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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte Schiebervorrichtung
von der Art, die üblicherweise
in Verbindung mit chemischen Prozessen oder dergleichen verwendet
wird, bei denen ein gefährlicher
Zustand oder eine gefährliche
Störung
auftreten kann, der bzw. die eine schnelle Schieberbetätigung erfordert,
um ein katastrophales Versagen zu verhindern. Genauer bezieht sich
die Erfindung auf eine Schiebervorrichtung, die mit einem Betätigungselement
ausgestattet ist, das eine Gasabgabe mit einer Unterschallströmungsgeschwindigkeit
erzeugt, um eine Schieberelement zur Betätigung der Schiebervorrichtung
schnell und gleichmäßig zu verschieben.
In Verbindung mit dem Schieberelement ist auch eine Konstruktion
vorgesehen, um die Abbremsrate des Schiebers zu steuern.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Schieber
vom Absperrtyp sind bei chemischen Reaktorvorrichtungen seit langem
zu dem Zweck vorgesehen worden, ein schnelles Außerbetriebsetzen des Reaktors
in dem Fall der Erzeugung gefährlicher
Zustände
zu erlauben. Im Allgemeinen enthalten solche Schieber einen Ventilkörper, durch den
ein Durchgang vorgesehen ist, wobei sich ein verschiebbares, mit Öffnungen
versehenes Schieberelement in dem Körper befindet und normalerweise
in einer Position angeordnet ist, in der der Schieber geöffnet ist
und die einen Durchfluss durch den Schieber zulässt. Das Schieberelement ist
in eine durchflussblockierende Position verschiebbar, in der der
Schieber geschlossen ist, wenn ein gefährlicher Zustand detektiert
wird.
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Die
zu den vorbekannten Schiebern gehörenden Betätigungselemente umfassen zum
Beispiel durch Motoren oder Magnetventi le betriebene mechanische
Kopplungen. In manchen Fällen
sind vorbekannte Betätigungselemente
jedoch nicht dazu in der Lage, einen Schieber mit ausreichender
Schnelligkeit zu betätigen,
um eine Flammenausbreitung, den tatsächlichen Durchgang einer Flamme
durch den Schieber, eine Explosion oder irgend ein anderes erhebliches
Versagen zu verhindern. Darüber
hinaus ist es in manchen Zusammenhängen erwünscht, die Erzeugung elektrischer
Funken zu verhindern, die bei motorbetriebenen Schieberanordnungen
auftreten können.
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US-A-3,494,370
offenbart einen normalerweise geschlossenen Schieber, der durch
Sprengkraft in eine geöffnete
Position angetrieben werden kann. Wenn die Sprengkraft auslöst, bewegt
ein Kolben eine Kolbenstange nach unten und zerbricht dadurch eine
Endwand sauber und ohne Fragmentierung, so dass sich der Schieber
geöffnet
hat.
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EP-A-0
062 552 offenbart einen Schieber, der nicht eine gaspatronenerzeugte
Ladung von 5 bis 8 Meter pro Sekunde und daher einen Wert von weniger
als Mach 1 oder 331 Meter pro Sekunde verwendet. Die Zeit des Schließens der
Platte 13 in D2 (.30 5 m/s) (D2, Seite 6) ist 4- bis 5-mal
schneller als das Schließen
des Schiebers in der beanspruchten Erfindung des Anmelders (5 bis
8 m/s).
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US-A-5,205,069
offenbart die Verwendung eines Sprengbolzens, der es einer Tür erlaubt,
geschlossen zu sein. Zuvor unter Druck gesetzter Stickstoff wird
eingesetzt, um die Tür
zu schließen,
nicht ein CAD. Komponentenbetriebszeiten oder das Vorsehen eines
CAD werden nicht erwähnt.
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US-A-4,619,284
offenbart ein pyrotechnisches Ventil mit Vorrichtungen 40,
von denen gesagt wird, dass sie eine große Menge von Gas unter hohem
Druck erzeugen, aber die Verwendung eines CAD wird nicht erwähnt.
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US-A-3,358,961
stellt eine weitere Art von Schieber zum Ausgleichen von Druck in
einem Fluidströmungssystem
dar. In diesem Fall wird ein Gleitschieber durch eine Sprengladung
betätigt,
die eine Überschall-Schockwelle
zum extrem beschleunigten Verschieben des Ventilkörpers aus
einer normalerweise geschlossen Position in eine vollständig geöffnete Position
erzeugt. Der Schieber vom Verschlusstyp ist nur für Anwendungen
mit relativ kleiner Öffnung
nützlich,
die eine Ventilanordnung mit einer in ähnlicher Weise begrenzten Größe umfassen.
Der Schieberkörper
und die zugehörige
Verschlussplatte und Kolbenanordnung muss klein genug sein, dass durch
Schockwellen, die bei Betätigung
der Sprengvorrichtung erzeugt werden, oder als eine Folge von Trägheit beim
Auftreffen der Verschlussplatte auf die Gehäuseanordnung während des
Schließens
des Schiebers keinen Schaden an den Ventilkomponenten verursacht
wird.
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Dementsprechend
existiert im Stand der Technik ein Bedarf an einer verbesserten
Absperrschieberanordnung und einem entsprechenden Verfahren zum
Schieberbetrieb, die die Probleme der vorbekannten Schieberbetätigungselemente
vermeiden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Schieber
der Art, in der die vorliegende Erfindung am nützlichsten ist, werden im Allgemeinen
eingesetzt, um einen rohrförmigen
Kanal bei Betätigung abzusperren
oder diesen Durchgang zu öffnen.
Im Allgemeinen ist die Öffnung
des Schiebers, die entweder durch das Schieberelement geschlossen
oder nach Verschieben des Schieberelements geöffnet ist, im Wesentlichen
von denselben Querschnittsabmessungen wie der Durchgang bzw. Kanal.
Wenn der Kanal zum Beispiel durch ein Rohr von 20,32 cm (8 Inch)
gebildet wird, sollte die Öffnung
in dem Schieber ebenfalls einen Durchmesser von 20,32 cm (8 Inch)
haben.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine verbesserte Absperrschieberanordnung,
wie sie in Anspruch 1 beansprucht ist, und ein Verfahren bereit, wie
es in Anspruch 9 beansprucht ist. Die beanspruchte Anordnung ist
insbesondere in einer großen Vielzahl
von Größen von
Schiebern nützlich,
bei denen die Öffnung
durch sie irgendwo von ungefähr 50,8
mm (2 Inch) bis hin zu 609,6 mm (24 Inch) oder mehr betragen kann.
Der Absperrschieber weist eine besondere Nützlichkeit in Anwendungen größerer Abmessungen
auf, die Rohre mit einem Durchmesser von 152,4 mm (6 Inch) oder
mehr umfassen.
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In Übereinstimmung
mit vorbekannten Schiebern enthalten diejenigen der Erfindung einen Ventilkörper, durch
den ein Durchgang vorgesehen ist, eine Schiebereinheit, die ein
verschiebbares, mit einer Öffnung
versehenes Schieberelement enthält, das
in der Nähe
des Durchgangs vorgesehen ist und zwischen einer Position, in der
der Schieber geöffnet ist
und in der die Schieberelementöffnung
in Ausrichtung mit dem Schieberdurchgang ist, und einer Position
verschiebbar ist, in der der Schieber geschlossen ist und in der
die Schieberelementöffnung
nicht in Ausrichtung mit dem Durchgang ist. Das verbesserte Betätigungselement
der Erfindung weist Komponenten auf, die die Funktion haben, den
Schieber mit einer vorbestimmten, kontrollierten Beschleunigung schnell
zwischen seinen Positionen zu verschieben, d.h. von der Position,
in der der Schieber geöffnet
ist, in die Position, in der der Schieber geschlossen ist, oder
von der Position, in der der Schieber geschlossen ist, in die Position,
in der der Schieber geöffnet ist,
und die Abbremsung des Schieberelements in einer vorbestimmten Weise
zu steuern, während
es sich seiner geöffneten
oder geschlossenen Position nähert.
Eine gaserzeugende Patroneneinheit ist vorgesehen, um eine Unterschallladung
un ter Druck stehenden Gases zu erzeugen, um das Schieberelement
wahlweise zu öffnen
bzw. zu schließen.
Das Schieberelement reagiert auf solches unter Druck stehendes Gas
zum Verschieben von ihm mit einer Geschwindigkeit von von 5,1 Meter
pro Sekunde (0,2 Inch/msek) bis 8,4 Meter pro Sekunde (0,33 Inch/msek),
abhängig
von der Größe des Schiebers, wobei
die Betätigungszeit
in dem bevorzugten Bereich eine Funktion von größeren Rohrdurchmessern ist
und für
diese länger
ist. Erheblich schnellere Verschlusszeiten können als eine Folge des Zusammenstoßens des
Schiebers mit dem Gehäuse
für den Schieber
Schäden
an Schieberkomponenten verursachen, und ein langsamerer Verschluss
kann dazu führen,
dass der Schieber in seiner Funktion der Verhinderung von Flammenfronten
oder gasförmiger Verbrennungsproduktion
von der Zündquelle
zu einem ungeschützten
Bereich versagt.
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In
bevorzugten Formen enthält
das Betätigungselement
ein rohrförmiges
Gehäuse,
einen in dem Gehäuse
verschiebbaren Kolben und eine zwischen den Kolben und das Gaselement
gekoppelte längliche
Kolbenstange. Eine gaserzeugende Patrone ist mit dem rohrförmigen Gehäuse in einer
Anordnung verbunden, die eine ausdehnbare, unter Druck stehendes
Gas aufnehmende Kammer zwischen dem Kolben und dem Gasabgabeende
der Patrone bildet. Die gaserzeugende Patroneneinheit ist angeordnet,
um eine Ladung von Unterschalldruckgas in das Gehäuse und
gegen die von der Stange entfernte Fläche des Kolbens zu leiten,
um dadurch den Kolben in dem Gehäuse
zu verschieben und entsprechend das Schieberelement zu verschieben.
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Die
bevorzugte gaserzeugende Patroneneinheit hat die Form eines länglichen
Patronenkörpers,
der in einer querverlaufenden oder fluchtenden Beziehung mit dem
Gehäuse
ausgerichtet ist und einen Auslass hat. Die Patrone weist in der
Kammer eine Menge an festem, entzündbarem Treibmittel, das bei
einer Zündung
mit einer kontrollierten Geschwindigkeit brennt und einen Fluss
unter Druck stehender gasförmiger
Verbrennungsprodukte erzeugt, die in die Kammer mit einer Geschwindigkeit strömen, die
eine Geschwindigkeit von ungefähr
331 Meter pro Sekunde (Mach 1) nicht überschreitet. Eine geeignete
Zündeinrichtung
und eine Konstruktion elektrischer Leitungen erstrecken sich aus
der Kammer und sind funktional mit dem Treibmittel zu dessen Entzündung gekoppelt.
Wie es für
eine bestimmte Anwendung erforderlich ist, können entweder einzelne oder
mehrere gaserzeugende Patroneneinheiten verwendet werden.
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Eine
Dämpfungseinheit
ist dem Schieber an einer Stelle zugeordnet, die so gewählt ist,
dass der Schieber an der Dämpfungseinheit
angreift, wenn er seine geschlossene Position erreicht, um eine
kontrollierte Abbremsung des Schiebers bereit zu stellen und dadurch
ein Prallen des Schiebers zu verhindern und außerdem gegen unerwünschte Stoßkräfte zu schützen, die
von dem Schieberkörper
selbst zu dem Gehäuse
für den
Schieber gerichtet sind. In dem Fall einer Schiebervorrichtung dieser
Erfindung, die zur Verwendung in Rohrleitungen vorgesehen ist, die
einen Durchmesser von 203,3 mm (8 Inch) oder weniger haben, kann
die Dämpfungseinheit
ein elastomeres Element von vorbestimmten Dämpfungseigenschaften sein.
Wenn die Schiebervorrichtung in Rohrleitungen mit einem Durchmesser
von 254 mm (10 Inch) oder mehr verwendet werden soll, weist eine bevorzugte
Dämpfungseinheit
eine wabenartige, zellenförmige
Struktur auf, bei der die Kraft in Bezug auf die Zellen axial aufgenommen
wird, wodurch sich ein kontrolliertes Kollabieren der Kraftdämpfungsstruktur ergibt.
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Es
hat sich herausgestellt, dass die Absperrschieber gemäß der Erfindung
eine sichere, schnelle Schieberbetätigung ohne die teuren und
manchmal gefährlichen
Merkmale der vorbekannten Betätigungselemente
ermöglichen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Teilansicht in teilweisem vertikalen Schnitt, die eine Form
einer Absperrschieberanordnung gemäß der Erfindung zeigt, wobei
die Positionen des Schieberelements, in denen der Schieber geöffnet und
der Schieber geschlossen ist, mit durchgezogenen Linien bzw. in
Phantomdarstellungen gezeigt sind,
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2 ist
eine vergrößerte Schnittansicht,
die im Detail die bevorzugte gaserzeugende Patroneneinheit zeigt,
die einen Teil der Schieberanordnung der 1 bildet,
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3 ist
eine vertikale Schnittansicht entlang der Linie 3-3 der 1 und
zeigt das Schieberelement in seiner Position, in der der Schieber
geöffnet
ist,
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4 ist
eine vertikale Schnittansicht ähnlich
zu der der 3, aber zeigt das Schieberelement in
seiner Position, in der der Schieber geschlossen ist,
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5 ist
eine Teilansicht in teilweisem Schnitt mit weggebrochenen Teilen,
die eine weitere Ausführungsform
gemäß der Erfindung
zeigt, in der die gaserzeugende Patroneneinheit in axialer Ausrichtung
mit dem Schieberanordnungs-Schieberelement ausgerichtet ist,
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6 ist
eine Teilansicht in teilweisem Schnitt mit weggebrochenen Teilen,
die eine weitere Ausführungsform
der Erfindung zeigt, in der ein Paar gaserzeugender Patroneneinheiten
verwendet wird,
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7 ist
eine Teilansicht in teilweisem Schnitt, die eine weitere Ausführungsform
der Erfindung zeigt, die eine Verkleidung vom Gehäusetyp verwendet,
die um die Zündleitungen
für die
gaserzeugende Patroneneinheit herum angeordnet ist,
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8 ist
eine Teilansicht in teilweisem Schnitt, die eine weitere Ausführungsform
der Erfindung zeigt, die ein Paar gaserzeugender Patroneneinheiten
mit einer Verkleidung vom Gehäusetyp
um deren Zündleitungen
herum verwendet,
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9 ist
eine Vorderansicht einer bevorzugten Form der Absperrschieberanordnung
gemäß der Erfindung,
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10 ist
eine vertikale Querschnittsansicht im Wesentlichen entlang der Linie
10-10 der 9 gesehen in die Richtung der
Pfeile,
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11 ist
eine Teilseitenansicht einer Art von Dämpfungseinheit, die mit einer
Schiebervorrichtung größerer Abmessungen
verwendbar ist und ein kollabierbares zellenförmiges Dämpfungselement aufweist, und
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12 ist
eine Teildraufsicht der Dämpfungseinheit,
die in 11 gezeigt ist.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nun
die Zeichnungen und insbesondere die 1 bis 4 betrachtend
ist in diesen Figuren eine Form einer Absperrschieberanordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung gezeigt und durch das Bezugszeichen 10 gekennzeichnet.
Die Schieberanordnung 10 enthält allgemein einen Ventilkörper 12, durch
den ein Strömungsdurchgang
bzw. -kanal vorgesehen ist, und eine Schiebereinheit 16 in
dem Gehäuse 12,
wobei die Einheit 16 ein verschiebbares, mit einer Öffnung versehenes
plattenartiges Schieberelement 18 aufweist. Ein Betätigungselement 20 bildet
ebenfalls einen Teil der Anordnung 10 und weist eine gaserzeugende
Patrone oder Einheit 22 auf.
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Genauer
enthält
der Ventilkörper 12 ein
Paar aufrechter, voneinander beabstandeter, rechteckiger Körperbolzeneingriffsplatten 24, 26,
die zusammenwirkend eine aufrechte innere Kammer 28 bilden
und die jeweils eine relativ große kreisförmige Öffnung 29 durch sie
haben. Jede der Platten 24, 26 hat eine Stahlauskleidung 30, 32 (bevorzugt
Stahl der Stärke 10),
die an ihrer Innenfläche
befestigt ist. Die Platten 24, 26 sind mit Hilfe
von Randverbindungselementen 34 miteinander verbunden,
die sich in die Seitenwände 37 erstrecken.
Darüber
hinaus sind die Seitenwände 37 und
die obere und die untere Platte 36, 38 über Verbindungselemente 40 an
dem oberen und dem unteren Ende der Platten 24, 26 und
den Seitenwänden 37 befestigt.
Ein Paar ringförmiger
Flansche 42, 44 ist an den Platten 24, 26 um
die Öffnungen 29 herum
montiert, um den Durchgang 14 zu bilden. Diese Flansche 42, 44 sind
dazu angepasst, mit Rohrflanschen 42a, 44a in
Eingriff zu stehen, die in den 3 bis 4 in
Phantomdarstellungen gezeigt sind. Mit Gewinde versehene Bolzen 46 auf
jeder Seiten dienen dazu, die Flansche 42, 42a, 44, 44a an
ihrem Ort an dem Ventilkörper 12 zu
verbinden. Es ist zu erkennen, dass jeder der Flansche 42, 44 mit
einem innersten kreisförmigen
Dichtungsring 48, 50 ausgestattet ist (3 und 4).
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Die
Schiebereinheit 16 enthält
das längliche, aufrechte,
metallische Schieberelement 18, das sich in der Kammer 28 befindet
und für
eine aufwärts-
und abwärtsgerichtete
Verschiebebewegung in dieser ausgestaltet ist. Wie gezeigt ist,
weist das Plattenelement 18 eine kreisförmige Öffnung 52 dadurch
auf, die von derselben Größe wie die
Plattenöffnungen 29 und
der Durchgang 14 ist. Es ist für Fachleute ersichtlich, dass
das Schieberelement 18 zwischen einer Position, in der
der Schieber geöffnet
ist (3) und in der sich die Öffnung 52 in Ausrichtung
mit dem Durchgang 14 befindet, und einer Position verschiebbar
ist, in der der Schieber geschlossen ist (4) und in
der das Schieberelement 18 in dem Durchgang 28 in
der Weise nach unten verschoben ist, dass sich die Öffnung 52 vollständig außer Ausrichtung
mit dem Durchgang 14 befindet und somit ein Durchfluss
durch diesen blockiert wird.
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Das
Betätigungselement 20 enthält einen aufrechten,
rohrförmigen
Kolbenzylinder 56 mit einer Basis 58, die eine
vertikale Durchgangsbohrung 59 hat, sowie einer ringförmigen oberen
Befestigungsvorrichtung 60. Die Basis 58 ist über Schrauben 62 an
der Platte 36 befestigt, während die obere Befestigungsvorrichtung 60,
die das obere Ende des Zylinders 56 überragt, mit Hilfe von Verbindungselementen 64 mit
langem Schaft an der Basis 58 befestigt ist. Die Basis 58 ist
mit einem Paar konventioneller, mittels Gewindeeingriff befestigter
Ablassdämpfer 66 ausgerüstet, die
mit der Durchgangsbohrung 59 in Verbindung stehen. Die
obere Befestigungsvorrichtung 60 weist eine mit einem Gewinde
versehene Bohrung 68 auf, die ausgestaltet ist, um die
Patroneneinheit 22 aufzunehmen, wie es beschrieben werden
wird. Der Zylinder 56, die Basis 58 und die obere
Befestigungsvorrichtung 60 bilden in Zusammenwirkung eine
innere Kolbenkammer 70. Eine längliche Kolbenstange 71 ist
an dem oberen Ende des Schieberelements 18 befestigt und
erstreckt sich durch die Bohrung 59 in die Kammer 70.
Ein kreisförmiger
Kolben 72 ist wie gezeigt an dem obersten Ende der Stange 71 befestigt
und ist in der Kammer 70 verschiebbar.
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Die
gaserzeugende Patrone oder Einheit 22 ist mittels eines
Gewindes in der Bohrung 68 des Anschlussstücks 60 aufgenommen
und ist im Detail in 2 dargestellt. Genauer hat die
Patroneneinheit 22 einen rohrförmigen Auslassabschnitt 74,
der zur Aufnahme in der Bohrung 68 außen mit einem Gewinde versehen
ist und auch ein Innengewinde 75 aufweist, ein ring förmiges,
mit einem Gewinde versehenes Übergangsstück 76,
ein ringförmiges
Zwischen-Körperteil 78 und
ein hinterstes Abschlussteil 80. Wie gezeigt ist, ist das Übergangsstück 76 mittels Gewinde
mit dem hinteren Ende des Abschnitts 74 gekoppelt und weist
eine Schulter 82 auf. Das vordere Ende des Körperteils 78 weist
eine komplementäre Schulter 84,
die an der Schulter 82 anliegt. Eine mit einem Gewinde
versehene ringförmige
Klammer 86 wird eingesetzt, um das Körperteil 78 gegen
das Übergangsstück 76 zu
klammern. Das hintere Ende des Zwischenteils 78 ist wie
gezeigt mit einem Gewinde versehen und nimmt das vordere Ende des Abschlussteils 80 auf.
Es ist somit ersichtlich, dass die Komponenten 74 bis 80 in
Zusammenwirkung einen länglichen,
rohrförmigen,
patronenartigen Körper bilden,
der eine innere Kammer 88 begrenzt.
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Ein
rohrförmiger
Treibmittelkörper 90,
der einen länglichen,
außen
mit einem Gewinde versehenen Fortsatz 92 aufweist, ist
in der Kammer 88 aufgenommen und mit dem Gewinde 75 des
Auslassabschnitts 74 gekoppelt. Der Körper enthält festes Treibmittel 94,
bevorzugt in der Form von Granulat aus rauchlosem Pulver. Das Pulver
ist bevorzugt eine herkömmliche
Formulierung, die eine Mischung aus Kaliumperchlorat, Nitroglycerin,
Nitrocellulose und Bleithiocyanat mit einer minimalen Selbstentzündungstemperatur
von ungefähr
163 °C (325 °F) und einer
DOT-Klassifikation von 1.4s und einer UN-Klassifikation von 0323
aufweist. Das rauchlose Pulver sollte geeignet sein, um gasförmige Verbrennungsprodukte
zu erzeugen, um die Schieberanordnung 10 zu betätigen, wie
es unten beschrieben ist. Das vordere Ende des Fortsatzes 22 ist
mit einer verbrauchbaren Verschlussscheibe 96 ausgestattet.
Die Scheibe 96 weist bevorzugt ein dünnes, kreisförmiges Kunststoff-
oder Harzelement auf, das die Ladung rauchlosen Pulvers davor schützt, während des
Betriebs und der Lagerung der Patroneineinheit 22 der Atmosphäre ausgesetzt
zu werden.
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In
dem Körper 90 ist
eine Zündscheibe 98 in Berührung mit
dem Treibmittel 94 angeordnet. Die Scheibe ist bevorzugt
aus einer Zündzusammensetzung
hergestellt, die hauptsächlich
Kaliumperchlorat aufweist. Zwei Paare elektrischer Zündleitungen 100, 102 sind
funktional mit der Scheibe 98 gekoppelt und verlaufen wie
gezeigt nach hinten aus dem Patronenkörper heraus. Eine rohrförmige Leitungsführung 104 mit
einer inneren Auskleidung 106 ist in das hintere Ende des
Körpers 90 eingeschraubt.
Jedes solche Paar weist zwei metallische Brückendrahtelemente in Kontakt
mit der hinteren Fläche
der Scheibe 98 auf. Diese bevorzugte Ausführungsform
ist für
einen nachträglichen
Einbau ausgestaltet. Alternativ kann eine Ausgestaltung für eine Neuinstallation
leicht abweichen.
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Die 1, 3 und 4 der
Zeichnungen betrachtend wird eine Dämpfungseinheit, die allgemein
mit 99 bezeichnet ist, von der unteren Platte 38 in
unmittelbarer Ausrichtung mit dem verschiebbaren Schieberelement 18 und
in einer Anordnung abgestützt,
damit der untere Rand des Schieberelements unmittelbar an ihr angreift.
Die Dämpfungseinheits-Ausführungsform,
die in 1 dargestellt und in größerem Detail in den 11 und 12 gezeigt ist,
weist ein wabenartiges, zellenförmiges
Element 101 mit einer Anzahl hexagonaler Zellen 103 auf,
die so angeordnet sind, dass ihre Längsachsen in paralleler Beziehung
zu der Bahn der Verschiebebewegung des Schieberelements 18 verlaufen.
In einer bevorzugten Ausführungsform
sind die Zellen 103 aus 0,254 mm (0,010 Inch) dickem 304 Edelstahl ausgebildet,
wobei die Abmessungen der einzelnen Zellen von einer ebenen Fläche zu einer
gegenüberliegenden
ebenen Fläche
ungefähr
3,2 mm (1/8 Inch) beträgt.
Die Höhe
und Breite des zellenförmigen
Elements 101 beträgt
bevorzugt ungefähr
25,4 mm × 25,4
mm (1" × 1"), wobei seine Länge von
der Querbreite des Schieberelements 18 einer bestimmten Größe von Schiebervorrichtung
abhängt.
Die Dämpfungseinheit 99 wird
be vorzugt in einer Schiebervorrichtung für Rohrleitungen mit einem Durchmesser von
254 mm (10 Inch) oder größer verwendet.
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Eine
alternative Dämpfungseinheit 299 ist
in 10 der Zeichnungen dargestellt und weist ein elastomeres
Element 301 auf, das einen Streifen aus Elastomer aufweist,
der erwünschterweise
ungefähr 25,4
mm × 25,4
mm (1" × 1") in Höhe und Breite
und auch von einer Länge
ist, die ungefähr
gleich der Querabmessung des Schieberelements 18 einer
bestimmten Schiebervorrichtung ist. Ein bevorzugtes Element 301 besteht
aus Neopren mit einer Shore A-Härte
von ungefähr
60 bis ungefähr
70.
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Weitere
Details der bevorzugten Art von gaserzeugender Patrone oder Einheit
sind in dem US-Patent Nr. 5,718,294 zu finden, das hierin durch Bezugnahme
aufgenommen wird.
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Bei
der Verwendung der Schieberanordnung 10 befindet sich das
Schieberelement 18 normalerweise in der in 3 gezeigten
Position, in der der Schieber geöffnet
ist und in der das Schieberelement in seiner angehobenen Position
mit seiner Öffnung 52 in
Ausrichtung mit dem Durchgang 14 und mit dem Kolben 72 in
seiner obersten Position leicht unterhalb der oberen Befestigungsvorrichtung 60 ist.
In einer solchen Ausrichtung verhindern die Dichtungen 48, 50 den
Eintritt von Fluid in die Kammer 28 des Schiebers. In dem
Fall, dass eine Gefahr von einem Sensor (nicht gezeigt) detektiert
wird, wird ein geeigneter Strom in die Zündleitungen 100, 102 eingeleitet,
um die Scheibe 98 zu betätigen. Dies verursacht eine
rasche Zündung
des Treibmittels 94, was die Erzeugung heißer Verbrennungsprodukte
zur Folge hat. Dies dient dazu, anfänglich Druck innerhalb des Anschlussstücks 60 über dem
Kolben 72 zu erzeugen. Dementsprechend wird der Kolben 72,
wie in 4 zu sehen, in dem Zylinder 56 schnell
nach unten getrieben, und das Plattenelement 15 wird ebenfalls
nach unten verschoben, bis die Öffnung 52 vollständig außer Verbindung
mit dem Durchgang 14 ist, wodurch der Letztere geschlossen
und jegliche zusätzliche
Fluidströmung
durch diesen verhindert wird.
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Die
Patrone oder Einheit 22 weist ein gaserzeugendes Treibmittel
auf, bei dem die Formulierung, Brenngeschwindigkeit und Menge korreliert
sind, um ein ausreichendes Volumen von Unterschallgas mit einer
Geschwindigkeit zu erzeugen, die bewirkt, dass der Schieber 18 mit
einer Geschwindigkeit von ungefähr
5,1 Metern pro Sekunde (0,2 in/msek) bis ungefähr 8,4 Meter pro Sekunde (0,33
in/msek) in Richtung auf seine geschlossene Position verschoben wird.
Anders ausgedrückt
hat die Treibmittelladung derartige Eigenschaften, dass das Geschwindigkeitsprofil
für jede
Größe von Schieber
während
des Verschiebens die Kriterien einer Bewegung aus seiner vollständig geöffneten
Position in seine vollständig
geschlossene Position in ungefähr
3 bis ungefähr 5
msek für
jede 25,4 mm (Inch) Rohrdurchmesser erfüllt, in dem die Schieberanordnung
montiert werden soll. Somit sollte zum Beispiel in dem Fall einer Schiebervorrichtung,
die zur Verwendung in Rohrleitungen mit einem Durchmesser von 254
mm (10 Inch) vorgesehen ist, die Schließzeit des Schieberelements 18 nicht
langsamer als ungefähr
50 msek und nicht schneller als ungefähr 30 msek sein.
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Die
kontrollierte Beschleunigung des Schieberelements 18 während seines Öffnens verhindert, dass
das Schieberelement mit einer Kraft gegen Komponenten seines Gehäuses stößt, die
ausreicht, um Schäden
an den Komponenten zu verursachen, und dass es in einem Ausmaß abprallt,
dass sich die Schieberöffnung 14 wieder öffnen könnte. Die
Verhinderung des erneuten Öffnens
des Schieberelements 18 ist insbesondere in denjenigen
Fällen
wichtig, in denen die Schiebervorrichtung dieser Erfindung als ein
Explosionsisolationssystem verwendet wird. Wenn die Rohrleitung,
in der die Schiebervorrichtung montiert ist, zu einem Bereich führt, in
dem sich eine Explosion ereignen kann, umfassen nachteilige Ereignisse,
die verhindert werden müssen,
ein Versagen des Schiebers, sich schnell genug zu schließen, um
zu verhindern, dass sich eine Flammenfront oder Verbrennungsprodukte
durch den Schieber bewegen, bevor dessen Verschluss stattfindet,
und ein erneutes Öffnen
des Schiebers in irgendeinem Ausmaß, das es zulässt, dass
die Flamme oder die Verbrennungsprodukte durch den Schieber entweichen,
der ansonsten vollständig
geschlossen sein sollte.
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Die
Dämpfungseinheit 99 oder 299 trägt in einer
bestimmten Größe von Schiebervorrichtung, abhängig von
dem Durchmesser der Rohrleitung, in der die Vorrichtung montiert
ist, zur Verhinderung bei, dass schädliche Stoßkräfte auf das Gehäuse der Schiebervorrichtung
ausgeübt
werden, wenn das Schieberelement 18 seine vollständig geschlossene Position
erreicht. Das Angreifen des Schiebers an der Dämpfungseinheit 99 oder 299 bremst
die Verschiebung des Schieberelements in einer vorbestimmten, kontrollierte
Weise ab und verhindert auf diese Weise die Übertragung schädigender
Stoßkräfte von
dem Schieberelement 18 auf das Gehäuse während des Verschließens und
schließt
zur selben Zeit ein Abprallen des Schieberelements in einem Ausmaß aus, dass
sich die Öffnung 14 wieder öffnen könnte.
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In
dem Fall einer elastomeren Dämpfungseinheit 299 sind
die Eigenschaften dieser Einheit derart, dass die Abbremsung des
Schieberelements 18 vollständig und schnell erreicht wird,
aber die Einheit 299 ist nicht so elastisch, dass sie dazu
neigt, zu bewirken, dass das Schieberelement 18 entweder
einmal oder wiederholt abprallt und sich auf diese Weise aus seiner
vollständig
geschlossenen Position wegbewegt. Das bevorzugte bei der Herstellung
der Dämpfungseinheit 299 verwendete
Neoprenmaterial hat eine Shore A-Härte von ungefähr 60 bis
ungefähr 70,
von der sich herausgestellt hat, dass sie eine gleichmäßige und
im Wesentlichen abprallfreie Dämpfung
des Schieberelements 18 bereitstellt, während es in Richtung auf seine
geschlossene Position verschoben wird.
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Schiebervorrichtungen
oder -anordnungen 10, die zur Verwendung in Rohrleitungen
mit einem Durchmesser von 254 mm (10 Inch) oder größer ausgestaltet
sind, setzen bevorzugt die wabenartige, zellenförmige Struktur 101 ein,
die in den 1, 11 und 12 dargestellt
ist, wobei die Struktur 101 so ausgerichtet ist, dass die
Achsen der einzelnen Zellen 103 parallel zu der Bewegungsbahn
des Schieberelements 18 sind, während es schließt. Ein
Angreifen des Schieberelements 18 an der benachbarten Seite
der wabenartigen Struktur bewirkt, dass die Zellen zunehmend in
einer kontrollierten Weise kollabieren, und stellt auf diese Weise
eine kontrollierte und zunehmende Abbremsung des Schieberelements 18 bereit.
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5 zeigt
eine modifizierte Schieberanordnung 10a, die mit der Anordnung 10 mit
Ausnahme dessen identisch ist, dass die obere Befestigungsvorrichtung 60a ausgestaltet
ist, um die Patroneneinheit 22a in einer aufrechten Orientierung
in im Wesentlichen axialer Ausrichtung mit der Kolbenstange 71a und
dem darunterliegenden Schieberelement (nicht gezeigt) aufzunehmen
und anzuordnen. Somit enthält
das Anschlussstück 60a einen
untersten, mit einem Gewinde versehenen Verschlussstopfenabschnitt 104,
der den Zylinder 56a überragt.
Der Verschlussstopfen 104 hat eine innen mit einem Gewinde
versehene Bohrung 106, die den mit einem Gewinde versehenen
Fortsatz 92a der Patroneneinheit 22a aufnimmt.
Eine metallische, becherartige Abdeckung 108 ist an dem
Abschnitt 104 befestigt und weist kleine Öffnungen 110 durch
seine obere Wand zum Durchführen
der Zündleitungen 100a, 102a auf. Wie
ohne weiteres ersichtlich ist, ist der Betrieb der Anordnung 10a in
jeder Hinsicht identisch zu dem, der unter Bezugnahme auf die Schieberanordnung 10 beschrieben
wurde.
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6 zeigt
noch eine weitere Ausführungsform
in der Form der Schieberanordnung 10b. In diesem Fall ist
ein rohrförmiges
oberes Anschlussstück 112 funktional
an dem oberen Ende des Gehäuses 56b befestigt.
Ein gabelförmiges
Koppelelement 114 mit einem außen mit einem Gewinde versehenen rohrförmigen Befestigungsabschnitt 116 ist
in der mit einem Gewinde versehenen Bohrung 118 des Anschlussstücks 112 aufgenommen.
Wie gezeigt ist, enthält
das Koppelelement 114 ein Paar auseinanderlaufender rohrförmiger Arme 120, 122,
die jeweils das Äquivalent
des Auslassabschnitts 74 sind, der zuvor beschrieben wurde.
Die übrigen
Komponenten des Patronenkörpers
sind funktional an jedem der Arme 120, 122 befestigt,
nämlich
das Übergangsstück 76b,
das Zwischenstück 78b und
der Abschlussteil 80b, die jeweilige Treibmittel aufnehmende
Kammern bilden. In jeder der Kammern 88b sind identische
Treibmittelkörper 90b angeordnet,
wobei ihre Fortsätze 92b mittels
Gewindeeingriff in den Bohrungen der Beine 120, 122 aufgenommen
sind.
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Bei
der Verwendung der Anordnung 10b werden die Treibmittelladungen
in jedem der Körper 90b gleichzeitig
gezündet,
wodurch bewirkt wird, dass sich gasförmige Verbrennungsprodukte
von beiden dieser Ladungen nach unten durch das gabelförmige Koppelelement 114b bewegen,
um den Kolben 72b in dem Gehäuse 56b nach unten
zu treiben. Dies bewegt natürlich
wie beschrieben das zugeordnete Schieberelement.
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7 zeigt
eine weitere Ausführungsform 124 der
Erfindung, die in vielerlei Hinsicht ähnlich zu derjenigen ist, die
in 1 dargestellt ist. Das bedeutet, dass der Schieber 124 einen
Schieberkörper 126 und
eine Schiebereinheit 128 enthält, die identisch mit dem Schieberkörper 12 und
der Schiebereinheit 16 sind, die zuvor beschrieben wurden.
In diesem Fall ist das Betätigungselement 130 sehr ähnlich zu dem
Betätigungselement 20,
aber ist in axialer Ausrichtung mit dem Schieber 128 ausgerichtet.
Darüber hinaus
ist das Betätigungselement 128 mit
einem äußeren, mit
einem Gewinde versehenen Adapter 132 ausgestattet, der
in einem entsprechend mit einem Gewinde versehenen Stutzen 134 aufgenommen
ist. Ein länglicher,
rohrförmiger,
mit einem Gewinde versehener Fortsatz 136 ist wie gezeigt
in dem Adapter 132 aufgenommen und trägt ein hohles metallisches Gehäuse 138,
das rohrförmige
Endanschlussstücke 140, 142 aufweist.
Die zu dem Betätigungselement 130 gehörenden Zünddrähte 144 verlaufen
durch den Adapter 132 und den Fortsatz 136 in
den eingeschlossenen Raum des Gehäuses 138. Diese Drähte verlaufen
dann zur geeigneten Verbindung mit einem Sensor und einer Energiequelle,
wie es erforderlich ist, durch die Anschlussstücke 140, 142.
Wie aus einem Studium der 7 ohne weiteres
ersichtlich ist, ist die übrigen
Konstruktion des Betätigungselements 130 und
des gesamten Schiebers 124 mit der entsprechenden Konstruktion
der 1 identisch, und der Betrieb des Schiebers ist
ebenfalls im Wesentlichen identisch. Jedoch fügt das Vorsehen des Gehäuses 138 und
seiner zugehörigen
Stützkonstruktion
ein Maß an
Sicherheit für
den Betrieb des Schiebers hinzu, indem die Zünddrähte 144 eingeschlossen
werden, um ihre durch äußere Einflüsse bewirkte Verunreinigung
und/oder Verschlechterung zu verhindern. 8 zeigt
einen Schieber 146, der mit dem Schieber 126 der 7 mit
Ausnahme dessen identisch ist, dass statt des einzelnen Betätigungselements
der 7 ein Paar nebeneinander angeordneter Betätigungselemente 130 eingesetzt
wird. Hier wird wieder von den Stutzen 134, den Adaptern 132 und
den Fortsätzen 136 Gebrauch
gemacht, um ein geeignet dimensioniertes Gehäuse 148 zu tragen, das
die Zünddrahtsätze 144 von
jedem der Betätigungselemente 130 aufnimmt.
Wie gezeigt ist, weist das Gehäuse 148 rohrförmige Endanschlussstücke 150, 152 auf,
so dass die Zünddrähte verbunden
werden können,
wie es zuvor angegeben wurde. In jeder anderen Hinsicht entspricht
der Schieber 140 dem Schieber 126.
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Eine
bevorzugte Form der Schieberanordnung, wie sie in den 9 und 10 gezeigt
ist, ist durch das Bezugszeichen 210 gekennzeichnet. Die Schieberanordnung 210 weist
viele Komponenten auf, die identisch oder ähnlich zu Elementen der Schieberanordnung 10 sind,
wie sie in den 1 und 5 dargestellt
ist. Genauer weist der Schieber 212 Komponenten auf, die
dieselben wie die Komponenten des Ventilkörpers 12 sind, der
zuvor in Verbindung mit der Ventilanordnung 10 der 1 bis 4 beschrieben
wurde, und genauso funktionieren und arbeiten.
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Ein
Betätigungselement 220 enthält ein rohrförmiges Gehäuse, das
aus einem Zylinder 256 ausgebildet ist, in dem ein hin-
und herbewegbarer Kolben 272 untergebracht ist, der an
einer Kolbenstange 271 befestigt ist, die unmittelbar mit
der Platte 224 verbunden ist, die als der Schieber dient.
Die Platte 224 hat darin eine kreisförmige Öffnung 214 desselben
Durchmessers wie die ausgerichteten Durchgänge 228 und 229 in
den Flanschen 242 bzw. 244 des Schiebers 212.
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Wie
am besten in 10 gezeigt ist, weist das Betätigungselement 216 eine
obere Befestigungsvorrichtung 260 auf, die unmittelbar
mit dem oberen kreisförmigen
Rand des Zylinders 256 verbunden ist. Die Befestigungsvorrichtung 260 weist durch
sie einen unregelmäßig ausgestalteten
Durchgang 262 auf, der mit dem Inneren des Zylinders 256 in
Verbindung steht und der eine Gaspatronen-Betätigungseinheit 222 befestigt,
die von derselben Konstruktion wie die Patroneneinheit 22 ist,
die zuvor beschrieben wurde. Die Treibmittelformulierung der Patroneneinheit 222 ist
eine Kombination aus Kaliumperchlorat, Nitroglycerin, Nitrocellulose
und Bleithiocyanat, wie es zuvor beschrieben wurde, und weist dieselben
Eigenschaften und Spezifikationen auf, auf die in Bezug auf die
Patroneneinheit 22 hingewiesen wurde.
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Der
Anteil von Bestandteilen der Treibmittelformulierung, ihre Mengen
und die Brenngeschwindigkeit sind so korreliert, dass beim Brennen
des Treibmittels, wenn die heißen
Verbrennungsprodukte des brennenden Treibmittels in ein Testgefäß mit einem
Volumen von 32 cc's
geleitet werden, ein gemessener Druck von 310 barg (4500 psig) bis
ungefähr
372 barg (5400 psig) resultiert. Außerdem sind die Zusammensetzung
des Treibmittels und die Brenngeschwindigkeit dieses Treibmittels
in der Weise koordiniert, dass die Strömungsgeschwindigkeit von Verbrennungsprodukten,
die aus der Patroneneinheit bei Zündung des Treibmittels in das
Gehäuse 256 geleitet
werden, unterhalb der Schallgeschwindigkeit bleibt und daher 331
Meter pro Sekunde (Mach 1) nicht überschreitet. Ein geeignetes
Gaspatronen-Betätigungselement
wird von Fike Corporation, Blue Springs, Missouri als Teil Nr. 02-4134
angeboten.
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Es
ist auch aus 9 ersichtlich, dass sich der
Kolben 272 in seiner anfänglichen Position in nächster Nähe zu der
Befestigungsvorrichtung 260 in unmittelbar zugewandter
Beziehung zu dem Abgabeende 263 der Patroneneinheit 222 befindet.
Außerdem
wirken die Fläche 272a des
Kolbens 272, die der Befestigungsvorrichtung 260 zugewandt
ist, und die Oberfläche 260a der
Befestigungsvorrichtung 260 zusammen, um eine unter Druck
stehendes Gas aufnehmende, ausdehnbare Kammer 280 zu bilden.
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Ein
Gehäuse 282 für elektrische
Steuerkomponenten ist an dem äußeren Ende
der Patroneneinheit 222 befestigt, das bevorzugt ein elektrisches Freigabemodul
enthält,
das elektrisch mit dem Zündsatz
verbunden ist, der einen Teil der Einheit 222 bildet. Wenn
ein elektrisches Signal empfangen wird, um den Schieber dazu zu
veranlassen, den Durchgang durch diesen entweder zu öffnen oder
zu schließen,
wird bewirkt, dass die Zündsatzdrähte mit
elektrischem Widerstand elektrischen Strom leiten und auf diese
Weise ausreichend Wärme
erzeugen, um die Zündsatzladung
zu zünden,
die wiederum die Treibmittelmischung in der Patroneneinheit zündet.
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In
bevorzugten Ausführungsformen
des Absperrschiebers dieser Erfindung verwendet die Kolben- und
Zylinderanordnung, die aus dem rohrförmigen Gehäuse 256 und dem Kolben 272 ausgebildet ist,
bevorzugt einen Kolben mit einem Durchmesser von 76,2 mm (3 Inch)
zur Verwendung in Rohrleitungen mit einem Durchmesser von 50,8 mm
(2 Inch), 76,2 mm (3 Inch), 101,6 mm (4 Inch), 152,4 mm (6 Inch),
203,2 mm (8 Inch) und 254 mm (10 Inch), während Absperrschieber zur Verwendung
in Rohrleitungssystemen, bei denen die Rohre zum Beispiel einen
Durchmesser von 304,8 mm (12 Inch), 355,6 mm (14 Inch), 406,4 mm
(16 Inch), 457,2 mm (18 Inch), 508 mm (20 Inch) und 609,6 mm (24
Inch) haben, bevorzugt einen Kolben und ein umschließendes Gehäuse einsetzen,
bei denen der Kolben einen Durchmesser von 101,6 mm (4 Inch) hat.
Im Wesentlichen dieselbe Beziehung sollte bei Schiebervorrichtungen zur
Verwendung in jeweiligen Rohrleitungen äquivalenten Durchmessers in
metrischen Dimensionen beibehalten werden. Es ist in diesem Zusammenhang
darauf hinzuweisen, dass die Schiebervorrichtung in der Weise konstruiert
und dimensioniert ist, dass der Schieber 24 oder 224 durch
eine Verlagerung verschoben wird, die geeignet ist, je nachdem ein Öffnen oder
Schließen
der Öffnung
in der Rohrleitung zu bewirken. Somit muss in dem Fall eines Schiebers
von 50,8 mm (2 Inch) die Schieberplatte durch eine Verlagerung von
mindestens 50,8 mm (2 Inch) bewegt werden, während die Schieberplatte durch
eine Verlagerung von mindestens 609,6 mm (24 Inch) für ein Rohr
von 609,6 mm (24 Inch) bewegen werden muss. Eine proportionale Verlagerung der
Schieberplatte ist für
andere Rohrgrößen erforderlich.
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Wie
zum Beispiel in den 1 und 10 zu
sehen ist, ist jede Schiebervorrichtung dieser Erfindung unabhängig von
ihrer Größe, die
von dem Durchmesser der Rohrleitung abhängt, in der die Schiebervorrichtung
verwendet werden soll, in der Weise konstruiert, dass ein Zwischenraum
zwischen der Fläche
des Kolbens und dem benachbarten Gasabgabeende der Patrone 22 oder 222 existiert.
Diese Beabstandung, die in einem Minimum in der in 10 dargestellten
Ausführungsform
der Erfindung mindestens ungefähr
6,35 mm (1/4 Inch) sein sollte, stellt sicher, dass sich das aus
der Auslassöffnung der
gaserzeugenden Patrone 22 oder 222 abgegebene
Gas gleichförmig über die
benachbarte Fläche des
Kolbens verteilt, um dadurch eine Bewegung des Kolbens und dementsprechend
eine Verschiebung des Schieberelements oder der Schieberplatte 18 oder 224 einzuleiten.
Wenn der Kolben 272 zum Beispiel in seiner anfänglichen
Ausgangsposition unmittelbar in Eingriff mit der Auslassöffnung der
Patrone 222 stehen würde,
würden
die aus der letzteren abgegebenen gasförmigen Verbrennungsprodukte nicht
gleichförmig über die
Fläche
des Kolbens 272 verteilt werden, und das Verschieben des
Schieberelements oder der Schieberplatte 224 würde nicht
von der erforderlichen zunehmenden, kontrollierten Beschleunigung
sein. Es ist daher ersichtlich, dass in allen Ausführungsformen
der Erfindung ein Zwischenraum zwischen der Patrone 22 oder 222 und
dem Kolben 72 oder 272 vorgesehen ist.
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Der
Zwischenraum, der zwischen der Fläche des Kolbens 72 oder 272 und
einer zugehörigen
Patrone 22 oder 222 vorgesehen ist, dient dazu,
das unter Druck stehende Gas, das aus der gaserzeugenden Patrone
gegen die benachbarte Fläche
des Kolbens austritt, zu modulieren und dadurch zu verhindern, dass
unmittelbar nach Betätigung
der Patrone unerwünschte
anfängliche
Kräfte
auf den Kolben ausgeübt
werden. Es hat sich herausgestellt, dass durch Verändern des
Volumens des Zwischenraums zwischen der Patrone und dem Kolben in
Abhängigkeit
von der Größe der Schiebervorrichtung
die erforderliche Kontrolle über
die Beschleunigung des Kolbens und des mit diesem verbundenen Schieberelements
präzise
und in vorteilhafter Weise gesteuert werden kann, um sicherzustellen,
dass die Betätigungsgeschwindigkeit,
wie oben angegeben, in den erforderlichen Parametern gehalten wird.
Wenn somit eine bestimmte Anwendung einen größeren anfänglichen Zwischenraum zwischen
der Patrone und der benachbarten Fläche des Kolbens erfordert, kann
dies leicht durch Bereitstellen eines Zylinders einer längeren Gesamtlänge erreicht
werden, die es somit dem Kolben erlaubt, in der nicht-betätigten Position
des Kolbens in einer größeren beabstandeten Beziehung
von der Patrone angeordnet zu werden, um den anfänglichen Zwischenraum zwischen
der Kolbenfläche
und der gaserzeugenden Patrone zu vergrößern.
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Zum
Beispiel hat sich in dem Fall einer Schiebervorrichtung, die für ein Rohr
von 50,8 mm (2 Inch) ausgelegt ist, herausgestellt, dass es erwünscht ist,
einen Kolben von 76,2 mm (3 Inch) Durchmesser wie angegeben in einem
Zylinder einer solchen Länge
zu verwenden, dass, obwohl er eine Kolbenverlagerung von nur 50,8
mm (2 Inch) hat, ein anfänglicher
Zwischenraum von ungefähr
101,6 mm (4 Inch) zwischen dem Kolben und dem Gehäuse für die Patrone
existiert, wodurch über
dem Kolben eine Modulationszone für unter Druck stehendes Gas
bereitgestellt wird. Ein zusätzlicher
anfänglicher
Zwischenraum von ungefähr
50,8 mm (2 Inch) über
den minimalen Zwischenraum von 6,35 mm (1/4 Inch) hinaus zwischen
dem Kolben und der Gaspatrone hat sich in gaspatronenbetätigten Absperrschiebervorrichtungen
als geeignet herausgestellt, die für Rohrleitungen von 76,2 mm
(3 Inch), 101,6 mm (4 Inch), 152,4 mm (6 Inch) und 203,2 mm (8 Inch)
ausgelegt sind. Der minimale anfängliche
Zwischenraum von ¼ Inch
zwischen dem Kolben und der Gaspatrone in der anfänglichen
Position des Kolbens hat sich als ausreichend für gaspatronenbetätigte Schiebervorrichtungen
herausgestellt, die dimensioniert sind, um in Schiebern von 254
mm (10 Inch), 304,8 mm (12 Inch), 355,6 mm (14 Inch) und 406,4 mm
(16 Inch) verwendet zu werden. Ein zusätzlicher anfänglicher Zwischenraum
von ungefähr
50,8 mm (2 Inch) ist für Schiebervorrichtungen
für Rohrleitungen
von 508 mm (20 Inch) als geeignet bestimmt worden.
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Beste
Ergebnisse sind durch Verwendung von zwei gaserzeugenden Patronen 22 oder 222,
wie es zum Beispiel in 6 oder 8 gezeigt
ist, in Schiebervorrichtungen dieser Erfindung erhalten worden,
die für
Rohrleitungen von 304,8 mm (12 Inch) Durchmesser oder eines größeren Durchmessers
ausgelegt sind.
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In
einem beispielhaften Absperrschieber zur Verwendung in einer Rohrleitung
von 152,44 mm (6 Inch) sollte die Treibmittelladung bevorzugt formuliert sein,
um gasförmige
Verbrennungsprodukte zu erzeugen, die in ein Betätigungselement 220 von
76,2 mm (3 Inch) Durchmesser geleitet werden und bewirken, dass
sich die Schieberplatte 224 in einem Zeitraum von ungefähr 18 msek
in ihre vollständig
betätigte
Position bewegt, wobei der Druck während dieser Zeit relativ gleichförmig von
einem Druck von ungefähr
41,4 barg (600 psig) auf ungefähr
0 barg (0) abnimmt.