WO1992001184A1 - Sicherheitsschliessvorrichtung - Google Patents

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WO1992001184A1
WO1992001184A1 PCT/AT1991/000082 AT9100082W WO9201184A1 WO 1992001184 A1 WO1992001184 A1 WO 1992001184A1 AT 9100082 W AT9100082 W AT 9100082W WO 9201184 A1 WO9201184 A1 WO 9201184A1
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WO
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valve
spring
locking device
valve stem
plate
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PCT/AT1991/000082
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Inventor
Peter Masloff
Original Assignee
Pipelife Rohrsysteme Gesellschaft M.B.H.
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Priority to DE59108400T priority patent/DE59108400D1/de
Priority to PL91294040A priority patent/PL167120B1/pl
Priority to EP19910912707 priority patent/EP0491027B1/de
Priority to AT91912707T priority patent/ATE145974T1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/20—Excess-flow valves
    • F16K17/22—Excess-flow valves actuated by the difference of pressure between two places in the flow line
    • F16K17/24—Excess-flow valves actuated by the difference of pressure between two places in the flow line acting directly on the cutting-off member
    • F16K17/28—Excess-flow valves actuated by the difference of pressure between two places in the flow line acting directly on the cutting-off member operating in one direction only
    • F16K17/30—Excess-flow valves actuated by the difference of pressure between two places in the flow line acting directly on the cutting-off member operating in one direction only spring-loaded
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K2200/00—Details of valves
    • F16K2200/40—Bleeding means in closed position of the valve, e.g. bleeding passages
    • F16K2200/401—Bleeding means in closed position of the valve, e.g. bleeding passages arranged on the closure member
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7781—With separate connected fluid reactor surface
    • Y10T137/7784—Responsive to change in rate of fluid flow
    • Y10T137/7785—Valve closes in response to excessive flow
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7837—Direct response valves [i.e., check valve type]
    • Y10T137/7869—Biased open

Definitions

  • the invention relates to a safety closing device for gas pipelines with a valve which can be pressed against a valve seat in a tubular housing, in particular.
  • the invention now aims to provide a safety closing device of the type mentioned at the outset for gas pipelines, which makes it possible to recognize damage in the pipeline system without causing the gas pipes to be closed prematurely if a consumer uses them for a longer period of time Performance corresponding amount of gas required.
  • the security locking device according to the invention is said to be particularly suitable for securing multi-family houses in which a larger number of consumers draw gas from the gas pipe network at irregular times.
  • the safety closing device essentially consists in the fact that the valve, as a plate valve displaceable in the axial direction of the tubular housing, is displaceably mounted against the force of a spring, that the cross-sectional area of the valve plate is smaller than the clear cross-section of the housing and is held at a distance from the inner wall of the tubular housing and that the gas supply connection is provided on the side of the valve plate facing away from the spring.
  • a poppet valve which is displaceably mounted against the force of a spring provides a certain differential pressure which is characteristic of damage in the following line system when the spring preload or the spring force is set accordingly.
  • the security locking device according to the invention closes and since only mechanical parts are provided for the security locking device, such a security locking device remains operational even in the event of natural disasters, such as earthquakes.
  • Alternative systems that require remote-controlled valves, which are actuated, for example, in response to signals from a gas detector, are dependent on a functional electrical line system and are usually unusable at the latest when electrical lines are destroyed or the power supply breaks down at the same time.
  • the construction according to the invention is characterized in that it remains operable autonomously even in the event of a disaster.
  • the security locking device according to the invention can be provided directly in the area of the branching of a house supply line to the main network and / or at branching points in the main network in all pipe strings, so that any gas leakage is limited to a minimum.
  • the new operating position of the valve plate can be achieved after an impermissible pressure drop and closing the valve again by introducing a counter pressure into the consumer pipeline network so that no further, additional shut-off measures in the gas pipeline network are required for the new start-up.
  • the valve can therefore also be arranged at a relatively inaccessible location and, for example, directly after a house connection a main line can be arranged.
  • the use of the security locking device according to the invention can be used in line networks with regulated or unregulated upstream pressure due to the response behavior to a corresponding differential pressure.
  • the embodiment is such that the valve stem is axially displaceably mounted in slide bearings.
  • Such plain bearings can be designed maintenance-free, so that the safety locking device can remain in inaccessible places for long periods without maintenance.
  • the spring is designed as a helical spring and is arranged concentrically with the valve stem, the design advantageously being such that the valve stem has a spring plate near the valve seat, in particular a shoulder, and that the free end of the spring plate facing away from the spring plate Coil spring is supported on a slide bearing for the valve stem. In this way, a secure axial guidance of the valve stem and thus an exact definition of the free passage cross-section on the circumference of the valve plate is ensured in the open position of the valve.
  • valve seat In order not to impair the responsiveness in any way, care is taken to ensure that no further throttling is possible after the valve seat inside the safety closing device, for which purpose the design is advantageously such that the plain bearing or bearings is (are) fixed in perforated disks or on radial struts connected to the housing.
  • Analogous considerations apply to the valve seat, the design here being advantageously made such that the valve seat is designed as an annular disk with essentially conical seating surfaces and that a central one is provided with the annular disk Plain bearing for the valve stem is connected while leaving a gas passage cross section.
  • the design can preferably be such that the valve seat and / or the seat surface of the valve plate interacting with the valve seat has curved generatrix.
  • the design is advantageously made such that the spring force of the spring and / or the closing travel of the valve can be adjusted.
  • the design is such that the spring is designed to act on the valve plate with a progressive spring characteristic.
  • the response sensitivity can be selected in such a way that when a pressure difference indicating damage is exceeded, a relatively rapid closing movement takes place over a first spring travel, as a result of which the flow cross-section in the area of the ventilation plate is reduced and in this way the Pressure difference is rapidly increased further, so that there is a safe closing movement of the safety closing device according to the invention.
  • the design is preferably such that the end face of the valve plate facing away from the spring has guide surfaces, in particular convexly curved guide surfaces.
  • guide surfaces for example in the form of a hood corresponding to an aircraft nose, a largely laminar flow is also achieved in the region of the Valve plates are maintained and suction effects caused by turbulence, which on the one hand can lead to an unstable position of the valve plate and on the other hand can influence the pressure difference which triggers the safety closing device, are largely excluded.
  • the design is preferably such that the area of the valve stem adjacent to the valve seat is directly adjacent to the Valve seat surfaces of the valve plate attaches and decreases continuously to the valve stem diameter.
  • Training should preferably be made such that the valve plate has a leakage gas bore and / or the seat surface can be pressed leaky against the valve seat, the leakage gas quantity being kept less than 30 l / h.
  • a corresponding pressure build-up on the consumer side will take place within a short time through the leak gas hole or the leaky support of the valve plate on the valve seat, so that pressure equalization will occur in the area of the valve plate and the poppet valve is opened again by the spring force will be.
  • the amount of leakage gas provided in the corresponding safety regulations is far below the amount of gas that would actually escape if a line or a consumer were to become defective, so that if the safety closing device according to the invention is opened automatically, the tightness is due to the amount of leakage gas that has passed through of the consumer network is a prerequisite in any case.
  • the fuel gas distributed via gas line networks can carry a number of solid bodies, in particular rust, in particular in line networks which comprise a large number of older line sections. Such solids are usually noticeable by premature burner nozzle installation. A deposition of such solid bodies in the area of the bearing of the valve stem can, however, lead to increased bearing friction or even to seizure of the valve stem, with which the function of the safety closing device would no longer be guaranteed.
  • the training is with - 8th -
  • valve stem has ribs or grooves extending in the longitudinal direction thereof.
  • slide bearing can also be improved such that the slide bearing or bearings for the valve stem are formed by, preferably three, radial webs, which webs extend in the axial direction of the valve stem. In both cases, the area in the storage area is reduced and there is space next to the storage area for wiping off contaminants.
  • the design of the valve and the construction of the valve seat as well as the minimum dimensions of a valve stem and its mounting naturally result in a throttling effect in the direction of flow, which in itself leads to a drop in pressure after the valve seat.
  • the design is advantageously made such that the cross-sectional area of the area adjoining the valve disk in the direction opposite the gas supply line connection, preferably continuously, increases, whereby preferably the generatrices of the conically widening region form an angle of 3 ° to 10 °, preferably 5 °, with the axis.
  • a cross-sectional area corresponding to the pressure in the gas supply line for the gas passage is defined by different inclination of the seat surfaces, which, as a throttle point, causes an increase in the speed of the gas particles to the required speed.
  • a smaller angle with the axis and thus steeper, ie, defining a larger passage cross section seating surfaces can be used, since the gas velocity is already at a higher level due to the higher nominal pressure.
  • the design is such that the seat surfaces are attached to the seat of the valve plate on the side facing away from the gas supply line is connected to a stepped area on the valve plate which defines a conically widening cross section in order to keep the pressure drop caused by the throttle point as low as possible.
  • the design is preferably such that the spring is in one Recess is arranged in the valve stem and the slide bearing facing away from the gas supply line is formed by a spring plate arranged on a bolt and penetrating into the hollow valve stem.
  • the spring-receiving recess of the hollow valve stem is connected to the interior of the tube via a throttle point, an additional gas cushion is built up in the hollow valve stem, which supports the spring force when the valve closes.
  • the effect of the gas cushion can be adapted to the corresponding conditions, for example to the nominal pressure prevailing in the line, by appropriate dimensioning of the bore forming the throttle point.
  • FIG. 1 shows a section through a first embodiment of a security locking device according to the invention arranged in a tube
  • Fig. 2 on a larger scale a partial representation in section of the spring plate Poppet valve of Fig.l
  • 3 shows in detail the design of the slide bearing for the free end of the valve stem of FIG. 1 facing away from the valve plate
  • Fig. 4 is a view in the direction of arrow IV of Fig.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a modified embodiment of the valve plate for a security locking device according to the invention
  • 6 shows a diagram of the spring characteristic of a spring equipped with a progressive spring characteristic to act on the valve
  • 7 shows a section through a modified embodiment of a tubular housing of a security locking device according to the invention without the displaceable poppet valve
  • Figure 8 is a view in the direction of arrow VIII of Figure 7
  • 9 shows a side view of the poppet valve which can be used in the housing shown in FIG. 7 on a different scale
  • 10 shows a section along the line XX of Figure 9 through a portion of the valve stem of the poppet valve shown in Figure 9
  • 11 shows a section through a further modified embodiment in a representation similar to FIG.
  • FIG. 7 shows a side view similar to FIG. 9 of a poppet valve which can be used in the housing shown in FIG. 11; and
  • FIG. 13 shows a further modified embodiment in a representation similar to FIG.
  • a valve formed by a poppet valve 2 is mounted in a guide tube or tube section 1 in sliding bearings 3 and 4 in the axial direction of the tube 1 and the valve 2 against the force of a coil spring 5.
  • the seat 6 of the valve plate 7 cooperates with a valve seat 9 formed in an annular disk 8 fixed in the guide tube, the annular disk 8 simultaneously serving as a bearing for the slide bearing 3.
  • the plain bearing 3 can either be supported by struts or webs running in the radial direction or it can be Washer 8 is formed with recesses or perforations, as is shown in more detail for the bearing or washer 10 for the end of the valve stem facing away from the valve plate 7 in FIG. 4.
  • a nut 12 is provided at the free end of the valve stem 11, which nut can be screwed onto a schematically indicated thread 13 of the valve stem 11.
  • a similar adjusting device for example formed by a nut, can be provided in the area between the sliding bearings 3 and 4 for adjusting the spring force.
  • the cross-sectional area of the valve plate 7 or the passage cross-section between the seat surfaces 6 and 9 is matched to the consumers connected to the consumer side denoted by 14 in the opened state of the valve. At the same time, care must be taken that the openings or openings 15 and 16 in the area of the supports of the slide bearings 3 and 4 are essentially at least equal to the passage cross section between the seat surfaces 6 and 9 in the area of the valve plate 7 in order to achieve a throttling effect after Avoid valve disc in the flow direction designated 17.
  • the cross-sectional area of the valve plate relative to the clear cross-section of the tube 1 and the spring force are dimensioned such that in the event of a pressure drop which exceeds a pressure drop such as is achieved when all consumers are in operation, and thus the destruction of the consumer-side line section indicates, for example, by construction work, an automatic closing of the valve 2 and thus a further gas supply is prevented.
  • the valve is arranged in the area of branches in the main network, the pressure difference to be exceeded is matched to the maximum possible consumption of all consumers of the corresponding line section.
  • the area of the valve or valve stem 11 is shown on a larger scale near the front slide bearing 3, as seen in the direction of flow, clearly showing a stepped area or an annular groove 18 for the secure reception and guidance of the only schematically indicated ones Spring 5 is shown.
  • the annular disk or perforated disk 10 shown in FIGS. 3 and 4 which carries the slide bearing 4 for the free end of the valve stem, not shown, also has a guide formed by an axial extension 19 for the spring, not shown on. Furthermore, the recesses or passage openings 16 are shown above all in the view according to FIG.
  • At least one of the seat surfaces 6 and 9 has curved ends, so that when the valve is closed there is line contact between the seat surfaces 6 and 9.
  • the line piece in which the valve is arranged has at its ends schematically indicated threads 21 and 22, which are used for screwing to the connecting lines.
  • the safety valve 2 is advantageously arranged directly in the area of the connection of a consumer network to a main line or at the branches in the main network.
  • the modified embodiment of the valve 2 shown in FIG. 5 only the area of the valve plate 7 with the adjoining stem 11 is shown.
  • the valve plate has guide surfaces 23 on the side facing away from the shaft or the spring (not shown), which are convexly curved and have approximately the shape of a hood. In this way, turbulence in the area of the seat 6 of the valve 2 is avoided.
  • a leak gas bore 25 is indicated in the embodiment according to FIG. 5, the dimensions of which are matched to the corresponding safety regulations.
  • the valve seat surface can be pressed against the seat surface 9 of the valve seat (not shown in more detail).
  • a progressive spring characteristic is provided for a spring to act on the poppet valve.
  • the valve plate 7 travels a larger distance S .., as a result of which the flow cross-section in the area of the valve plate or valve seat is rapidly reduced, thus causing the differential pressure closing force to rise more rapidly, and thus overall faster and more secure response behavior of the security locking device is made possible.
  • a valve acted upon by a spring having such a spring characteristic is held in a stable position in the operating state.
  • the safety closing device having the valve can be installed in the corresponding lines via a threaded connection, a flange connection or welded connections, wherein welded connections can also be provided when using PE pipelines.
  • the tube section or the tubular housing for the security locking device is again designated by 1.
  • slide bearings 3 and 4 are again provided in this embodiment, which, as can be seen in particular from the view according to FIG. 8, extend in an essentially radial direction extending ribs or webs 26 are held.
  • generatrices of the region 9 of the valve seat close an angle with a parallel to the axis 27 of the valve stem and of the tubular section 1 o which is around 45 °.
  • the design on the side facing away from the gas supply side 20 is made in such a way that the cross-sectional area of the passage cross section increases again in the area adjoining the valve seat 9, whereby the generatrices 28 of the essentially conical area enclose an angle ⁇ with a line parallel to the axis 27, which is approximately 5 ° in the exemplary embodiment shown.
  • the poppet valve 2 shown in FIG. 9 in turn has a stepped valve stem 11 for fixing a spring (not shown), wherein in the area of interaction with the end of the valve stem 11 facing the gas supply side 20, the latter has ribs 29 running on its outer circumference in the longitudinal direction thereof .
  • the formation can alternatively also be such that the plain bearing itself is formed by the free end faces of the webs 26, which are supported directly on the outer circumference of the valve stem 11.
  • the valve disk 31 of the poppet valve 2 is bevelled on the side facing the gas supply 20, similar to the design according to FIG.
  • the poppet valve 2 which can be used in the embodiment according to FIG. 11 and which is shown in FIG. 12 again has essentially radial ribs 29 and grooves or depressions 30 located in between on the outer circumference of the valve stem 11 in the area of interaction with the slide bearing 3 on.
  • the valve disk 31 is offset on the side facing the gas supply 20, as indicated by 32, and is used, for example, to accommodate an attachable flow guide device.
  • a filter 33 is arranged in the area of the gas supply 20, as is indicated in FIG. 11.
  • the stem 11 of the valve is in turn supported by webs 26, which are designed with schematically indicated cutting edges 34, which define the plain bearing 3 facing the gas supply line.
  • the valve stem is hollow and the spring 5 is received in a recess 35 in the valve stem.
  • the spring 5 acts with one on one Bolt 36, in particular adjustable, formed spring plate 37 together, the bolt 36 being mounted in a bearing on the end of the webs 26 facing away from the gas supply side.
  • the spring plate 37 forms, together with an end piece of the hollow valve stem, the second slide bearing for the valve stem 11.
  • a flexible cover 39 is provided between the hollow valve stem 11 and the bearing 38, via an essentially axial channel 40 and one radial, adjoining channel 41, the space defined by the recess 35, which receives the spring 5, communicates with the space defined by the cover 39 and via further bores 42 in the bearing 38 with the interior in the tube 1.
  • a gas cushion can be built up in the space 35, which supports the action of the spring when the valve is displaced.
  • the bolt 36 or the spring plate 37 can also be guided in a leaky manner in the hollow valve stem and in this way form a defined throttle point which brings about the desired additional effect to support the spring force.
  • valve seat 6 of the valve plate 7 adjoining, stepped region 43 is provided, which defines a conically widening cross section.
  • the pressure loss caused by the throttle point in the region of the valve seat can be reduced.
  • the pressure loss is also reduced further by the conically widening boundary walls 28 in the region of the bearings for the valve or the bearing formed by the webs bolt interacting with the valve, which carries the spring plate 37.

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Abstract

Bei einer Sicherheitsschließvorrichtung für Gasrohrleitungen (1) mit einem Ventil (2), welches gegen einen Ventilsitz (9) in einem insbesondere rohrförmigen Gehäuse preßbar ist, ist das Ventil (2) als in Achsrichtung des rohrförmigen Gehäuses (1) verschiebliches Tellerventil entgegen der Kraft einer Feder (5) verschieblich gelagert. Dabei ist die Querschnittsfläche des Ventiltellers (7) kleiner als der lichte Querschnitt des Gehäuses (1) ausgebildet und in Abstand von der Innenwand des rohrförmigen Gehäuses gehalten und es ist weiters an der der Feder (5) abgewandten Seite des Ventiltellers (7) der Gaszuleitungsanschluß (20) vorgesehen.

Description

SicherheitsschließVorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitsschlie߬ vorrichtung für Gasrohrleitungen mit einem Ventil, welches gegen einen Ventilsitz in einem insbesondere rohrförmigen Gehäuse preßbar ist.
Für Wasserleitungsverrohrungen sind bereits Einrichtungen bekannt geworden, welche zwischen einem Entnahmehahn und einem mit einem Schlauch angeschlossenen Verbraucher ange¬ ordnet werden und sicherstellen sollen, daß bei einem Platzen des angeschlossenen Schlauches keine übermenge an Wasser austreten kann. Derartige WasserSperrventile berücksichtigen den Umstand, daß bei einem Platzen eines Schlauches der Druck rasch abfällt und gleichzeitig eine größere als die üblicher¬ weise benötigte Wassermenge entnommen wird. Es wird somit bei einem plötzlichen Druckabfall sichergestellt, daß nur eine bestimmte, maximale Plüssigkeitsmenge austritt, worauf das Sicherheitsventil schließt. Mit derartigen Einrichtungen ist es beispielsweise möglich, Haushaltsmaschinen, wie beispiels¬ weise Waschmaschinen, Geschirrspülmaschinen od.dgl., welche üblicherweise nur an flexible Schläuche angeschlossen werden, abzusichern.
Bei Gasverrohrungen kommt es im Zuge von Straßenbauarbeiten oder aber auch im Zuge von Bauarbeiten an Gebäuden häufig zu einem unbeabsichtigten Beschädigen des Rohrleitungssystemes. In solchen Fällen kann es zu einem unbeabsichtigten Austreten von Gas und somit zu einer Explosionsgefahr kommen. Auch in Gasleitungssystemen sind Verbraucher, wie beispielsweise Heizungsanlagen angeschlossen, welche bis zum Erreichen der Solltemperatur für die Brenner Gas aus dem Leitungsnetz beziehen sollen. Eine Überwachung derartiger Gasleitungen über einen Gaszähler ist insofern nicht zielführend, da in Abhängigkeit von der Außentemperatur Heizungsanlagen bei tieferen Temperaturen über einen längeren Zeitraum und damit insgesamt mit einer größeren Gasmenge versorgt werden müssen als bei höheren Außentemperaturen. Bei einem Bruch bzw. einer Zerstörung des Rohrleitungssystems tritt aber auch hier verbraucherseitig ein Druckabfall auf.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Sicherheitsschlie߬ vorrichtung der eingangs genannten Art für Gasrohrleitungen zu schaffen, welche es ermöglicht, Beschädigungen im Rohr¬ leitungssystem zu erkennen, ohne ein vorzeitiges Verschließen der Gasleitungen zu bewirken, wenn ein Verbraucher über einen längeren Zeitraum die seiner Leistung entsprechende Gasmenge benötigt. Die erfindungsgemäße Sicherheitsschließvorrichtung soll insbesondere zur Absicherung von Mehrfamilienhäusern geeignet sein, bei welchen eine größere Anzahl von Verbrau- ehern zu unregelmäßigen Zeitpunkten Gas aus dem Gasrohr¬ leitungsnetz bezieht. Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe besteht die erfindungsgemäße Sicherheitsschließvor¬ richtung im wesentlichen darin, daß das Ventil als in Achs¬ richtung des rohrförmigen Gehäuses verschiebliches Teller- ventil entgegen der Kraft einer Feder verschieblich gelagert ist, daß die Querschnittsfläche des Ventiltellers kleiner als der lichte Querschnitt des Gehäuses ausgebildet ist und in Abstand von der Innenwand des rohrförmigen Gehäuses gehalten ist und daß an der der Feder abgewandten Seite des Ventil- tellers der Gaszuleitungsanschluß vorgesehen ist. Dadurch, daß ein entgegen der Kraft einer Feder verschieblich gelager¬ tes Tellerventil vorgesehen ist, wird bei entsprechender Einstellung der Federvorspannung bzw. der Federkraft ein be¬ stimmter Differenzdruck vorgegeben, welcher für Schäden im nachfolgenden Leitungssystem charakteristisch ist. Sobald der Druck im nachfolgenden Leitungssystem kurzfristig unter einen Grenzwert abfällt, schließt die erfin ungsgemäße Sicherheits¬ schließvorrichtung und da lediglich mechanische Teile für die Sicherheitsschließvorrichtung vorgesehen sind, bleibt eine derartige SicherheitsschließVorrichtung auch bei Naturkata¬ strophen, wie beispielsweise Erdbeben, betriebsfähig. Alternative Systeme, die ferngesteuerte Ventile erfordern, welche beispielsweise in Abhängigkeit von Signalen eines Gasdetektors betätigt werden, sind auf ein funktionsfähiges elektrisches Leitungssystem angewiesen und in der Regel spätestens dann unbrauchbar, wenn gleichzeitig elektrische Leitungen zerstört werden oder die Stromversorgung zusammenbricht. Demgegenüber zeichnet sich die erfindungsgemäß getroffene Konstruktion dadurch aus, daß sie autonom auch in Katastrophenfällen einsatzfähig bleibt. Die erfindungsgemäße Sicherheitsschließvorrichtung kann dabei unmittelbar im Bereich der Abzweigung einer HausZuleitung an das Hauptnetz und/oder an Verzweigungspunkten im Hauptnetz in sämtlichen Rohrsträngen vorgesehen sein, so daß ein etwaiger Gasaustritt auf ein Minimum beschränkt wird.
Für die sichere Funktion eines derartig lediglich auf die Druckdifferenz im Leitungssystem vor und nach dem Ventil an¬ sprechenden Sicherheitsventiles ist es hiebei erforderlich, im Bereich des Ventiltellers einen Mindestabstand vom Gehäuse einzuhalten, welcher den freien Durchtrittsquerschnitt für das Gas definiert. Die nachfolgenden Lagerbauteile müssen so angeordnet sein, daß hinter dem Ventilsitz im Bereich des Sicherheitsventiles keine nennenswerte Drosselung eintritt, um ein rasches Ansprechen auf einen unzulässigen Druckabfall zu gewährleisten. Dadurch, daß die Ausbildung so getroffen ist, daß das Tellerventil entgegen der Kraft einer Feder schließt und an der der Feder abgewandten Seite des Ventil¬ tellers der Gaszuleitungsanschluß vorgesehen ist, läßt sich nach einem unzulässigen Druckabfall und einem Schließen des Ventiles die neuerliche Betriebslage des Ventiltellers durch Einbringen eines Gegendruckes in das Verbraucherleitungsnetz wiederum herstellen, so daß für die neuerliche Inbetriebnahme keine weiteren, zusätzlichen Absperrmaßnahmen im Gasrohrlei- tungsnetz erforderlich werden. Das Ventil kann daher auch an relativ unzugänglicher Stelle angeordnet werden und bei¬ spielsweise unmittelbar im Anschluß eines Hausanschlusses an eine Hauptleitung angeordnet werden. Der Einsatz der erfin¬ dungsgemäßen Sicherheitsschließvorrichtung kann dabei auf¬ grund des Ansprechverhaltens auf einen entsprechenden Dif¬ ferenzdruck in Leitungsnetzen mit geregeltem oder ungeregel- tem Vordruck eingesetzt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausbildung der erfindungsgemäßen SicherheitsschließVorrichtung ist die Ausbildung so getrof¬ fen, daß der Ventilschaft in Gleitlagern axial verschieblich gelagert ist. Derartige Gleitlager können wartungsfrei ausgebildet werden, so daß die Sicherheitsschließvorrichtung über lange Zeiträume ohne Wartung an unzugänglicher Stelle verbleiben kann. In einfacher Weise ist hiebei die Feder als Schraubenfeder ausgebildet und konzentrisch zum Ventilschaft angeordnet, wobei mit Vorteil die Ausbildung so getroffen ist, daß der Ventilschaft nahe dem Ventilsitz einen Feder¬ teller, insbesondere eine Schulter, aufweist und daß das dem Federteller abgewandte freie Ende der Schraubenfeder an einem Gleitlager für den Ventilschaft abgestützt ist. Auf diese Weise wird eine sichere axiale Führung des Ventilschaftes und damit eine exakte Definition des freien Durchtrittsquer¬ schnittes am Umfang des Ventiltellers in geöffneter Stellung des Ventiles gewährleistet.
um die Ansprechempfindlichkeit in keiner Weise zu beein¬ trächtigen, ist mit Vorteil dafür Sorge getragen, daß im Anschluß an den Ventilsitz im Inneren der Sicherheitsschlie߬ vorrichtung keine weitere Drosselung möglich ist, wozu mit Vorteil die Ausbildung so getroffen ist, daß das oder die Gleitlager in gelochten Scheiben oder an mit dem Gehäuse verbundenen radialen Streben festgelegt ist (sind) . Analoge Überlegungen gelten für den Ventilsitz, wobei hier mit Vorteil die Ausbildung so getroffen ist, daß der Ventilsitz als Ringscheibe mit im wesentlichen konischen Sitzflächen ausgebildet ist und daß mit der Ringscheibe ein zentrales Gleitlager für den Ventilschaft unter Freilassen eines GasdurchtrittsquerSchnittes verbunden ist.
Um eine sichere dichtende Anlage des Ventiltellers am Ventil- sitz zu gewährleisten, kann die Ausbildung mit Vorzug so getroffen sein, daß der Ventilsitz und/oder die mit dem Ventilsitz zusammenwirkende Sitzfläche des Ventiltellers gekrümmte Erzeugende aufweist.
Um den jeweils maximal zulässigen Differenzdruck an die Art, Natur und Menge der Verbraucher exakt anpassen zu können, ist mit Vorteil die Ausbildung so getroffen, daß die Federkraft der Feder und/oder der Schließweg des Ventils einstellbar ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ausbildung so getroffen, daß die Feder zur Beaufschlagung des Ventiltellerε mit progressiver Federkennlinie ausgebildet ist. Durch die Ausbildung der Feder mit progressiver Federkennlinie kann die Ansprechempfindlichkeit derart gewählt werden, daß bei über¬ schreiten einer auf einen Schaden hinweisenden Druckdifferenz über einen ersten Federweg eine relativ rasche Schließbewe¬ gung erfolgt, wodurch der Durchströmquerschnitt im Bereich des Ventiitellers verringert wird und derart die Druckdif- ferenz rasch weiter erhöht wird, so daß es zu einer sicheren Schließbewegung der erfindungsgemäßen Sicherheitsschließvor¬ richtung kommt.
Um Turbulenzen der Gasströmung im Bereich der Sicherheits- schließVorrichtung und insbesondere im Bereich des Ventil¬ tellers möglichst gering zu halten, ist die Ausbildung mit Vorzug so getroffen, daß die der Feder abgewandte Stirnfläche des Ventiltellers Leitflächen, insbesondere konvex gekrümmte Leitflächen aufweist. Durch derartige Leitflächen, beispiels- weise in Form einer einer Flugzeugnase entsprechenden Haube, wird eine weitestgehend laminare Strömung auch im Bereich des Ventiltellers aufrechterhalten und es werden durch Turbulen¬ zen hervorgerufene Sogwirkungen, welche einerseits zu einer instabilen Lage des Ventiltellers und andererseits zu einer Beeinflussung der die Sicherheitsschließvorrichtung auslösen- den Druckdifferenz führen können, weitestgehend ausgeschlos¬ sen. Neben einer derartigen strömungsgünstigen Ausbildung der der Feder abgewandten Stirnfläche des Ventiltellers ist für eine weitere Verbesserung der Strömungseigenschaften insbe¬ sondere in bezug auf eine Vermeidung von Turbulenzen im Bereich des Ventiltellers die Ausbildung vorzugsweise so getroffen, daß der dem Ventilsitz benachbarte Bereich des Ventilschaftes unmittelbar an den Ventilsitzflächen des Ventiltellers ansetzt und kontinuierlich zum Ventilschaft¬ durchmesser abnimmt.
Für die sichere Betriebsweise von Gaszählern und auf Grund der Tatsache, daß eine absolute Dichtheit nahezu nicht erzielbar ist, ist in einschlägigen Vorschriften vorgesehen, daß eine gewisse Leckgasmenge bei Gasverbrauchern toleriert wird, welche beispielsweise bei 30 1/h liegt. Wie oben ausgeführt, wird nach einem Auslösen der erfindungsgemäßen Sicherheitsschließvorrichtung auf Grund einer Beschädigung einer Leitung bzw. eines überhöhten Gasaustrittes an einem schadhaften Verbraucher nach einer Reparatur der entspre- chenden Leitung das Tellerventil dadurch geöffnet, daß verbraucherseitig ein den Druck im Leitungsnetz überstei¬ gender Druck aufgebaut wird, wodurch der Ventilteller vom Ventilsitz abhebt und der Durchtrittsquerschnitt und somit die Rohrleitung wiederum geöffnet wird. Ein derartiges öffnen durch einen Verbraucherseitigen Druckaufbau ist dabei im allgemeinen mit einer entsprechenden Überprüfung der Betrei¬ ber des Gasnetzes verbunden und somit zumeist sehr zeitauf¬ wendig. Für den Fall einer irrtümlichen Betätigung eines öffnungsventiles, wodurch die SicherheitsschließVorrichtung ausgelöst und somit der Verbraucher vom Netz getrennt würde, kann unter Berücksichtigung der bewilligten Leckgasmengen die Ausbildung bevorzugt so getroffen sein, daß der Ventilteller eine Leckgasbohrung aufweist und/oder die Sitzfläche undicht an den Ventilsitz anpreßbar ist, wobei die Leckgasmenge kleiner als 30 1/h gehalten ist. In diesem Fall wird nach einem Schließen des Verbrauchernetzes innerhalb kurzer Zeit durch die Leckgasbohrung bzw. die undichte Auflage des Ventiltellers am Ventilsitz ein entsprechender Druckaufbau Verbraucherseitig erfolgen, so daß ein Druckausgleich im Bereich des Ventiltellers auftreten wird und durch die Feder- kraft das Tellerventil wiederum geöffnet werden wird. Die in den entsprechenden Sicherheitsbestimmungen vorgesehene Leckgasmenge liegt dabei weit unter einer Gasmenge, welche bei einem Schadhaftwerden einer Leitung bzw. eines Verbrau¬ chers tatsächlich austreten würde, so daß bei einem selbst- tätigen öffnen der erfindungsgemäßen Sicherheitsschließvor¬ richtung auf Grund der durchtretenden Leckgasmenge die Dichtheit des verbraucherseitigen Netzes in jedem Fall Voraussetzung ist.
Um auch bei relativ geringen Differenzdrücken, insbesondere bei einer großen Anzahl von nachfolgenden Verbrauchern, eine präzise Ansprechcharakteristik und ein sicheres Schließen der Sicherheitsschließvorrichtung zu gewährleisten, erscheinen eine Reihe von Randbedingungen von wesentlicher Bedeutung. Das über Gasleitungsnetze verteilte Brenngas kann insbeson¬ dere in Leitungsnetzen, welche eine große Anzahl älterer Leitungsab- schnitte umfassen, eine Reihe von Festkörpern, insbesondere Rost, mit sich führen. Derartige Festkörper machen sich üblicherweise durch vorzeitiges Verlegen von Brennerdüsen bemerkbar. Eine Ablagerung derartiger Festkörper im Bereich der Lagerung des Ventilschaftes kann aber zu erhöhter Lagerreibung oder sogar zu einem Festfressen des Ventilschaftes führen, womit die Funktion der Sicherheits¬ schließvorrichtung nicht mehr gewährleistet wäre. Um ein derartiges Festsetzen von Feststoffen im Bereich der Lagerung des Ventilschaftes zu verhindern, ist die Ausbildung mit - 8 -
Vorteil so getroffen, daß der Ventilschaft in Längsrichtung desselben verlaufende Rippen bzw. Rillen aufweist. Alternativ kann aber auch das Gleitlager dahingehend verbessert werden, daß das bzw. die Gleitlager für den Ventilschaft von, vor¬ zugsweise drei, radialen Stegen gebildet ist, welche Stege sich in axialer Richtung des Ventilschaftes erstrecken. In beiden Fällen wird die in der Lagerung geführte Fläche verringert und es verbleibt neben den Lagerflächen Raum für das Abstreifen von Verunreinigungen.
Durch die Gestaltung des Ventiles und die Konstruktion des Ventilsitzes ebenso wie durch die Mindestabmessung eines Ventilschaftes sowie seiner Lagerung entsteht naturgemäß in Stömungsrichtung eine Drosselwirkung, welche für sich gesehen zu einem Druckabfall nach dem Ventilsitz führt. Um die Auswirkungen eines derartigen Druckabfalles auf die Ansprech¬ sicherheit der SicherheitsschließVorrichtung zu minimieren, ist mit Vorteil die Ausbildung so getroffen, daß die Quer¬ schnittsfläche des an den Ventilteller in der dem Gaszulei- tungsanschluß entgegengesetzten Richtung anschließenden Bereiches, vorzugsweise stetig, zunimmt, wobei vorzugsweise die Erzeugenden des sich konisch erweiternden Bereiches mit der Achse einen Winkel von 3° bis 10°, vorzugsweise 5°, einschließen. Auf diese Weise wird nach der durch den Ventil- sitz definierten Drosselstelle der Druck nahezu auf sein ursprüngliches Niveau zurückgeführt und der durch die Drossel verursachte Druckverlust besonders klein gehalten. Insgesamt kann hiebei in Kombination mit der Maßnahme, das Gleitlager von in axialer Richtung verlaufenden Stegen zu bilden, auch eine weitestgehend laminare Strömung aufrecht erhalten werden, wodurch Beeinträchtigungen der Sicherheitsschließ- Vorrichtung durch Turbulenzen im Anschluß an den Ventilsitz weitestgehend ausgeschaltet werden. Die Ausbildung derartiger Turbulenzen kann aber auch noch dadurch verringert werden, daß der Winkel, den die Erzeugenden der konischen Sitzflächen des Ventilsitzes mit der Achse einschließen, umgekehrt proportional dem Druck in der Gaszuleitung gewählt ist. Insbesondere für die Verwendung in Niederdruckleitungen, d.h. bei Drücken von maximal 1 bar, kann hiebei mit Vorteil mit einem Konuswinkel der Sitzflächen von etwa 45° zur Achse des Ventiles, und in Mitteldruckleitungen, d.h. in Leitungen, deren Druck zwischen 1 und 4 bar liegt, kann mit Vorteil mit einem Sitzflächenkonuswinkel von etwa 30° ein Optimum erzielt werden. Im Bereich des Ventilsitzes muß eine Mindestgeschwin¬ digkeit des durchströmenden Gases aufrecht erhalten werden, um zu verhindern, daß sich Turbulenzen ausbilden, welche die Strömung beeinflussen würden. Bei Einhaltung eines unver¬ änderten Ventilhubes wird dabei durch unterschiedliche Neigung der Sitzflächen eine dem Druck in der GasZuleitung entsprechende Querschnittsfläche für den Gasdurchtritt definiert, welche als Drosselstelle eine Geschwindigkeits¬ erhöhung der Gasteilchen auf die erforderliche Geschwindig¬ keit bedingt. Derart können bei höheren Nenndrücken in der Zuleitung einen geringeren Winkel mit der Achse einschließen¬ de und somit steilere, d.h. einen größeren Durchtrittsquer- schnitt definierende Sitzflächen Verwendung finden, da durch den höheren Nenndruck die Gasgeschwindigkeit sich bereits auf einem höheren Niveau befindet.
Die für die Vermeidung von Turbulenzen erforderliche Mindest- geschwindigkeit muß dabei im wesentlichen nur im unmittel¬ baren Bereich der Sitzfläche über eine kurze Wegstrecke erzielbar sein und es ist, gemäß einer bevorzugten Ausfüh- rungsform, die Ausbildung so getroffen, daß an die Sitz¬ flächen des Ventiltellers an der der Gaszuleitung abgewandten Seite ein einen sich insbesondere konisch erweiternden Querschnitt definierender abgesetzter Bereich am Ventilteller anschließt, um den durch die Drosselstelle bewirkten Druck¬ abfall möglichst gering zu halten.
Um das Eindringen von Feststoffen, insbesondere Rost, zu vermeiden, kann in konventioneller Weise an der dem GasZuleitungsanschluß zugewandten Seite des Ventiltellers ein Filter angeordnet sein.
Um die Feder gegen das Ansetzen von im Gas mitgeführten Feststoffteilchen, insbesondere Rost, zu schützen und die Anlage der Feststoffteilchen an der Feder zu verhindern, welche eine Änderung der Federcharakteristik mit sich bringen würden, ist die Ausbildung bevorzugt so getroffen, daß die Feder in einer Ausnehmung im Ventilschaft angeordnet ist und das der GasZuleitung abgewandte Gleitlager von einem an einem Bolzen angeordneten und in den hohlen Ventilschaft eindrin¬ genden Federteller gebildet wird. Bei einer derartigen in einer Ausnehmung des VentilSchaftes geführten Feder kann in einfacher Weise eine Dämpfung erreicht werden, wenn der in den hohlen Ventilschaft eintauchende Federteller und/oder Bolzen eine Drosselstelle zwischen der die Feder aufnehmenden Ausnehmung des VentilSchaftes und der Rohrleitung aufweist, wie dies einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungs¬ gemäßen Sicherheitsschließvorrichtung entspricht. Dadurch, daß die die Feder aufnehmende Ausnehmung des hohlen Ventil¬ schaftes über eine Drosselstelle mit dem Inneren des Rohres in Verbindung steht, wird im hohlen Ventilschaft ein zusätz¬ licher Gaspolster aufgebaut, welcher beim Schließen des Ventils die Federkraft unterstützt. Dabei kann durch ent- sprechende Bemessung der die Drosselstelle bildenden Bohrung die Wirkung des Gaspolsters an die entsprechenden Bedingun¬ gen, beispielsweise an den in der Leitung herrschenden Nenndruck, angepaßt werden.
Die erfindungsgemäße SicherheitschließVorrichtung wird nachfolgend an Hand von in der Zeichnung schematisch darge¬ stellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform einer in einem Rohr angeordneten erfindungsgemäßen Sicher- heitsschließvorrichtung; Fig. 2 in größerem Maßstab eine teilweise Darstellung im Schnitt des Federtellers des Tellerventils der Fig.l; Fig. 3 im Detail die Ausbildung des Gleitlagers für das dem Ventilteller abgewandte freie Ende des Ventilschaftes der Fig.l; Fig. 4 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles IV der Fig. 3; Fig.5 eine schematische Darstel- lung einer abgewandelten Ausführungsform des Ventiltellers für eine erfindungsgemäße Sicherheitsschließvorrichtung; Fig.6 ein Diagramm der Federkennlinie einer mit progressiver Federkennlinie ausgestatteten Feder zur Beaufschlagung des Ventiles; Fig.7 einen Schnitt durch eine abgewandelte Aus- führungsform eines rohrförmigen Gehäuses einer erfindungs¬ gemäßen Sicherheitsschließvorrichtung ohne das verschiebliche Tellerventil; Fig.8 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles VIII der Fig.7; Fig.9 eine Seitenansicht des in dem in Fig.7 dargestellten Gehäuse verwendbaren Tellerventils in ge- andertem Maßstab; Fig.10 einen Schnitt nach der Linie X-X der Fig.9 durch einen Teilbereich des Ventilschaftes des in Fig.9 dargestellten Tellerventils; Fig.11 einen Schnitt durch eine weitere abgewandelte Ausführungsform in einer zu Fig.7 ähnlichen Darstellung durch ein Gehäuse einer erfindungs- gemäßen Sicherheitsschließvorrichtung, insbesondere für den Einsatz in Mitteldruckleitungen; Fig.12 eine Seitenansicht ähnlich der Fig.9 eines in dem in der Fig.11 dargestellten Gehäuse einsetzbaren Tellerventils; und Fig.13 eine weitere abgewandelte Ausführungsform in einer zu Fig.l ähnlichen Darstellung.
In Fig. 1 ist in einem Leitrohr bzw. Rohrabschnitt 1 ein von einem Tellerventil gebildetes Ventil 2 in Gleitlagern 3 und 4 in axialer Richtung des Rohres 1 und des Ventiles 2 entgegen der Kraft einer Schraubenfeder 5 verschiebbar gelagert. Die Sitzfläche 6 des Ventiltellers 7 wirkt dabei mit einem in einer im Leitrohr festgelegten Ringscheibe 8 ausgebildeten Ventilsitz 9 zusammen, wobei die Ringscheibe 8 gleichzeitig als Lagerung für das Gleitlager 3 dient. Das Gleitlager 3 kann dabei entweder über in radialer Richtung verlaufende Streben bzw. Stege abgestützt sein oder es kann die Ringscheibe 8 mit Ausnehmungen bzw. Durchbrechungen ausge¬ bildet sein, wie dies für die Lagerung bzw. Ringscheibe 10 für das dem Ventilteller 7 abgewandte Ende des Ventilschaftes in Fig. 4 näher dargestellt ist. Für eine Verstellung des Schließweges der Ventiles 2 ist am freien Ende des Ventil¬ schaftes 11 eine Mutter 12 vorgesehen, welche auf einem Schematisch angedeuteten Gewinde 13 des Ventilschaftes 11 verschraubbar ist. Für die Einstellung der Federkraft kann im Bereich zwischen den Gleitlagern 3 und 4 eine ähnliche, bei- spielsweise von einer Mutter gebildete Versteileinrichtung vorgesehen sein.
Die Querschnittsfläche des Ventiltellers 7 bzw. der Durch¬ trittsquerschnitt zwischen den Sitzflächen 6 und 9 ist in ge- öffnetem Zustand des Ventils auf die an der mit 14 bezeich¬ neten Verbraucherseite angeschlossenen Verbraucher abge¬ stimmt. Dabei muß gleichzeitig dafür Sorge getragen werden, daß die Durchbrechungen bzw. Öffnungen 15 und 16 im Bereich der Abstützungen der Gleitlager 3 und 4 im wesentlichen zumindest gleich dem Durchtrittsquerschnitt zwischen den Sitzflächen 6 und 9 im Bereich des Ventiltellers 7 sind, um eine Drosselwirkung nach dem Ventilteller in der mit 17 bezeichneten Strömungsrichtung zu vermeiden. Die Quer¬ schnittsfläche des Ventiltellers relativ zum lichten Quer- schnitt des Rohres 1 sowie die Federkraft ist dabei derart bemessen, daß bei einem Druckabfall, welcher einen Druck¬ abfall, wie er bei Betrieb sämtlicher Verbraucher erzielt wird, übersteigt und somit auf eine Zerstörung des ver- braucherseitigen Leitungsabschnittes beispielsweise durch Bauarbeiten hindeutet, ein automatisches Schließen des Ventiles 2 und somit ein Unterbinden einer weiteren Gaszufuhr erfolgt. Bei Anordnung des Ventils im Bereich von Abzwei¬ gungen im Hauptnetz wird die zu übersteigende Druckdifferenz auf den maximal möglichen Verbrauch sämtlicher Verbraucher des entsprechenden Leitungsabschnittes abgestimmt. In Fig.2 ist in größerem Maßstab der Bereich des Ventiles bzw. Ventilschaftes 11 nahe dem, in Strömungsrichtung ge¬ sehen, vorderen Gleitlager 3 dargestellt, wobei deutlich ein abgesetzter Bereich bzw. eine Ringnut 18 für eine sichere Aufnahme und Führung der lediglich schematisch angedeuteten Feder 5 dargestellt ist.
Die in den Fig.3 und 4 dargestellte Ringscheibe bzw. Loch¬ scheibe 10, welche das Gleitlager 4 für das freie Ende des nicht näher dargestellten Ventilschaftes trägt, weist eben¬ falls eine von einem axialen Fortsatz 19 gebildete Führung für die nicht näher dargestellte Feder auf. Weiters sind vor allem in der Ansicht gemäß Fig.4 die Ausnehmungen bzw. Durchtrittsδffnungen 16 dargestellt.
Für eine ordnungsgemäße Dichtung bei geschlossenem Ventil weist wenigstens eine der Sitzflächen 6 und 9 gekrümmte Er¬ zeugende auf, so daß bei geschlossenem Ventil eine Linienbe¬ rührung zwischen den Sitzflächen 6 und 9 erfolgt. Nach einem Schließen des Sicherheitsventils wird nach einer darauffol¬ genden Reparatur des verbraucherseitigen Leitungsnetzes durch ein Einbringen von einem den Gasdruck auf der Zuführungsseite 20 übersteigenden Druck auf der Verbraucherseite 14 das Ventil durch Unterstützung der Federkraft wiederum geöffnet und es kann somit auf ein Ausgraben bzw. Freilegen des zumeist an unzugänglicher Stelle angeordneten Ventiles 2 verzichtet werden.
Wie aus Fig.l ersichtlich, weist das Leitungsstück, in welchem das Ventil angeordnet ist, an seinen Enden schema¬ tisch angedeutete Gewinde 21 und 22 auf, welche für ein Verschrauben mit den Anschlußleitungen dienen. Das Sicher¬ heitsventil 2 wird dabei günstigerweise unmittelbar im Bereich des Anschlusses eines Verbrauchernetzes an eine Hauptleitung oder an den Abzweigungen im Hauptnetz ange¬ ordnet. Bei der in Fig.5 dargestellten abgewandelten Ausführungsform des Ventiles 2 ist lediglich der Bereich des Ventiltellers 7 mit dem daran anschließenden Schaft 11 dargestellt. Der Ventilteller weist dabei an der dem Schaft bzw. der nicht dargestellten Feder abgewandten Seite Leitflächen 23 auf, welche konvex gekrümmt ausgebildet sind und etwa die Form einer Haube aufweisen. Derart werden Turbulenzen im Bereich der Sitzfläche 6 des Ventiles 2 vermieden. Für eine weit¬ gehend laminare Strömung sind nicht nur Leitflächen 23 im Bereich der Zuführungsseite vorgesehen, sondern es ist auch der dem Ventilsitz 6 unmittelbar benachbarte Bereich 24 im Anschluß an den Ventilteller mit kontinuierlich abnehmendem Durchmesser ausgebildet, so daß sich ausgehend vom Ventilsitz 6 ein für eine im wesentlichen wirbelfreie Strömung glatte und kontinuierlich verlaufende Oberfläche ergibt. Weiters ist bei der Ausbildung gemäß Fig.5 eine Leckgasbohrung 25 ange¬ deutet, deren Dimensionierung auf die entsprechenden Sicher¬ heitsbestimmungen abgestimmt ist. Alternativ oder zusätzlich zu dieser Leckgasbohrung kann die Ventilsitzfläche undicht an die nicht näher dargestellte Sitzfläche 9 des Ventilsitzes anpreßbar sein.
In Fig.6 ist eine progressive Federkennlinie für eine Feder zur Beaufschlagung des Tellerventils vorgesehen. Dabei legt der Ventilteller 7 im Falle eines Druckabfalles bei einer Federkraft F. einen größeren Weg S.. zurück, wodurch der Durchströmquerschnitt im Bereich des Ventiltellers bzw. Ventilsitzes rasch verkleinert wird und damit ein rascheres Ansteigen der Differenzdruck-Schließkraft bewirkt wird und somit insgesamt ein schnelleres und sicheres Ansprechver¬ halten der Sicherheitsschließvorrichtung ermöglicht wird. Gleichzeitig wird ein mit einer eine derartige Federkennlinie aufweisenden Feder beaufschlagtes Ventil im Betriebszustand in stabiler Lage gehalten. Die das Ventil aufweisende Sicherheitsschließvorrichtung kann über einen Gewindeanschluß, einen Flanschanschluß oder Schweißverbindungen in die entsprechenden Leitungen eingebaut werden, wobei bei Verwendung von PE-Rohrleitungen ebenfalls Schweißverbindungen vorgesehen sein können.
In den Fig.7 und 8 ist wiederum mit 1 der Rohrabschnitt bzw. das rohrförmige Gehäuse für die Sicherheitsschließvorrichtung bezeichnet. Zur Lagerung des Tellerventils, welches in Fig.9 noch näher beschrieben werden wird, sind bei dieser Ausfüh¬ rungsform wiederum Gleitlager 3 und 4 vorgesehen, welche, wie sich dies insbesondere aus der Ansicht gemäß Fig.8 ergibt, über in im wesentlichen radialer Richtung verlaufende Rippen bzw. Stege 26 gehalten werden. Durch die im wesentlichen in radialer Richtung verlaufenden Stege 26 wird die Ausbildung einer laminaren Strömung im Bereich der Sicherheitsschlie߬ vorrichtung begünstigt. Bei der in den Fig.7 bis 10 gezeigten Ausführungsform, welche insbesondere in Niederdruckleitungen, d.h. bei Drücken von maximal 1 bar, Verwendung findet, schließen Erzeugende des Bereiches 9 des Ventilsitzes mit einer Parallelen zur Achse 27 des Ventilschaftes sowie des rohrförmigen Abschnittes 1 einen Winkel o ein, welcher bei etwa 45° liegt. Neben der konischen Ausbildung des Ventil¬ sitzes 9 ist im Anschluß an den Ventilsitz an der der Gaszu- führungsseite 20 abgewandten Seite die Ausbildung so ge¬ troffen, daß die Querschnittsfläche des Durchtrittsquer¬ schnittes im an den Ventilsitz 9 anschließenden Bereich stetig wiederum zunimmt, wobei die Erzeugenden 28 des im wesentlichen konischen Bereiches mit einer zur Achse 27 parallelen Linie einen Winkel ß einschließen, welcher im gezeigten Ausführungsbeispiel bei etwa 5° liegt. Durch die stetige Zunahme der an den Ventilsitz anschließenden Quer¬ schnittsflächen wird der im Bereich des Ventilsitzes hervor¬ gerufene Druckverlust weitestgehend wiederum ausgeglichen, so daß der Druckunterschied zwischen der Gaszuführungsseite 20 und der Verbraucherseite 14 vernachlässigbar wird. Gemeinsam mit den im wesentlichen radial verlaufenden Stegen 26 wird auch durch diese Maßnahme die Ausbildung einer laminaren Strömung auf der Verbraucherseite 14 unter weitestgehender Vermeidung von Turbulenzen ermöglicht. Durch Verwendung von Stegen 26 zur Abstützung der Gleitlager 3 und 4 kann auf die insbesondere in Fig.l dargestellten Ringscheiben 8 und 10 verzichtet werden, welche die Gleitlager 3 und 4 tragen.
Das in Fig.9 dargestellte Tellerventil 2 weist wiederum einen abgesetzten Ventilschaft 11 zur Festlegung einer nicht dargestellten Feder auf, wobei im Bereich des Zusammenwirkens mit dem der Gaszuführungsseite 20 zugewandten Ende des Ventilschaftes 11 dieses an seinem Außenumfang in Längs¬ richtung desselben verlaufende Rippen 29 aufweist. Durch Verwendung von Rippen 29 ergibt sich insbesondere durch die dazwischen freibleibenden Vertiefungen bzw. Rillen 30 die Möglichkeit, etwaige, im Gas enthaltene Festkörperchen, welche sich im Bereich des Gleitlagers 3 anlegen könnten, wiederum zu entfernen, so daß ein Festfressen des Teller- ventils im Gleitlager vermieden wird.
Anstelle der Ausbildung von Rippen 29 im Bereich des Gleit¬ lagers kann die Ausbildung alternativ auch so getroffen sein, daß das Gleitlager selbst von den freien Stirnflächen der Stege 26 gebildet wird, welche sich unmittelbar an dem Außen¬ umfang des Ventilschaftes 11 abstützen. Der Ventilteller 31 des Tellerventils 2 ist an der der GasZuführung 20 zuge¬ wandten Seite ähnlich der Ausbildung gemäß Fig.l abgeschrägt ausgebildet.
Bei der Darstellung gemäß Fig.11 sind die Bezugszeichen der ähnlich ausgebildeten Ausführungsform gemäß Fig.7 für gleiche Bauteile beibehalten worden. Auch bei dieser Ausführungs orm werden die Gleitlager 3 und 4 über im wesentlichen radial verlaufende Stege 26 abgestützt. Zur Vermeidung eines merk¬ baren Druckverlustes im Bereich des Ventiles 2 ist auch bei dieser Ausführungsform die Ausbildung so getroffen, daß im Bereich nach dem Ventilsitz die Querschnittsfläche stetig zu¬ nimmt, wie dies durch den Winkel 3 zwischen der Achse 27 und den Begrenzungsflächen 28 wiederum angedeutet ist. Weiters ist im Bereich des Ventilsitzes vorgesehen, daß die Er¬ zeugenden des Bereiches 9 mit einer Parallelen zur Achse 27 wiederum einen Winkel «_• einschließen, welcher bei der ge¬ zeigten Ausführungsform, welche insbesondere für Mitteldruck¬ leitungen, d.h. für Drücke zwischen 1 und 4 bar, Verwendung finden soll, bei etwa 30° liegt. Das für einen Einsatz bei der Ausführungsform gemäß Fig.11 verwendbare Tellerventil 2, welches in Fig.12 dargestellt ist, weist am Außenumfang des Ventilschaftes 11 im Bereich des Zusammenwirkens mit dem Gleitlager 3 wiederum im wesentlichen radiale Rippen 29 und dazwischenliegende Rillen bzw. Vertiefungen 30 auf. Der Ventilteller 31 ist bei dieser Ausbildung an der der Gaszu¬ führung 20 zugewandten Seite abgesetzt ausgebildet, wie dies durch 32 angedeutet ist, und dient beispielsweise der Auf¬ nahme einer aufsteckbaren Strömungsleiteinrichtung.
Neben der Ausbildung von Rippen 29 am Außenumfang des Ventil¬ schaftes bzw. der Abstützung des VentilSchaftes über im wesentlichen radial verlaufende Stege bzw. Rippen zur Ver¬ meidung eines Festfressens der Sicherheitsschließvorrichtung bei Auftreten von im Gas mitgeführten Feststoffteilchen ist als zusätzlicher Schutz unmittelbar vor dem Ventilsitz bzw. dem Tellerventil 2 im Bereich der Gaszuführung 20 ein Filter 33 angeordnet, wie dies in Fig.11 angedeutet ist.
Bei der Ausbildung gemäß Fig.13 ist der Schaft 11 des Ventils wiederum von Stegen 26 abgestützt, welche mit schematisch angedeuteten Schneiden 34 ausgebildet sind, welche das der Gaszuleitung zugewandte Gleitlager 3 definieren. Der Ventil¬ schaft ist bei dieser Ausführungsform hohl ausgebildet und es wird die Feder 5 in einer Ausnehmung 35 des Ventilschaftes aufgenommen. Die Feder 5 wirkt dabei mit einem an einem Bolzen 36, insbesondere verstellbar, ausgebildeten Feder¬ teller 37 zusammen, wobei der Bolzen 36 in einer Lagerung am der Gaszuführungsseite abgewandten Ende der Stege 26 gelagert ist. Der Federteller 37 bildet gemeinsam mit einem Abschluß- stück des hohlen Ventilschaftes das zweite Gleitlager für den Ventilschaft 11. Bei der gezeigten Ausführungsform ist zwischen dem hohlen Ventilschaft 11 und dem Lager 38 eine flexible Abdeckung 39 vorgesehen, über einen im wesentlichen axialen Kanal 40 und einen radialen, daran anschließenden Kanal 41 steht der von der Ausnehmung 35, welche die Feder 5 aufnimmt, definierte Raum mit dem von der Abdeckung 39 definierten Raum und über weitere Bohrungen 42 im Lager 38 mit dem Innenraum im Rohr 1 in Verbindung. Durch eine ent¬ sprechende Bemessung der Kanäle und insbesondere der Durch- trittsöffnungen 42 kann zusätzlich zur Federkraft ein Gas¬ polster im Raum 35 aufgebaut werden, welcher bei einer Verschiebung des Ventils die Wirkung der Feder unterstützt. Anstelle von Kanälen und Öffnungen kann der Bolzen 36 bzw. der Federteller 37 auch undicht im hohlen Ventilschaft geführt sein und derart eine definierte Drosselstelle aus¬ bilden, welche den gewünschten zusätzlichen Effekt zur Unterstützung der Federkraft mit sich bringt.
Da es zur Vermeidung von Turbulenzen im unmittelbar an den Ventilteller anschließenden Bereich genügt, daß die erforder¬ liche Mindestgeschwindigkeit des Gases lediglich über eine kurze Wegstrecke eingehalten wird, ist bei der in Fig.13 gezeigten Ausbildung ein an den Ventilsitz 6 des Ventil¬ tellers 7 anschließender, abgesetzter Bereich 43 vorgesehen, welcher einen im Querschnitt sich konisch erweiternden Druchtrittsquerschnitt definiert. Dadurch kann der durch die Drosselstelle im Bereich des Ventilsitzes hervorgerufene Druckverlust verringert werden. Eine weitere Verringerung des Druckverlustes erfolgt auch bei dieser Ausführungsform durch die sich konisch erweiternden Begrenzungswände 28 im Bereich der von den Stegen gebildeten Lager für das Ventil bzw. den mit dem Ventil zusammenwirkenden Bolzen, welcher den Feder¬ teller 37 trägt.

Claims

Patentansprüche:
1. Sicherheitsschließvorrichtung für Gasrohrleitungen mit einem Ventil (2) , welches gegen einen Ventilsitz (9) in einem insbesondere rohrförmigen Gehäuse preßbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (2) als in Achsrichtung des rohrförmigen Gehäuses (1) verschiebliches Tellerventil entgegen der Kraft einer Feder (5) verschieblich gelagert ist, daß die Querschnittsfläche des Ventiltellers (7) kleiner als der lichte Querschnitt des Gehäuses (1) ausgebildet ist und in Abstand von der Innenwand des rohrförmigen Gehäuses (1) gehalten ist und daß an der der Feder (5) abgewandten Seite des Ventiltellers (7) der GasZuleitungsanschluß (20) vorgesehen ist.
2. Sicherheitsschließvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschaft (11) in Gleitlagern (3,4) axial verschieblich gelagert ist.
3. SicherheitsSchließvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (5) als Schraubenfeder ausgebildet ist und konzentrisch zum Ventilschaft (11) angeordnet ist.
4. Sicherheitsschließvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschaft (11) nahe dem
Ventilsitz einen Federteller, insbesondere eine Schulter
(18) , aufweist und daß das dem Federteller (18) abgewandte freie Ende der Schraubenfeder (5) an einem Gleitlager (4) für den Ventilschaft (11) abgestützt ist.
5. Sicherheitsschließvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Gleitlager (3,4) in gelochten Scheiben (8,10) oder an mit dem Gehäuse (1) verbundenen radialen Streben (26) festgelegt ist (sind) .
6. SicherheitsschließVorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (9) als Ringscheibe (8) mit im wesentlichen konischen Sitzflächen ausgebildet ist und daß mit der Ringscheibe (8) ein zentrales Gleitlager (3) für den Ventilschaft (11) unter Freilassen eines Gasdurchtrittsquerschnittes verbunden ist.
7. Sicherheitsschließvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (9) und/oder die mit dem Ventilsitz (9) zusammenwirkende Sitz¬ fläche (6) des Ventiltellers (7) gekrümmte Erzeugende auf¬ weist.
8. SicherheitsschließVorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft der Feder
(5) und/oder der Schließweg des Ventils (2) einstellbar ist.
9. SicherheitsschließVorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (5) zur Beauf- schlagung des Ventiltellers (7) mit progressiver Federkenn¬ linie ausgebildet ist.
10. Sicherheitsschließvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die der Feder (5) abge- wandte Stirnfläche des Ventiltellers (7) Leitflächen (23) , insbesondere konvex gekrümmte Leitflächen, aufweist.
11. Sicherheitsschließvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Ventilsitz benachbarte Bereich (21) des Ventilschaftes (11) unmittelbar an den Ventilsitzflächen (6) des Ventiltellers (7) ansetzt und kontinuierlich zum Ventilschaftdurchmesser abnimmt.
12. Sicherheitsschließvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilteller (7) eine
Leckgasbohrung (25) aufweist und/oder die Sitzfläche (6) undicht an den Ventilsitz (9) anpreßbar ist, wobei die Leckgasmenge kleiner als 30 1/h gehalten ist.
13. Sicherheitsschließvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschaft (11) in
Längsrichtung desselben verlaufende Rippen bzw. Rillen (29,30) aufweist.
14. Sicherheitsschließvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die Gleitlager für den Ventilschaft (11) von, vorzugsweise drei, radialen Stegen (26) gebildet ist, welche Stege (26) sich in axialer Richtung des Ventilschaftes (11) erstrecken.
15 15. Sicherheitsschließvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des an den Ventilteller (7) in der dem Gaszuleitungsanschluß
(20) entgegengesetzten Richtung anschließenden Bereiches, vorzugsweise stetig, zunimmt.
20
16. Sicherheitsschließvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugenden (28) des sich konisch erweiternden Bereiches mit der Achse (27) einen Winkel ( ß ) von 3° bis 10°, vorzugsweise 5°, einschließen.
25
17. Sicherheitsschließvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (oü ) , den die Erzeugenden der konischen Sitzflächen (9) des Ventilsitzes mit der Achse (27) einschließen, umgekehrt proportional dem
30 Druck in der GasZuleitung gewählt ist.
18. Sicherheitsschließvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß an die Sitzflächen des Ventiltellers (7) an der der Gaszuleitung (20) abgewandten
35 Seite ein einen sich insbesondere konisch erweiternden Querschnitt definierender abgesetzter Bereich (43) am Ventil¬ teller (7) anschließt.
19. Sicherheitsschließvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Gaszuleitungs¬ anschluß (20) zugewandten Seite des Ventiltellers (7) ein Filter (33) angeordnet ist.
20. Sicherheitsschließvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (5) in einer
Ausnehmung (35) im Ventilschaft (11) angeordnet ist und das der Gaszuleitung (20) abgewandte Gleitlager von einem an einem Bolzen (36) angeordneten und in den hohlen Ventilschaft (11) eindringenden Federteller (37) gebildet wird.
21. Sicherheitsschließvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der in den hohlen Ventilschaft (11) eintauchende Federteller (37) und/oder Bolzen (36) eine Drosselstelle zwischen der die Feder (5) aufnehmenden Aus- nehmung (35) des Ventilschaftes (11) und der Rohrleitung aufweist.
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