich zwischen den beiden Dichtringen 30 und 31 befindet.
Eine dritte Leitung 43 verbindet den Unterteil 21 des Hauptzweigs mit dem Mittelteil des Hohlraums 27, der sich zwischen den Dichtringen 30 und 31 befindet.
Eine vierte Leitung 44 verbindet den Mittelteil des Hohlraums 27, der sich zwischen den beiden Dichtringen 30 und 31 befindet, mit dem Unterteil dieses Hohlraums 27.
Vorteilhafterweise sind diese beiden letzteren Leitungen 43 und 44 Leitungen, die in dem Gehäuse des Zylinders 26 der erfindungsgemäßen Zusatzvorrichtung 25 realisiert sind.
Der Kolben 28 wird durch den Unterdruck in dem Behälter 16 bewegt, mit dem er durch eine Verbindung ohne Durchsatz kommuniziert.
Der Kolben 28 der Zusatzvorrichtung arbeitet als Verteiler, der ermöglicht, auf die Unterseite des Kolbens 13 des Sicherheitsventils 10 entweder den Umgebungsdruck des Raums wirken zu lassen oder denselben Druck, der auf seine Oberseite wirkt (Kolben 13). Wie in der Fig. 2 dargestellt, befinden sich der erste und der zweite Kolben 13 und 28 bei Normalbetrieb am oberen Anschlag (bei den Anschlägen bzw. Dichtringen 14 und 30). Der Ausgang zu der Abzug-Sammelleitung 17 ist durch den ersten Kolben 13 verschlossen. Ein Ende der Leitung 42 ist durch den zweiten Kolben 28 verschlossen.
Die dritte und die vierte Leitung 43 und 44 münden dann in der ringförmigen Umfangskammer 29 des zweiten Kolbens 28 und ermöglichen, den Unterteil 21 des Hauptzweigs und den unteren Teil 27 des Hohlraums zu verbinden.
Bei Normalbetrieb ist die Situation also folgende:
- auf die Oberseite des Kolbens 13 des Sicherheitsventils 10 wirkt der Unterdruck des Behälters 16;
- auf die Oberseite des Kolbens 28 der Zusatzeinrichtung 25 wirkt ebenfalls der Unterdruck des Behälters 16; da seine Unterseite mit dem Umgebungsdruck des Raums kommuniziert, ist die Unterdruck-Resultierende größer als sein Gewicht und infolgedessen wird dieser Kolben nach oben gezogen. In dieser Stellung ermöglicht er über Leitungen dem Umgebungsdruck des Raums, auf die Unterseite es Kolbens 13 des Sicherheitsventils 10 zu wirken; da die Unterdruck-Resultierende größer als sein Gewicht ist, wird dieser Kolben in der oberen Stellung gehalten, die jeden Durchsatz bzw. Abzug verhindert.
- die Kolben 13 und 28 sind so leicht wie möglich, um die Empfindlichkeit des Systems gegenüber den durch die Handschuhe verursachten Unterdruck-Schwankungen zu begrenzen.
Aufgrund von konstruktiven Zwängen kann die Auslösungsschwelle in Bezug auf den Raum nicht höher als -11 daPa sein.
Wie in Fig. 3 dargestellt befinden sich die beiden Kolben 13 und 28 im Störungsfall am unteren Anschlag (auf den Anschlägen 15 und 31). Die Leitung 18 verbindet dann den Behälter 16 mit der Abzug-Sammelleitung 17.
Die zweite und die dritte Leitung 42 und 43 münden in dem ringförmigen Umfangsteil 29 des zweiten Kolbens 28, was den Oberteil 20 des Hauptzweigs und den Unterteil 21 desselben Hauptzweigs miteinander verbindet. Der Kolben 28 verschließt ein Ende der vierten Leitung 44.
Im Störungsfall tendiert der Unterdruck in dem Behälter 16 gegen null.
Der Unterdruck auf der Oberseite des Kolbens 28 des Zusatzzylinders 25 tendiert gegen null. Der Kolben 28 sinkt unter der Wirkung seines Eigengewichts. Der restliche Unterdruck über dem Kolben 13 wirkt über Leitungen auf die Unterseite dieses selben ersten Kolbens 13, der seinerseits unter der Wirkung seines Eigengewichts über seinen gesamten Hub absinkt, dadurch den ganzen Abzugsquerschnitt freigibt und somit den maximalen Durchsatz ermöglicht, den der Kreis bzw. die Leitung zulässt.

Claims

1. Sicherheitsventil für einen Sicherheitsbehälter (16) mit einem röhrenförmiges Gehäuse, gebildet durch einen Hauptzweig (11) und einen Nebenzweig (12), mit dem Hauptzweig (11) verbunden und durch eine seitliche Öffnung in diesen mündend, und einem Kolben (13), gleitend ins Innere des Hauptzweigs (11) montiert, um die genannte seitliche Öffnung des Hauptzweigs freizugeben, sowie einem oberen Anschlag (14) und einen unteren Anschlag (15), angebracht im Innern des Hauptzweigs (11), um die Verschiebung des genannten Kolbens (13) nach oben und nach unten zu begrenzen, wobei der Unterteil des Hauptzweigs (11) mit einem Referenzdruck verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zusatz-Sicherheitsvorrichtung (25), die den Kolben zwingt, die seitliche Öffnung freizugeben, im Falle eines Brechens bzw. Reißens der Sicherheitseinschließung unter dem röhrenförmigen Gehäuse positioniert ist, zwischen dem Unterteil (21) des genannten Hauptzweigs und dem genannten Referenzdruck.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese Vorrichtung (25) sich in Form eines hohlen Zylinders (26) präsentiert, versehen mit einem zylindrischen Hohlraum (27), in dem ein zweiter Kolben (28), versehen mit einer peripheren ringförmigen Öffnung, zwischen zwei Dichtringen (30, 31) gleiten kann, die die Funktionen des mechanischen Anschlags und der Abdichtung sicherstellen.

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kolben (28) ein leicht ausgeführter Kolben mit breiten Auflageflächen ist.

4. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatz-Sicherheitsvorrichtung (25) unter das Ventil (10) geschraubt wird.

5. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (10) und die Zusatzvorrichtung (25) eine Einblock- Einheit bilden.

6. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder. (26) mit seinem Unterteil in einen Deckel geschraubt ist.

7. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Dichtringe (35 und 36) jeweils zwischen dem Ventil (10) und dem Zylinder (26) und zwischen dem Zylinder (26) und dem Deckel (32) angeordnet sind.

8. Ventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberteil des Hauptzweigs (11) über einen Filter (19) mit einem Unterdruckbehälter verbunden werden kann, und dadurch, dass der Nebenzweig (12) mit einem Extraktionssammler (17) verbunden werden kann.

9. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Leitung (40) den Behälter (16) und mit der Oberseite (41) des Hohlraums (27) verbindet, dass eine zweite Leitung (42) den über dem oberen Anschlag (14) befindlichen Oberteil des Hauptzweigs (11) mit dem zwischen den beiden Dichtringen (30 und 31) befindlichen Mittelteil des Hohlraums (27) verbindet, dass eine dritte Leitung (43) den Unterteil (21) des Hauptzweigs (11) mit dem zwischen den beiden Dichtringen (30 und 31) befindlichen Mittelteil (27) verbindet, und daß eine vierte Leitung (44) den zwischen den beiden Dichtringen (30 und 31) befindlichen Mittelteil des Hohlraums (27) mit dem Unterteil dieses Hohlraums (27) verbindet.

10. Ventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte und vierte Leitung (43, 44) Leitungen sind, die in dem Gehäuse des Zylinders (26) der Zusatzvorrichtung (25) realisiert sind.

11. Ventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherheitsbehälter (16) ein Handschuhkasten ist.

12. Ventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (13, 28) so leicht wie möglich sind.