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Selbsttätiges Sicl.erheitsabsperrventil für Gasdruckleitungen Die
Erfindung betrifft ein Sicherheitsabsperrventil für Gasdruckleitungen, dessen in
der Öffnungsstellung gehaltener Ventilverschlußkörper sowohl beim Überschreiten
eines bestimmten Grenzwertes des Gasdrucks als auch beim Unterschreiten eines anderen
Grenzwertes, also beim Verlassen eines bestimmten Gasdruckbereiches, durch einen
Gasdruckfühler ausgelöst wird, damit er in die Schließlage abfällt und die Verbrauchsleitung
absperrt, um Schädigungen durch zu hohen Gasdruck oder Flammenrückschläge bzw. Lufteintritt
an den Verbrauchsstellen bei zu geringem (#xasdruck zu verhüten.
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Zu diesem Zweck ist bei bekannten Sicherheitsabsperrventilen für Gasdruckleitungen
der Gasdruckfühler außerhalb des Ventilgehäuses angeordnet. Er wird von der zu überwachenden
Stelle der Leitung aus beaufschlagt und wirkt auf eine den Ventilverschlußkörper
in seiner Öffnungslage haltende Sperrvorrichtung in der gewünschten Weise ein. Hierbei
macht die mechanische Verbindung des Ventilverschlußkörpers mit dem Druckfühler
bzw. der Sperrvorrichtung eine Stopfbüchsendurchführung durch das Ventilgehäuse
erforderlich. In dieser Durchführung entsteht jedoch ein veränderlicher Reibungswiderstand,
der die Empfindlichkeit des Sicherheitsventils in unkontrollierbarer Weise beeinflußt
und unter Umständen, insbesondere beim Nachziehen der Stopfbüchse, die Betriebsbereitschaft
des Ventils völlig in Frage stellen kann, ohne daß dies zunächst erkennbar wäre.
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Es ist nun bekannt, bei Ventilgehäusen ein Magnetfeld für die Bewegungsübertragung
durch eine Gehäusewand hindurch, zur Verstellung eines Ventilverschlußkörpers oder
zum Öffnen und Schließen eines Strömungskanals durch eine Ventilkugel,
zu
verwenden. Hierbei handelt es sich aber um von Hand zu betätigende kleine und kleinste
Ventile, bei denen die mit selbsttätigen.Sicherheitsabsperrventilen für Gasdruckleitungen
verbundenen Schwierigkeiten nicht auftreten.
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Ferner ist es bekannt, bei Gasdruckreglern durch einen im Innern des
Regelventilgehäuses fest angeordneten Dauermagnet eine zusätzliche Schließ-oder
Öffnungskraft unmittelbar auf den Ventilverschlußkörper ausüben zu lassen. Aber
auch diese Anordnung ist auf Sicherheitsabsperrventile für Gasdruckleitungen nicht
übertragbar.
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Schließlich ist ein Gassicherheitsventil bekanntgeworden, bei dem
der an einer vom Gasdruck beaufschlagten Membran befestigte Ventilv erschlußkörper
außer bei Gasmangel auch beim Ausbleiben des den Gebläsemotor speisenden Stromes
zum Schließen gebracht werden soll, und zwar dadurch, daß ein an die Stromquelle
angeschlossener Elektromagnet ein Fallgewicht festhält bzw. das Fallgewicht bei
Stromausfall auf die Membran bzw. den Ventilverschlußkörper fallen läßt. Diese Anordnung
ist bei Sicherheitsabsperrventilen mit allseitig starrem Gehäuse nicht anwendbar
und erfordert außerdem die Zuhilfenahme elektrischer Stromkreise.
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Die Erfindung hat ein selbsttätiges Sicherheitsabsperrventil für Gasdruckleitungen
zum Gegenstand, das die Nachteile der bekannten Sicherheitsabsperrventile vermeidet
und in erster Linie dadurch gekennzeichnet ist, daß in an sich bekannter Weise ein
durch das Ventilgehäuse hindurch wirksames Magnetfeld eines oder mehrerer Dauermagnete
den Ventilverschlußkörper in seiner Öffnungslage festhält und durch Verstellen eines
oder mehrerer Magnete oder Hilfsglieder in Anhängigkeit von den Ausschlägen des
Druckfühlers in seiner Wirkung geschwächt wird und damit das Abfallen des Ventilv@rschlußkörpers
in die Schließlage ermöglicht. Auf diese Weise ist die mechanische Übertragung der
Bewegung zwischen dem Ventilverschlußkörper und dem Druckfühler mit allen ihren
Nachteilen beseitigt.
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Den bekannten Anordnungen gegenüber ermöglicht es die Erfindung, die
bisher gebräuchlichen und mit den angegebenen Nachteilen behafteten selbsttätigen
Sicherheitsabsperrventile für Gasdruckleitungen so zu verbessern, daß sie auch nach
längerer Betriebszeit und bei rauhestem Betrieb noch einwandfrei schließen und so
ihrem Zweck entsprechend für Mensch und Anlage eine zuverlässige Sicherung bilden.
Durch den Wegfall der mechanischen Verbindung durch das Ventilgehäuse hindurch ist
nicht nur der in seiner Größe unbestimmte, unter Umständen zu hohe Reibungswiderstand
ausgeschaltet und eine Undichtigkeitsquelle beseitigt, sondern es ist auch die Steheinrichtung
für das Ventil wesentlich ,.vereinfacht. Daraus ergeben sich ferner geringere Abmessungen
und Gewichte sowie Herstellungskosten. Im übrigen wird es durch die Erfindung auf
einfache Weise möglich, daß der Ventilverschlußkörper sich plötz-!ich aus der weit
geöffneten Lage in die Schließlage bewegt, und umgekehrt. Hierbei ist es in vielen
Fällen von Vorteil und mit der Anordnung gemüß der Erfindung ohne weiteres zu erreichen,
daß die Rückstellung des Ventilverschlußkörpers in die Ausgangslage nicht selbsttätig,
sondern erst nach einem zusätzlichen Eingriff von Hand erfolgt.
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Bei dem Ventil nach der Erfindung kann die magnetische Wirkung auf
den Ventilverschlußkörper durch die Wand des Ventilgehäuses hindurch dadurch zustande
kommen, daß ein Dauermagnet einerseits der Gehäusewand entweder mit li einem unmagnetischen
Anker aus ferromagnetischem Material oder mit einem weiteren Dauermagnet andererseits
der Gehäusewand in Wechselwirkung tritt, wobei im Falle des Ankers dieser entweder
innerhalb oder außerhalb des Gehäuses angeordnet sein kann.
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Die Schwächung des wirksamen Magnetfeldes wird erfindungsgemäß vorzugsweise
so bewirkt, daß der außerhalb des Ventilgehäuses befindliche Anker oder Magnet längs
der Achse des Magneten öder vorzugsweise im wesentlichen quer dazu bewegt wird,
wobei diese Bewegung eine Translation oder eine Rotation sein kann. Einen äußerst
vorteilhaften Sonderfall stellt die Verwendung von zwei mit ungleichnamigen Polen
in Wechselwirkung stehenden Magneten beiderseits der Gehäusewand dar, die zwecks
Schwächung des wirksamen Feldes so gegeneinander verschoben bzw. verdreht werden,
daß sie mit gleichnamigen Polen in Wechselwirkung kommen. Auf diese Weise wird die
Anziehung in eine Abstoßung übergeführt und dadurch ein besonders schnelles und
sicheres Abfallen des Ventilverschlußkörpers verursacht.
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Ferner kann die Schwächung des wirkenden Magnetfeldes außer durch
eine gegenseitige Bewegung von Magnet und Anker bzw. von Magnet und Magnet oder
an Stelle einer solchen Bewegung erfindungsgemäß auch dadurch bewirkt werden, daß
ferromagnetische Übertragungsglieder, die etwa nach Art von Polschuhen im wirkenden
Feld liegen, aus dem wirkenden Feld herausbewegt werden, oder daß ferromagnetische
Schirmglieder, etwa in Form eines Kurzschlußankers, in das wirkende Feld hineinbewegt
werden.
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Eine besonders vorteilhafte Anordnung nach der Erfindung besteht darin,
daß zwecks Schwächung des wirkenden Feldes zunächst ferromagnetische Übertragungsglieder
aus dem wirkenden Feld heraus und anschließend ferromagnetische Schirmglieder in
das wirkende Feld hineinbewegt werden.
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In allen Fällen, in denen vorstehend von einem Dauermagnet die Rede
ist, kann auch eine Gruppe von Einzelmagneten zur Anwendung kommen, etwa um, die
erforderliche Gesamtfeldstärke zu erzielen oder um in konstruktiver Hinsicht gegenüber
einem einzigen Magnet Vorteile zu gewinnen.
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Bei .einem erfindungsgemäßen Ventil mit zwei oder mehr einzelnen Dauermagn,-tenaußerhalb
des Gehäuses wird gemäß einer weiteren bevorzugten Anordnung nach der Erfindung
die Schwächung des wirkenden Feldes in der Weise verursacht,
daß
die gewöhnlich in ihrer Wirkung sich unterstützenden bzw. addierenden Einzelmagnete
so gegeneinander verstellt werden, daß sie sich in ihrer Wirkung gegenseitig schwächen
oder aufheben bzw. mehr oder weniger kurzschließen. Beispielsweise, werden also
zwei Hufeisenmagnete, die mit den gleichen Polen aufeinanderliegen, nach entgegengesetzten
Seiten derart voneinander wegbewegt, daß der Nordpol des einen und der Südpol des
anderen übereinander zu liegen kommen und dem Anker am Ventilverschlußkörper gegenüberstehen,
während der Südpol des einen und der Nordpol des anderen sich nach entgegengesetzten
Richtungen vom Anker entfernen.
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Die von dem Dauermagnetfeld durchsetzte Gehäusewand besteht zweckmäßig
aus einem paramagnetischen Material. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung
ist nun an oder in dieser Wand ein Teil oder sind mehrere Teile aus ferromagnetischem
Material derart angebracht, daß sie sich nach Art von Polschuhen vor den Magnetpolen
des Dauermagneten befinden, wenn er seine Wirklage einnimmt. Auf diese Weise wird
die magnetische Durchlässigkeit für die die Gehäusewand durchsetzenden Kraftlinien
bei wirkendem Feld erhöht.
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Für diese Polschuhe sowie auch für die Anker, Übertragungs- und Schirmglieder
wird zweckmäßig ein ferromagnetisches Materiäl mit möglichst geringer Koerzitivkraft
verwendet, um möglichst zu unterbinden, daß diese Teile magnetisch werden. Die Erfindung
sieht statt dessen öder zusätzlich vor, diese ferromagnetischen Teile und/oder die
Dauermagnete mit Auflagen oder Überzügen aus paramagnetischem Material zu versehen,
um hierdurch nach Art der Wirkung von Klebstiften bei Relais das Kleben in Falge
von Remanenz zu verhüten. Werden Überzüge z. B. von Kupfer, Zinn, Kunststoff usw.
etwa durch Tauchen oder Spritzen aufgebracht, so wirken diese gleichzeitig als Rostschutz.
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Die Rückstellung des bei Schwächung des wirkenden Feldes abgefallenen
Ventilverschlußkörpers in seine Ausgangslage kann selbsttätig durch Wiederanziehung
erfolgen, wenn der Dauermagnet oder Anker außerhalb des Gehäuses in seine Wirk-Jage
zurückgekehrt ist, nachdem sich der Sollwert der Regelgröße wieder eingestellt hat
oder zumindest die Über- oder Unterschreitung eines kritischen Grenzwertes rückläufig
geworden ist. In denjenigen Fällen, in denen diese selbsttätige Rückstellung bzw.
Wiederanziehung nicht angängig ist und eine Rückstellung von Hand vor-,genommen
werden soll, kann dies erfindungsgemäß in der Weise erfolgen, daß der außerhalb
des Gehäuses befindliche Anker oder Dauermagnet oder ein besonders zu diesem Zweck
vorgesehener zusätzlicher Anker oder Dauermagnet für eine Verstellung von Hand eingerichtet
ist, derart, daß der betreffende Anker oder Dauermagnet dem Ventilverschlußkörper
nachgestellt und dann wieder zurückgestellt und so der Ventilverschlußkörper magnetisch
zurückgeholt werden kann. Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich
aus der nachfolgenden Beschreibung von sechs Ausführungsbeispielen. Es zeigt Abb.
i ein selbsttätiges Absperrventil mit einem beweglichen Dauermagnet, Abb. 2 ein
selbsttätiges Absperrventil mit zwei beweglichen Dauermagneten, Abb. 3 ein selbsttätiges
Absperrventil mit einem festen Dauermagnet, Abb. 4. ein selbsttätiges Absperrventil
mit einem festen und einem beweglichen Dauermagnet, Abb.5 ein selbsttätiges Absperrventil
mit beweglichem Übertragungsglied und Abb.6 ein selbsttätiges Absperrventil mit
beweglichem übertragungs- und Schirmglied.
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In sämtlichen Ausführungsbeispielen ist die Erfindung in Anwendung
auf ein Regel- bzw. Sicherheitsventil i dargestellt, das mit seinen Flanschen :2
und 3 in eine Gasleitung eingebaut werden kann, vorzugsweise derart, daß der Ventilverschlußkörper
q. in der Strömungsrichtung schließt, und dessen Druckfühler in Form einer Membran
5 oder eines Balgs 6 sich in einer an das Ventilgehäuse angesetzten druckdichten
Kammer 7 befindet, die bei 8 mit der Verbrauchsstelle verbunden werden kann, an
der der Druck überwacht werden soll, wobei das Ventil schließen soll, wenn der Druck
an der Verbrauchsstelle die obere, oder untere Grenze eines bestimmten Druckbereiches
über-bzw. unterschreitet.
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Gemäß Abb. i ist der in einer Halterung g geradlinig geführte - Ventilverschlußkörper
¢a mit einem ferromagnetischen Anker io versehen, der bei geöffnetem Ventil an der
das Ventilgehäuse i und die Druckkammer 7 trennenden Wand 12, unmittelbar oder mit
einem Klebstift anliegt. Unmittelbar darüber ist in der Kammer 7 ein topfförmiger
Dauermagnet i i an einem Winkelhebel 13 schwenkbar aufgehängt, der durch einen Lenker
1q. mit der Membran 5 verbunden ist. Die Trennwand 12 besteht aus einem paramagnetischen
Material, z. B. Messing, und weist gegenüber dem Mittelpol des Topfmagneten in der
dargestellten Grundstellung desselben einen ferrornagnetischen Einsatz 15 auf.
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Befindet sich der Magnet i i in seiner dargestellten Mittellage, so
wird durch seine auf den Anker io ausgeübte Anziehungskraft das Ventil in der geöffneten
Lage festgehalten. Beim Ausschwenken des Magneten nach links oder rechts infolge
unzulässig hohen Druckanstiegs oder -abfalls wird die Anzi.ehungs- bzw. Haltekraft
des Magneten ii in bezug auf den Anker io schließlich so weit geschwächt, daß Anker
und Ventilverschlußkörper unter ihrem Eigengewicht herabfallen und das Ventil sich
schließt. Ist nach erfolgter Prüfung und Behebung einer etwaigen Störung das Wiederöffner
des Ventils erwünscht, so kann der Ventilverschlußkörper mittels eines von außen
zu betätigenden Stößels 16 gehoben werden, so daß der Anker io wieder in den Anziehungsbereich
des Magneten gelangt, vorausgesetzt, daß dieser infolge Vorherrschens eines zulässigen
Druckes in
der Kammer @ eine entsprechende Stellung einnimmt.
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Eine ähnliche Anordnung zeigt Abb. 2 mit dem Unterschied, daß statt
eines Topfmagneten i i zwei mit den gleichnamigen Polen nebeneinanderliegenden Hufeisenmagneten
i i" und i ib vorgesehen sind, die an zwei Winkelhebeln 13a und 13b mittels der
Lenker 14ä und i4b derart schwenkbar aufgehängt sind, daß sie sich jeweils nach
entgegengesetzten Seiten auseinanderbewegen. Hierdurch wird erreicht, daß schon
bei verhältnismäßig kleinem Ausschlag eine starke Schwächung der Anzugswirkung auf
den Anker io dadurch zustande kommt, daß zwei ungleichnamige Pole der beiden Magnete
sich einander nähern bzw. nebeneinanderzuliegen kommen. Polschuhe 15" und 15b begünstigen
den magnetischen Kraftfluß in der Grundstellung der Magnete.
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Wie aus Abb. 3 ersichtlich, kann auch der Dauermagnet etwa in Stabform
25 an dem Ventilverschlußkörper 4b und der Anker ioa an der Membran 5 angebracht
sein. Das Schließen des Ventils erfolgt hier nur bei Druckanstieg, sobald der Anker
weit genug aus dem Anziehungsbereich des Magneten entfernt worden ist.
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Gemäß Abb.4 ist der Ventilverschlußkörper 4b mit einem hufeisenförmigen
Dauermagnet 17 verbunden, dem auf der anderen Seite der Trennwand 18 ein ebensolcher
Dauermagnet i9 mit entgegengesetzter Polung gegenübersteht; dieser ist schwenkbar
an einem Arm eines Hebels 2o aufgehängt, dessen anderer Arm durch einen Lenker 21
mit dem federbelasteten Balg 6 verbunden ist, derart, daß beim Stauchen oder Längen
des letzteren infolge von Druckabfall oder -anstieg der Dauermagnet ig nach links
oder rechts geschwenkt wird. Hierbei geht die Anziehung zwischen den beiden Magneten
17, i9 in gegenseitige Abstoßung über, je mehr sich der, in der Schwenkrichtung
gesehen, hintenliegende Pol des Magneten i9 dem gleichnamigen Pol des Magneten 17
nähert.
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Die Rückstellung des Ventilverschlußkörpers kann in diesem Fall durch
einen im Gehäuse schwenkbaren Stößel 23 erfolgen, der von außen her mittels eines
Griffes 24 zu betätigen ist.
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Bei der in Abb. 5 wiedergegebenen Ausführungsform wird die Anziehungskraft
eines feststehenden Dauermagneten- 26 in Topfform auf den mit dem Ventilkörper 4,
verbundenen ferromagnetisehen Anker 27 dadurch geschwächt, daß ein zwischen beiden
befindliches Übertragungsglied 28 aus ferromagnetischem Material, das mit der Membran
bewegungsschlüssig verbunden ist, nach oben oder unten aus seiner Grundstellung
zwischen dem Magnet 26 und dem Anker a7 herausbewegt wird, worauf der Anker 27 mit
dem Ventilverschlußkörper 4, herabfällt. Ersterer ist in einer aus paramagnetischem
Material bestehenden schachtartigen Verlängerung des Ventilgehäuses i b°weglich.
Der Rückstellung dient ein besonderer Dauermagnet 3o, der an einem Griff 31 vermöge
eines Balgs 32 gehoben und zurückgezogen werden kann und so durch seine magnetische
Anziehung auf den Anker 27 diesen in den Anziehungsbereich des Magneten 26 zurückzuführen
gestattet. An Stelle eines besonderen Rückstellmagneten kann auch der Steuermagnet
26 selbst in entsprechender Weise beweglich sein und so zugleich der Rückstellung
des Ventils dienen.
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In Abb. 6 ist der Dauermagnet 33 ebenfalls fest angeordnet. Die Schwächung
seiner Anziehung auf den Anker 34 erfolgt hier in der Weise, daß zwischen Magnet
und Anker ein Schirmglied hineinbewegt wird, das in Form eines Kurzschlußankers
35 in eine schwenkbare Blende 36 aus paramagnetischem Material eingelassen ist,
die mit der Membran oder dem sonstigen Fühlorgan (nicht dargestellt) bewegungsschlüssig
verbunden ist. Für die entgegengesetzte Schwenkrichtung der Blende kann ein weiterer
ferromagnetischer Kurzschlußanker 37 in derselben angebracht sein. Außerdem kann
die Blende zwei ferromagnetische Polschuhe 38 aufweisen, die in der Grundstellung
der Blende vor den Polen des Hufeisenmagneten liegen, so daß eine besonders starke
Feldänderung in dem Anker 34 hervorgerufen wird, indem zunächst die Polschuhe 38
zwischen Magnet 33 und Anker 34 heraus- und dann der Kurzschlußanker 35 oder 37
eingeschwenkt wird.
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Übrigens ist diese Wirkung in gewissem Maße auch bei der in Abb.5
dargestellten Anordnung vorhanden, da der einzige Polschuh 28 dort bei Verlassen
der Grundstellung in eine Lage kommt, in der er als Kurzschlußanker den Mittelpol
und den Mantelpol des Topfmagneten überbrückt.
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Im übrigen können bei der Anwendung von Übertragungsgliedern oder
Schirmgliedern oder von übertragungs- und Schirmgliedern zusammen statt dieser auch
die betreffenden Dauermagnete beweglich sein, wobei die erwähnten Glieder dann auf
bzw. an der Gehäusewand angeordnet oder in dieselbe teilweise oder ganz eingelassen
sein können. Als ein Ausführungsbeispiel dafür kann unter anderem die Anordnung
nach der Abb. i oder 4 aufgefaßt werden.